JP6574702B2 - セキュリティデバイス - Google Patents

Description

本発明は、保護対象物、例えば製品、マーク、入場券、文書などオリジナルの対象物、特に個人証書や支払手段など、高いセキュリティを要する証書の偽造に対するセキュリティを向上させる、セキュリティデバイスに関する。

例えばパスポート、個人ＩＤカード、運転免許証などの個人証書や、クレジットカード、銀行券といった支払手段など、高いセキュリティを要する証書の取り扱いにおいて、多数のセキュリティデバイスが提供されている。ホログラムのような人間の眼に見えるセキュリティデバイス、更には高いセキュリティを要する証書に導入された、例えば、着色顔料で作成され、人間の眼には見えないか、または、特殊な光のもとでしか視認できないセキュリティデバイスなどが提供されている。

ＷＯ２０１０／１１５９３６には、支払手段に特に適したセキュリティデバイスが開示されている。これはアルミ膜などの反射層を有し、その上部側に、複数の回折表面素子が配列されている。個々表面素子は、回折格子を形成する正弦表面構造を有する。この場合、個々の表面素子は、観測者は自然な星彩と同じような印象を受けるように、入射光が回折される構成となっている。観測者は、例えば像平面において回転する星形のシンボルを視認する。

多数のセキュリティデバイスが既に提供されているが、偽造に対する更なる保護や、機械や裸眼で上記偽造が検出可能なセキュリティデバイスの開発が依然として必要とされている。

本発明の目的は、そのようなセキュリティデバイスを提供することにある。

本発明の目的は、請求項１に係る、対象物の偽造に対するセキュリティを向上させる、セキュリティデバイスにより達成される。

本発明の一態様において、セキュリティデバイスは、キャリア素子上に複数の回折表面素子を有する。各表面素子は、円、多角形、又はそれらの組み合わせなど、異なる基面を有することができる。光が回折される上部側には、表面構造が配されている。この表面構造は、特に正弦、矩形又は三角形など、任意の表面形状の回折格子の形態をとる。これらの回折格子は、透明又は反射キャリア素子が透明であっても良いし、又はこれら自身が反射するような構成としても良い。

本発明の一態様において、表面全体に好適に分布して配列されたそれぞれの複数の表面素子が、表面素子群を形成する。上記群の各表面素子の表面構造は互いに整合され、定義された角度の入射光が、ある点で収束されるよう構成されている。この場合、各表面素子は、表面構造とその方位との両方において整合が可能である。上記のような表面素子群の構成により、上記点が観測スペースに示される。好適な構成における観測スペースを観測球面とすることができ、この点が観測スペース全体又は観測球面全体に示される場合、更に有利である。以下では、観測スペースを観測球面とする実施例により、本発明を説明する。

同じ表面素子群での観測球面における光の入射角及び/又は観測者の観測角の変化により、点が示される。本発明の有利な実施例では、光の入射角及び/又は観測者の観測角の変化により観測者は、観測球面での点の移動をとらえ、対応する動きを認知する。特に、光の入射角及び/又は観測者の観測角の変化が一定の場合、上記変化により、観測者は、連続した点の移動をとらえる。

シンボルの表示には、少なくとも二つ、とりわけ複数の点を使用できる。本発明の実施態様では、複数の表面素子群が配されており、シンボルの点は、各表面素子群によって表示される。表示されたシンボルは、任意のもの、特に円のような幾何学的なもの、顔文字、個々の文字又は数字などを使用しても良いし、複雑なロゴや上記シンボルを組み合わせても良い。

観測者は、自身の方向に偏向された光のみを見ているので、群の多くの表面素子のうち、像平面の焦点投射からセキュリティデバイスの表面への視野方向に沿うものだけを見ることになる。各視野方向から見える、上記全ての群からの表面素子全体は、シンボル全体の表面への投影に対応している。投影方向は視野方向に対応しているので、可視シンボルの位置は、セキュリティデバイスに対する観測者の位置により変化する。光の入射角の変化と、観測者の観測角の変化との両方により、観測者によってシンボルの移動が認知される。キャリア素子がスペース内を移動する際も同様で、これは、光の入射角と観測角の変化の組み合わせに対応している。

特に、光の入射角及び/又は観測者の観測角の変化とは、同じ群におけるより少数の及び/又は他の更なる表面素子が観測者に見えることを意味する。従って、光の入射角及び/又は観測者の観測角の変化において、観測球面の点は、同じ群のより少数の及び/又は他の更なる表面素子によって表示される。このように観測者は、観測スペースにおいて一つの点の動きを認知する。これは、類似しているが、全く同じではない複数の像を重ねることで得られる見かけ上の移動というよりは、同じ一つの表示点の位置で変化する像が、表面素子の群によって生成されることを意味する。この場合、表示された全ての点全体としてシンボル自体は不変であり、変更することはできない。観測スペース内のシンボルの位置についてのみ、光の入射角及び/又は観測者の観測角の変化によって変更される。この点について、より少数の表面素子の光の入射角及び/又は観測角の変化において、光の入射角及び/又は観測角のわずかな変化において、観測者は、更なる表面素子、又は同じ群の一部の又は他の表面素子の一部又は全てを見ることができる。

経路に沿ってシンボルが移動することは、観測者にとって都合が良く、特に経路が湾曲していると有利である。

安全装置の全表面にわたり、各群の表面素子が好適に均一に分布されているため、シンボルは、広範囲な視野角においてあらゆる視野方向から見ることができ、上記範囲の視野角の特に一定の変化において、連続して移動する。

光の入射角が変化すると、群の表面素子による焦点位置も変化し、これにより、表示されたシンボルの位置も変化する。特に光の入射角が一定に変化する場合、観測者は、移動が連続しているような印象を受ける。光の入射角と観測角との変化の影響が合わさることで、動きが認知される。

更に、例えばキャリア素子の回転及び/又は傾斜の際、それぞれの組み合わせにおいても上記影響がみられる。上記シンボルの動きにより、シンボルが、仮想点を中心として回転又はラインに沿って並進移動する印象が得られる。

一般的に回折格子の利用は、複数の回折次数が発生し、その強度比が、表面構造の詳細な構成により決まることを意味する。様々な回折次数により、異なる画像面の入射光に焦点があてられ、複数の様々な表示シンボルを、それぞれ異なる移動パターンで見ることができる。好適な実施例では、例えば格子構造を適切に非対称とすることで、その他すべての種類に重点が置かれる。

他の好適な実施例において、輝度がほぼ等しい二種類のシンボルが、相対する移動パターンで示されている。これらは、偏向角が減少するにつれ、互いに接近する。偏向角とは、観測者の方向と、直接伝送又は反射（素子の各構成に依存する）における光の伝播に沿う方向との偏差である。例えば、格子形状の適合により、高い回折次数を抑えることで対応可能である。

本発明の更に別の実施態様において、表示されたシンボルは、６０°、より好適には９０°より大きい、広範囲な視野角で見ることができる。これにより、観測球面が定義され、表面構造の構成上の変化が広範囲にわたることが求められ、特に、表面構造の方位は、キャリア素子面の任意の所望角をとることができる。格子定数の広範囲な変化が等しく必要で、特にそのような目的のため、非常に小さい格子定数と大きい格子定数とを同時に使用することが求められる。

同時に使用される格子定数は、５００ｎｍ（≧２０００ライン/ｍｍ）以下かつ１５００ｎｍ（≦６６６ライン/ｍｍ）以上の範囲であり、特に３００ｎｍ（≧３３３３ライン/ｍｍ）以下かつ５００ｎｍ（≦２００ライン/ｍｍ）以上の範囲内であることが好適である。寸法について格子定数の最小値に対する最大値の関係は、少なくとも３：１、好適には少なくとも１０：１に設定すると有利である。

シンボルが、キャリア素子上の表面素子の１０％未満、特に５％未満で生成されるような表面素子が更に有益である。

キャリア素子上の構成表面の、少なくとも１０％、好適には少なくとも３０％、より好適には少なくとも５０％が表面素子により被覆されていることが好適である。表面素子による表面での上記充填率により、補助具を使用しなくても人間の眼で認知可能となる適正な輝度の可視シンボルを生成することができる。

本発明の実施態様におけるセキュリティデバイスは、透明性、反射性又は半反射性、すなわち光に対して半透明として良い。特に保護対象物のセキュリティチェックが、透過可視検査により実施され、対象物自身が少なくとも部分的に透明であるとき、透明状態での実施が適用される。

本発明の実施態様に係るセキュリティデバイスの一つ以上の側面は、これに衝突する光を反射できるよう構成されている。このため、例えば、キャリア素子は、その下面及び/又は上部側及び/又は表面素子に、光反射層を設けることができる。例えば、上記はアルミ二ウム、銀、銅、金又はクロムなどを含む膜を意味する。金属合金及び/又は異なる金属の組み合わせも適正であることは明らかである。アルミ層を設けることが特に適している。少なくとも二つの側面に光反射層が設けられている構成において、これらの層の少なくとも一つを半透明とすることが好適である。反射層の設置は、特にセキュリティデバイスの使用状況によって決まる。従って、保護対象物のセキュリティチェックでは、目視検査が実施され、入射光が反射されないか、当該対象物により不適切に反射されるような場合、セキュリティデバイスの反射層が必要となる。

表面素子を生成するため、キャリア素子にラッカーを塗布し、特に整形素子により、個々の表面素子、詳細には表面素子の表面構造を生成することができる。好適には紫外線及び/又は熱でラッカーを硬化させる。表面素子を形成後、ラッカー層の厚さは０．５−３００μｍ、より好適には０．８−５０μｍ、更には１−１０μｍの範囲であれば有利である。キャリア材料及び/又は表面素子は、ポリマー材料即ちポリマーから作成されたものであることが好適である。

キャリア素子が熱可塑性材料から構成されているか、熱可塑性材料を含み、個々の表面素子の構造が、整形素子から熱可塑性材へと移行するよう、表面素子を製造することができる。特に型押し方法による実施が可能である。

セキュリティデバイスを構成する回折表面素子を製造するには、最初に、複数の表面素子上の三次元表面構造の形状に関するデータ処理プログラムにより、情報が生成される。これは、セキュリティデバイスについて説明した手順により生成される。複数の表面素子を有する表面素子群が生成され、観測スペースで表面素子群により、表示対象のシンボルの点が形成されるよう、表面構造と、表面素子群の方位とが互いに整合される。更に情報が生成され、これにより、表示対象のシンボルが、表面素子群で示された全ての点の総体とされ、点の画像が個々に形成されるよう、複数の表面素子群が適合される。三次元表面構造を有する複数の回折表面素子は、セキュリティデバイスの製造のため生成された情報に基づき、キャリア素子上に配列される。

本発明に係るセキュリティデバイスは、銀行券などの支払手段において提供されることが特に好適である。その他、クレジットカード、パスポート、個人ＩＤ、運転免許証、社会保障カードなどの高いセキュリティを要する証書に関して、対象物が本物か偽造されたものかについての簡単なチェックの際、本発明の実施例に係るセキュリティデバイスを使用することができる。専用の読み取り装置や他の補助具を使用しなくても、観測者が視認可能な点が有利である。

本発明の実施態様に係るセキュリティデバイスは、株券、税印、入場券、許可書などの証書への適用においても有利である。薬物、アルコール、たばこ類、予備部品、高級品などの製品やブランドへの適用も可能である。

更に、ホログラム及び/又は機械読み取り可能なセキュリティなど、一つ以上のセキュリティの特徴を組み合わせることもできる。

以下に説明する図面と共に、好適な実施例により、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るセキュリティデバイスの実施例の一部を示す側面図である。 図２は、本発明に係るセキュリティデバイスの更に別の実施例の一部を示す側面図である。 図３は、本発明に係るセキュリティデバイスの原理を示す平面図である。 図４は、本発明に係るセキュリティデバイスの原理を示す平面図であり、明確な識別のため、表面素子群が数字で示されている。 図５は、本発明に係るセキュリティデバイスの原理を示す斜視図である。 図６は、選択された群の可視表面素子を示す図である。 図７は、観測者により、異なる角度で認知されたシンボルを示す図である。

図に示す第一の実施例（図１）において、本発明のセキュリティデバイスは、例えば金属膜、ポリマーや紙製のキャリア素子、もしくはアルミ蒸着などの金属層としての光反射素子１０を有する。この光反射素子１０は、クレジットカード、銀行券など、保護対象物上に下面１２が配されるよう構成されている。セキュリティ対象物が全体的又は部分的に透明な場合、上側１４を対象物側に配列するよう、光反射素子１０が構成される。多くの回折表面素子１８は、光反射素子の表面１４に配列される。個々の表面素子１８は、回折格子の形状をとる。個々の表面素子は、単一工程において、キャリア素子１０の表面１４にラッカーを塗布し、整形素子で構成されることで、製造可能である。これには、紫外線照射や熱により硬化可能なラッカーの使用が好適である。この場合、表面素子１８の整形後、硬化したラッカー層の厚さは０．８−５０μｍであることが好適である。更に、個々の表面素子１８が、例えば整形素子を用いた型押し方法により直接構成される、熱可塑性キャリア素子を備える光反射素子１０による単一工程で個々の表面素子は製造可能である。前述の場合、図１に示す構造とは異なり、光反射素子１０と表面素子１８との間にインターフェース１４を設ける必要はない。

ラッカー層又は熱可塑性キャリア素子を通過する際、既に発生している可能性がある回折後、入射光線２４が、光反射素子１０の表面１４で反射される。表面素子からの出射時に、光線は、共通点２８で収束するよう、それぞれの外表面の回折格子で回折される。線で示されている光線は、表面素子１８で発生する回折ではなく、表面１４での反射のみを示すよう簡略化されている。

図３及び４を参照して以下に説明するように、点２８は、各表面素子１８の複数の群により表示される。スペース内を移動する点２８は、光の入射角及び/又は観測角の変化に基づき、同じ表面素子群により常に表示される。従ってシンボルは、複数の点を示すことで表示され、複数の表面素子群は、表示されるシンボルの点の数に対応して、キャリア素子１０に配列される。

反射セキュリティデバイスの代わりに、透明なキャリア素子（図２）による透明なデバイスの提供も可能である。光線２４は、表面素子１８とキャリア素子１０を通過し、図１で説明したように、表面素子１８の群によってスペース内で点２８が表示される。

各表面素子１８は回折格子を有し、図１及び２においてのみ図示されている。

本発明の実施例において、セキュリティデバイスは、反射又は透明キャリア素子上に多くの表面素子１８が配列されている。個々の表面素子群は、キャリア素子上に不規則に分布した複数の表面素子１８から構成される。図３及び４は、表面素子群の構成例を示す。図３は、多くの正方形の表面素子を示す平面図を例示し、異なる格子構造を線で示す。個々の表面素子は、５００ｎｍ以下かつ１５００ｎｍ以上、好ましくは３００ｎｍ以下かつ５０００ｎｍ以上の範囲の格子定数の格子構造を有する。図３では、いくつかの表面素子は同じ構造を有している。図４は、表面素子１８を組み合わせて構成された表面素子群を示す。図示の都合上、各群は、数字１、２、３…により識別される。この場合、表面素子１８は、数字で示された各正方形として配列される。表面素子群の個々の表面素子１８は、異なる表面構造を有している（図３）。表面構造は、特に方位又は方向について変化する。更に表面構造は、個々の格子の高さ又は大きさ及び間隔について変化する。

図５は、おおむね本発明に係るセキュリティデバイスの構成を示す。キャリア素子１０は、異なる形状の点として示される、多数の各表面素子１８を備える。図４の例から明らかなように、ここに示されている各表面素子は、それぞれ組合わされて群を構成する。光源４０から、本実施例では透明なキャリア素子１０の後背部へと光が出射される。本実施例において、セキュリティ素子のチェック又はシンボルの移動を検出するため、観測者４２は、位置３０ａから３０ｂ、３０ｂから３０ｃへと移動する。表面素子の数と配列は、線３２が示すように、観測角の連続した変化において、点２８から構成されるシンボルが連続して移動するように選択される。観測者にとって、上記の移動は、キャリア素子上において、図５で定義された観測球面で発生しているように見える。このような状況において、図示された実施例では、観測角は、観測角３０ａから観測角３０ｂを経て、観測角３０ｃへと変化する。これに対応して、光の入射角が連続的に変化しているか、光の入射角と観測角とが同時に連続的に変化している状況が考慮される。光の入射角と観測角は、例えばセキュリティ素子又はキャリア素子１０が移動する際、同時に変化する。

図６は、セキュリティ素子上の表面素子１８の各群の例を示す。図４に示す例に基づき、７個の表面素子から成る群「１２」が選択された。この場合、表面素子は、表面素子１０上に不規則に配列されることが好ましく、他の表面素子、特に他の群に属している表面素子により、各パラメータ（格子間隔及び格子ベクトル）を適合させて、キャリア素子１０上の位置を全て切り替えることができる。表示のため、表面素子は、マトリックス状に配され、同じ表面素子が図示された三つの各マトリックスに表示される。これら三つのマトリックスは、例えば図５の観測位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応して、観測者の位置の変化を示している。観測者が見ることのできる表面素子をハッチングで示す。群の全ての表面素子に対する割合は、点２８の表示に対応している。従って所定の観測角において、所定群の全ての観測素子が、点の表示に対応しているわけではない。観測者の位置、即ち観測角度が変更されると、表示に寄与する表面素子が変化する。しかしながら、この場合、表示された点２８は、依然として同じ群の表面素子によって表示される。観測角が変化すると、点２８は、同じ表面素子群の部分的に又は完全に異なる表面素子により表示される。

図７は、観測者に対してどのようにシンボルが移動するかについて簡略的に示している。観測角３０ａでは、観測者は顔文字として表示されている二個のシンボルを視認する。例えばこの場合、左上角のシンボルは、プラス１次回折により生成され、右下角のシンボルは、マイナス１次回折により生成される。観測者が位置３０ｂ（図５）に移動すると、シンボルは左上角から中央へと右側へ移動し、別のシンボルは、右下角から、中央へと左側へ移動する。位置３０ｃでは、上のシンボルは、右上角へと更に右側へ移動し、下のシンボルは、左角へと更に左側へ移動する。観測者は、二つのシンボルの連続的な移動を視認する。

Claims (23)

1. シンボルを提供することで、対象物原本の偽造に対するセキュリティを向上させる、セキュリティデバイスであって、キャリア素子（１０）上に配列された、複数の回折表面素子（１８）を備えるセキュリティデバイスにおいて、
   各表面素子（１８）は、三次元表面構造を有し、
   複数の表面素子（１８）は、表示対象のシンボル（２８）の同じ一つの点の像を形成するよう、観測スペース内で、それぞれの表面構造と方位が互いに整合される表面素子群を形成し、
   前記シンボルは、その位置が変化し、
   前記点は、光の入射角及び/又は観測者の観測角が変化した後に、同じ表面素子群における複数の表面素子によって形成され、
   それぞれが点の像を形成する複数の表面素子群が備えられ、
   表示対象の前記シンボル（２８）は、前記表面素子群により表示される全ての点の総体から構成されており、
   前記光の入射角及び/又は前記観測角の変化により、前記シンボルの移動が、前記観測スペースにおいて認知されることを特徴とする、セキュリティデバイス。
2. 前記光の入射角及び/又は前記観測角の一定の変化により、前記シンボルの連続移動が、前記観測スペースにおいて前記観測者により認知されることを特徴とする、請求項１に記載のセキュリティデバイス。
3. 前記光の入射角及び/又は前記観測角の一定の変化において、前記シンボルが、特定の湾曲経路（３２）上を移動することを特徴とする、請求項２に記載のセキュリティデバイス。
4. 像平面の焦点から前記セキュリティデバイスの表面へ向かう前記観測者の視野方向に沿って、光を偏光させる表面素子（１８）だけを見ることができる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
5. 前記光の入射角及び/又は前記観測者の観測角における前記変化により、前記観測スペ
   ースにおいて前記観測者によって見ることができる前記点が、同じ表面素子群における、より少数の表面素子（１８）、又は、他の表面素子（１８）の一部又は全てによって表示される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
6. 前記表面素子（１８）は、前記キャリア素子（１０）上に不規則に配列されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
7. 前記表面素子（１８）は、視認できる前記シンボル（２８）が、前記キャリア素子（１０）における全ての表面素子（１８）の個数の１０％よりも少ない個数の表面素子（１８）によって生成されるように構成及び/又は配列されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
8. 前記キャリア素子（１０）上の構成表面の少なくとも１０％が複数の表面素子によって被覆されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
9. 前記表面素子（１８）は、ラッカーがキャリア素子（１０）の表面（１４）に塗布され、整形素子により前記表面素子（１８）が構成され、硬化する手順により、前記表面素子（１８）が、キャリア素子（１０）に形成されることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
10. 前記表面素子の整形後、前記硬化したラッカー層の厚さが０．５−３００μｍであることを特徴とする、請求項９に記載のセキュリティデバイス。
11. 前記キャリア素子（１０）は、熱可塑性材料から構成され、前記表面素子（１８）は、整形素子によって生成されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
12. 前記表面素子は、型押し方法によって生成されていることを特徴とする、請求項１１に記載のセキュリティデバイス。
13. 少なくとも一つの光反射層を有することを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
14. 前記光反射層は、金属を含有することを特徴とする、請求項１３に記載のセキュリティデバイス。
15. 前記シンボル（２８）の像の選択が観測者に見えるよう、前記シンボル（２８）の複数の画像処理が実行されることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
16. 前記シンボル（２８）の可視像が複数の場合、一つの像のみが、光強度が強調されることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
17. 前記表面素子（１８）のそれぞれの回折的な表面構造は、振幅及び/又は格子間隔及び/又は方位が異なることを特徴とする、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
18. 前記表面構造の、同時に適用された格子定数は、５００ｎｍ以下かつ１５００ｎｍ以上であることを特徴とする、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のセキュリティデバイ
    ス。
19. 前記表面構造の、同時に適用された格子定数の最大値と最小値との関係は、少なくとも３：１であることを特徴とする、請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
20. 前記表面素子（１８）及び/又は前記キャリア素子（１０）は、機械による読み取りが可能となるよう適合されていることを特徴とする、請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のセキュリティデバイス。
21. 請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のセキュリティデバイスを備える、有価証書、セキュリティを要する証書、又は、銀行券。
22. シンボルの提供によるセキュリティデバイスを製造する方法であって、
    複数の表面素子（１８）を備える表面素子群を形成し、表示対象のシンボル（２８）の同じ一つの点の像が観測球面に形成されるよう、前記表面素子群の前記表面素子の表面構造と前記表面素子群の前記表面素子の方位とを互いに整合させ、前記シンボルは、その位置が変化し、前記点は、光の入射角及び/又は観測者の観測角が変化した後に、同じ表面素子群における複数の表面素子によって形成され、前記表面素子群で表示された全ての点の総体から、表示対象のシンボル（２８）が構成され、前記光の入射角及び/又は前記観測角の変化により、前記シンボルの移動が、観測スペースにおいて認知されるよう、点の像をそれぞれ生成して、複数の表面素子群を設定することで、複数の表面素子（１８）上に形成される三次元表面構造に関するデジタル情報を生成するステップと、
    三次元表面構造により、前記複数の回折表面素子（１８）をキャリア素子（１０）上に配列するステップと、を含む方法。
23. 有価証書、セキュリティを要する証書、又は、銀行券の生成方法において、請求項２２に記載のセキュリティデバイスを製造し、前記有価証書、セキュリティを要する証書、又は、銀行券上に前記セキュリティデバイスを配列することを含む方法。

Images