Brevet FR2900737A1 — publié le 20071109

La présente invention concerne un composant d'imagerie optique de sécurité visant à la réalisation de clés de contrôle optiques intégrables dans une DOVID (Diffractive Optical Variable Identification Device) et ne pouvant être authentifié que par l'instrument de lecture approprié. Ce composant optique de marquage est dédié à l'authentification d'un produit ou d'un document sur lequel ce composant optique de sécurité est apposé. Il concerne la famille générale des composants optiques formés par estampage de réseaux de diffraction dans une couche thermoformable supportée par un film transparent. En fonction de paramètres d'observation (orientation par rapport à l'axe d'observation, position et dimensions de la source lumineuse, ...), les effets optiques produits par le composant optique de sécurité prennent des configurations très caractéristiques et vérifiables. Le but général de ces composants optiques est de fournir des effets nouveaux et différenciés, à partir de configurations physiques du film difficilement reproductibles voire difficilement analysables. Parmi cette famille de composant optiques formés par estampage de films 20 transparents, l'état de la technique le plus proche est le brevet américain US6909547. Ce brevet décrit un élément de sécurité, obtenu à partir d'un stratifié plastique et présentant un motif en mosaïque constitué d'éléments de surface. Ce stratifié présente une structure de diffraction {B(x, y, T)}, produite à partir d'une 25 superposition : - d'une première structure à basse fréquence {G(x, y)} et - d'une structure en relief à haute fréquence {R(x, y)}. Le film présente deux zones produisant des effets optiques distincts. Dans un premier élément de surface, les vecteurs des 2 structures {G(x, y)} 30 et {R(x, y)} sont parallèles. Dans l'autre élément de surface, les 2 vecteurs présentent un angle sensiblement droit. Les vecteurs des structures {G(x, y)} sont également parallèles dans les deux éléments de surface. Un bord commun des deux éléments de surface n'est visible que sous une lumière polarisée linéairement. A la lumière du jour, ces deux éléments de surface présentent la même luminosité surfacique. L'observation de ce composant optique de sécurité selon l'art antérieur se traduit par deux aspects bien différenciés, avec une inversion de contraste en fonction de l'orientation d'un polariseur interposé entre l'oeil de l'observateur et le composant optique. En procédant à une rotation relative de 90 , l'élément graphique lumineux devient sombre, et inversement. L'inconvénient est qu'en l'absence de polariseur, l'observation du composant optique ne permet pas de déceler les structures à haute fréquence. Ainsi donc, une contrefaçon efficace serait aisément réalisée par l'utilisation d'un réseau basse fréquence sur toute la surface. Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un composant optique de sécurité vérifiable par l'interposition d'un polariseur, et présentant en outre une configuration discernable en lumière ambiante, non-polarisée. A cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus générale un composant optique de marquage de sécurité produisant une première configuration visible lors d'une observation à travers un polariseur orienté selon une première orientation, et une deuxième configuration distincte de la première, visible lors d'une observation à travers un polariseur orienté selon une seconde orientation ; le composant optique comprenant un film estampé pour former au moins deux réseaux diffractants présentant des orientations distinctes, caractérisé en ce que chacun desdits réseaux présente un pas inférieur à 550 nm, et une modulation comprise entre 0,25 et 0,5 par rapport à un plan de référence. Avantageusement, chacun des réseaux est formé dans une configuration graphique prédéfinie, de dimensions visibles, les réseaux présentant des limites adjacentes. Selon une variante, les réseaux présentent des vecteurs principaux perpendiculaires. Selon un premier mode de réalisation, le composant comporte un film transparent estampé recouvert d'une couche réflective métallique. Selon un deuxième mode de réalisation, la couche réflective est constituée d'un matériau transparent à haut indice de réfraction. De préférence, la couche réflective est enduite d'un adhésif pour l'apposition sur un support à authentifier. Avantageusement, le film estampé est constitué d'un matériau biréfringent transparent. L'invention concerne également un système d'authentification comprenant un composant optique de marquage et un lecteur adapté caractérisé en ce que le composant optique de marquage de sécurité comprend un film estampé pour former au moins deux réseaux diffractants présentant des orientations distinctes, chacun présentant une période inférieure à 550 nm, et une modulation comprise entre 0,25 et 0,5 par rapport à un plan de référence, le lecteur comprenant un polariseur mobile en rotation relative par rapport à un composant optique à contrôler positionné dans le lecteur. L'invention concerne également un lecteur destiné au contrôle d'un composant optique de marquage comprenant un film estampé pour former au moins deux réseaux diffractants présentant des orientations distinctes, chacun présentant une période inférieure à 550 nm, et une modulation comprise entre 0,25 et 0,5 par rapport à un plan de référence caractérisé en ce qu'il comprend un polariseur mobile en rotation relative par rapport à un composant optique à contrôler positionné dans le lecteur. Selon une variante particulière, le lecteur selon l'invention comprend deux morceaux de polariseurs juxtaposés dont les axes principaux sont orientés perpendiculairement, l'orientation des axes de ces polariseurs étant adaptée aux orientations des vecteurs réseaux, lesdits polariseurs étant mobiles en translation pour faire apparaître successivement dans une fenêtre d'observation les configurations du composant optique à contrôler. Avantageusement, le lecteur comprend un élément diffusant placé entre les polariseurs et le composant à vérifier. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant des exemples non-limitatifs de réalisation où : - la figure 1 représente une vue schématique d'un réseau diffractant mise 30 en oeuvre par l'invention ; -les figures 2 à 4 représentent le composant observé sous différentes configurations d'observation ; - la figure 5 représente une vue en coupe d'un composant selon l'invention ; - les figures 6 à 8 représentent des vues respectivement de dessus, de la partie mobile et en coupe d'un lecteur selon l'invention - les figures 9 et 10 représentent des vues du composant vu à travers le lecteur sous deux positions de la partie mobile ; - la figure 11 représente une vue en coupe d'une variante de l'invention. 5 Avantageusement, il sera utilisé des réseaux dont la période est inférieure à 300 nm pour la réalisation d'un composant optique de sécurité semi-caché. Ces réseaux sont caractérisés par le fait que la diffraction dans le domaine du visible est très limitée : l'ordre 1 est à peine visible en observation lumière rasante. 10 Ces réseaux présentent des caractéristiques optiques particulières non visibles à l'oeil nu, mais simplement contrôlables à l'aide d'un filtre polariseur. Les réseaux mis en oeuvre par l'invention présentent une période inférieure à la longueur d'onde (typiquement 550 nm pour le visible) et une forte modulation (comprise entre 0.25 et 0.5) de telle sorte que la lumière incidente est absorbée 15 dans sa quasi-totalité. Seule la lumière dont la direction de polarisation est perpendiculaire au vecteur réseau est diffractée. La lumière diffractée par ce type de réseaux est donc polarisée. La figure 1 représente une vue d'un tel réseau, présentant des alternances de bosses (1) et de creux (2) allongés pour former un réseau orienté selon un 20 vecteur (3). La lumière polarisée selon le mode TM est absorbée alors que la composante polarisée selon le mode TE est seule réfléchie. Seule la lumière diffractée à l'ordre zéro est polarisée, mais l'effet de 25 polarisation n'est pas observable sur les ordres supérieurs. Le réseau est formé par estampage dans un film polyester, destiné à la fabrication d'hologrammes, recouvert d'une couche de matériau estampable dans laquelle on vient transférer les nanostructures. La couche estampée est ensuite recouverte par exemple par évaporation sous-vide d'une couche réflective 30 métallique, puis enduite d'un adhésif adapté au produit à réaliser (adhésif à froid pour les étiquettes, adhésif à chaud pour les films de laminage ou de transfert à chaud). Ce composant comprend des réseaux pré-cités utilisés pour réaliser une clé de contrôle intégrée par juxtaposition ou insertion dans un DOVID (Diffractive Optical Variable Identification Device). Ces réseaux ne sont en aucun cas utilisés en superposition avec un des éléments diffractants du DOVID. Une légère trace est donc visible à la surface laissant deviner l'empreinte de la clé de contrôle. Le lecteur est constitué de filtres polariseurs permettant de révéler l'information. L'ensemble permet la mise en place d'un élément de sécurité au sein d'une image holographique. D'un point de vue graphique, les réseaux sub-longueur d'ondes seront utilisés par pairs s'imbriquant l'un dans l'autre pour dessiner des effets de positif/négatif, des effets de multiplexage ou tout autre effet approprié utilisant aussi bien des éléments de textes que des éléments graphiques. En particuliers les réseaux peuvent êtres utilisés pour inscrire des codes binaires lisibles en machine. Les figures 2 à 4 représentent un exemple de réalisation d'un composant selon l'invention. Le composant optique est une structure de type DOVID (11) avec une zone formant la clé de contrôle (10). Cette zone présente une première configuration (figure 2) lorsqu'elle est observée en lumière ambiante non-polarisée et deux configurations en contraste inversé (figures 3 et 4) lorsqu'elle est observée à travers un polariseur orienté respectivement selon une première orientation et une seconde orientation. La zone (12) présente un réseau de pas inférieur à 550 nanomètres avec un vecteur d'orientation selon une première direction. La forme de cette zone (12) désigne les caractères OK . La zone (13) présente un réseau de pas inférieur à 550 nanomètres avec un vecteur d'orientation perpendiculaire à la première direction. La forme de cette zone (12) désigne une surface complémentaire carrée aux caractères OK . En lumière ambiante, la forme des deux zones (12) et (13) reste visible et constitue un mode de reconnaissance additionnel. La figure 5 représente un schéma de coupe du composant réalisé sous la forme d'une étiquette destructible ou marquage à chaud. Le composant comprend : - une couche support (20) formé par un film en matière plastique. Cette couche est destinée au support du composant au moins jusqu'à son transfert sur le document ou sur le produit à authentifier avant son apposition sur un produit à authentifier - une couche de détachement (21), optionnelle, permettant de séparer le 5 composant de la couche support au moment de son apposition sur un produit dans le cas d'un produit de laminage ou de marquage à chaud - une couche holographique estampée (22) transparente - un revêtement (23) réfléchissant pouvant être métallique ou transparent à haut indice de réfraction 10 - une couche adhésive (24). La couche holographique estampée présente une déformation telle que : 0,25 20 Une partie de la couche holographique (23) peut être démetallisée, cette démetallisation pouvant se superposer avec la structure exposée. La couche réflective est une couche métallique (typiquement aluminium, cuivre, chrome). Il est également possible d'employer un matériau transparent à haut indice de réfraction tel que ZnS, TiO2. 25 Par combinaison avec la démetallisation, il est également possible d'obtenir des composants optiques présentant de multiples aspects (aluminium, Cuivre, Transparent, ...) sans créer de discontinuité de la clé de control. Dans un mode de réalisation particulier, les vecteurs réseaux sont alignés avec les axes neutres des matériaux biréfringents transparents utilisés comme 30 support de l'étiquette (type BOPP). Cet alignement permet d'optimiser l'efficacité de l'effet optique transféré sur le support. Les figures 6 à 10 représentent des vues d'un lecteur pour le contrôle d'un composant selon l'invention. Le lecteur fonctionne à partir des principes suivants : - observation de la lumière réfléchie par la surface de la clé de contrôle (réflexion directe ou ordre 0) - au travers d'un ou plusieurs filtres polarisants ou tout autre élément de nature biréfringente permettant de mettre en évidence la polarisation de la lumière réfléchie par la clé - mise en évidence d'une inversion de contraste entre les différents éléments d'image. Le lecteur le plus simple est constitué d'un simple polariseur. Placé devant la lumière réfléchie par le réseau, il ne laisse passer que la lumière dont la direction de polarisation est parallèle à son axe principal. Une simple rotation du document contrôlé ou du lecteur permet de révéler alternativement les deux zones d'images orientées perpendiculairement. Les figures 6 à 10 représentent un lecteur manuel optimisé (à translation). Il est constitué par un cadre (35) comportant une partie mobile (33) équipée de deux morceaux de polariseurs (30, 31) juxtaposés dont les axes principaux sont orientés perpendiculairement. L'orientation des axes de ces polariseurs est adaptée aux orientations des vecteurs réseaux. Le lecteur étant posé sur l'image de manière à observer la réflexion directe de la lumière incidente sur la clé de contrôle, un mouvement de translation permettra de visualiser une bascule entre les deux composants de l'image. Avantageusement, un élément dépoli (36) diffusant est placé entre les polariseurs et le composant (37) à vérifier de manière à : - réduire l'éblouissement provoqué par la source qui se réfléchit sur la clé de contrôle - simuler une source d'éclairage large -obliger la personne effectuant le contrôle à poser le lecteur sur la clé à vérifier (ergonomie/position unique /simplicité). Les figures 9 et 10 représentent la vue du composant placé dans le lecteur lorsque la partie mobile place dans la fenêtre respectivement le premier et le second polariseur. Une alternative de lecteur consiste en l'intégration des différents éléments dans un dispositif complètement automatisé Cette catégorie de lecteurs regroupe des lecteurs automatiques réalisés : - Soit par rotation automatique du filtre polariseur, - Soit par translation automatique d'un chariot constitué de 2 polariseurs croisés Une dernière catégorie de lecteurs rassemble les lecteurs exploitant des optiques biréfringentes : - Par exemple, par l'utilisation d'un cube de Wollaston qui réalise une séparation des polarisations. Un cube de Wollaston réalise une déviation d'environ 20 entre les deux polarisations. Dans ce cas, l'observation se fait selon une vue simultanée des deux modes, qui se trouvent décalés dans un même plan d'observation. Une autre réalisation représentée en figure 11 permet la lecture par transmission. Cette solution est adaptée pour des produits intégrés dans des films transparents tels que ceux qui sont utilisés pour la protection des mentions variables dans les documents d'identité. Tous les réseaux constituant l'image holographique sont alors recouverts d'une couche de matériau diélectrique transparent. La vérification de la clé se fera avantageusement en éclairant le document au travers du papier. Le papier remplace alors la structure diffusante du lecteur 5b. Une autre réalisation consiste à combiner (superposer) à l'image constituée des deux réseaux orientés perpendiculairement une structure de nature aléatoire et chaotique telles que celles qui sont utilisées pour la réalisation des effets blancs (mat ou brillant). Cette combinaison présente l'avantage d'améliorer le contraste et de modifier l'aspect de surface. Cette combinaison revient à intégrer une partie de l'outil de contrôle (ici le diffusant du lecteur) à la clé de contrôle ce qui permet par la suite de simplifier le lecteur. Revendications 1 ù Composant optique de marquage de sécurité produisant une première configuration visible lors d'une observation à travers un polariseur orienté selon une première orientation, et une deuxième configuration distincte de la première, visible lors d'une observation à travers le polariseur orienté selon une seconde orientation ; le composant optique comprenant un film estampé pour former au moins deux réseaux diffractants présentant des orientations distinctes, caractérisé en ce que chacun desdits présente une période inférieure à 550 nm, et une modulation comprise entre 0,25 et 0,5 par rapport à un plan de référence. 2 ù Composant optique de marquage selon la revendication 1 caractérisé en ce que chacun des réseaux est formé dans une configuration graphique prédéfinie, de dimensions visibles, les réseaux présentant des limites adjacentes. 3 ù Composant optique de marquage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les réseaux présentent des vecteurs principaux perpendiculaires. 4 ù Composant optique de marquage selon l'une au moins des revendications 20 précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un film transparent estampé recouvert d'une couche réflective métallique. 5 ù Composant optique de marquage selon l'une au moins des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la couche réflective est formée par un matériau 25 transparent à haut indice de réfraction. 6 ù Composant optique de marquage selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche réflective est enduite d'un adhésif pour l'apposition sur un support à authentifier. 7 ù Composant optique de marquage selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que le film estampé est constitué par un matériau biréfringent transparent. 308 ù Composant optique de marquage selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est partiellement démetallisé. 9 ù Composant optique de marquage selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une structure de nature aléatoire et chaotique superposée aux deux réseaux orientés perpendiculairement. ù Système d'authentification comprenant un composant optique de marquage et un lecteur adapté caractérisé en ce que le composant optique de marquage de 10 sécurité comprend un film estampé pour former au moins deux réseaux diffractants présentant des orientations distinctes, chacun desdits réseaux présentant une période inférieure à 550 nm, et une modulation comprise entre 0,25 et 0,5 par rapport à un plan de référence, le lecteur comprenant des moyens pour observer le composant optique à contrôler sous deux directions de polarisation différentes. 11 ù Lecteur destiné au contrôle d'un composant optique de marquage comprenant un film estampé pour former au moins deux réseaux diffractants présentant des orientations distinctes, chacun desdits réseaux présentant une période inférieure à 550 nm, et une modulation comprise entre 0,25 et 0,5 par rapport à un plan de référence, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour contrôler le composant optique selon deux directions de polarisation distinctes. 12 ù Lecteur selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comprend un polariseur mobile en rotation relative par rapport à un composant optique à contrôler positionné dans le lecteur. 13 ù Lecteur selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comprend deux morceaux de polariseurs juxtaposés dont les axes principaux sont orientés perpendiculairement, l'orientation des axes de ces polariseurs étant adaptée aux orientations des vecteurs réseaux, lesdits polariseurs étant mobiles en translation pour faire apparaître successivement dans une fenêtre d'observation les différentes configurations du composant optique à contrôler.14 ù Lecteur selon la revendication 11, 12 ou 13 caractérisé en ce qu'il comprend un élément diffusant placé entre les polariseurs et le composant à vérifier. 15 ù Lecteur selon la revendication 12 caractérisé en ce qu'il comprend un cube 5 de Wollaston réalisant la séparation des deux modes du composant optique dans un plan d'observation.