(57)【要約】  表面素子から成るモザイク状の少なくとも１つの表面パターンを備えたプラスチック積層体（１）を有して成るセキュリティー素子（２）であって、表面素子において、プラスチック積層体（１）の造形層（５）と保護層（６）との間の反射界面（８）が光学効果構造体（９）を成している。プラスチック積層体（１）に入射し、積層体のカバー層（４）および造形層（５）を透過した光が光学効果構造体（９）によって所定の方法で曲折される。少なくとも１つの表面素子の表面に線形非対称回折格子（２４）に艶消し構造体を重畳して成る回折構造体が形成されている。線形非対称回折格子（２４）は５０〜２０００本/ｍｍの空間周波数を有している。艶消し構造体の平均凹凸が２０〜２０００ｎｍ、少なくとも１つの方向における相関長が２００〜５００００ｎｍである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面素子（１２；２７；２８）から成るモザイク状の少なくとも１つの表面パターンを備えたプラスチック積層体（１）を有して成る回折型セキュリティー素子（２）であって、前記表面素子（１２；２７；２８）において、前記プラスチック積層体（１）の造形層（５）と保護層（６）との間の反射界面（８）が光学効果構造体（９）を成し、前記プラスチック積層体（１）に入射し、該積層体（１）のカバー層（４）および前記造形層（５）を透過した光が、前記光学効果構造体（９）によって所定の様式で曲折される素子（２）において、
前記表面素子（１２；２７；２８）の少なくとも１つの表面に線形非対称回折格子（２４）に艶消し構造体を重畳して成る回折構造体（２５）が形成され、
前記線形非対称回折格子（２４）が５０〜２０００本/ｍｍの空間周波数を有し、
前記艶消し構造体の平均の凹凸が２０〜２０００ｎｍ、少なくとも１つの方向における相関長が２００〜５００００ｎｍであることを特徴とする素子（２）。
【請求項２】
第２表面素子（２８）が第１表面素子（２７）に隣接し、前記回折構造体（２５）が前記第２表面素子（２８）の表面に形成され、前記第１表面素子（２７）の線形非対称回折格子（２４）の格子ベクトル（２６）が、前記第２表面素子（２８）の線形非対称回折格子（２４）の格子ベクトル（２６）と実質的に逆平行の関係となる方向に向いていることを特徴とする請求項１記載の素子（２）。
【請求項３】
前記艶消し構造体の散乱能力のみが異なる回折構造体（２５）を備えた表面区分（３１）が、前記表面素子（１２、２７）に配されていることを特徴とする請求項１または２記載の素子（２）。
【請求項４】
前記表面区分（３１）によってロゴまたはテキスト形式の情報が形成されていることを特徴とする請求項３記載の素子（２）。
【請求項５】
少なくとも一方向の最大寸法が０．３ｍｍ未満である複数の前記表面区分（３１）をラスター状に含んでいる複数の前記第１表面素子（２７）が前記第２表面素子（２８）の表面に配され、該第２表面素子（２８）の回折構造体（２５）が、前記表面区分（３１）に形成され、選択方位（３０）に沿って、前記第１表面素子（２７）の回折構造体（２５）の表面被覆率が、該第１表面素子（２７）によって異なっていることを特徴とする請求項２記載の素子（２）。
【請求項６】
複数の前記第１表面素子（２７）が前記第２表面素子（２８）の表面に配され、選択方位（３０）に沿って、前記第１表面素子（２７）の回折構造体（２５）に用いられている回折格子（２４）の非対称が、該第１表面素子（２７）によって異なっていることを特徴とする請求項２記載の素子（２）。
【請求項７】
複数の前記表面素子（１２）が前記表面パターンの表面に隣接配置され、選択方位（３０）に沿って、前記表面素子（１２）の回折構造体（２５）に用いられている非対称回折格子（２４）のブレーズ角（ε２）が、前記表面素子（１２）によって、所定のブレーズ角差（Δε）ずつ異なっていることを特徴とする請求項１または２記載の素子（２）。    
【請求項８】
前記艶消し構造体が等方性を有していることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の素子（２）。
【請求項９】
前記艶消し構造体が異方性を有していることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の素子（２）。
【請求項１０】
前記回折格子（２４）が無彩色であり、５０〜３００本/ｍｍの空間周波数を有していることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項記載の素子（２）。
【請求項１１】
前記界面（８）が、アルミニウム、銀、金、クロムおよびタンタルからなる群より選択される材料のコーティングであることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項記載の素子（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の前文に記載の回折型セキュリティー素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
前記のような回折型セキュリティー素子は、銀行券、あらゆる種類の通行証および身分証明書、有価証書等の真偽を安価に証明するために用いられている。前記のような証書が発行されるとき、回折型セキュリティー素子が薄層から成る合成体から切り取られた証印として固定的に取り付けられる。
【０００３】
本明細書の冒頭に記載の回折型セキュリティー素子は、特許文献１および特許文献２によって知られている。前記セキュリティー素子は、モザイク状に配され、回折格子を備えた表面素子から成るパターンを有している。前記回折格子は方位方向に回転すると回折光による可視パターンが変化するよう予め定められている。
【０００４】
特許文献３には表面素子が非対称回折格子を備えた回折型セキュリティー素子が記載されている。前記非対称回折格子はペアで配され、共有境界線を有する２つの表面素子が鏡像対称の関係を有している。傾斜配置した鏡のように作用する特別な非対称回折格子が特許文献４に記載されている。
【０００５】
回折格子の回折特性はフーリエ空間に基づくイメージとして表すことができる。前記表記においては、円の中心において垂直に光が回折格子に入射し、回折光ビームの方向が斑点で表わされる。円の中心が回折角β＝０に、また縁部が回折角＝９０°に相当し、円内部の斑点における半径が回折格子において回折した光ビームの回折角βを示す。フーリエ空間内のそれぞれの斑点における極角が回折格子の方位を示している。
【０００６】
一般に、回折型セキュリティー素子はプラスチックの薄層から成る合成体を備えている。２つの層の界面に光を回折する極めて微細なレリーフが設けられている。反射力を強化するため、前記２つの層の界面が反射層で覆われている。前記薄層から成る合成体の構成および材料については、例えば、特許文献５および特許文献６に記載されている。担体フィルムを用いて前記薄層から成る合成体を証書に貼付する方法が特許文献７によって知られている。
【０００７】
前記のような回折型セキュリティー素子の欠点は、立体角が小さいこと、および回折格子で覆われている表面素子の表面輝度が非常に大きいことである。表面輝度が大きいことにより、表面素子の形状を識別することも困難にしている。
【０００８】
極めて微細な確率論的凹凸を重畳することにより、超微細正弦回折格子を確率論的に変調する方法も特許文献８によって知られている。前記極めて微細な確率論的凹凸の詳細については触れられておらず、マスター金型を作成する際に再現不能な異方性処理ステップによって形成されるとしている。光が当てられたとき、前記超微細回折格子は反射角においてのみ見ることができる。重畳された前記凹凸によって超微細回折格子が回折した光が前記回折格子上の半空間に散乱される。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０１０５０９９号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０３７５８３３号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第０３６０９６９号明細書
【特許文献４】国際公開第９７/１９８２１号パンフレット
【特許文献５】米国特許第４８５６８５７号明細書
【特許文献６】国際公開第９９/４７９８３号パンフレット
【特許文献７】独国特許出願公開第３３０８８３１号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第０７１２０１２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、回折光において広い角度範囲にわたり静止表面パターンがはっきりと見える安価な回折型セキュリティー素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、前記目的は請求項１の本体部に記載の特徴によって達成される。本発明の効果的な構成が特許請求の範囲に記載してある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。
【００１２】
図１において、符号１は層合成体、２はセキュリティー素子、３は基体、４はカバー層、５は造形層、６は保護層、７は接着層、８は反射界面、９は光学効果構造体、１０は反射界面の透明区域をそれぞれ示している。層合成体１は担体フィルム（図示せず）に連続して所定の順序で形成された各種プラスチック層から成る複数の層を有している。一般に、前記複数の層には、カバー層４、造形層５、保護層６、および接着層７が含まれている。１つの実施の形態において、前記担体フィルムはカバー層４そのものであり、別の実施の形態においては、特許文献７に記載されているように、薄層合成体１を基体３に貼付する際に利用され後に除去される。
【００１３】
界面８は造形層５と保護層６との境界面を成している。光学的に変化するパターンを呈する光学効果構造体９が造形層５に形成されている。保護層６によって光学効果構造体９の窪みが埋められているため、界面８は光学効果構造体と同じ形状を成している。光学効果構造体９の反射力を向上するためには、界面８において屈折率が急激に変化する必要がある。前記屈折率の急激な変化は、界面８として造形層５と保護層６とを分離する、例えば、好ましくはアルミニウム、銀、金、銅、クロム、タンタル等の金属コーティングによって作り出すことができる。前記金属コーティングは導電性を有しているため、界面８において可視光に対し高い反射能力を備えている。前記金属コーティングの他に、無機誘電体をコーティングすることによっても屈折率を急激に変化させることができ、この場合は更に透明であるという利点も備えている。適切な誘電体については、例えば、特許文献５の表１および特許文献６に記載されている。
【００１４】
層合成体１は、光学的変化を呈するパターンが隣接して複数並んでいる長いフィルム・ウェブ状のプラスチック積層体として製造することができる。セキュリティー素子２は、例えば、前記フィルム・ウェブから切り取り、接着層７によって基体３に接着することができる。一般には、ドキュメント、銀行券、銀行カード、通行証、身分証明書、あるいはその他の重要証書または有価証書である基体３に対し、その真偽を証明するためにセキュリティー素子２が備えられる。
【００１５】
セキュリティー素子２に入射する可視光１１に対し、少なくともカバー層４および造形層５が透明である。入射光１１は界面８において反射され、光学効果構造体９によって所定の方法で曲折される。光学効果構造体９は、回折構造体、光散乱レリーフ構造体、平面反射鏡面等である。
【００１６】
図２は基体３に貼付されているセキュリティー素子２の平面図である。表面素子１２によってセキュリティー素子２の表面にモザイク状の表面パターンが形成されている。各々の表面素子１２は光学効果構造体９（図１）の１つによって占められている。セキュリティー素子２の１つの実施の形態において、反射金属コーティングが中断している透明区域１０が界面８に達し、セキュリティー素子２下部の基体の３表面に配されている証印が、セキュリティー素子２を通して知覚できるようになっている。セキュリティー素子２の別の実施の形態において、界面８が透明誘電体コーティングを有し、セキュリティー素子２下部の証印１３が常に見えるようになっている。このような透明構造体においては、当然のことながら保護層６（図１）および接着層７（図１）も透明である。特に薄い層合成体１（図１）の実施の形態においては保護層６が省略されている。その結果、接着層７が光学効果構造体９に直接適用されている。接着剤は、１００℃前後においてのみ接着性を呈するホットメルト接着剤であることが好ましい。層合成体１の各種実施の形態および使用可能な材料が特許文献５に記載されている。
【００１７】
回折格子２４（図１）は、空間周波数、方位角、側面形状、側面高ｈ（図１）等のパラメータによって決定される。後述する例における線形非対称回折格子２４は、５０〜２０００本/ｍｍの空間周波数を有しており、約１００〜１５００本/ｍｍであることが好ましい。幾何学的側面高ｈは５０〜５０００ｎｍであり、１００〜２０００ｎｍであることが好ましい。空間周波数の逆数より大きい幾何学的側面高ｈを有する回折格子２４を造形層５(図１)に形成することは技術的に困難であるため、空間周波数が低いときに限り幾何学的側面高ｈを大きくすることが好ましい。
【００１８】
図３は、１次および２次の回折次数１４、１５を有し、回折格子２４の回折ベクトル２６が方向ｘに対し平行である前記フーリエ空間表記に基づく線形回折格子２４(図１)の回折特性を示す図である。円の中心に配されている表面素子１２の回折格子２４により図１の平面に対し垂直に入射した光１１がスペクトル色に分解される。各種回折次数１４、１５の回折光ビームは入射光１１および格子ベクトル２６によって定まる図には表示できない同一回折面上にあり、強い指向性を有している。回折次数１４、１５の各々において、波長λ＝３８０ｎｍ（紫）の短波長光は、波長λ＝７００ｎｍ(赤)の長波長光より円の中心から近い距離にある。伝搬する回折次数１４、１５の数は回折格子２４の空間周波数に依存する。高次の回折次数は約３００本/ｍｍ未満の空間周波数範囲において重なり合うため回折光は無色になる。線形回折格子２４を方位方向に数度（角度θ）回転すると、格子ベクトル２６および回折光ビームの回折面がｘ座標方向に向かなくなるため、回折格子２４によって占められている表面素子１２が、回折格子２４をｘ座標の方向から見ていた観察者に対し見えなくなる。
【００１９】
微細スケールにおいて、前記艶消し構造体は、散乱能力を決定し、例えば、平均の凹凸Ｒaが２０〜２０００ｎｍ、好ましくは５０〜５００ｎｍ、少なくとも１つの方向における相関長Ｉｃが、２００〜５００００ｎｍ、好ましくは５００〜１００００ｎｍのような統計的特性値以外には表現することができない微細レリーフ構造体要素を備えている。
【００２０】
図４は、等方性艶消し構造体を備えている表面素子１２（図３）に入射光１１(図１)が垂直に入射したときのフーリエ空間を示す図である。等方性艶消し構造体の極めて微細なレリーフ構造体要素は選択方位を有していない。この理由は、例えば、視覚によって予め定められた所定限界値を超える強度の散乱光は、すべての方位方向において、艶消し構造体の散乱能力によって決定される立体角１６に均等に分散するためであり、表面素子１２は昼光において白色から灰色に見える。表面素子１２は他のすべての方向において暗く見える。強く散乱する艶消し構造体は、弱く散乱する艶消し構造体と比較し、より大きな立体角１６に散乱光を分散する。
【００２１】
図５において、前記艶消し構造体の微細レリーフ構造体要素が座標ｘと平行関係にあることから選択方位を有している。従って、散乱光は異方性分散となる。図５の表記において、前記艶消し構造体の散乱能力によって予め定まる立体角１６は、座標ｙの方向に延びる楕円形になる。
【００２２】
図６は前記の様子を示す断面図である。セキュリティー素子２は、光学効果構造体９（図１）によって占められている表面素子１２のパターンを有している。表面に垂直な線１７に対し入射角αで入射した光１１が、平面反射鏡面によって、入射角αと等しい反射角α’をもって反射ビーム１８として反射される。入射光１１の方向、法線１７、および反射ビーム１８によって、図６の平面に平行な回折平面１９が画成される。光学効果構造体９は線形回折格子２４（図１）を成し、その格子ベクトル２６（図３）は座標ｘと平行関係にある。入射光１１は、波長λに応じ、回折角β１、β２をもって、回折光２０、２１として反射ビーム１８の方向から各々の回折次数１４(図３)、１５(図３)に曲折する。光学効果構造体９が艶消し構造体の場合には、後方散乱光の強度ベクトルの端点によって耳たぶ状の領域が画成される。前記耳たぶ状の領域は、例えば、区切り曲線２２、２３において回折平面１９と交差する。前記艶消し構造体のレリーフ構造体要素が選択方位を有していなければ、前記光ビームは反射ビーム１８の方向に対し略同心円状に散乱する。区切り曲線２２を有する艶消し構造体は、区切り曲線２３を有する艶消し構造体と比較し入射光１１をより強くおよびより大きな立体角１６（図４）に散乱する。散乱効果が大きいため、反射ビーム１８の方向に散乱された光強度は、区切り曲線２２が示すように、区切り曲線２３と比較して弱い。前記レリーフ構造体要素が実質的に選択方位、ここでは回折平面１９に垂直な方向に向いていれば、等位強度位置は反射ビーム１８に対し垂直な区切り平面（図示せず）において楕円断面を成す平面化された耳たぶ状の領域に配され、この場合、前記区切り平面上の断面領域の重心が反射ビーム１８の交点に一致し、前記楕円断面の長手方向の軸が回折平面１９に対し垂直な方向に向いている。従って、散乱光は非等方的に分散される。回折構造体に反し、艶消し構造体は入射光１１をスペクトル色に分解することはできない。
【００２３】
図１の非対称線形回折格子２４において入射光１１が回折するとき、マイナスの回折次数１４（図３）、１５（図３）の回折ビーム２０（図６）の強度Ｉ−とプラスの回折次数１４（図３）、１５（図３）の回折ビーム２１（図６）の強度Ｉ＋が異なっている。回折ビーム２１の強度Ｉ＋は、回折ビーム２０の強度Ｉ−の少なくとも３倍（係数Ｐ＝３）を超えており、Ｐが１０以上であることが好ましく、換言すれば、Ｉ＋＝Ｐ・Ｉ−である。係数Ｐは回折格子２４の鋸歯側面形状、側面高ｈ、および空間周波数に実質的に依存している。約３００本/ｍｍ未満の空間周波数において、非対称回折格子２４は傾斜反射鏡のように作用する。即ち、プラスの回折次数の回折光２１の強度Ｉ＋が入射光１１の強度にほぼ匹敵し、マイナスの回折次数の回折光２０の強度Ｉ−が実質的に無視できるほど小さくなる。係数Ｐは１００以上に達する。入射光１１はスペクトル色に分解されず、そのため、このような回折格子２４には“無彩色”という用語が冠され特徴付けられている。詳細については特許文献４に記載されている。
【００２４】
図７は、造形層５および保護層６に埋め込まれている線形非対称回折格子２４（図１）、および艶消し構造体を重畳して作成した回折構造体２５である光学効果構造体９（図１)を示す図である。図において、艶消し構造体は、側面高ｈと比較して小さい平均凹凸Ｒａを用いて不規則に示してある。線形非対称回折格子２４の別のパラメータに、セキュリティー素子２（図６）の平面と非対称回折格子２４の側面領域を含むブレーズ角ε１およびε２がある。
【００２５】
図８は、艶消し構造体が等方性を有している回折構造体２５（図７）を示す図である。回折構造体２４（図１）によって強い指向性をもって回折されたビーム２０（図６）、２１（図６）が艶消し構造体によって伸張される。前記により、回折ビーム２０、２１が大きな立体角１６に放射され、表面輝度が低下した状態であっても、回折構造体２５を備えた表面素子１２を立体角１６全体にわたり容易に知覚できるという効果が得られる。前記艶消し構造体の散乱効果が大きければ大きいほど、表面素子１２を知覚できる立体角１６が大きくなり、表面素子１２の表面輝度が低下する。更に、プラスの１次回折次数１４に回折されるビーム２０の強度Ｉ＋が、マイナスの１次回折次数１４’に回折されるビーム２１の強度Ｉ−のＰ倍になる。このことが、図８の立体角１６内の密度が異なるドット・ラスターによって示されている。
【００２６】
回折構造体２４の空間周波数が約３００本/ｍｍを超えると、入射光１１（図５）がスペクトル色に分解される。昼光において、回折格子の空間周波数とは無関係に、前記艶消し構造体により純粋なスペクトル色が暈され、パステル調の色合いから略白色に至る散乱光が生じる。前記パステル調の色合いは、回折格子２４の空間周波数の減少と共に、徐々に白色成分が増加する。前記空間周波数が約３００本/ｍｍ未満になると、入射光１１の可視分光は生じず表面素子１２は入射光１１と同じ色に見える。
【００２７】
フーリエ空間表記から分かるように、表面素子１２をｘおよびｙ座標によって画成される平面内の軸を中心に傾けたり、法線１７（図６）を中心に回転したりすると、数度の狭い角度範囲でしか見えず、従って、セキュリティー素子２（図２）を傾けたり回転したりするとフラッシュする特許文献１の回折構造体に反し、回折構造体２５によって曲折される光は、例えば±２０°〜±６０°のような大きな角度範囲にわたって見え続ける。回折構造体２５を備えた表面素子１２によって、セキュリティー素子２の表面パターンに実質的に静止しているパターン要素が形成されるという効果がもたらされる。
【００２８】
図９は２つの表面素子２７、２８によってセキュリティー素子２に形成されている実質的に静止しているパターン要素の簡単な例を示す図である。第１回折構造体２５（図７）を有している第１表面素子２７が、第２回折構造体２５を有している第２表面素子２８に隣接している。第１表面素子２７および第２表面素子２８は、別の光学効果構造体によって占められている領域２９と共に、セキュリティー素子２の表面パターンに配されている。第１および第２回折構造体２５は、格子ベクトル２６（図３）の方向のみが異なっており、図８の回折特性を有している。図９の表面素子２７、２８において、格子ベクトル２６は実質的に逆平行関係にある。即ち、第２回折構造体２５（図７）の方位角が、第１回折構造体の方位角と１２０°〜２４０°の範囲、好ましくは１８０°である付加方位角θ（図３）との和に等しい。第１回折構造体２５の格子ベクトル２６は座標ｘと平行な方向に向いている。艶消し構造体が、２つの表面素子２７、２８の領域全体にわたり均一に広がっている。ｘ座標の方向を見ると、第１表面素子２７の表面は暗く見えるが、図９および１０に用いられているドット・ラスターが示すように、第２表面素子２８の表面は明るく見える。次に、図１０に示すように、セキュリティー素子２を平面上において１８０°回転すると、セキュリティー素子２はｘ座標の方向とは反対の関係に見える。その結果、２つの表面素子２７、２８の表面輝度が入れ替わる、即ち、図９と比較して２つの表面素子のコントラストが反転する。
【００２９】
例を通した以下の実施の形態において、実質的に静止しているパターン要素に関連した著しい各種視覚効果を容易に観察可能にするため、表１に示すように、非対称回折格子２４（図３）および各種艶消し構造体のパラメータを表面素子１２内における位置および表面素子１２、２７、２８に応じて単独または連係して変更することができる。
【表１】
2005513568.tif 000003
【００３０】
図１１に示す第２の実施の形態の擬似静止パターン要素において、複数の第１表面素子２７が背景面としての第２表面素子の上に配されている。第１表面素子２７および第２表面素子２８の各々の回折構造体２５（図７）の非対称回折格子２４（図１）の格子ベクトル２６（図３）は実質的に逆平行の関係にある。１つの実施の形態において、第１表面素子２７が、選択方位３０に沿って、各々の表面被覆率が徐々に減少している回折構造体２５を備えている。前記表面被覆率は、少なくとも一方向の寸法が０．３ｍｍ未満の複数の表面区分３１を第１表面素子２７に嵌め込むことによって変化させることができる。第２表面素子２８の回折構造体２５は表面区分３１に形成されている。小さな表面区分は肉眼では知覚できないが、第１表面素子２７の表面輝度を低下させる効果を有している。別の実施の形態において、選択方位における回折格子２４の側面形状の非対称性を表面素子２７によって変化させることにより前記と同様の効果を得ている。回折格子２４の側面形状を非対称性の強い形状から対称の形状、次いで最初の形状と鏡像対象になる形状に変化させる。その結果、第１表面素子２７の表面輝度が選択方位において低下する。これに対し、艶消し構造体は、実質的に静止したパターン要素全体にわたり均一に広がっている。パターン要素をｘおよびｙ座標によって画成される平面上を１８０°回転すると、観察者の視点から見て、第１表面素子２７と第２表面素子２８とのコントラストが著しく変化する。
【００３１】
図１２の実質的に静止しているパターン要素の第３の例において、少なくとも１つの表面区分３１が第１表面素子２７に配されている。第１表面素子２７と表面区分３１とは回折構造体２５（図７）の艶消し構造体の散乱特性が異なっているのみである。例えば、第１表面素子２７において、強散乱性を有する艶消し構造体が非対称回折格子２４（図７）に重畳される一方、表面区分３１においては弱散乱性を有する艶消し構造体が非対称回折格子２４に重畳される。パターン要素またはセキュリティー素子２（図９）を傾斜または回転させたとき、観察者が２つの立体角１６（図４）のうちの小さい方の立体角内に留まっている限り、表面輝度が大きいため、第１表面素子２７を背景にして表面区分３１を明確に識別することができる。第１表面素子２７の回折構造体の２５の前記小さい方の立体角１６（図４）の外部で且つ大きい方の立体角１６内においては、表面区分３１と第１表面素子２７とのコントラストが反転し、表面区分３１が第１表面素子２７の明るい表面を背景にして暗く見える。表面区分３１によりテキスト、ロゴ等を形成することができる。テキストの識別度を向上するためには、高さを少なくとも１．５ｍｍにする必要があり、それに相応した大きな表面素子２７、２８が必要となる。空間周波数が約３００本/ｍｍ未満の場合、例えば、図１３に示すように、セキュリティー素子２（図１）を方位方向に約１８０°回転しても、第１表面素子２７の回折構造体２５の大きい立体角１６の外部において、第１表面素子２７と表面区分３１とのコントラストがなくなり、観察者の視点からは、第１表面素子２７と表面区分３１は一様に暗く見える。第１の例のように、第１および第２表面素子２７、２８間にコントラストが残るようにするため、第１表面素子２７が第２表面素子２８に隣接していることが好ましい。これにより、観察者が表面区分に含まれている情報を容易に知ることができる。
【００３２】
図１４において、回折構造体２５（図７）の艶消し構造体のレリーフ要素が方位角θを有する格子ベクトル２６に向いている選択方位を有している。艶消し構造体の極めて微細なレリーフ構造体要素は非対称回折格子２４（図１）の格子ベクトル２６に垂直な方向に向いている。従って、散乱入射光１１（図６）は非等方的に分散している。図１４のフーリエ空間表記において、前記艶消し構造体の散乱能力によって予め決定される２つの回折次数１４、１５（図３）の立体角３２および３３が格子ベクトル２６に沿って楕円形に広がっている。格子ベクトル２６を横断する楕円立体角３２および３３の主軸が非常に小さいため、格子ベクトル２６を横断する軸を中心に傾けたとき、散乱光において方位方向の幅が狭い大きな角度範囲において、表面素子１２（図２）を見ることができる。プラスの回折次数１２（図３）の立体角３２に回折したビーム２１（図６）の強度Ｉ＋は、マイナスの回折次数１２（図３）の立体角３３に回折したビーム２０（図６）の強度Ｉ−のＰ倍となる。
【００３３】
図１５は前記回折構造体２５の応用例を示す図である。各々が閉じている多数の楕円形の細い帯３４がセキュリティー素子２の表面パターンを形成している。各々の帯３４は重心３５がそれぞれ一致するよう方位方向に配されている。各々の帯は、格子ベクトル２６に対し、主軸の方位角によって予め定められた方位角を有している。例えば、主軸の方位角が０°、４５°、９０°および１３５°の帯３４が、それぞれのグループを構成し、θ＝０°の格子ベクトル２６（図１４）と同じ方位角に関係している。格子ベクトル２６と同じ方位角を有している４つの帯３４が同一方向から同時に見える。各々の帯３４の表面に前記パターン要素が形成され、２つの表面素子２７（図９）、２８（図９）分割されている。回折構造体２５（図７）を有している２つの表面素子２７、２８は、輪郭３６に沿って、例えば、簡単なロゴ、文字、数字等の所定の形状に分割される。図１５の例では十字が形成されている。十字の外にある帯３４の一部は、例えば、第１表面素子２７の形態を成し、十字内にある帯３４は第２表面素子２８の形態を成している。各々の帯３４において、第１表面素子２７の回折構造体２５の格子ベクトル２６の方向と、第２表面素子２８の回折構造体２５の格子ベクトル２６の方向とは逆平行の関係にある。各々の帯３４において、艶消し構造体のレリーフ要素は、格子ベクトル２６を横切る方向に向いている。セキュリティー素子２を回転したとき、回折平面１９（図６）が観察方向と一致した帯のグループ、即ち、観察方向に対し、帯３４の格子ベクトル２６の方位角θがそれぞれ０°および１８０°になったとき一瞬光るのが見える。輪郭３６内の帯部の輝度は、例えば、輪郭３６外の帯部の輝度より大きい。前記セキュリティー素子を傾けてもコントラストは変化しないが、観察方向がプラスの回折次数の立体角３２（図１４）内にある限り混合色が見える。観察方向がマイナスの回折次数の立体角３３（図１４）内の方向と一致すると、輪郭３６内の帯部のコントラストと輪郭３６外の帯部のコントラストとが反転する、即ち、輪郭３６内の帯部が輪郭３６外の帯部より暗くなる。立体角３２および３３の外では、帯３４の表面は一様に暗く見えるかまたは知覚できない。
【００３４】
図１６は第５の例を示す図である。複数の表面素子１２が、選択方位３０に沿って、所定の方法で間隔を空けるかまたは燐接してセキュリティー素子２の表面パターン内に配されている。各々の表面素子１２の回折構造体２５（図７）に用いられている回折格子２４（図１）の側面形状が異なり、身幅の広い方の側面ブレーズ角ε２（図７）が表面素子１２に応じ、所定のブレーズ角差Δε２をもって極値±ε２Max間でステップ状に変化する。図１６の例において、中央の表面素子１２の回折構造体のブレーズ角ε１およびε２がゼロである、即ち、中央の表面素子の回折構造体２５は艶消し構造体を重畳した平面反射鏡である。外側の２つの表面素子１２の回折構造体２５はそれぞれ＋ε２Maxおよび−ε２Maxを有している。艶消し構造体はすべての表面素子１２において同質であり、図５に関連して説明したように異方性を備えている。各々の表面素子１２の楕円立体角１６（図５）は、フーリエ空間表記において、回折構造体２５のブレーズ角ε２に対応し、座標ｘ（図５）に沿って互いに平行にずれて配されている。格子ベクトル２６（図３）は、選択方位に対しそれぞれ実質的に平行および逆平行となる方向に向いている。選択方位３０を横切る方向に向いている軸３７を中心にセキュリティー素子２を傾けると、選択方位３０を見ている観察者に対し表面素子１２が次々に明るい光を発するため、セキュリティー素子２の選択方位に沿って移動する光の帯３８が見える。選択方位軸３０を中心に前記セキュリティー素子を傾けると、立体角１６に依存する広い傾斜角において光の帯３８が見え続ける。
【００３５】
前記例に用いた等方性艶消し構造体の代わりに、異方性艶消し構造体を使用することができる。反対に、前記例に用いた異方性艶消し構造体を等方性艶消し構造体に置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】セキュリティー素子の断面図。
【図２】セキュリティー素子の平面図。
【図３】線形回折格子のフーリエ空間を示す図。
【図４】等方性艶消し構造体のフーリエ空間を示す図。
【図５】異方性艶消し構造体のフーリエ空間を示す図。
【図６】光学効果構造体の偏向特性を示す図。
【図７】層合成体中の回折構造体を示す図。
【図８】回折構造体のフーリエ空間を示す図。
【図９】パターン素子を有するセキュリティー素子の平面図。
【図１０】図９のセキュリティー素子を１８０°回転した図。
【図１１】パターン素子の第２の実施の形態を示す図。
【図１２】パターン素子の第３の実施の形態を示す図。
【図１３】第３の実施の形態のパターン素子を１８０°回転した図。
【図１４】別の回折構造体のフーリエ空間を示す図。
【図１５】パターン素子の第４の実施の形態を示す図。
【図１６】パターン素子の第５の実施の形態を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１              層合成体
２              セキュリティー素子
３              基体
４              カバー層
５              造形層
６              保護層
７              接着層
８              反射界面
９              光学効果構造体
１０              反射界面の透明区域
１１              入射光
１２、２７、２８  表面素子
２５              回折構造体
３１              表面区分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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