(57)【要約】      （修正有）【課題】コピーすることが困難なセキュリティー素子の製造。【解決手段】表面パターンの微細光学効果構造体９を２つの層間５；６に埋め込んで成る層複合体１から成っている。微細光学効果構造体９は、座標軸ｘおよびｙによって規定される表面パターン平面のホログラフ的にコピー不能なセキュリティー構造の表面区分における２つの層５；６の界面８に形成されている。少なくとも１つの表面区分の光学効果構造体９は、マクロ的な重畳関数（Ｍ）と微細レリーフ・プロファイル（Ｒ）との重畳加算によって形成された回折構造体（Ｓ；Ｓ＊；Ｓ＊＊）である。レリーフ・プロファイル（Ｒ）、重畳関数（Ｍ）、および回折構造体（Ｓ；Ｓ＊；Ｓ＊＊）は座標軸ｘおよびｙの関数である。【選択図】図１
2011008273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面パターン（１２）を呈する微細光学効果構造体（９）を有する２つの透明な層間（５；６）に埋め込んで成る層複合体（１）から成るセキュリティー素子２であって、前記微細光学効果構造体（９）が、前記表面パターン（１２）上に２次元座標（ｘ；ｙ）によって規定されるセキュリティー構造（１６）を持った表面区分（１３；１４；１５；４６）における前記層複合体（１）の２つの層間（５；６）に設けられた反射界面（８）に、所定の厚み（Ｈｓｔ）を有して設けられてなるセキュリティー素子（２）において、
前記表面上の幅もしくは長さが０．４ｍｍより大きい少なくとも１つの前記表面区分（１３；１４；１５）が、マクロ構造体を表す重畳関数（Ｍ）と微細レリーフ・プロファイル（Ｒ）との重畳加算および重畳減算によって形成された回折構造体（Ｓ；Ｓ＊；Ｓ＊＊）を有し、
前記重畳関数（Ｍ）、レリーフ・プロファイル（Ｒ）、および回折構造体（Ｓ；Ｓ＊；Ｓ＊＊）が前記座標（ｘ；ｙ）の関数であり、前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）は、前記重畳関数（Ｍ）を備えつつ、該レリーフ・プロファイル（Ｒ）自身のプロファイルを有する、光を回折または散乱する前記光学効果構造体（９）を表し、
前記重畳関数（Ｍ）は少なくとも区分毎に規則的であり、少なくとも一部の領域において湾曲を有するとともに、全体として中心面（３３）を規定し、
前記表面区分（１３；１４；１５；４６）の任意の点において前記中心面（３３）が、前記重畳関数（Ｍ）の傾斜（３８）によって決まる局部的な傾き角（γ）を有し、
任意の点において前記重畳関数（Ｍ）が、周期三角または方形関数ではなく、前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）に比し、ゆっくり変化し、
前記回折構造体（Ｓ；Ｓ＊；Ｓ＊＊）の層方向の厚み（ＨＳｔ）が４０μｍ未満に制限され、前記重畳関数（Ｍ）の変数値（Ｈ）が３０μｍ未満に制限され、
前記表面区分（１３；１４；１５；４６）の任意の点において前記回折構造体（Ｓ；Ｓ＊；Ｓ＊＊）に用いられる前記重畳関数（Ｍ）の値が、変数（Ｈ）を法とする｛（Ｍ）＋Ｃ（ｘ；ｙ）｝−Ｃ（ｘ；ｙ）に等しく、該関数Ｃ（ｘ；ｙ）の値が前記回折構造体の厚み（ＨＳｔ）の１/２に制限されることを特徴とするセキュリティー素子（２）。  
【請求項２】
前記重畳関数（Ｍ）が、最大２０本/ｍｍの空間周波数（Ｆ）を有する区分毎に規則的な周期関数であることを特徴とする請求項１記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項３】
前記重畳関数（Ｍ）が、最大１０本/ｍｍの空間周波数（Ｆ）を有する全体的に非対称かつ区分毎に規則的な周期関数であることを特徴とする請求項１記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項４】
前記表面区分（１３；１４；１５）の重畳関数（Ｍ）の隣接する極値が、少なくとも０．０５ｍｍ互いに離間していることを特徴とする請求項１記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項５】
前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）が、方位角（ψ）を成す格子ベクトルおよび３００本/ｍｍを超える空間周波数（ｆ）を有する、プロファイルの層方向の厚み（ｈ）が一定の回折格子（３２）であり、前記方位角（ψ）は前記傾斜と前記層複合体（１）の表面に垂直な法線（２１）とのなす角であることを特徴とする請求項１記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項６】
前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）が、相関長Ｉｃを有するレリーフ構造体要素からなる異方性無光沢構造体であり、該レリーフ構造体要素は、前記重畳関数（Ｍ）の傾斜（３８）と前記層複合体（１）の表面に垂直な法線（２１）とのなす角である方位角（ψ）を有する構成方向に対し垂直な方向に前記相関長Ｉｃを有することを特徴とする請求項１記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項７】
前記傾斜（３８）の方向は、一座標軸の方向に対し、略平行であることを特徴とする請求項５または６記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項８】
前記セキュリティー構造（１６；１６’）が、隣接する少なくとも２つの前記表面区分（１３；１４；１５）を有し、第１回折構造体（Ｓ）が第１表面区分（１４）に形成され、該第１回折構造体（Ｓ）と異なる第２回折構造体（Ｓ＊；Ｓ＊＊）が第２表面区分（１３；１５）に形成され、前記第１表面区分の第１レリーフ・プロファイル（Ｒ）の格子ベクトルの方向と、前記第２表面区分の第２レリーフ・プロファイル（Ｒ）の格子ベクトルの方向とが、略平行であることを特徴とする請求項５記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項９】
前記回折構造体（Ｓ；Ｓ＊；Ｓ＊＊）において、前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）の構成方向が、前記傾斜面に略平行であることを特徴とする請求項６記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項１０】
前記回折構造体（Ｓ；Ｓ＊；Ｓ＊＊）において、前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）の格子ベクトルの方向が、前記傾斜面に略平行であることを特徴とする請求項５記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項１１】
第１表面区分（１４）において、前記第１回折構造体（Ｓ）が前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）と重畳関数（Ｍ）との和によって形成され、第２表面区分（１３；１５）において、前記第２回折構造体（Ｓ＊）が前記と同じレリーフ・プロファイル（Ｒ）と重畳関数（Ｍ）との差（Ｒ−Ｍ）によって形成されることを特徴とする請求項５記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項１２】
前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）が、座標軸ｙに対する前記格子ベクトルの方位角（ψ）と、３００本/ｍｍを超える空間周波数（ｆ）とを有する回折格子（３２）であり、前記表面区分（１３；１４；１５）は、長手方向が座標軸ｘと平行であり、前記表面区分を分割する、長手方向が座標軸ｙと平行な複数の部分表面（４７）を有し、前記重畳関数（Ｍ）の周期（１／Ｆ）が複数個の前記部分表面（４７）に亘って延びており、一つの前記部分表面（４７）に関連する前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）が、隣接する部分表面（４７）の前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）と少なくとも１つの格子パラメータが相違し、周期（１/Ｆ）毎に前記部分表面（４７）が分割され、該部分表面（４７）が前記回折構造体（Ｓ；Ｓ＊；Ｓ＊＊）によって占められることを特徴とする請求項２記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項１３】
前記回折格子（３２）が前記部分表面（４７）における局部傾斜角（γ）に対応する方位角（ψ）および/または空間周波数（Ｆ）を有し、前記重畳関数（Ｍ）の各周期（１/Ｆ）において、前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）の方位角（ψ）が、該重畳関数（Ｍ）の局部傾斜角（γ）に応じて、部分表面（４７）において、方位角範囲（δψ）がδ＝−４０°から＋４０°の範囲で段階的に選択される、または連続的に変化し、各周期の最小時における方位角（ψ）が０であることを特徴とする請求項１２記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項１４】
前記回折格子（３４）が、前記重畳関数（Ｍ）の局部傾斜角（γ）に応じて、前記部分表面において段階的に変化する、または連続的に空間周波数領域（δｆ）にわたり変化する空間周波数（ｆ）を有することを特徴とする請求項１２または１３記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項１５】
前記第１表面区分（１４）において、前記第１回折構造体（Ｓ）が前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）と重畳関数（Ｍ）との和によって形成され、前記第２表面区分（１３；１５）において、前記第２回折構造体（Ｓ＊＊）が、座標軸（ｙ；ｚ）により規定される平面に関して前記第１回折構造体（Ｓ）の鏡像であることを特徴とする請求項５、６、または１２記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項１６】
前記重畳関数（Ｍ）と前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）により規定される前記回折格子（３２）との和から成る前記回折構造体（Ｓ）が、少なくとも１つの前記表面区分（１３；１４；１５）に形成され、前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）の空間周波数（ｆ１）が２４００本/ｍｍ未満であり、
前記表面区分（１３；１４；１５）の任意の点において、前記回折格子（３２）が、前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）の回折面（２０）において前記重畳関数（Ｍ）の傾斜（３８）により規定される局部傾斜角（γ）を有し、
白色光（１１）を垂直に照射したとき、前記表面区分（１３；１４；１５）で回折した光（３４）が、前記回折面（２０）において所定の左右対称な観察角（±θ）に屈折し、
前記回折した光（３４）が、１つの正の観察角（＋θ）において、第１波長（λ１）を有する第１ビーム（４４）を含み、別の負の観察角（−θ）において、第２波長（λ２）を有する第２ビーム（４５）を含み、
所定の観察角（θ）および空間周波数（ｆ）において、前記第１および第２ビーム（４４；４５）の第１および第２波長（λ１；λ２）の和が、前記局部傾斜角（γ）の余弦に比例することを特徴とする請求項１記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項１７】
前記表面区分（１３；１４；１５）が前記セキュリティー構造（１６）の背景領域（４６）に隣接し、
前記背景領域（４６）が同じレリーフ・プロファイル（Ｒ）および固有の第２空間周波数（ｆ２）を有する回折格子（３２）を備え、
前記背景領域（４６）において、前記第２回折格子の中心面（３３）が、前記カバー層（４）に平行に設けられ、傾斜角γ＝０であり、
前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）の格子ベクトルが、前記表面区分（１３；１４；１５）および前記背景領域（４６）において平行な方向を向いており、
白色光（１１）を垂直に照射したとき、所定の正の観察角（＋θ）を成す１つの観察方向において、前記表面区分（１３；１４；１５）および前記背景領域（４６）が、前記第１波長（λ１）の第１ビーム（４４）により、同じ色に光り、負の観察角（−θ）において、前記背景領域（４６）の第２ビーム（４５）が前記第１波長（λ１）であり、前記表面区分（１３；１４；１５）が前記第２波長（λ２）の第２ビーム（４５）で輝くよう、前記第２空間周波数（ｆ２）が選択されていることを特徴とする請求項１６記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項１８】
前記レリーフ・プロファイル（Ｒ）が、確率的微細構造体である等方性無光沢構造体であり、垂直に入射した光（１１）を断面が回転対称な円錐状に散乱することを特徴とする請求項１記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項１９】
前記重畳関数（Ｍ）が、硬貨やメダルに用いられているレリーフ像を表していることを特徴とする請求項１、６または１８記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項２０】
前記重畳関数（Ｍ）が、球の一部を表していることを特徴とする請求項１または１４記載のセキュリティー素子（２）。
【請求項２１】
微細回折格子、微細光レリーフ構造体、微細平面反射鏡のような前記光学効果構造体（９）を有する別の表面要素（１７；１８；１９）が、前記表面パターン（１２）の一部を成し、少なくとも１つの前記表面要素（１７；１８；１９）が前記セキュリティー構造（１６）に隣接していることを特徴とする請求項１記載のセキュリティー素子（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は偽造を防ぐセキュリティー素子、特に表面パターンを呈する微細光学効果構造体を２つの層間に埋め込んだ層複合体から成るセキュリティー素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
前記のようなセキュリティー素子は、少なくとも回折構造体、光散乱体および平面反射鏡グループの１つから成るレリーフ構造体が埋め込まれているプラスチック材料から成る薄層複合体で構成されている。前記薄層複合体から切り取られたセキュリティー素子は本物の証として証書に貼付される。
【０００３】
前記薄層複合体の構成およびその材料については、例えば、特許文献１に記載されている。担体フィルムを用いて証書に貼付される薄層複合体についても特許文献２に記載されている。
【０００４】
本明細書の冒頭で述べたような構成は特許文献３によって知られている。ドキュメントに貼付されるセキュリティー素子は、例えば、特許文献４によって知られている周知の回折構造体がモザイク状に配された表面区分から成る光学的変化を呈する表面パターンを備えている。従って、本物のドキュメントから切り取るかまたは分離した偽造セキュリティー素子を正確にトレースしても、セキュリティー構造（断面のプロファイル）がセキュリティー素子およびドキュメントの前記素子に隣接している領域にエンボス加工されているため、外見を本物と偽る偽造ドキュメントを作製することはできない。本物のドキュメントは、セキュリティー素子からドキュメントの前記素子に隣接している領域に継ぎ目なく延びている前記セキュリティー構造によって識別される。セキュリティー構造を型押しすることにより、光学的変化を遂げる表面パターンを見分け難くしている。特に、セキュリティー素子の型押しパンチの位置がドキュメントによって異なっている。
【０００５】
また、既存のホログラフィック手段を用いて偽造またはコピーすることを困難または不可能としたセキュリティー素子も知られている。例えば、非対称光学格子を配したものが特許文献５および特許文献６に記載されている。前記文献において、セキュリティー素子の表面素子が、異なる方位角において、明度が変調される表面パターンを形成する格子を備えている。前記明度が変調されるパターンはホログラフィク・コピーでは再現することができない。特許文献７に記載されているように、格子構造体がコピーに使用される光の波長より小さい場合には、かかる微細構造体を検知することができず、従って、コピーに再現することはできない。
【０００６】
例として挙げた特許文献５、特許文献６、および特許文献７に記載のホログラフィック・コピーを防止する手段は、製造が技術的に難しいという代償を払わなければ実現することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４８５６８５７号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第２１２９７３９号明細書
【特許文献３】欧州特許第０４２９７８２号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第０１０５０９９号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第０３６０９６９号明細書
【特許文献６】国際公開第９９/３８０３８号パンフレット
【特許文献７】国際公開第９８/２６３７３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、例えば、ホログラフィック・コピーによる偽造に対し高い耐性を示す安価で斬新な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】
【０００９】
前記目的は表面パターンを呈する微細光学効果構造体を２つの層間に埋め込んで成る層複合体から成るセキュリティー素子によって達成される。前記光学効果構造体は、２次元座標によって規定される表面パターン平面内にセキュリティー構造を有する表面区分における前記層複合体の２つの層間の反射界面として形成され、寸法が０．４ｍｍより大きい少なくとも１つの表面区分が、マクロ構造体を表す重畳関数と微細レリーフ・プロファイルとの加算または減算重畳によって形成された回折構造体を有している。前記重畳関数、レリーフ・プロファイル、および回折構造体は前記座標の関数であり、前記レリーフ・プロファイルが光を回折または散乱する前記光学効果構造体を表し、前記重畳関数に従って前記光学効果構造体が所定のレリーフ・プロファイルを有し、少なくとも区分毎に規則的であり、少なくとも一部の領域が湾曲を成している前記重畳関数が、周期三角または方形関数ではなく、前記レリーフ・プロファイルに比しゆっくり変化する。
【００１０】
本発明の効果的な構成は特許請求の範囲に記載されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ホログラフィック・コピーによる偽造に対し高い耐性を示す、安価で斬新なセキュリティー素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】格子における反射および回折を示す図。
【図４】セキュリティー素子に対する照明および観察の様子を示す図。
【図５】回折格子における反射および回折を示す図。
【図６】様々な傾斜角におけるセキュリティー特性を示す図。
【図７】重畳関数および回折構造体の断面を示す図。
【図８ａ】識別マークによるセキュリティー素子の方位を示す図。
【図８ｂ】識別マークによるセキュリティー素子の方位を示す図。
【図９】重畳関数の局部傾斜角を示す図。
【図１０ａ】セキュリティー構造の色の対比によるセキュリティー素子の方位を示す図。
【図１０ｂ】セキュリティー構造の色の対比によるセキュリティー素子の方位を示す図。
【図１１】対称重畳関数を有する回折構造体を示す図。
【図１２ａ】色の変化を伴うセキュリティー構造を示す図。
【図１２ｂ】色の変化を伴うセキュリティー構造を示す図。
【図１２ｃ】色の変化を伴うセキュリティー構造を示す図。
【図１３】非対称重畳関数を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１において、符号１は層複合体、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８の透明区域をそれぞれ示している。層複合体１は担体フィルム（図示せず）に順次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。カバー層４および造形層５は入射光１１に対し透明である。保護層６および接着層７も透明であれば、基体３の表面に配されている証印（図示せず）が透明区域１０を通して知覚できる。1つの実施の形態においては、カバー層４そのものが担体フィルムの役割を果たし、別の実施の形態においては、例えば、特許文献２に記載されているように、担体フィルムによって薄層複合体１が基体３に貼付され、その後層複合体１から除去される。
【００１５】
造形層５と保護層６との接触面が界面８である。高さＨＳｔの光学変化パターンを成す光学効果構造体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の谷が埋められているため、界面８が光学効果構造体９と同じ形状を成している。光学効果構造体９の効果を向上させるため、界面８に金属コーティングが施されている。前記金属コーティングは特許文献１の表５に記載の成分から成っていることが好ましい。特にアルミニウム、銀、金、銅、クロム、タンタル等が好ましく、それが反射層として造形層５と保護層６とを分離している。前記金属コーティングが導電性を有していることにより、界面８において可視入射光１１に対し高い反射能力が得られる。しかし、金属コーティングの代わりに、例えば、特許文献１の表１および表４に記載の周知の透明無機誘電体の1つから成る1つ以上の層も適している。また、例えば金属/誘電体の組合せ、または金属/誘電体/金属の組合せから成る多層干渉層を備えた反射層も適している。１つの実施の形態において、前記反射層が構造化されている、即ち、界面８の所定の区域のみを覆っている。
【００１６】
層複合体１は、光学的変化を遂げ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、本物であることを証明するためにセキュリティー素子２が備えられる。
【００１７】
図２はセキュリティー素子２を備えた基体３の一部を示す図である。表面パターン１２がカバー層４（図１）および造形層５（図１）を通して見えている。表面パターン１２は座標軸ｘ、ｙによって規定される平面に配され、肉眼で輪郭がはっきり見える、少なくとも１つの表面区分１３、１４、１５から成るセキュリティー構造１６を備えている。即ち、前記表面区分の寸法は、少なくとも１つの方向において、０．４ｍｍより大きい。図２において、セキュリティー構造１６は描画上の理由から二重の縁取り線で示されている。別の実施の形態において、セキュリティー構造１６は、特許文献４に記載の表面素子１７〜１９から成るモザイクに囲まれている。表面区分１３〜１５、および任意として表面素子１７〜１９において、微細回折格子、微細光散乱レリーフ構造体、または微細平面反射鏡のような光学効果構造体９が界面８（図１）に形成されている。
【００１８】
図３は界面８（図１）に入射した光１１が、光学効果構造体９によって反射され、所定の方法で屈折する様子を説明した図である。入射光１１は、法線２１を含み、セキュリティー素子２を備えた層複合体１（図１）の表面に垂直な回折面２０において、前記層複合体１の光学効果構造体９に入射する。入射光１１は平行光線束であり、法線２１に対し入射角αを成している。光学効果構造体９が層複合体１の表面に平行な平面反射鏡であれば、反射光２２の方向が法線２１に対し反射角βを成し、この場合、β＝−αとなる。光学効果構造体９が周知の格子であれば、入射光１１は格子の空間周波数ｆによって決まる各種回折次数２３〜２５に屈折する。この場合、格子を表す格子ベクトルは回折面２０にあるものとする。入射光１１に含まれている波長λは所定の角度で各種回折次数２３〜２５に屈折する。例えば、紫色光（λ＝３８０ｎｍ）は前記格子によってビーム２６としてプラス１次の回折次数２３、ビーム２７としてマイナス１次の回折次数２４、およびビーム２８としてマイナス２次の回折次数２５に同時に屈折する。入射光１１に含まれているより波長の長い光成分は、法線２１に対しより大きな回折角をもって屈折する。例えば、赤色光（λ＝７００ｎｍ）は矢印２９、３０、３１で示す方向に屈折する。前記格子の回折により生じた多色入射光１１は、各種波長λを有する光ビームとして扇状に広がる。即ち、回折次数２３、２４、２５において、それぞれ可視スペクトルが紫色光ビーム（矢印２６、２７、２８）から赤色光（矢印２９、３０、３１）に広がる。ゼロ回折次数に回折した光は反射角βで反射した光２２である。
【００１９】
図４は表面素子１７〜１９（図２）に形成されている回折格子３２を示す図であり、微細レリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）は、例えば、空間周波数ｆを有し、高さｈが一定の正弦周期断面形状を成している。回折格子３２のレリーフの平均を取ると、カバー層４と平行な中心平面、即ち、面３３となる。平行に入射した光１１はカバー層４および造形層５を透過し、回折格子３２の光学効果構造体９（図１）において屈折する。波長λを有する平行回折光ビーム３４は、観察者３５の方向に向けセキュリティー素子２を離れる。並行に入射する光１１を表面パターン１２（図２）に照射すると、表面素子１７、１８、１９が彩色されて明るく輝く素子として観察者に見える。
【００２０】
図５において、回折面２０は図の平面上にある。回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）がセキュリティー構造１６（図２）の少なくとも１つの表面区分１３〜１５（図２）に形成され、回折構造体の中心平面３３のｘｚ面と交叉する線が、層複合体１の表面に対し局部的に湾曲または傾斜している。回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）のｙｚ面と交叉する線は、層複合体１の表面に平行であり、表面区分１３、１４、１５（図２）が配されている表面パターン１２（図２）の平面の座標ｘ、ｙの関数である。各点Ｐ（ｘ、ｙ）において、回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）は、前記表面パターン１２の平面に対し、法線２１方向に間隔ｚを有している。（図７）大きく見ると、回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）は、回折格子３２（図４）のレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）と中心面３３の明確に定義された重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）との和、即ち、Ｓ（ｘ、ｙ）＝Ｒ（ｘ、ｙ）＋Ｍ（ｘ、ｙ）である。例として、レリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）は、周知の正弦、非対称または対称鋸歯形状、あるいは方形周期回折格子３２を形成する。
【００２１】
別の実施の形態において、回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）のレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）は、周期回折格子３２の代わりに無光沢構造体が用いられる。前記無光沢構造体は、入射光１１に対し所定の散乱特性を有する確率的微細構造体であり、格子ベクトルの代わりに異方性無光沢構造体により好ましい方向が定まる。無光沢構造体により垂直に入射した光が反射光２２を軸とし、無光沢構造体の散乱能力によって決まる所定の広がり角をもって円錐状に散乱する（散乱円錐）。散乱光強度は、例えば、円錐軸において最大であり、円錐軸から離間するに従って低下する。この場合、散乱円錐の発生元方向に屈折した光は、依然として観察者によって辛うじて知覚される。本明細書において“等方性”無光沢構造体の場合、円錐軸に直角な散乱円錐断面は回転対称である。反対に、前記断面が好ましい方向にアップセットしている場合、即ち、短い主軸が好ましい方向と平行である楕円状に変形している場合、前記無光沢構造体は“異方性”であるという。
【００２２】
重畳加算または重畳減算により、重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の領域において、レリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）のプロファイル高ｈ（図４）は変化しない。即ち、レリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）は重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）に従ったものとなる。明確に定義された重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）は、少なくとも区分毎に微分可能であり、少なくとも部分的に湾曲している。即ち、ΔＭ（ｘ、ｙ）≠０、周期的または非周期的であり、周期三角または方形関数とはならない。周期重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の空間周波数は最大２０本/ｍｍである。可視性を向上するためには、重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の２つの隣接極値を接続する区域の長さが少なくとも０．０２５ｍｍでなければならない。空間周波数Ｆの好ましい値は最大１０本/ｍｍ、隣接極値間の好ましい間隔は少なくとも０．０５ｍｍである。従って、重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）は、レリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）に比し、規則的領域においてマクロ関数としてゆっくり変化する。
【００２３】
線３６（図２）は表面パターン１２（図２）に投影される回折面２０と中心面との区切線を構成している。重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）は、規則的領域の線３６に平行な接続区域上の任意の点Ｐ（ｘ、ｙ）において傾斜３８、即ち傾斜（Ｍ（ｘ、ｙ））を有している。大まかに言えば、傾斜３８は、観察者３５が光学的に有効な回折面２０を確立したときの、回折面２０における傾斜（Ｍ（ｘ、ｙ））の要素である。表面区分１３、１４、１５の任意の点において、回折格子３２は、重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の傾斜３８によって決まる傾きγを有している。
【００２４】
中心面３３が変形することにより、新たな有益な光学的効果が得られる。前記効果は、例えば、線３６に沿った法線２１、２１’、２１”と中心面３３との交点Ａ、Ｂ、Ｃにおける回折特性に基づいて説明される。図を分かり易くする意味から、層複合体１のそれぞれの界面における入射光１１の屈折、反射光２２、および回折光ビーム３４は図５には示してなく、以後の計算においても考慮しない。各々の交点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、傾斜３８によって傾きγが決定される。法線２１’、２１”、回折格子３２（図４）の傾斜ベクトル、および観察者の観察方向が回折面２０上にある。破線で示す法線２１、２１’、２１”と白色平行光１１との入射角α（図３）は、傾斜角γによって変化する。また、観察者３５に向いている所定の観察方向３９に屈折する回折光ビーム３４の波長λも変化する。法線２１’が観察者３５から離間する方向に傾斜すると、観察者３５の方向に傾斜したときに比し、回折光ビーム３４の波長λが大きくなる。図示の例において、交点Ａの領域に回折した光ビーム３４は、観察者３５には赤色（λ＝７００ｎｍ）に見える。交点Ｂの領域に回折した光ビーム３４は黄緑色（λ＝５５０ｎｍ）に、また交点Ｃの領域に回折した光ビーム３４は青色（λ＝４００ｎｍ）に見える。図示の例のように、傾斜γが湾曲した中心面３３に沿って連続的に変化すると、表面区分１３、１４、１５の線３６に沿って、カラーバンドが表面区分１３、１４、１５上を線３６に直角な方向に延びるすべての可視スペクトルが観察者３５に見える。従って、交点ＡとＣとの距離が少なくとも２ｍｍ以上であれば、スペクトルのカラーバンドが３０ｃｍの距離において観察者３５によって知覚される。可視スペクトルの外側では、表面区分１３、１４、１５の表面は強度の弱い灰色に見える。層複合体１を図５の面に垂直な傾斜軸４１を中心に傾斜させると、入射角αが変化する。スペクトルの可視カラーバンドが、重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の領域において、線３６に沿って連続的に移動する。例えば、傾斜軸４１を中心にして層複合体１を時計方向に傾斜させると、交点Ａにおける回折光ビーム３４の色が黄緑色に、交点Ｂにおける回折光ビーム３４の色が青色に、交点Ｃにおける回折光ビーム３４の色が紫色にそれぞれ変化する。観察者３５は、回折光３４における色の変化を表面区分１３、１４、１５上におけるカラーバンドの連続移動として知覚する。
【００２５】
前記のことは各々の回折次数に当てはまる。観察者が表面区分１３、１４、１５上において見ることができる回折次数の数およびカラーバンドの数は回折格子３２の空間周波数、および表面区分１３、１４、１５上における重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の周期数と振幅とに左右される。
【００２６】
回折格子３２の代わりに無光沢構造体を用いた別の実施の形態において、反射光２２の方向において、カラーバンドの代わりに、明るい白色−灰色バンドのみが観察者３５に知覚される。層複合体１を傾斜させると、明るい白色−灰色バンドがカラーバンド同様、表面区分１３、１４、１５の表面上を連続的に移動する。カラーバンドとは異なり、明るい白色−灰色バンドは、無光沢構造体の散乱能力に応じ、観察方向３９が回折面に対し斜めになっても知覚することができる。そのため、以下、“ストリップ４０”（図６ａ）という用語を用いて、回折次数２３、２４、２５（表面区分１３、１４、１５）のカラーバンドおよび明るい白色−灰色バンドの両方を表すものとする。
【００２７】
図６ａにおいて、セキュリティー構造１６に目印があれば、観察者３５はストリップの移動をより簡単に知覚することができる。前記目印は、表面区分１３、１４、１５上の識別マーク３７（図２）で示すもの、例えば、中央の表面区分１４に示すものおよび/または表面区分１３、１４、１５を区切る所定の形状である。目印により所定の観察条件が設定されることが好ましく、層複合体１（図１）を傾けることにより、ストリップ４０が目印に対し所定の関係となる位置に配されるよう調整されることが好ましい。識別マーク３７で示す領域において、界面８（図１）の光学効果構造体９（図１）が、光学効果構造体９、回折構造体、および鏡面または表面区分１３、１４、１５と有効な関係を成す表面パターン１２と同じ形状を成す光散乱レリーフ構造体を備えていることが好ましい。しかし、セキュリティー構造１６に光吸収印刷を施すことにより、ストリップ４０の移動の目印とすることもできる。あるいは、識別マーク３７で示す目印は、反射層を構造化することによっても得ることができる。
【００２８】
図６に示すセキュリティー構造１６の別の実施の形態において、中央の表面区分１４にそれぞれ隣接している隣接表面区分１３および１５は互いに目印として機能する。隣接表面区分１３および１５は、それぞれ回折構造体Ｓ＊（ｘ、ｙ）を有している。回折構造体Ｓ＊（ｘ、ｙ）は回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）と異なり、レリーフ関数Ｒ（ｘ、ｙ）と重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）との差Ｒ−Ｍである、即ちＳ＊（ｘ、ｙ）＝Ｒ（ｘ、ｙ）−Ｍ（ｘ、ｙ）である。Ｓ＊（ｘ、ｙ）によるカラーバンドの色構成は、図６ａにおいてストリップ４０の長手方向に太いエッジ線で示すようにＳ（ｘ、ｙ）による色構成と逆である。光学効果を肉眼で良く見えるようにするには、セキュリティー構造１６の座標軸ｙ、即ち線３６に沿った寸法が少なくとも５ｍｍ、好ましくは１０ｍｍより大きいことが好ましい。座標軸ｘに沿った寸法は０．２５ｍｍより大きく、少なくとも１ｍｍであることが好ましい。
【００２９】
図６ａ〜６ｃに示すセキュリティー構造１６の実施の形態において、卵形の表面区分１４はｙ軸にのみ依存する回折構造体Ｓ（ｙ）を有し、表面区分１３および１５は、卵形表面区分１４の両側に前記ｙ軸に沿って延びているｙ軸にのみ依存する回折構造Ｓ＊（ｙ）を有している。重畳関数はＭ（ｙ）＝０．５・ｙ２・Ｋであり、Ｋは中心面３３の曲率である。回折格子３２（図４）の傾斜３８（図５）および傾斜ベクトル、または“異方性”無光沢構造体の好ましい方向は、座標軸ｙの方向に対し、それぞれ略平行および逆平行である。
【００３０】
大まかに言えば、格子ベクトルの方位角ψすなわち前記無光沢構造体の好ましい方向は傾斜３８および法線２１によって決まる傾斜面に関連している。方位角ψの好ましい値は、０°および９０°である。この点において、前記格子ベクトルまたは好ましい方向を見る領域が、前記傾斜面に対しそれぞれ略平行または垂直である領域における格子ベクトルの方位角ψまたは好ましい方向の前記好ましい値からの許容偏差はそれぞれδψ＝±２０°である。方位角ψそのものは前記好ましい値に限定されない。
【００３１】
各々の場合において、傾斜軸４１を中心として回転した場合、単位角度当りのストリップ４０の矢印方向（図６ａ、６ｃ、参照符号付せず）の移動速度は曲率Ｋが小さいほど速くなる。図６ａから６ｃにおいて、移動効果を明確に表すためにストリップ４０が細く描かれている。図示しない矢印方向におけるストリップ４０の幅は、回折構造体Ｓ（ｙ）に依存する。特にカラーバンドの場合、スペクトルの色構成が表面区分１３、１４、１５の主要部分に広がるため、可視スペクトルの一部、例えば、赤色カラーバンドの移動によってストリップ４０の移動が観察される。
【００３２】
図６ｂは傾斜軸４１を中心に所定の傾斜角をもって回転させたときのセキュリティー構造１６を示す図であり、２つの外側の表面区分１３、１５と中央の表面区分１４とが傾斜軸４１と平行な線の上に配されている。前記所定の傾斜角は重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）によって決まる。セキュリティー素子２（図２）の１つの実施の形態において、セキュリティー構造１６のストリップ４０が所定の位置を占めたとき、即ち、観察者３５が所定の傾斜角によって決まる観察条件下でセキュリティー素子２を見たときに限り、表面パターン１２（図２）に所定のパターンが現れる。
【００３３】
図６ｃの矢印（参照符号付せず）で示すように、傾斜軸４１を中心に更に回転させるとセキュリティー構造１６のストリップ４０が再度互いに離間する。
【００３４】
当然のことながら、中央の表面区分１４と、２つの表面区分１３、１５のいずれか１つとを隣接配列することによりセキュリティー構造１６を充分に果たす別の実施の形態も可能である。
【００３５】
図７は、例えば、表面区分１４（図２）領域の線３６（図２）に沿った層複合体１の断面図である。製造および使用上の観点から層複合体１をあまり厚くすることができないため、回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）の高さＨＳｔ（図１）には制限がある。実寸とは異なる図７示す描画は、例として、座標軸ｚの左側において層複合体の高さが拡大表示してある重畳関数Ｍ（ｙ）＝０．５・ｙ２・Ｋを示す描画である。表面区分１４の任意の点Ｐ（ｘ、ｙ）において、値ｚ＝Ｍ（ｘ、ｙ）は所定の変数値Ｈ＝ｚ１−ｚ０に制限される。点Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｐｎのいずれかにおいて、重畳関数Ｍ（ｙ）が、値ｚ１＝Ｍ（Ｐｊ）（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）に到達すると直ちに、重畳関数Ｍ（ｙ）に不連続位置が発生する。そして、点Ｐ０から離間した不連続位置において、重畳関数Ｍ（ｙ）の値が、値Ｈだけ減少し高さｚ０となる。即ち、回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）に用いられる前記重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の値は、関数値ｚ＝｛Ｍ（ｘ、ｙ）＋Ｃ（ｘ、ｙ）｝モジュロ値Ｈ−Ｃ（ｘ、ｙ）である。
【００３６】
上記において、関数Ｃ（ｘ、ｙ）の値は、一定範囲の値、例えば、構造体の高さＨＳｔの１/２に限定される。技術的な理由から生じる値ｚ＝｛Ｍ（ｘ、ｙ）＋Ｃ（ｘ、ｙ）｝モジュロ値Ｈ−Ｃ（ｘ、ｙ）の転位位置は重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）に関する限り極値としてカウントしない。所定の構成において、Ｈに関する値は局部的に一様に小さい。回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）の１つの実施の形態において、局部的に変化する値Ｈは、２つの連続した不連続位置Ｐｎの間隔が、所定の値４０μｍ〜３００μｍの範囲を超えないという事実に基づいて決定される。
【００３７】
表面区分１３、１４、１５（図２）において、回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）は、図７に示すように座標軸ｚの右側だけでなく両側に延びている。重畳効果により、構造体の高さＨＳｔは、値Ｈとプロファイルの高さｈ（図４）の合計となり、点Ｐ（ｘ、ｙ）における回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）の値に等しい。前記構造体の高さＨＳｔは４０μｍ未満であることが有益であり、好ましい値は＜５μｍである。重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の値Ｈは、３０μｍ未満に制限され、Ｈ＝０．５〜４μｍであることが好ましい。前記無光沢構造体は、散乱能力を決定する、例えば、平均粗度Ｒａ、相関長Ｉｃのような統計的パラメータによってのみ表すことができる微細なレリーフ構造体要素を有している。平均粗度Ｒａは２００ｎｍ〜５μｍの範囲であり、好ましい値は１５０ｎｍ〜１．５μｍである。また、少なくとも一方向における相関長Ｉｃは、３００ｎｍ〜３００μｍの範囲であり、５００ｎｍ〜１００μｍの範囲が好ましい。“等方性”無光沢構造体の場合、統計的パラメータは好ましい方向とは無関係であり、“異方性”無光沢構造体の場合には、相関長Ｉｃが好ましい方向に対し垂直である。回折格子３２（図４）のプロファイル高ｈは、０．０５μｍ〜５μｍの範囲であり、好ましい値は０．６±０．５μｍの狭い範囲である。回折格子３２の空間周波数ｆは３００本/ｍｍ〜３３００本/ｍｍの範囲から選択される。空間周波数Ｆが略２４００本/ｍｍから、ゼロ回折次数、即ち、反射光２２（図５）の方向に対してのみ回折光３４（図５）が見えるようになる。
【００３８】
更に別の重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の例には、Ｍ（ｘ、ｙ）＝０．５・（ｘ２＋ｙ２）・Ｋ、Ｍ（ｘ、ｙ）＝ａ・｛１＋ｓｉｎ（２ΠＦｘ・ｘ）・ｓｉｎ（２ΠＦｙ・ｙ）｝、Ｍ（ｘ、ｙ）＝ａ・ｘ１．５＋ｂ・ｘ、Ｍ（ｘ、ｙ）＝ａ・｛１＋ｓｉｎ（２ΠＦｙ・ｙ）がある。上記において、ＦｘおよびＦｙは、それぞれ座標軸ｘおよびｙ方向における重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の空間周波数Ｆである。セキュリティー構造の別の実施の形態において、重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）が別の関数の所定の部分から周期的に構成され、線３６に沿って１つ以上の周期が存在している。
【００３９】
図８ａにおいて、重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）＝０．５・（ｘ２＋ｙ２）・Ｋ、即ち、球の一部、およびレリーフ構造体Ｒ（ｘ、ｙ）、即ち、“等方性”無光沢構造体が、例えば、円形縁を有している表面区分１４に回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）（図７）を形成している。昼光において、観察者３５（図５）は、観察方向３９（図５）にダークグレーの背景４３を背景に明るいホワイトグレーの斑点を知覚する。識別マーク３７に対する表面区分１４上の斑点４２の位置、および斑点４２と背景４３とのコントラストは観察方向３９に依存する。斑点４２の広がりは、無光沢構造体の散乱能力、および重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の曲率に依存する。セキュリティー素子２（図２）は、例えば、傾斜軸４１（図５）を中心に層複合体１（図５）を傾斜させると共に/または法線２１（図５）を中心に回転させ、図８ｂに示すように、斑点４２が、例えば、円形縁を有する表面区分１４の中心に配されている識別マーク３７に収まるようにすることによって、所定の観察方向３９に向けられる。
【００４０】
図９は、回折面２０における、回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）（図７）の光回折効果を示す図である。レリーフ構造体Ｒ（ｘ、ｙ）（図４）は、例えば、正弦プロファイル、および２４００本/ｍｍ未満の空間周波数を有する回折格子３２（図４）である。レリーフ構造体Ｒ（ｘ、ｙ）の格子ベクトルは回折面２０内にある。セキュリティー構造１６の表面区分１３、１４、１５（図２）の重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）は、回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）の効果によって決まる。層複合体１に入射した光１１は、それぞれ所定の観察角＋θおよび−θにおいて、プラスの回折次数２３（図３）およびマイナスの回折次数２４（図３）に屈折する。回折面２０において、波長λ１の第１ビーム４４は入射光１１に対し観察角＋θを成し、波長λ２の第２ビーム４５は入射光１１に対し観察角−θを成している。観察角＋θにおいて、観察者３５（図５）には、表面区分１３、１４、１５が波長λ１の色に見える。層複合体１をその平面において１８０°回転させると、表面区分１３、１４、１５が、観察角−θにおいて波長λ２の色に見える。中心面３３の局部傾斜角γ＝０であれば、波長λ１とλ２とは同じである。前記以外の局部傾斜角γにおいては、波長λ１とλ２とは異なる。破線で示した傾斜した中心面に対する法線２１’は、入射光１１に対し角度αを成している。前記においてα＝−β＝γである。第１ビーム４４と法線２１’とが回折角ξ１を成し、第２ビーム４５と法線２１’とが回折角ξ２を成している。
【００４１】
ξｋ＝ａｓｉｎ（ｓｉｎα＋ｍｋ・λｋ・ｆ）であり、α＝γであるため、２つの一次回折次数２３と２４との関係、即ちｍｋ＝±１における関係は以下のようになる。
【数１】
2011008273.tif 000003
【００４２】
前記式により、所定の観察角θおよび空間周波数ｆにおいて、ビーム４４および４５の２つの波長λ１およびλ２の合計が、局部傾斜角γの余弦に比例する。別の回折次数ｍに対し、前記式（１）は容易に導き出すことができる。所定の観察可能な色に対する回折次数ｍおよび観察角θは空間周波数ｆによって決まる。
【００４３】
図１０ａおよび１０ｂはセキュリティー構造１６の実施の形態の例を示す図である。図１０ａのセキュリティー素子２は、図１０ｂのセキュリティー素子２をその平面に沿って１８０°回転させたものである。回折面２０（図９）が線３６で示してある。  図１０ａおよび１０ｂにおいて、セキュリティー構造１６は回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）＝Ｒ（ｘ、ｙ）＋Ｍ（ｘ、ｙ）を有する３つの表面区分１３、１４、１５を備えている。前記３つの表面区分１３、１４、１５において、式（１）によって決まる重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の局部傾斜角γおよびレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）の空間周波数ｆの値により、回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）はそれぞれ異なっている。背景領域４６は、少なくとも１つの表面区分１３、１４、１５に隣接し、同じレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）およびその背景領域に固有の空間周波数を有する回折格子３２（図４）を備えている。レリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）の傾斜ベクトルは、表面区分１３、１４、１５および背景領域４６の線３６に平行な方向に向いている。セキュリティー素子２に白色光１１（図９）を垂直に照射すると、セキュリティー構造１６が図１０ａに示す向きにおいて、表面区分１３、１４、１５および背景領域４６は観察角＋θにおいて同じ色に光り、観察者３５（図５）にはセキュリティー構造１６がコントラストのない均一な色に輝いて見える。この場合、例えば、第１屈折ビーム４４（図９）の波長λ１が、例えば、６８０ｎｍ（赤色）である。図１０ｂの向きにおいて、セキュリティー構造１６全体が観察角−θにおいて見える。例えば、第１表面区分１３が、例えば、５７０ｎｍ（黄色）の波長λ２の第２ビーム４５（図９）で輝き、第２表面区分１４が、例えば、５１０ｎｍ（緑色）の波長λ３の第２ビーム４５で輝き、第３表面区分１５が、例えば、４００ｎｍ（青色）の波長λ４の第２ビーム４５で輝く。回折格子３２（図４）の中心面３３（図９）の傾斜角γ（図９）＝０である背景領域４６において、左右対称であることから、第２ビーム４５の波長もλ１である。即ち、背景領域４６はこの場合も赤色に輝く。本実施の形態の利点は、セキュリティー構造１６の目立った光学的特性である。即ち、セキュリティー素子２の１つの所定の向きにおいて見える色のコントラスト、および法線２１（図３）を中心にセキュリティー素子２を１８０°回転させたときの色の変化または消滅である。このようにして、セキュリティー構造１６は、ホログラフ的にコピーすることの不可能なセキュリティー素子２の所定の向きを作ることができる。
【００４４】
例として、均一な色、即ち、一定の傾斜角γを各々の表面区分１３、１４、１５に適用したのは、単に説明を平易にするためである。一般に、表面区分１３、１４、１５は重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の一部を有しおり、表面区分１３、１４、１５の傾斜角γは所定の方向に連続的に変化し、第２ビーム４５の波長λは波長λｋの両側の領域から発する。同じように区切ってある表面区分１３、１４、１５の代わりに、背景領域４６に複数の表面区分を配してロゴ、テキスト等を形成することができる。
【００４５】
図１１の回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）は更に複雑な性質を有している。重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）は左右対称であり、部分的に規則正しい周期関数である。前記関数の値は、座標軸ｘに沿ってｚ＝Ｍ（ｘ、ｙ）に従って変化する一方、座標軸ｙに沿っては一定値ｚである。例えば、方形表面区分１３、１４、１５（図１０）は、長手方向が座標軸ｘと平行であり、幅ｂを有する細い部分表面４７に再分割され、その長手方向が座標軸ｙと平行である。重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の周期１/Ｆｘがｔ個、例えば、５〜１０個の部分表面４７にわたり延びている。幅ｂは１０μｍ以上必要であり、１０μｍ未満であると部分表面４７上の回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）が小さくなり過ぎる。
【００４６】
隣接する部分表面４７の回折構造体Ｘ（ｘ、ｙ）は、その加数、レリーフ・プロファイルＲ（ｘ，ｙ）、およびそれぞれの部分表面４７に関係する重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の一部が異なっている。ｉ番目の部分表面レリーフ・プロファイルＲｉ（ｘ、ｙ）は、方位、空間周波数、プロファイル高ｈ（図４）等のうち、少なくとも１つの格子パラメータが隣接する２つの表面区分のレリーフ・プロファイルＲｉ＋１（ｘ、ｙ）およびＲｉ−１（ｘ、ｙ）と異なっている。空間周波数ＦｘおよびＦｙがそれぞれ最大１０本/ｍｍ、かつ２．５本/ｍｍ以上の場合、重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の周期により、観察者３５（図５）は表面区分１３、１４、１５の再分割を肉眼で知覚することはできない。重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の周期毎に前記再分割が行われ、部分表面４７が回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）によって占められる。セキュリティー構造１６の別の実施の形態において、レリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）が周期重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の位相角の関数として連続的に変化する。
【００４７】
図１１の回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）は、図１２のセキュリティー構造１６の実施の形態に使用される。前記実施の形態において、セキュリティー構造１６に白色光１１を照射し、座標軸ｙに平行な傾斜軸４１を中心に傾斜させると斬新な光学的効果が展開される。セキュリティー構造１６は、方形第２表面区分上に配された三角第１表面区分１４を有している。第１表面区分１４において、座標軸ｘ方向におけるレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）の空間周波数ｆが、重畳関数Ｍ（ｘ，ｙ）の各々の周期内において、所定の空間周波数範囲δｆにわたり段階的または連続的に変化することにより回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）が識別される。ｉ番目の部分表面４７（図７）の空間周波数ｆｉは、ｉ−１番目の部分表面４７の空間周波数ｆｉ−１より大きい。従って、各々の周期において、第１部分表面４７の空間周波数ｆはｆＡ、周期の最小時はｆＭ、周期の終わりはｆＥの値を取り、ｆＡ＜ｆＭ＜ｆＥであり、δｆ＝ｆＥ−ｆＡとなる。前記第２表面区分１３において、座標軸ｘ方向におけるレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）の空間周波数ｆが、重畳関数Ｍ（ｘ，ｙ）の各々の周期内において、１つの部分表面４７から次の部分表面４７へと段階的または連続的に減少することにより回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）が識別される。１つの実施の形態において、例として、前記第２表面区分１３の回折構造体Ｓ＊＊（ｘ、ｙ）＝Ｒ（−ｘ、ｙ）＋Ｍ（−ｘ、ｙ）は、座標軸ｙ、ｚによって規定される面に対して前記第１表面区分の回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）と鏡像関係にある。前記２つの表面区分１３、１４において、格子ベクトルおよび回折面２０（図９）の線３６（図１１）は、傾斜軸４１と略平行な方向に向いている。傾斜３８は座標軸ｘおよびｚによって規定される面に略平行である。
【００４８】
図１２ａにおいて、セキュリティー構造１６は座標軸ｘおよびｙによって規定されるｘ−ｙ平面上にあり、観察方向３９（図５）が座標軸ｘに対し直角を成している。白色光１１（図１）を垂直に入射させると、部分表面４７の重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の最小値領域が輝く。回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）およびＳ＊＊（ｘ、ｙ）の部分面が、いずれも同じレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）および傾斜角γ（γ≒０°）を有しているため、２つの表面区分１３、１４において観察方向３９に回折した光ビーム３４（図５）は可視スペクトルの同じ範囲、例えば、緑色を発するため、セキュリティー構造１６の第１表面区分１４と第２表面区分１３との色のコントラストが消滅する。傾斜軸４１を中心にセキュリティー構造１６を傾斜させると、図１２ｂのように、傾斜角が増すにつれて色のコントラストが明瞭になる。セキュリティー構造を左方向に傾斜させると、部分表面４７（図１１）のレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）の空間周波数ｆがｆＭより小さくなるため、第１表面区分１４の色が赤色方向に移動する。また、第２表面区分の色は、部分表面４７のレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）の空間周波数ｆがｆＭより大きくなるため青色方向に移動する。図１２ｃは傾斜軸４１を中心にセキュリティー構造１６を図１２ａの位置から右方向に傾斜させた図である。キュリティー機能１６を右方向に傾斜させると色の対比が顕著に現れるが、色が入れ替わっている。第１表面区分１４の色が、部分表面４７のレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）の空間周波数ｆがｆＭより大きくなるため青色方向に移動し、第２表面区分１３の色が部分表面４７（図１１）の回折構造体Ｓ＊＊（ｘ、ｙ）のレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）の空間周波数ｆがｆＭより小さくなるため赤色方向に移動する。
【００４９】
図１１の回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）の別の実施の形態において、各々の周期１/Ｆｘの部分表面４７のレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）の空間周波数は同じであるが、座標軸ｙに対する格子ベクトルの方位角ψが異なっているためレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）が部分表面４７によって異なっている。１つの周期１/Ｆｘにおいて、方位角ψが段階的または連続的に変化する。例えば、各周期の最小時における方位角ψが略ゼロで、δψ＝±４０°の範囲で変化する。方位角ψは、一方において、第１表面区分１４（図１２ａ）の回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）が、傾斜軸４１（図１２ｂおよび１２ｃ）を中心とするすべての傾斜角において、空間周波数ｆによって予め定まる色の範囲、例えば、緑色帯の色の回折光ビーム３４（図５）を観察方向３９（図５）に放射し、他方において、鏡像回折構造体Ｓ＊＊（ｘ、ｙ）が形成されている第２表面区分１３（図１２ａ）が所定の１つの傾斜角においてのみ、所定の色、例えば、緑色帯の混合色に輝くよう中心面３３（図５）の局部傾斜角γ（図５）に応じて範囲δφから選択される。前記以外の傾斜角においては、第２表面区分１３の色はダークグレーである。例えば、方位角範囲δψ＝±２０°において、緑色帯は波長λ＝５３０ｎｍ（φ≒０°）〜５６４ｎｍの範囲に広がっている。
【００５０】
図１３において、回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）に使用される重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）は、座標軸ｘ方向において非対称関数である。重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）は、周期１/Ｆｘにおいて、例えば、関数ｙ＝定数・ｘ１．５のように、最小値から最大値まで不定期的に上昇する。空間周波数ＦｘおよびＦｙは、それぞれ２．５本/ｍｍ〜１０本/ｍｍの範囲である。モジュロ値Ｈ（図７）に伴う不連続位置は図示してない。座標軸ｘに略平行な好ましい方向を有する、前記“異方性”無光沢構造体は、レリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）として用いられる。従って、入射光１１（図５）は主に座標軸ｙに平行な方向に扇状に散乱される。回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）＝Ｒ（ｘ、ｙ）＋Ｍ（ｘ、ｙ）が第１表面区分１４（図１２ａ）に形成され、回折構造体Ｓ＊＊（ｘ、ｙ）＝Ｒ（−ｘ、ｙ）＋Ｍ（−ｘ、ｙ）が第２表面区分１３（図１２ａ）に形成されている。図１２ａを参照しながら、光１１（図９）がｘ−ｙ面に入射したときのセキュリティー構造１６の光学的効果について説明する。セキュリティー構造１６がｘ−ｙ面上にあるとき、強度が大きい入射光１１が、無光沢構造体の重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）の最小領域において散乱される一方、回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）およびＳ＊＊（ｘ、ｙ）の別の部分表面４７は無視される。表面区分１３、１４によって後方散乱された光は入射光１１（図５）の色を含み、表面区分１３、１４の表面輝度が同じであるため、２つの表面区分１３、１４間にコントラストはまったく生じない。図１２ｂにおいて、入射光１１（図５）が入射角αをもって、傾斜軸４１を中心に左方向に傾斜されたセキュリティー構造１６に入射する。入射光１１（図５）は第２表面区分１３においてのみ散乱される。前記の照明条件において、表面区分１４の表面輝度が、第２表面区分１３の表面輝度より桁違いに小さいため、表面区分１４は明るい第２表面区分１３を背景に暗い表面として浮き出て見える。図１２ｃにおいて、セキュリティー構造１６が右方向に傾斜され、この場合、２つの表面区分１３、１４の表面輝度が入れ替わる。
【００５１】
図１２ａ〜１２ｃにおいて、１つの三角第１表面区分１４に代えて、第２表面区分１３上にロゴ、テキスト等を形成する複数の第１表面区分を配することができる。
【００５２】
更に別の実施の形態においては、簡単な数学関数に代えて、硬貨やメダルに用いられているレリーフ像が、回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）における、少なくとも区分毎に規則的な重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）として用いられる。この場合、レリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）が“等方性”無光沢構造体であることが好ましい。本実施の形態において、セキュリティー素子２を観察すると、独特の表面構造を有する三次元像を見たような印象を受ける。セキュリティー素子２を回転および傾斜させると、本物のレリーフ像に期待される輝度分布に従って前記像の輝度分布が変化するが、突起要素による影はまったく生じない。
【００５３】
図７を参照しながら説明したように、本発明の着想から逸脱することなく、すべての回折構造体Ｓの高さがＨＳｔ（図１）に制限される。前記具体的な実施の形態に用いられているレリーフ・プロファイルＲ（ｘ、ｙ）および重畳関数Ｍ（ｘ、ｙ）を任意に組合せて別の回折構造体Ｓ（ｘ、ｙ）を提供することができる。
【００５４】
前記セキュリティー構造１６をセキュリティー素子２に用いることにより、セキュリティー素子２のホログラフ・コピーに対して効果的に防御ができる。ホログラフィック・コピーでは、セキュリティー構造１６上における位置移動またはカラーシフトを同じように感知することはできない。
【符号の説明】
【００５５】
１                層複合体
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８の透明区域
１１                入射光
１２                表面パターン
１３、１４、１５    表面区分
１６                セキュリティー構造      
【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８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３】
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