(57)【要約】【課題】セキュリティ素子として使用できるモアレ拡大素子を実現すること。【解決手段】本発明によるモアレ拡大素子は透明な基材を有し、この基材は、ｉ）第１表面上の微細合焦要素の規則的な配列であって、これらの合焦要素は焦点面を規定している微細合焦要素の配列と、ｉｉ）第１色の、かつ、合焦要素の焦点面と実質的に一致したプレーン内に配置された微細画像要素の対応する第１配列と、ｉｉｉ）第１色とは異なる第２色の、かつ、合焦要素の焦点面と実質的に一致するプレーン内に配置された、微細画像要素の対応する第２配列と、を担持している。モアレ効果に起因してそれぞれの配列の微細画像要素の個別の拡大されたバージョンが生成される。素子が傾斜した際に、第１配列の要素の拡大されたバージョンが、第２配列の要素の拡大されたバージョンの上方又は下方に見える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材を有するモアレ拡大素子であって、前記透明基材は、
ｉ）第１表面上の微細合焦要素の規則的な配列であって、前記合焦要素は、焦点面を規定している、微細合焦要素の配列と、
ｉｉ）第１色の、かつ、前記合焦要素の前記焦点面と実質的に一致するプレーン内に配置された、微細画像要素の対応する第１の配列と、
ｉｉｉ）前記第１色とは異なる第２色の、かつ、前記合焦要素の前記焦点面と実質的に一致するプレーン内に配置された、微細画像要素の対応する第２の配列と、
を担持しており、
前記微細合焦要素及び前記微細画像要素の第１及び第２配列のピッチ並びにこれらの相対的な場所は、前記微細合焦要素の配列が前記微細画像要素の第１及び第２配列のそれぞれと協働し、モアレ効果に起因してそれぞれの配列の前記微細画像要素の個別の拡大されたバージョンを生成するように、かつ、前記微細画像要素の第１配列の拡大されたバージョンが前記微細画像要素の第２配列の拡大されたバージョンによって規定された背景を伴って観察されるように、なっており、前記微細画像要素の第１配列の拡大されたバージョンは、前記素子が傾斜した際に、前記背景に対して動きを示し、かつ、前記配列の間のピッチ不整合は、前記第１配列の要素の拡大されたバージョンが前記第２配列の要素の拡大されたバージョンの上方又は下方に見えるように、選択されている、素子。
【請求項２】
前記微細合焦要素は、球面レンズレット、円柱形レンズレット、平凸レンズレット、両凸レンズレット、フレネルレンズレット、及びフレネルゾーンプレートなどの微細レンズを有する請求項１に記載の素子。
【請求項３】
それぞれの微細レンズは、１〜１００μｍ（ミクロン）、好ましくは１〜５０μｍ（ミクロン）、更に好ましくは１０〜３０μｍ（ミクロン）の範囲の直径を有する、請求項２に記載の素子。
【請求項４】
前記微細合焦要素は、凹面鏡を有する請求項１に記載の素子。
【請求項５】
前記微細画像要素の第１配列の拡大されたバージョンは、前記微細画像要素の第２配列の拡大されたバーションの前面に（又は、上方に）見える請求項１〜４のいずれか一項に記載の素子。
【請求項６】
ｉｖ）前記第１及び第２色とは異なる第３色の、かつ、前記微細合焦要素の前記焦点面と実質的にアライメントされたプレーン内に配置された、微細画像要素の対応する第３配列を更に有し、
前記微細合焦要素及び前記微細画像要素の第３配列のピッチは、これらが協働し、モアレ効果に起因して前記第３配列の画像要素の拡大されたバージョンを生成するように、かつ、前記微細画像要素の第１配列の拡大されたバージョンが前記微細画像要素の第２及び第３配列の拡大されたバージョンによって規定された背景を伴って観察されるように、なっており、前記微細画像要素の第１配列の拡大されたバージョンは、前記素子が傾斜した際に、前記背景に対して動きを示す、請求項１〜５のいずれか一項に記載の素子。
【請求項７】
前記微細合焦要素の配列及び前記微細画像要素の第１、第２、及び第３配列のピッチは、前記微細画像要素の第１配列の拡大されたバージョンが前記第２及び第３配列の微細画像要素の拡大されたバージョンの間に見えるように、選択されている請求項６に記載の素子。
【請求項８】
前記微細合焦要素の配列及び前記微細画像要素の第１、第２、及び第３配列のピッチは、前記第１配列の画像要素の拡大されたバージョンが前記第２及び第３配列の画像要素の拡大されたバージョンの上方に見えるように、選択されている請求項６に記載の素子。
【請求項９】
少なくとも１つの配列内の、好ましくは、前記第２配列内の、前記微細画像要素は、同一である請求項１〜８のいずれか一項に記載の素子。
【請求項１０】
それぞれの配列の前記微細画像要素は、それぞれのその他の配列の前記微細画像要素とは異なっている請求項１〜９のいずれか一項に記載の素子。
【請求項１１】
前記第１配列の微細画像要素は、シンボル、幾何学的図形、英数字、ロゴ、及び画像表現などのアイコンを有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の素子。
【請求項１２】
前記第２及び／又は第３配列の微細画像要素は、対応する共通の、通常は実質的に均一である背景を規定する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の素子。
【請求項１３】
前記共通の背景は、例えば、平行な（直）線などの線パターン、単純な幾何学的図形、又はギロシェパターンなどの複雑な線構造体によって規定される請求項１２に記載の素子。
【請求項１４】
前記第１、第２、及び第３配列の微細画像要素は、更に、形状、サイズ、及び向きのうちの１つ又は複数が、相互に異なっている請求項１〜１３のいずれか一項に記載の素子。
【請求項１５】
前記微細画像要素は、前記基材上に印刷される請求項１〜１４のいずれか一項に記載の素子。
【請求項１６】
前記微細画像要素は、前記基材上の格子構造体、凹部、又はその他のレリーフパターンとして形成される請求項１〜１４のいずれか一項に記載の素子。
【請求項１７】
前記基材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶｄＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及びポリプロピレンのうちの１つなどのポリマーを有する請求項１〜１６のいずれか一項に記載の素子。
【請求項１８】
前記微細合焦要素配列と前記微細画像のプレーンとの間の距離は、１〜５０μｍ（ミクロン）、好ましくは、１０〜３０μｍ（ミクロン）の範囲である請求項１７に記載の素子。
【請求項１９】
前記微細画像要素の拡大されたバーションと共に観察される更なる背景を提供するために、前記微細画像要素の配列の下方に配置されたマスク層を更に有する請求項１〜１８のいずれか一項に記載の素子。
【請求項２０】
前記マスク層は、反射性不透明顔料及び蛍光材料のうちの１つ又は両方を含む請求項１９に記載の素子。
【請求項２１】
前記マスク層と、前記微細画像配列のうちの１つと、は、明白に同一色であるが、前記マスク層及び前記微細画像のうちの一方又は他方には、メタメリズム特性が提供されている請求項１９又は２０に記載の素子。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載のセキュリティ素子。
【請求項２３】
前記モアレ拡大素子に隣接して配置された又はこれと統合された１つ又は複数の光学的に変化可能な効果を生成する構造体を更に有する請求項２２に記載のセキュリティ素子。
【請求項２４】
セキュリティスレッド、ラベル、又はパッチとして形成された請求項２２又は２３に記載の素子。
【請求項２５】
前記素子は、銀行券、身分証明書、又はこれらの類似物のようなセキュリティ文書の透明な窓内に設けられる、請求項２２又は２３に記載のセキュリティ素子。
【請求項２６】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の光学素子が設けられた物品。
【請求項２７】
銀行券、小切手、パスポート、身分証明書、正規品証明書、収入印紙、及びセキュリティ価値又は身元に関するその他の文書のうちの１つを有する請求項２６に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、銀行券、小切手、パスポート、身分証明書、正規品証明書（ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ  ｏｆ  ａｕｔｈｅｎｔｉｃｉｔｙ）、収入印紙、並びに、価値又は身元を保証するその他の文書などのセキュリティ文書及びその他の有価物品において使用されるセキュリティ素子などのモアレ拡大素子に関する。また、本発明は、包装又はこれに類似したものに使用される光学素子にも関する。
【背景技術】
【０００２】
モアレ拡大は、多年にわたってセキュリティ素子の原理として使用されている。いくつかの例が国際特許出願公開第１９９４／２７２５４号パンフレット及び欧州特許出願公開第１６９５１２１号明細書に記述されている。このような素子においては、焦点面を規定する微細合焦要素の規則的な配列が、合焦要素の焦点面と実質的にアライメントされたプレーン内に配置された画像要素の対応する配列の上方に設けられている。画像要素の配列のピッチ又は周期性は、合焦要素のピッチ又は周期性とわずかに異なるように選択されており、かつ、この不整合は、画像要素の拡大されたバージョンが生成されることを意味している。
【０００３】
拡大倍率は、周期性又はピッチの間の差によって左右される。微細レンズ配列と微細画像配列との間のピッチ不整合は、微細レンズ配列及び微細画像配列が回転ミスアライメントを有するように、微細レンズ配列に対して微細画像配列を回転させることによって、又はこの逆を実行することによって、簡便に生成することもできる。回転ミスアライメント又はわずかなピッチ不整合は、結果的に、眼が画像の異なる部分をそれぞれの隣接するレンズ内において観察することをもたらし、この結果、拡大された画像が得られる。そして、眼がレンズ／画像配列に対して移動した場合には、画像の異なる部分が観察され、これによって、画像が異なる位置に存在しているという印象がもたらされる。眼が滑らかに移動した場合には、一連の画像が観察され、これによって、画像が表面に対して移動しているという印象がもたらされる。ピッチ不整合を回転ミスアライメントによって生成した場合には、拡大された画像の配列が微細画像配列に対して回転し、かつ、この結果、拡大された画像の見かけの動きを結果的にもたらすパララックス効果も回転することになる。これをスキューパララックスとして知られている。モアレ拡大素子内において観察される拡大された画像の拡大及び回転に対するピッチ不整合及び回転ミスアライメントの影響については、Ｍ．  Ｈｕｔｌｅｙ，Ｒ  Ｈｕｎｔ、Ｒ  Ｆ  Ｓｔｅｖｅｎｓ及びＰ  Ｓａｖａｎｄｅｒ，“Ｔｈｅ  Ｍｏｉｒｅ  Ｍａｇｎｉｆｉｅｒ”，Ｐｕｒｅ  Ａｐｐｌ．  Ｏｐｔ．  ３（１９９４），１３３〜１４２，ＩＯＰ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｌｉｍｉｔｅｄ社、に記述されている。
【０００４】
動き及び向きの変化の特性については、モアレの理論から説明することが可能であり、これについては、Ｉ．  Ａｍｉｄｒｏｒ，“Ｔｈｅ  ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｍｏｉｒｅ  ｐｈｅｎｏｍｅｍｏｎ”（ＩＳＢＮ  ０−７９２３−５９４９−６），Ｋｌｕｉｖｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ社，２０００年、に詳細に記述されている。２つの周期的な構造体のモアレ効果は、２つの構造体の周波数ベクトルを検討することによって説明／予測することができる。周波数ベクトルの向きは、周期性の方向を表しており、かつ、長さは、周波数（すなわち、１／周期）を表している。このベクトルは、そのデカルト座標（ｕ，ｖ）によって表現され、ここで、ｕ及びｖは、周波数の水平及び垂直成分である。
【０００５】
関係する原理については、国際特許出願公開第２００５／１０６６０１号パンフレットに更に詳細に記述されている。
【０００６】
通常、合焦要素は、微細レンズ又は微細ミラーを有し、かつ、画像要素は、単純なアイコン又はこれに類似したものによって規定されている。
【０００７】
また、複数の画像をモアレ拡大素子内に設けることも知られている。例えば、国際特許出願公開第１９９４／２７２５４号パンフレットは、素子の傾斜に対する画像切り替え効果を示している。国際特許出願公開第２００５／１０６６０１号パンフレットは、素子が傾斜したとき、２つの拡大された画像の組を異なる速度で移動させる方法について記述している。別の例が国際特許出願公開第２００９／１３９３９６号パンフレットに記述されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ただし、既知の素子に伴う問題点は、異なる色において複数の画像を得る多色効果を実現することが非常に困難であるという点にある。これは、主には、相互に見当が合っているが異なる色の２つの微細画像配列を印刷することの難しさに起因している。その理由は、これには、別個の印刷実行が必要となるためである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、モアレ拡大素子は、透明な基材を有し、この基材は、
ｉ）第１表面上の微細合焦要素の規則的な配列であって、これらの合焦要素は、焦点面を規定している、微細合焦要素の配列と、
ｉｉ）第１色の、かつ、合焦要素の焦点面と実質的に一致したプレーン内に配置された、微細画像要素の対応する第１配列と、
ｉｉｉ）第１色とは異なる第２色の、かつ、合焦要素の焦点面と実質的に一致するプレーン内に配置された、微細画像要素の対応する第２配列と、
を担持しており、
微細合焦要素及び微細画像要素の第１及び第２配列のピッチ並びにこれらの相対的な場所は、微細合焦要素の配列が微細画像要素の第１及び第２の配列のそれぞれと協働してモアレ効果に起因してそれぞれの配列の微細画像要素の個別の拡大されたバージョンを生成するように、かつ、微細画像要素の第１配列の拡大されたバージョンが微細画像要素の第２配列の拡大されたバージョンによって規定された背景を伴って観察されるように、なっており、微細画像要素の第１配列の拡大されたバージョンは、素子が傾斜した際に、背景に対して動きを示し、かつ、配列の間のピッチ不整合は、第１配列の要素の拡大されたバージョンが第２配列の要素の拡大されたバージョンの上方又は下方に見えるように、選択されている。
【００１０】
本発明者らは、結果的に得られる配列の拡大されたバージョンが、観察された際に、異なる深度に又は異なるプレーン内に見えるように、微細画像配列を配置することによって、モアレ拡大素子において多色画像を得ることができることに気が付いた。これによって、相互に見当を合わせる必要がなくなる。
【００１１】
配列の間のピッチ不整合を適切に選択することによって、第１配列は、第２配列の上方又は下方に見えることができる。
【００１２】
その他の色の個別の微細画像要素の１つ又は複数の更なる配列を設けることもできる。例えば、特に好ましい方式においては、本素子は、
ｉｖ）第１及び第２色とは異なる第３色の、かつ、（ＩＩ及びＩＩＩと一貫性を有するようにするために）微細合焦要素の焦点面と実質的に一致したプレーン内に配置された、微細画像要素の対応する第３の配列、
を更に有し、
微細合焦要素及び微細画像要素の第３の配列のピッチは、これらが協働してモアレ効果に起因して第３配列の画像要素の拡大されたバージョンを生成するように、かつ、微細画像要素の第１配列の拡大されたバージョンが微細画像要素の第２及び第３配列の拡大されたバージョンによって規定された背景を伴って観察されるように、なっており、微細画像要素の第１配列の拡大されたバージョンは、素子が傾斜した際に、背景に対して動きを示す。
【００１３】
通常は同一である微細画像要素の第３配列を設けることによって、それぞれの配列の拡大された画像は、それぞれの配列のピッチに応じて、相互の関係において異なる深度に見えることができる。したがって、一例においては、微細合焦要素の配列及び微細画像要素の第１、第２、及び第３配列のピッチは、微細画像要素の第１配列の拡大されたバージョンが第２及び第３配列の微細画像要素の拡大されたバージョンの間に見えるように、選択されている。
【００１４】
別の例においては、合焦要素の配列及び微細画像要素の第１、第２、及び第３配列のピッチは、第１配列の画像要素の拡大されたバージョンが第２及び第３配列の画像要素の拡大されたバージョンの上方に見えるように、選択されている。
【００１５】
少なくとも第１及び第３配列の微細画像要素は、同一であってもよく、又は、その配列にわたって徐々に変形していてもよい。
【００１６】
前述のように、本発明は、１つ又は複数の配列を規定する背景の見当を第１配列と合わせる必要がない場合に、特に有利であり、かつ、これは、背景配列が、例えば、線パターン、単純な幾何学的図形、又はギロシェパターンなどの更に複雑な線構造体などの対応する共通の背景を規定している場合に、特に容易に実現することができる。
【００１７】
いくつかのケースにおいては、配列のうちの少なくとも２つの配列の微細画像要素は、色においてだけ異なっていてもよい。ただし、好適な例においては、第１、第２、及び第３配列の微細画像要素は、更に、形状、サイズ、及び向きのうちの１つ又は複数のものにおいて相互に異なっている。
【００１８】
少なくとも第１配列の微細画像要素は、通常、シンボル、幾何学的図形、英数字、及びこれらに類似したものなどのアイコンを有してもよく、かつ、最も好ましくは、情報を提供する。また、その他の配列のうちの１つ又は複数の配列の微細画像要素も、前述のように、アイコン又は更に共通的なパターンとして形成してもよい。
【００１９】
好適な例においては、微細画像要素は、グラビア、湿式又は乾式リソグラフ印刷、スクリーン印刷、凹版印刷、及びフレキソ印刷などの任意の適切な印刷プロセスを使用し、基材上に印刷される。ただし、微細画像要素の配列のうちの１つ又は複数の配列は、基材上の格子構造体、凹部、又はその他のレリーフパターンとして形成することもできる。また、国際特許出願公開第２００５／１０６６０１号パンフレットに記述されているように、反射防止構造体を使用してもよい。
【００２０】
微細レンズ及び凹面鏡などの微細合焦要素は、好ましくは、基材表面内へのエンボス加工、注型硬化（ｃａｓｔ−ｃｕｒｉｎｇ）、又はこれらに類似したものによって、形成される。
【００２１】
本発明によって生成されるモアレ拡大素子は、２次元（２Ｄ）又は１次元（１Ｄ）構造体であってよい。球面レンズを使用する２Ｄモアレ拡大構造体が欧州特許出願公開第１６９５１２１号明細書及び国際特許出願公開第１９９４／２７２５４号パンフレットに更に詳細に記述されている。２Ｄモアレ拡大素子においては、微細画像は、すべての方向において拡大される。１Ｄモアレ拡大構造体においては、球面微細レンズ又は微細ミラーが、円筒形の微細レンズ又は微細ミラーの反復配列によって置換される。この結果は、１つの軸だけにおいて、微細画像要素にモアレ拡大が適用されるというものであり、この軸は、ミラーがその曲がり又はレリーフの周期的変動を示す軸である。この結果、微細画像は、拡大軸に沿って強力に圧縮又は拡大解除（ｄｅ−ｍａｇｎｉｆｙ）されるが、拡大軸に垂直の軸に沿った微細画像要素のサイズ又は寸法は、観察者から見て、実質的に同一であり、すなわち、拡大又は引き伸ばしが発生しない。
【００２２】
本発明によって生成されるモアレ拡大素子は、それ自体としてセキュリティ素子を形成することができるが、ホログラム、回折格子、及びその他の光学可変効果生成構造体などのその他のセキュリティ機能との関連において使用することもできる。
【００２３】
本発明の光学素子を使用することによって、基材の特性、具体的には、光学素子の対応する特性に影響を及ぼすその厚さ及び柔軟性によって、様々な基材を真贋判定することができる。
【００２４】
本発明は、紙、特に、銀行券などの曲がり易い基材の保護において特別な価値を有しており、この場合に、本素子は、パッチ、ストリップ、又はスレッドを規定することができる。本素子の厚さは、銀行券の印刷プロセスにおける紙の連形状（ｐａｐｅｒ  ｒｅａｍ  ｓｈａｐｅ）の変形を回避するために本素子が銀行券内において用いられる方法と、更には、銀行券自体の形態及び柔軟性と、の影響を受けることになるが、本素子の厚さは、銀行券自体の厚さ（通常は、８５〜１２０μｍ）の半分を超過しないことが望ましく、したがって、任意の実施形態において、本光学素子は、固定接着剤を含んで５０μｍ未満となるものと予想され、かつ、実質的にそのようになることが好ましい。
【００２５】
例えば、銀行券に適用されるパッチとしては、望ましい厚さは、ラベルの場合には、数μｍ（ミクロン）（固定接着剤を除く）から最大で３５〜４０μｍ（この場合にも、接着剤を除く）の範囲となる。ストリップの場合には、厚さは、この場合にも、箔押し（ｈｏｔ−ｓｔａｍｐｅｄ）又は転写されるストリップの場合における数μｍから最大では非転写型ストリップの場合の３５〜４０μｍの範囲をとることになり（この場合にも、固定接着剤を除く）、この場合に、ストリップを銀行券の基材内の機械的アパーチャ上に貼付する場合には、必要に応じて、支持担持層が保持される。
【００２６】
窓を有するスレッド（ｗｉｎｄｏｗｅｄ  ｔｈｒｅａｄ）の場合には、好ましい最終厚さは、２０〜５０μｍの範囲である。
【００２７】
パスポートの紙のページ、プラスチックのパスポートカバー、査証、身分証明書、ブランド識別ラベル、改竄防止ラベル、任意の視覚的に真贋判定可能な物品を含む用途においては、セキュリティ素子の更に厚いバージョン（最大で３００μｍ）を利用することもできる。
【００２８】
更には、本素子をセキュリティ文書の透明な窓内に設けることによって、本素子を透過状態において観察できるようにすることもできる。
【００２９】
以下、本発明によるセキュリティ素子のいくつかの例について添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】銀行券の概略平面図である。
【図２Ａ】セキュリティ素子の第１の例の３つのバージョンの外観を示す平面図である。
【図２Ｂ】セキュリティ素子の第１の例の３つのバージョンの外観を示す平面図である。
【図２Ｃ】セキュリティ素子の第１の例の３つのバージョンの外観を示す平面図である。
【図２Ｄ】図２Ａ〜図２Ｃのバージョンの外観を、ただし、すべてのアイコンが同一色である状態において、示す図である。
【図３】図２に示されている拡大された画像の場所を概略的に示す図である。
【図４Ａ】図２及び図３に示されている素子の背景を単位セル及び部分的な配列として示す図である。
【図４Ｂ】図２及び図３に示されている素子の背景を単位セル及び部分的な配列として示す図である。
【図４Ｃ】図２及び図３に示されている画像の前景画像を単位セル及び部分的な配列として示す図である。
【図４Ｄ】図２及び図３に示されている画像の前景画像を単位セル及び部分的な配列として示す図である。
【図５】本発明によるセキュリティ素子の第２の例の外観を示す平面図である。
【図６Ａ】図５に示されている例の背景の単位セル及び一部分を示す図である。
【図６Ｂ】図５に示されている例の背景の単位セル及び一部分を示す図である。
【図７】本発明によるセキュリティ素子の第３の例の外観を、画像の１つの組が省略された状態において示す平面図である。
【図８Ａ】第３の例の第１の背景の配列の単位セル及び一部分を示す図である。
【図８Ｂ】第３の例の第１の背景の配列の単位セル及び一部分を示す図である。
【図８Ｃ】第３の例の第２の背景の配列の単位セル及び一部分を示す図である。
【図８Ｄ】第３の例の第２の背景の配列の単位セル及び一部分を示す図である。
【図９】異なる角度において観察された際の図７の例を示す図である。
【図１０】図２の例に使用される透過に基づいたセキュリティ素子の断面を示す概略図である。
【図１０Ａ】基材表面及び窓に適用された際の図１０の素子を示す図である。
【図１０Ｂ】基材表面及び窓に適用された際の図１０の素子を示す図である。
【図１１】反射に基づいたセキュリティ素子の断面を示す概略図である。
【図１２Ａ】図１〜図１１に示されているセキュリティ装置の一部分を印刷するための装置の２つの例を概略的に示す図である。
【図１２Ｂ】図１〜図１１に示されているセキュリティ装置の一部分を印刷するための装置の２つの例を概略的に示す図である。
【図１３】異なるタイプのレリーフ微細画像を示す図である。
【図１４】ホログラムセキュリティ素子と組み合わせられたモアレ拡大セキュリティ素子のその他の例の図である。
【図１５】ホログラムセキュリティ素子と組み合わせられたモアレ拡大セキュリティ素子のその他の例の図である。
【図１６】ホログラムセキュリティ素子と組み合わせられたモアレ拡大セキュリティ素子のその他の例の図である。
【図１７】図１４の線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂに沿った断面を示す図である。
【図１８】背景画像配列及び対応する単位セルの更なる例を示す図である。
【図１９】背景画像配列及び対応する単位セルの更なる例を示す図である。
【図２０】背景画像配列及び対応する単位セルの更なる例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、窓において露出したセキュリティスレッド２と、更なる透明な窓３と、を有する銀行券１を概略的に示している。銀行券１は、紙又はポリマー（二軸配向されたポリプロピレンなど）から製造してもよく、かつ、セキュリティスレッド２及び窓３のいずれか又は両方は、本発明によるセキュリティ素子を内蔵する。
【００３２】
図２〜図４は、本発明によるセキュリティ素子の第１の例を示している。図２Ａにおいて観察することができるように、通常通りに、すなわち、垂直方向において、観察された際のセキュリティ素子の外観は、拡大された画像要素の第１配列１０であり、これは、この場合には、大きな星と小さな星のペアである青色の星の拡大された組によって形成された背景１１を伴う数字“５”の形態の赤色のアイコン１０Ａである。アイコン１０Ａ及び背景１１の相対的な深度は、図３において更に明瞭に観察することが可能であり、この場合には、“５”アイコン１１は、基材７の上部表面の下方に見えており、背景プレーン１１は、“５”アイコン１０Ａの下方に位置している。
【００３３】
図４は、セキュリティ素子の構成要素を更に詳細に示している。この図は、背景１１が、図４Ｂに示されているように、１つの配列内において隣り合った状態に配置された単位セル１１Ａ（図４Ａ）の配列によって形成されていることを示している。“５”アイコン１０Ａは、図４Ｃ及び図４Ｄに示されているように、単位セルの１つの配列として形成されている。図４に示されているように、Ｘ及びＹ方向における背景配列１１の単位セル１１Ａのピッチは、Ａ２ｘ、Ａ２ｙである。“５”アイコン１０Ａのピッチは、Ａ１ｘ、Ａ１ｙである。通常、Ａ２ｘは、Ａ２ｙに等しく、かつ、Ａ１ｘは、Ａ１ｙに等しい。ただし、一方における“５”アイコン１０Ａのピッチと、他方における背景１０の単位セルのピッチとの間には、わずかな差が存在している。
【００３４】
図１０は、図２〜図４に示されている素子の全体的な構造を断面において示している。すなわち、本素子は、透明なＰＥＴ又はその他のポリマー層２０（基材７に対応している）を有し、その上部表面上には、球面微細レンズ２２の二次元配列が形成されている。微細レンズ２２の直径は、通常、１〜１００μｍ（ミクロン）、好ましくは、１〜５０μｍ（ミクロン）、かつ、場合によっては、更に好ましくは、１０〜３０μｍ（ミクロン）の範囲であり、これによって、類似した範囲のピッチを規定している。
【００３５】
微細レンズ２２の焦点距離（その平坦な背面から計測したもの）は、印刷受容層の表面と実質的に一致する焦点面２４を規定するように、この例においては基材２０の厚さに微細レンズ配列２２とは反対側の基材２０の表面上の印刷受容層２１の厚さを加えたものを有する光学スペーサ層の厚さｔに実質的に等しい。印刷受容層２１上には、まず、赤色で“５”アイコン１０Ａの微細画像配列を印刷する。次いで、背景配列１１を青色で印刷する。２つの配列は、それぞれ、焦点面２４と一致する印刷受容層２１上に印刷されているが、背景印刷１１は、参照符号２５によって示されているように、“５”アイコンの配列１０と重複していることを図１０において観察されたい。
【００３６】
本発明は、任意の特定のタイプ又は形状の微細レンズに限定されるものではなく、唯一の要件は、微細レンズを使用して画像を形成することができるというものである。本発明に適した微細レンズは、平凸レンズレット、両凸レンズレット、及びフレネルレンズなどの均質な材料の適切に湾曲した表面において光を屈折させるものを含む。好ましくは、本発明は、球面微細レンズを有することになるが、円柱形レンズを含む任意の対称性を有するレンズを利用することもできる。球面及び非球面表面の両方を本発明に適用可能である。微細レンズが湾曲した表面を有することは不可欠ではない。傾斜屈折率（Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ：ＧＲＩＮ）レンズは、屈折率の小さな変動の結果として材料の容積の全体を通じた漸進的な屈折によって光を結像する。フレネルゾーンプレートなどの回折に基づいた微細レンズを使用することもできる。ＧＲＩＮレンズ及び振幅又はマスクに基づいたフレネルゾーンプレートは、微細レンズ配列を含む表面が平坦になることを可能にし、かつ、印刷受容性及び耐久性における利点を提供する。
【００３７】
複製プロセスによって生成されたレンズの周期的な配列を使用することが好ましい。光熱法、フォトレジストの溶解及びリフロー、及びフォトレジストの彫塑などのいくつかの技法によって、マスタ微細レンズ配列を製造することができる。このような技法については、当業者に知られており、かつ、１９９８年に再版されたＴａｙｌｏｒ  ａｎｄ  Ｆｒａｎｃｉｓ社から刊行されているＨａｎｓ  Ｐｅｔｅｒ  Ｈｅｒｚｉｇ編集による“Ｍｉｃｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ：  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ，  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”の第５章に詳述されている。次いで、ホットエンボス加工、成形、又は鋳造などの市場において入手可能な複製法によって、マスタ微細レンズ構造を物理的に複写することができる。微細レンズ構造をその内部に複製することができる材料は、限定を伴うことなしに、ホットエンボス加工及び成形プロセス用のポリカーボネート及びポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの熱可塑性ポリマー及び鋳造プロセス用の熱又は放射線によって硬化可能なアクリル化エポキシ材料を含む。好ましいプロセスにおいては、微細レンズ配列は、鋳造によって、ＰＥＴなどの担持体ポリマー薄膜に塗付されたＵＶ硬化可能な被覆内に複製される。
【００３８】
分かり易くするために、以下の例及び実施形態においては、球面微細レンズの使用について説明する。
【００３９】
モアレ拡大の現象を生成し、かつ、移動する画像の生成を可能にするために、ピッチ不整合を微細画像配列と微細レンズ配列との間に導入する。１つの方法は、実質的に同一のピッチを有する微細レンズ及び微細画像配列を有するというものであり、この場合に、ピッチ不整合は、微細画像と微細レンズ配列との間に小さな回転ミスアライメントを導入することによって実現される。微細画像と微細レンズ配列との間の回転ミスアライメントの程度は、好ましくは、１５°〜０．０５°の範囲であり、これは、結果的に、微細画像配列の〜４×−１０００×という拡大範囲をもたらす。更に好ましくは、回転ミスアライメントは、２°〜０．１°の範囲であり、これは、結果的に、微細画像配列の〜２５×−５００×という拡大範囲をもたらす。
【００４０】
又は、この代わりに、微細画像配列及び微細レンズ配列は、実質的に完全な回転アライメント状態にあるが、わずかなピッチ不整合を有する。わずかなピッチ不整合は、２５％〜０．１％の範囲の微細レンズ配列との関係における微細画像配列のピッチの比率増大／減少と等しく、これは、結果的に、微細画像配列の〜４×−１０００×という拡大範囲をもたらす。更に好ましくは、微細レンズ配列に対する微細画像配列のピッチの比率増大／減少は、４％〜０．２％の範囲であり、これは、結果的に、微細画像配列の〜２５×−５００×という拡大範囲をもたらす。
【００４１】
わずかなピッチ不整合とわずかな回転ミスアライメントとの組合せを使用することによって、モアレ拡大の現象を生成すると共に移動する画像の生成を可能にすることもできる。
【００４２】
配列１０、１１と球面レンズ配列２２との間のピッチ不整合の結果として、（図３に示されているように）異なる深度において微細画像のモアレ拡大が生成される。
【００４３】
実現される拡大の程度は、Ｍ．  Ｈｕｔｌｅｙ、Ｒ  Ｈｕｎｔ、Ｒ  Ｓｔｅｖｅｎｓ、及びＰ  Ｓａｖａｎｄｅｒによる“Ｔｈｅ  Ｍｏｉｒｅ  ｍａｇｎｉｆｉｅｒ”（Ｐｕｒｅ  Ａｐｐｌ．  Ｏｐｔ．  ３（１９９４）、１３３〜１４２頁）において導出されている式によって規定される。
【００４４】
この式の関係する部分を要約すれば、微細画像ピッチ＝Ａであり、かつ、微細レンズピッチ＝Ｂであると仮定したときに、拡大Ｍは、次式によって得られる。
Ｍ＝Ａ／ＳＱＲＴ［（Ｂｃｏｓ（θ）−Ａ）2−（Ｂｓｉｎ（θ））2］
ここで、θは、２つの配列の間の回転角に等しい。
Ａ≠Ｂであり、かつ、ｃｏｓ（θ）≒１及びｓｉｎ（θ）≒０となるように、θが非常に小さい場合には、次式のとおりである。
Ｍ＝Ａ／（Ｂ−Ａ）＝Ｓ／（１−Ｓ）
ここで、Ｓ＝Ｂ／Ａである。
しかしながら、Ｍ＞＞１０というようにＭが大きい場合には、Ｓ≒１でなければならず、したがって、次式が得られる。
Ｍ≒１（１−Ｓ）
【００４５】
表面プレーンに対する合成画像の深度は、焦点距離ｆのレンズのプレーンから距離ｖに位置する画像の拡大に関係するなじみ深いレンズ等式から導出される。これは、次式のとおりである。
Ｍ＝ｖ／ｆ−１
又は、通常は、ｖ／ｆ＞＞１であるため、次式が得られる。
Ｍ≒ｖ／ｆ
したがって、合成的に拡大された画像の深度ｖは＝Ｍ＊ｆである。
【００４６】
図２Ａ〜図２Ｃは、第１配列１０に対して異なる見当合わせ位置にある第２配列１１を示している。重要な点は、第１及び第２配列要素又はアイコン１０Ａ、１１Ａの設計及び選択肢は、１つの配列の位置がもう１つの配列に対して変化した際に、情報、内容、象徴的関連性、又は審美的外観が大きく変化しないようなものになっている、すなわち、２つの配列は、見当合わせの影響を受けにくいか、又は非常に好ましい見当合わせ要件を有しているということである。第２配列１１は、第１配列１０によって見にくくなっているか又は遮られているため、例えば、額面金額の又は英数字のシンボルなどの特に情報を有するアイコンタイプは、第２配列１１の前面に位置していことから可視状態になっている第１配列１０内に配置されることが好ましいことに留意されたい。更には、図２に示されている例においては、第２配列１１のそれぞれの単位セル１１Ａは、２つの同一のアイコン、すなわち、大きい星と小さい星から構成されており、この結果、情報の観点において、それぞれの単位セル内に情報の冗長性が存在している。この冗長性特性は、２つの配列の間のなんらかの相対的な見当合わせ状態において、第１配列のアイコンパターン（５）が大きな星の配列を実質的に見にくくした場合に、第１配列からの著しい妨害又は干渉を伴うことなしに、小さな星のアイコン配列を容易に可視状態にすることができるということを意味している。この結果、観察者は、偏移した表面プレーンの背後又は前面における所与の深度に位置した赤色の５の第１パターンと、異なる画像深度においてこのパターンの背後に位置した青色の（５０％だけ大きく、かつ、５０％だけ小さい）星の第２パターンと、を有する２つの合成的に拡大されたアイコン配列をはっきりと観察することになる。公的認知の観点において、視覚的効果又は外観は、第２パターンに対する第１パターンの位置に伴って大幅に異なることにはならない。
【００４７】
図２に示されている画像設計を要約すれば、記述可能な光学可変効果は、第２配列１１に対する第１アイコン配列１０の見当合わせ状態の制御されていない製造変動の影響を受けにくい（すなわち、実質的に不変である）。これは、本発明の重要な側面である。
【００４８】
第１及び第２画像配列１０、１１に対照的な色を使用することは、観察者が、特に個々の要素が重複している領域内において２つの配列を弁別するのに有用であり、かつ、したがって、このような素子の公的認知及び検証に有用である。色による弁別の利益の理解を促進するために、本発明者らは、図２Ｄに、従来と同一の２つの画像配列を示しており、この場合には、第１及び第２配列の両方が、単一の色によって提供／又は印刷されている（図２Ａと同様に、配列の３つの異なる相対的な位置が示されている）。観察することができるように、第１及び第２パターンの画像要素が重複しているところにおいては、上部の第１配列要素のアウトラインと下部の第２配列要素を弁別することが困難であり、これは、観察者又は閲覧者を混乱させるように作用し、その結果、複数の画像プレーンを有することの有効性が低減される可能性がある。
【００４９】
例：
図２及び図１０の構造が、４０μｍ又は０．０４ｍｍの焦点距離ｆを有する微細レンズ２２から構成されていると仮定しよう。更には、微細レンズ及び支持基材２０の両方が、いずれも、１．５の屈折率ｎを有する材料から構成されていると仮定しよう。この結果、レンズの基部直径Ｄは、式Ｄ≦ｆ＊２（ｎ−１）によって制約されることになり、かつ、したがって、Ｄ≦０．０４＊２（１．５−１）であり、これによって、Ｄ≦０．０４ｍｍが得られる。
この結果、本発明者らは、０．０３５ｍｍのＤの値と、（それぞれの軸に沿って）０．０４ｍｍのレンズピッチＢと、を選択し、これによって、妥当な最密充てん（レンズ間ギャップ：５μｍ）を有する１に近いｆ／＃値を有するレンズ配列が結果的に得られることになろう。
【００５０】
第１の例において、本発明者らが、第１画像配列１０が基材の表面プレーンの背後の２ｍｍに位置することを、そして、第２画像配列１１が表面プレーンの背後の６ｍｍに位置することを必要としたと仮定しよう（表面プレーンの背後の画像は、定義によれば虚像であり、かつ、更に詳細な分析は、これらが、微細画像オブジェクト配列に対して非倒立型となることを示している）。
更に説明をわかりやすくするために、本発明者らは、Ａ１ｙ＝Ａ１ｘであり、かつ、Ａ２ｙ＝Ａ２ｘであると仮定する。
Ｍ＝ｖ／ｆとすると、ｆ＝０．０４ｍｍであり、かつ、ｖ＝２ｍｍである場合には、Ｍ１＝２／０．０４＝５０となる。
したがって、Ｍ１＝Ａ／（Ｂ−Ａ）＝５０であるため、５０（Ｂ−Ａ１）＝Ａ１であり、これによって、Ａ１＝Ｂ（５０／５１）が得られることになる。
Ｂ＝０．０４ｍｍを代入することによって、本発明者らは、Ａ１＝０．０３９２ｍｍを得る。
同様に、Ｍ２＝６／０．０４＝１５０であり、かつ、したがって、１５０（Ｂ−Ａ２）＝Ａ２であり、これによって、Ａ２＝Ｂ（１５０／１５１）＝０．０３９７ｍｍが得られる。
【００５１】
第２の例において、本発明者らが、第２画像配列１１が表面プレーンの背後の６ｍｍに位置した状態に留まっている間に、第１画像配列１１が表面プレーンの前面の２ｍｍに位置することを必要としたと仮定しよう。
【００５２】
以前の例とは対照的に、ここでは、第１画像配列１０は、実像の倒立画像を形成することになり、かつ、したがって、拡大の符号が負となる（これは、以前の拡大の式の画像距離ｖに負の値を割り当てることの結果として生じる）。
したがって、Ｍ１＝−２／０．０４＝−５０であり、したがって、−５０（Ｂ−Ａ１）＝Ａ１であり、これによって、Ａ１＝５０／４９Ｂ＝０．０４０８ｍｍが得られる。
【００５３】
したがって、第１画像配列が表面プレーンの前面に位置するためには（すなわち、浮かんでいるように見えるためには）、その微細画像配列がレンズピッチよりも大きなピッチを有する必要があることがわかる。逆に、画像ピッチがレンズピッチを下回っている場合には、画像配列は、表面プレーンの下方に位置しているように見えることになる。
【００５４】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、レンズに基づいたモアレシステムが、それぞれ、反射限定モードにおいて、かつ、反射及び透過の両方において、動作する方法を示す２つの概略図を示している。図１０Ａは、反射限定のシナリオを示しており、この場合には、図１０のものと類似した構造を有する素子３０は、実質的に不透明な基材３１上に適用されるか、又は接着剤層３２を介して不透明な基材（例えば、窓を有するスレッド）に部分的に埋め込まれる。この場合には、観察者によって観察される合成的に拡大された画像は、微細画像配列１０、１１と、微細画像配列に対する背景として機能する媒体と、から後方散乱された又は反射された光から最終的に導出される。微細画像配列と、これを取り囲む背景媒体との間の反射コントラストが大きいほど、合成的に拡大された画像の視覚的なコントラストは大きくなる。ここで、基材３１の色又は反射特性が最適なものではない場合があり、例えば、基材が、低反射率を有するか、又は、微細画像配列のうちの１つと類似した色を有する場合がある。これに対処するために、本発明者らは、図１０Ａに、微細印刷インターフェイスと、素子を基材３１に接合させる接着剤層３２との間に配置された任意選択のマスク被覆層３３の追加を示している。マスク層３３は、通常、限定を伴うことなしに、二酸化チタニウム粒子などの反射性の不透明顔料を樹脂バインダ中に含むことになる。この層の色は、単純に白色とすることもできるし、又は、着色料を追加することによって、このマスク層又は背景反射層が１つ又は両方の微細画像配列と対照をなす望ましい色相を有することを保証することもできる。
【００５５】
更なる例においては、マスク被覆と、微細画像配列のうちの１つと、は、明白に同一の色を有しているが、この一方又は他方には、メタメリズム特性が提供されている。この結果、通常の観察状態においては、関連する微細画像配列は、不透明なマスクの背景色を伴ってわずかだけ弁別されるが（弁別可能な場合）、メタメリズムフィルタ下において観察された際には、前述の微細画像配列又は更に適切にはその合成的に拡大された画像は、くっきりと明白になる。又は、この代わりに、蛍光下において観察された際に、光を吸収する微細画像配列が黒色の合成的に拡大された画像を形成するための蛍光背景をマスク被覆が提供するように、蛍光添加剤をマスク被覆に提供してもよい。
【００５６】
また、マスク被覆は、耐久性改善層として機能してもよい。
【００５７】
メタメリズムインクの例は、英国特許第１４０７０６５号明細書に提供されている。再度図２を参照すれば、“５”の第１微細画像配列１０は、第１メタメリズムインクによって、かつ、星の背景配列１１は、第２メタメリズムインクによって、印刷することが可能であり、この場合に、これらのインクのメタメリズム特性は、昼光下において観察された際には、これらは、同一色として見えるが、濾過光において観察された際には、２つのインクが異なる反射色を有するように見えるようなものになっている。
【００５８】
図１０Ｂは、素子３０が少なくとも部分的に基材３１内の透明なアパーチャ３の上方に適用されるシナリオを示している。セキュリティ素子を保護対象の文書内の透明なアパーチャに内蔵することが周知である（以下を参照されたい）。この場合には、合成的に拡大された画像を基材３１内の観察アパーチャ３を通じて反射及び／又は透過状態において観察してもよい。観察者は、位置＃１に位置した際には、拡大された画像だけを観察することになる。図１０Ｂにおいて観察することができるように、不透明なマスク被覆は、透過状態においてモアレ拡大システムを観察することができるように、省略されている。また、接着剤層３４が良好な光学的透明性を有する（すなわち、低散乱、低吸収である）ことも１つの要件である。
【００５９】
印刷された微細画像１０Ａ、１１Ａが、実質的に不透明なインク又は着色剤から形成されている場合には、合成的に拡大された画像は、反射状態において観察された際には、有色となるが、透過状態において観察された際には、高コントラストの基本的に黒色の画像を形成することになることに留意されたい。
【００６０】
透過状態において有色画像を観察するための１つの要件は、微細画像がある程度の半透明性を有するというものである。光が、印刷された画像を通過可能でなければならず、かつ、望ましい色が透過可能でなければならない。２つの配列１０、１１が、したがって、拡大された画像が、重複している領域内においては、加法的な色の混合を有することになることを認識されたい。例えば、２つの配列の色が赤色と青色である場合には、重複領域内において、画像は、マゼンタ色となる。
【００６１】
また、観察者が場所＃２から素子を観察する場合には、合成的に／モアレ拡大された画像は観察されず、代わりに、微細画像パターンの変更されていない又は直接的な画像が観察されることに留意されたい。
【００６２】
代替肢として、セキュリティ素子は、図１１に示されているように、ミラーに基づいたモアレ素子として製造することもできる。この場合には、球面微細レンズ配列２２が、透明なポリマー基材２０の１つの表面上に形成された球面又は非球面凹面鏡配列４０によって置換される。もう１つの表面には、従来同様に、印刷された微細画像配列１０、１１が設けられる。
【００６３】
凹面鏡の焦点距離は、その曲率半径Ｒの半分に等しく、かつ、したがって、ミラー基部の直径の４分の１に近接した制限最小値を有することができることに留意されたい。要するに、所与の基部直径において、ミラーの焦点距離及びＦ値は、（１．５という一般的な屈折率を仮定した場合に）等価なレンズの値の４分の１となろう。ただし、Ｆ値の低減は、焦点深度の低減と等しいことから、実際には、多くの場合に、２Ｒを格段に下回るミラー基部直径を有することが望ましくなる。
【００６４】
例えば、先程引用された好ましい素子厚みを検討することによって、本発明者らは、ミラーの焦点距離が４０μｍとなることを必要とすることになり、この場合に、これは、ミラーの半径Ｒが８０μｍという値を有することを必要とし、かつ、したがって、１６０μｍに近接する最大理論直径と、したがって、Ｆ値ｆ／＃＝０．２５ｍｍと、を必要とする。
【００６５】
この構造は、反射モードにおいてだけ観察することを意図しており、かつ、したがって、不透明な基材上への適用（ストリップ及びパッチ）又は不透明な基材への部分的な埋め込み（窓を有するスレッド）に最も適している。レンズシステムと同様に、印刷された微細画像は、ミラーシステムの焦点深度又は視野によって決定される精度においてミラーの焦点面と一致しなければならない。
【００６６】
極めて重要なことには、まず、プレーン１の微細画像配列１０を印刷受容層２１又は基材に適用し、次いで、この後に、プレーン２の微細画像配列１１を適用しなければならない。この結果、微細画像の第２プレーンの前面に位置することから、微細画像の第１プレーン１の反射画像が可視状態となることが保証され、この画像の第１プレーンは、合成的に拡大された画像を生成する。
【００６７】
また、入射光は、ミラー配列によってコリメート光として反射される前に、印刷された微細画像配列１０、１１を通過するか又は透過しなければならないため（すなわち、空間的に変調されなければならないため）、印刷微細画像が実質的に不透明である場合には、合成的に拡大された画像は、ミラー背景によって提供されるメタメリズム色相に対して黒っぽい色又は色相を帯びることになる。合成的に拡大された画像がその対応する微細画像配列の色を有するように見えるためには、微細画像は、少なくとも部分的に半透明である必要がある。微細画像が半透明の程度が高いほど、合成画像の色は明るくなるが、背景に対する画像コントラストの低減という犠牲を払うことになる。
【００６８】
ミラー上の金属被覆がアルミニウムなどの「白色」反射器である場合には、合成画像を取り囲む背景の色相又は色は、見かけ上、銀‐白色又は無色である。ただし、銅又はその合金などのその他の手頃な価格の有色金属を使用してもよいことを認識されたい。銀、金、プラチナ、クローム、ニッケル、ニッケル−クローム、パラジウム、すずなどのその他の金属を使用してもよい。
【００６９】
すべての例において、素子が傾斜した際に、“５”アイコン１０Ａは、背景１１に対して移動するように見えることになる。
【００７０】
それぞれのケースにおいて、微細レンズ配列２２又は凹面鏡配列４０は、ポリマー基材２０内に一体的に成形することが可能であり、又は、例えば、注型硬化又はこれに類似したものによって、基材２０の表面上に形成することもできる。
【００７１】
第２の例が図５及び図６に示されている。これは、背景画像配列５０が、単位セル５２Ａによって規定された一連の重複した青色の円５によって規定されていることを除いて、以前の例に類似している。前景配列１０は、従来通りである。
【００７２】
図７〜図９に示されている第３の例においては、更なる背景層が設けられている。すなわち、微細レンズ配列又は凹面鏡配列が、（図１０及び図１１におけるように）基材２０の１つの表面上に設けられ、かつ、次いで、青色の円５２の第２の画像要素配列５０が基材の反対側の表面上に印刷される。次いで、緑色の円６２の第３配列６０が青色の円５２の配列５０上に印刷される。単位セル５３Ａ、６２Ａと、これらの第２及び第３層の配列の各部分と、が図８に更に詳細に示されている。
【００７３】
青色の円５２及び緑色の円６２のピッチは、モアレ拡大された画像が、異なる深度に位置するように（青色の円５２の下方に緑色の円６２が位置するように）見えると共に、“５”アイコン１０Ａ（図面には示されていない）に対して異なる深度に位置するように、選択されている。この深度の違いの効果は、それぞれ、セキュリティ素子に対する垂線の左側において、アライメントした状態において、かつ、右側において、観察された際のセキュリティ素子の外観を示す図９において観察することができる。図９Ａ〜図９Ｃにおいて観察することができるように、青色及び緑色の円は、相互の関係において動きしているように見える。更には、“５”アイコン１０Ａは、円５２、６２とは異なるピッチに位置しており、かつ、これらの円に対して異なる深度に見え、かつ、これらの円に対して移動することになる。
【００７４】
１つのケースにおいては、相対的なピッチは、“５”アイコン１０Ａが、深度方向において、円５２と円６２との間に見えるように、選択されており、その他の例においては、“５”アイコン１０Ａは、両方の円５２及び６２の上方に見える。
【００７５】
図１８、図１９、及び図２０は、背景画像配列の更なる例を示している。図１８においては、配列は、一般的な線パターンであり、かつ、図１９及び図２０においては、配列は、幾何学的形状の配列である。このような一般的なパターンは、背景パターンの各部分が第１画像配列によって隠蔽された場合に、多冗長性の利点を提供し、かつ、第１画像エリアと背景画像配列との間における見当合わせの要件も存在していない。
【００７６】
図１２Ａは、基材上に画像要素を印刷するための装置の一部分を示している。図１２に示されている装置は、インク貯蔵部７４に対してロールチェーン７２を介して結合されたインキングロール７０を有する。インクは、ロール７０によって、関係する配列の微細画像要素に対応する突出した印刷要素７８を担持する印刷ロール７６上に転写される。基材２０は、印刷ロール５６とインプレッションローラー８０との間に供給され、かつ、画像要素が基材２０上に印刷される。
【００７７】
この装置の下流には、画像要素の次の配列を印刷するために、図１２Ａに示されているものに類似した第２装置が設けられる。
【００７８】
図１２Ｂは、画像要素を印刷するための代替装置を示している。インクは、ロール７０によって、関係する配列の微細画像要素に対応する凹入した印刷要素を担持する印刷ロール８２上に転写される。ドクタブレード８４が、接触し、かつ、インク又は着色剤を印刷ローラー８２の非凹入エリアから除去する。基材２０は、印刷ローラー８２とインプレッションローラー８０との間に供給され、かつ、画像要素が基材上に印刷される。この装置の下流には、画像要素の次の配列を印刷するために、図１２Ｂに示されているものに類似した第２装置が設けられる。
【００７９】
本発明においては、２つの微細画像配列の間に見当合わせの要件が存在しておらず、かつ、したがって、２つの配列をインラインで印刷する必要はなく、かつ、第２配列は、第２のオフラインプロセスを使用して印刷することができる。
【００８０】
微細レンズ又は微細凹面鏡は、注型硬化、成形、又はこれらに類似したものによって、基材２０の反対表面上に設けられる。
【００８１】
上述の例においては、微細画像要素は、基材上に印刷することによって設けられている。画像要素の一部又はすべてをレリーフ構造体として設けることも可能であり、かつ、これらのいくつかの例が図１３のＡ〜Ｊに示されている。これらの図において、“ＩＭ”は、画像を生成するレリーフの部分を示しており、“ＮＩ”は、画像を生成しない部分を示している。
【００８２】
図１３のＡは、エンボス加工された又は凹入した画像要素を示している。図１３のＢは、デボス加工された画像要素を示している。図１３のＣは、格子構造体の形態を有する画像要素を示しており、図１３のＤは、蛾の目（ｍｏｔｈ−ｅｙｅ）又はその他の微細ピッチ格子構造体を示している。
【００８３】
これらの構造体は、組み合わせることができる。例えば、図１３のＥは、凹部エリア内において格子によって形成された画像要素を示しており、図１３のＦは、デボス加工されたエリア上における格子を示している。
【００８４】
図１３のＧは、粗いエンボス加工の使用を示している。
【００８５】
図１３のＨは、エンボス加工されたエリア上における印刷の提供を示しており、図１３のＩは、“Ａｚｔｅｃ”形状の構造体を示している。
【００８６】
図１３のＪは、インクが充填された凹部を示している。
【００８７】
上述の素子構造の様々な実施形態は、既知の方法によって、プラスチック又は紙の基材に内蔵するために、パッチ、フォイル、ストライプ、ストリップ、又はスレッドに切り裂くか又は切断することができる。
【００８８】
一実施形態においては、本発明は、窓を有するスレッドとして証券用紙に内蔵することができる。
【００８９】
更なる例においては、セキュリティ素子は、１つ又は複数のその他の光学セキュリティ機能をも含む。この例が図１４に示されている。この例においては、モアレ拡大器素子３０は、図２及び図１０を参照して説明したように形成されている。また、このセキュリティ素子は、いくつかのホログラム画像生成構造体１００をも含む。これらのホログラム画像構造体１００は、微細レンズと同一の樹脂内に鋳造又はエンボス加工することができるが、同様に、微細レンズを鋳造するのに適したものとホログラム構造体をエンボス加工するのに適したものという２つの異なる樹脂を見当の合った状態において適用することもできる。又は、この代わりに、ホログラム構造体は、微細レンズとは反対のポリマー層の面に位置したポリマーラッカー内にエンボス加工することもできる。
【００９０】
ホログラム生成構造体１００は、ホログラム又はＤＯＶＩＤ画像要素の形態を有することができる。図１４に示されているラベル構造においては、微細レンズと、２つの拡大された画像配列の可視化されたものと、は、中央の水平な帯又はラベルの領域内に配置されており、ホログラム生成構造体１００は、両側部に配置されている。ただし、この例は、純粋に例示を目的としたものであり、かつ、例えば、モアレ拡大素子３０が両側部上の１つ又は複数の領域内に設けられた状態において、ホログラム生成構造体１００を中央の帯又はストリップ内に配置することもできることを理解されたい。又は、この代わりに、モアレ拡大された画像と、ホログラム生成構造体によって提供される画像と、を、単一画像のそれぞれの提供コンポーネントによって、単一画像に統合することもできる。図１５はこのような統合された設計の一例を示している。この場合には、ホログラム生成構造体１０１は、巻物（ｓｃｒｏｌｌ）を形成しており、かつ、この巻物の中間部分において、ホログラム構造体は、この場合には移動する“５”及び星であるモアレ拡大された画像を生成するために、モアレ拡大素子３０によって置換されている。
【００９１】
ホログラム構造体１００、１０１の場合には、これらは、任意の従来の形態を有することが可能であり、かつ、完全に又は部分的に金属被覆することができる。又は、この代わりに、反射改善金属被覆層をＺｎＳなどの実質的に透明な無機高屈折率層によって置換することもできる。
【００９２】
どのような構成が規定されるのかとは無関係に、図１４及び図１５において２つの異なる光学効果に対して割り当てられている個々の領域は、それらの効果の明瞭な可視化を促進するために十分に大きいことが有利である。
【００９３】
以上の図面に示されているセキュリティ素子は、保護対象文書に接触する素子の外側表面に対する感熱又は感圧接着剤の適用を通常必要とする文書を保護するためのラベルとして適用されるのに適している。更には、任意選択の保護被覆／ワニスを素子の露出した外側表面に適用することもできる。保護被覆／ワニスの機能は、セキュリティ基材上への転写の際及び流通の際の、素子の耐久性を増大させることである。
【００９４】
ラベルではなく転写要素の場合には、セキュリティ素子は、好ましくは、担持体基材上に予め製造され、かつ、後続の作業ステップにおいて基材に転写される。セキュリティ素子は、接着剤層を使用して文書に貼付することができる。接着剤層は、セキュリティ素子に、又はその素子が貼付される保護対象文書の表面に、適用される。露出した層、又はこの代わりに担持体層が、外側保護層として機能する構造の一部として留まることができるため、転写の後に、担持体ストリップを除去し、これによって、セキュリティ素子を残すことができる。微細光学構造体を有する注型硬化素子に基づいてセキュリティ素子を転写するための適切な方法が欧州特許第１８９７７００号明細書に記述されている。
【００９５】
また、本発明のセキュリティ素子は、セキュリティストリップ又はスレッドとして内蔵することもできる。いまや、セキュリティスレッドは、世界の多くの通貨だけでなく、証票、パスポート、トラベラーズチェック、及びその他の文書にも、存在している。多くの場合に、スレッドは、部分的に埋め込まれた方式又は窓を有する方式によって設けられており、この場合に、スレッドは、紙の内外に編み込まれているように見える。所謂窓を有するスレッドを有する紙を製造する１つの方法は、欧州特許第００５９０５６号明細書において見出すことができる。欧州特許第０８６０２９８号明細書及び国際特許出願公開第２００３／０９５１８８号パンフレットは、幅の広い部分的に露出したスレッドを紙の基材に埋め込むための様々な方法について記述している。更なる露出エリアが本発明などの光学的に変化可能な素子の良好な使用法を許容するため、通常は２〜６ｍｍの幅を有する幅広のスレッドが特に有用である。図１０及び図１１に示されている素子構造体は、透明な無色の接着剤の層を素子の外側表面のいずれか又は両方に適用することによって、スレッドとして使用することができる。微細レンズとの接触状態にある接着剤の光学特性の慎重な選択が重要である。接着剤は、微細レンズの材料よりも低い屈折率を有することを要し、かつ、微細レンズと接着剤との間の屈折率の差が大きいほど、レンズの背面焦点距離が短くなり、かつ、したがって、最終的なセキュリティ素子が薄くなる。
【００９６】
本発明のセキュリティ素子は、いずれかの層に検出可能な材料を導入することによって、又は、別個の機械可読層を導入することによって、機械によって判読可能なものにすることができる。外部刺激に対して反応する検出可能な材料は、限定を伴うことなしに、蛍光性材料、燐光性材料、赤外線吸収材料、サーモクロミック材料、フォトクロミック材料、磁性材料、エレクトロクロミック材料、導電性材料、及びピエゾクロミック材料を含む。
【００９７】
薄膜干渉要素、液晶材料、及びフォトニック結晶材料などの更なる光学的に変化可能な材料をセキュリティ素子に含むことができる。このような材料は、フィルミック層の形態であってもよく、又は、印刷による適用に適した着色された材料であってもよい。
【００９８】
本発明のセキュリティ素子は、不透明な層を有してもよい。
【００９９】
図１６及び図１７は、本発明のセキュリティ素子に内蔵された金属被覆が剥離された（ｄｅｍｅｔａｌｌｉｓｅｄ）画像の形態を有する更なるセキュリティ機能を示している。素子３０の拡大された画像配列が、この素子の中央の帯内において観察される。これは、強力なレンチキュラータイプのアニメーションに起因した第１セキュリティ効果を提供する。図１７において観察することができるように、断面Ａ−Ａに沿った図１６内に示されている機能の構造は、図１０に示されているとおりである。モアレ拡大を示す中央の帯の外の領域においては（断面Ｂ−Ｂに沿って観察されるように）、印刷受容層２１は、金属被覆されている１１０。金属層の各部分１１５の金属被覆を剥離させることによって、金属被覆が剥離された画像を規定しており、かつ、これによって、反射光において観察可能であるが更に好ましくは透過光においても観察可能である金属被覆が剥離された標識（ｉｎｄｉｃｉａ）の生成を可能にしている。
【０１００】
更なる例においては、かつ、図１１に示されているミラーに基づいたモアレの例を参照すれば、微細ミラーを形成する金属被覆された層は、微細ミラーを超えて延在してもよく、かつ、次いで、この層の各部分の金属被覆を剥離させて金属被覆が剥離された画像を規定することができる。
【０１０１】
制御され且つ明確に規定されたエリア内に金属が存在していない部分的に金属被覆された／金属被覆が剥離された薄膜を製造するための１つ方法は、米国特許第４６５２０１５号明細書に記述されているものなどのレジスト及びエッチング法を使用して領域の金属被覆を選択的に剥離させるというものである。類似の効果を実現するためのその他の技法としては、例えば、アルミニウムをマスクを通じて真空蒸着させることが可能であり、又は、アルミニウムをプラスチック担持体の複合ストリップから選択的に除去することが可能であり、かつ、アルミニウムをエキシマレーザーを使用して選択的に除去することができる。又は、この代わりに、Ｅｃｋａｒｔ社が販売するＭｅｔａｌｓｔａｒ（登録商標）インクなどの金属質の外観を有する金属効果インクを印刷することによって、金属質の領域を設けてもよい。
【０１０２】
金属質層の存在を使用して機械可読暗色磁性層の存在を隠蔽することができる。磁性材料を素子に内蔵する際には、磁性材料を任意の設計において適用することができるが、一般的な例は、暗号化された構造体を形成するための磁気トラムラインの使用又は磁気ブロックの使用を含む。適切な磁性材料は、酸化鉄顔料（Ｆｅ2Ｏ3又はＦｅ3Ｏ4）、バリウム又はストロンチウムフェライト、鉄、ニッケル、コバルト、及びこれらの合金を含む。この文脈において、「合金」という用語は、ニッケル：コバルト、鉄：アルミニウム：ニッケル：コバルト、及びこれらに類似したものなどの材料を含む。ニッケルのフレーク材料を使用することが可能であり、更には、鉄のフレーク材料が適している。一般的なニッケルのフレークは、５〜５０μｍ（ミクロン）の横寸法と、２μｍ（ミクロン）未満の厚さと、を有する。一般的な鉄のフレークは、１０〜３０μｍ（ミクロン）の範囲の横寸法と、２μｍ（ミクロン）未満の厚さと、を有する。
【０１０３】
代替機械可読実施形態においては、透明な磁性層を素子構造内の任意の位置に内蔵することができる。所定のサイズを有すると共に磁気層が透明な状態に留まる濃度において分布した磁性材料の粒子の分布を含む適切な透明磁性層が国際特許出願公開第２００３／０９１９５３号パンフレット及び国際特許出願公開第２００３／０９１９５２号パンフレットに記述されている。
【０１０４】
更なる例においては、本発明のセキュリティ素子は、その素子が文書の透明領域に内蔵されるように、セキュリティ文書に内蔵してもよい。セキュリティ文書は、紙及びポリマーを含む任意の従来の材料から形成された基材を有してもよい。当技術分野においては、これらのタイプの基材のうちのそれぞれの基材内に透明な領域を形成するための技法が知られている。例えば、国際特許出願公開第１９８３／００６５９号パンフレットは、基材の両面上に不透明被覆を有する透明基材から形成されたポリマー銀行券について記述している。基材の両面上の局所領域内において不透明被覆を省略し、透明領域を形成している。
【０１０５】
欧州特許第１１４１４８０号明細書は、紙の基材内に透明領域を製造する方法について記述している。紙の基材内に透明領域を形成するためのその他の方法は、欧州特許第０７２３５０１号明細書、欧州特許第０７２４５１９号明細書、欧州特許第１３９８１７４号明細書、及び国際特許出願公開第２００３／０５４２９７号パンフレットに記述されている。
【０１０６】
本発明の微細画像配列のうちの１つ又は複数の配列は、非可視放射に対して可視的に応答する材料を有するインクによって印刷してもよい。当業者には、蛍光又は燐光特性を有する材料を含むものとして、ルミネセント材料が知られている。また、フォトクロミック材料及びサーモクロミック材料などの非可視放射に対して可視的に応答するその他の材料の使用も周知である。例えば、拡大された配列のうちの１つだけが通常の昼光条件において可視となり、第２の拡大された画像がＵＶ照明下においてだけ可視になってもよいであろう。又は、この代わりに、２つの拡大された配列が、通常の昼光条件においては、同一色に見え、かつ、フィルタを使用して観察された際には、又は、ＵＶ照明下において観察された際には、異なる色に見えることもできる。
【０１０７】
図２の例を参照すれば、星の第２の背景配列１１は、通常の照明条件下においては非可視状態にあるがＵＶ照明下においては可視状態にあるインクで印刷することが可能であり、この場合には、拡大された星は、ＵＶ照明下においてだけ観察されることになる。又は、この代わりに、拡大された画像の色の変化がＵＶ放射下において観察されるように、第１及び第２配列１０、１１のいずれか又は両方を、ＵＶ放射に露出した際に色を変化させるインクで印刷することもできる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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