(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品が偽物であるかどうかを判定する方法であって、
ａ）真上から照明するとき、法線方向からの入射光とその反射光が通過する多層膜の領域と、４５°傾斜の入射光が４５°傾斜側面で繰り返して反射されるピットまたは窪みの領域とからなる、多層の模様入り表面を準備する段階と、
ｂ）前記多層の模様入り表面の反射光の特性を判定する段階であって、前記反射光の特性は、前記多層の模様入り表面の前記各領域からの異なるスペクトルの複数の反射光を含み、
ｃ）これらの反射光の特性を予想特性と比較して前記多層の模様入り表面が偽物であるかどうかを判定する段階とを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記反射光は、前記表面の一つの領域からの法線入射での１回の反射光及び（又は）多数の領域からの再帰反射に起因して生じることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
段階ｂ）は、反射光の波長依存性を判定する段階を含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
段階ｂ）は、２つの互いに異なる入射角で反射色を観察する段階を含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
段階ｂ）は、反射光の偏光状態の変化を検出する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記模様入り表面は、一方の側に被着された少なくとも２つの層を有する透明な又は吸収性の基板から成り、前記層は、選択された波長の色を透過すると共に（或いは）反射するように互いに異なる屈折率を備えていることを特徴とする請求項１〜５のうち何れか一に記載の方法。
【請求項７】
前記模様入り表面は、ピット又はくぼみを含む模様又は正弦波輪郭の表面を含む模様を有することを特徴とする請求項１〜６のうち何れか一に記載の方法。
【請求項８】
ピット又はくぼみの直径、或いは前記正弦波輪郭のピーク相互間の距離は、光の４波長分よりも大きく、２００波長分よりも小さいことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
一方の側に被着された少なくとも２つの層を有する透明な基板から成る、多層の模様入り表面であって、
前記層は、互いに異なる屈折率を備え、前記層又は基板が模様を有し、かつ選択された波長の色が透過し、
前記多層の模様入り表面は、真上から照明するとき、法線方向からの入射光とその反射光が通過する多層膜の領域と、４５°傾斜の入射光が４５°傾斜側面で繰り返して反射されるピットまたは窪みの領域とからなり、
前記模様は、ピット又はくぼみを含み、あるいは正弦波輪郭であり、
ピット又はくぼみの直径或いは前記正弦波輪郭のピーク相互間の距離は、光の４波長分よりも大きく、２００波長分よりも小さいことを特徴とする模様入り表面。
【請求項１０】
ピット又はくぼみの直径或いは前記正弦波輪郭のピーク相互間の距離は、光の２００波長分よりも小さいことを特徴とする請求項９記載の模様入り表面。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の表面を有する真正保証装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】  本発明は、互いに異なる波長を決まった方式で選択的に吸収し、反射し、そして透過する透明な表面に関する。本発明は特に、偽造防止（真正保証又はセキュリティー）装置の分野で用いられるが、これには限定されない。
【０００２】  偽造対策において、偽造するのが困難、即ち、複製が困難な真正保証装置及び印又はマークの開発を求める声がかってないほど強まっている。さらに、かかる偽造防止装置は、単純で且つ使い勝手がよく、しかも高価であることが多い設備を別途必要としないことが必要である。
【０００３】  本発明は、物品が偽物であるかどうかを判定する方法であって、ａ）模様入り表面を準備する段階と、ｂ）上記表面の反射特性を判定する段階と、ｃ）これら反射特性を予想特性に合わせて上記表面が偽物であるかどうかを判定する段階とを有することを特徴とする方法に関する。
【０００４】  本発明の最も単純な形態では、模様入り表面は、１つの（好ましくは金属製の）模様入り表面から成る。
【０００５】  好ましくは、この表面は、一方の側に被着された少なくとも２つの層を有する透明な又は吸収性の基板から成る多層であり、上記層は、選択された波長／色を透過すると共に（或いは）反射するよう互いに異なる屈折率を備えている。
透明な基板に被着された薄い多層は、材料相互間のインタフェースのところでの多数回の反射により強め合ったり弱め合う干渉効果を発揮する。
【０００６】  好ましくは、これら層は、金属酸化物、金属硫化物又はポリマー材料で作られる。個々の層は一般に、利用される放射線と比較した場合、厚さが半波長分以下であろう（例えば、可視光については、各層は一般に、厚さが４００ｎｍ未満であろう）。
【０００７】  かかる表面は、薄い層の上記一方の側と反対の側で基板に被着された着色又は覆い付き層を更に有するのがよい。
【０００８】  かかる表面を真正を保証する偽造防止タグとして使用することができ、基板は好ましくは、透明なプラスチック材料からぱから成る。
【０００９】  本発明は又、物品が偽物であるかどうかを判定する方法であって、ａ）上述のかかる表面を準備する段階と、ｂ）その透過吸収周波数／色特性を判定する段階と、ｃ）これらの特性を予想特性に合わせて表面が偽物であるかどうかを判定する段階とを有する方法に関する。
【００１０】  段階ｂ）は、互いに異なる入射角での反射及び（又は）透過スペクトル及び（又は）入射放射線の直線偏光状態を比較する段階を含むのがよい。
【００１１】  上記表面が模様入りの場合、段階ｂ）は、反射放射線の偏光状態の変化を検出する段階を更に含むのがよい。
【００１２】  次に、本発明を例示として、添付の図面を参照して説明する。
構造が簡単な多層としての実施形態
図１は、ガラス板から成る基板１を示しており、参照番号３，４でそれぞれ示すＺｎＳ層とＭｇＦ2  層を交互に配置したものから成る多層２が、このガラス版上に被着されている。これらの層は、順序としてＺｎＳ層をまず最初にして、ガラス板上に熱的に蒸着され、すべての層（全部で８）の厚さは１２０ｎｍである。
【００１３】  これらの層を得る他の方法は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法又は金属のレーザ酸化法である。別法として、当業者に周知の他の材料、例えばＴｉＯ2
又はポリマーを層として用いることができる。所与の多層スタック（積重ね体）は、フレネルの式により予測できる反射率プロフィールを生じさせ、即ち、反射率プロフィールは、被着層の酸化物の厚さと屈折率の両方で決まる。このプロフィールは、照明光の入射角と直線偏光の両方と共に変化することになる。
【００１４】  図１の例では、白色光を直角の入射角で多層表面に入射させた場合、反射光の色は青色であり、透過光の色は、橙色である。表面を、順序として基板を最初にして黒色の背景上に置くと、青色だけが見えることになる（橙色の透過光は吸収される）。背景が滑らかであって且つ反射率が高い場合（光沢のある白色又は金属性）、橙色の透過光は全て膜を通って反射して戻り、表面は白色又はごく僅かに着色した状態に見えることになろう。白色で且つ粗くされた（即ち、拡散散乱する）背景を多層表面の背後に置いた場合（順序として最初に基板）、表面は透過光の色が支配的になるので橙色に見えることになろう。このようになる理由は、目に到達する青色の光だけが多層からの正（即ち、鏡面状）反射によるものであり、層を透過した光は全てその入射角の如何にかかわらず（図Ａ参照）、層を通って拡散状態で反射して戻ることになるからである。それゆえ、方向性の強い照明条件以外の全ての条件において、橙色の光が支配的となろう。
【００１５】  層の厚さは、この用途に用いられる光の１／４〜１波長分であることが必要である。可視光の場合、厚さは８００ｎｍ未満であることが必要である。
偽造防止装置としての実施形態
本発明の多層を偽造防止装置として用いることができる。多層表面を任意適な背景、例えば黒色で且つ拡散白色光符号化背景及び（又は）着色インキ背景上に被着するのがよい（順序としてまず最初に基板）。観察した色を、黒色及び白色要素の隣で符号化表面上に塗布された２つの着色インキとつき合わせて吟味する。
【００１６】  図２ａは、真正保証タグの実用的な実施形態を示している。多層２は、可撓性で透明なプラスチックタグ５の一部上に被着され、即ち、このタグは、基板として働く。他の部分は、タグ上にそれぞれ印刷された黒色及び（拡散反射）白色の四角の部分（以下、単に「四角」という）６，７を有している。このタグ上には、特定の色相を備えた橙色のインキのついた四角８及び青色のインキのついた四角９が印刷されている。次に、タグを、折り目Ａ−Ａに沿って折り曲げて四角がプラスチックタグの下に位置するようにする。黒色の四角上の多層から観察される青色の反射光が、青色のインキと同一の色相を備えておらず、且つ（或いは）白色の四角上の多層から透過された橙色の色が、橙色のインキと同一の色相を備えていなければ、多層表面は偽物である。
【００１７】  変形実施形態では、黒色／白色／着色背景を備えた表面を別の手段によって基板に永続的に取り付けてもよく、即ち、基板それ自体を、もしこれが適当な色のものであれば、パターンの一部として利用してもよい。
【００１８】  別の実施形態では、多層を拡散反射白色基板上に被着させ、その表面を法線入射状態で照明して観察する（例えば、２本の互いに平行なファイバを用いて行うが、これらのうち一方は、光を透過し、他方は反射光を検出する）。垂直に入射した光だけが測定された場合、橙色の透過光は基板のところで散乱されるようになり、かかる橙色の透過光によって与えられる検出器のところでの信号の戻りは少なく、青色の反射光が支配的となろう。それゆえ、この装置によってこの表面が青色であるらしいことが分かり、物体が周囲光に起因して目には橙色に見えることになろう。
入射角の効果
図３に示すように、光が多層に当たる角度は、その反射率（それゆえ、透過率）プロフィールに影響を及ぼす。ＺｎＳ層とＭｇＦ2  層を交互に配置した全部で８つの層から成る多層の上述の例を用いると、光の入射角が大きくなると、表面からの反射光は、短い波長にシフトし、それゆえ、色は青色から紫色に変わる（これに対し、透過光は、橙色から黄色になる）。
【００１９】  平面状の多層から得られる色の角度依存性を、異なる角度での反射率スペクトル又は透過率スペクトルを得ると同時にこれらを予想値と比較する装置により利用できることが提案される。
偏光効果
図４に示すように、光の偏光は、多層の反射率（及びそれゆえに、透過率）スペクトルに影響を及ぼすことになろう。この図では、ＴＭ（Transverse Magneti）直線偏光放射線は、電気スペクトルが到来放射線の入射平面内に位置する放射線であるとみなされ、これに対し、ＴＥ（Transverse Electric ）放射線については、電気スペクトルは、光の当たった表面に平行に位置する。法線入射状態では、ＴＥ及びＴＭ反射率は、等しいが、任意他の角度では、これらのスペクトルは互いに異なるであろう。
【００２０】  任意の非法線入射測定値は、互いに異なる偏光を区別して互いに異なる多層を一段と区別できるということが提案される。例えば、これは、整列状態のポラロイドシートを光源及び検出器を覆って配置し、全ての測定値を１つの直線偏光に限定することによって達成できる。赤外線を利用する場合、ポラロイドに代えてワイヤ−グリッド偏光子を用いるのがよい。
模様入りの基板及び層としての実施形態
変形実施形態では、多層は模様入りである。例えば、多層表面を、グルーブ付き、ピット付き又は波形のプロフィールを備えた状態で作製するのがよい。このように、光の入射角のばらつきに起因する１つの偏光効果又は複数の偏光効果を、法線入射測定値により利用できる。
【００２１】  図５ａは、ピットが設けられた表面を示し、図５ｂは、かかる表面の断面を示している。多層表面には、直径が約５μｍの円形の窪み１０が設けられている（この直径は、可視光については最小の好ましいサイズである）。
【００２２】  図５ｃは、基板１それ自体が凹まされたピット付きの表面を示している。変形例として、ピットの側部は、垂直であってもよく、この場合、これは、多層のパッチを備えた基板と同等である。
【００２３】  模様入り表面は、任意適当な形状のものであってよく、かかる表面は、ボウル形のものであってもよく、或いは、４５°又は任意他の角度の側部を備えた平らなものであってもよい。
【００２４】  図６は、ピーク（頂又は峰）１１及びトラフ（谷）１２を備えた波形の模様入り多層表面を示している。ピーク相互間の距離（ピッチ）は、少なくとも５μｍ台であり、トラフの深さは、ピッチの半分程度である。
【００２５】
ピットの直径（又は、波形表面のピーク相互間の距離）は重要であり、小さすぎてはいけない。直径が光の波長よりも非常に短いと、ピットは見えないであろう。２つの値が同等であれば、回折効果は複雑であり、光が別の方向に差し向けられる。かくして、かかるピッチの寸法に関しては４波長分以上の波形の直径が好ましい。例えば、ピット又はくぼみの直径、或いは前記正弦波輪郭のピーク相互間の距離は、光の４波長分よりも大きく、２００波長分よりも小さい。
【００２６】  真上から照明すると、模様入り表面は、垂直の入射状態では多層の領域を呈し（プロフィールのトラフ及びピーク）、約４５°の飛び飛びの角度では他の領域（傾斜領域）を呈する。４５°の領域に当たった光は、反射してこれを横切って反対側の傾斜要素に向かい、その後、光源に向かって戻る。これにより、互いに異なる反射率スペクトルの光の２つの成分が同時に得られ、それゆえに、２つの色が得られる。
【００２７】  例えばこのような模様入り表面は、個々の要素が小さ過ぎて裸眼では解像できない２色反射光を生じさせるように利用できるということが提案される。この場合、色は、組み合わさって単色の一様な外観を生じるが、コバート（covert）要素は顕微鏡を用いると視認できる。
【００２８】  さらに、反射率の偏光依存性を用いると所与の構造を一段と識別できるということが提案される。というのは、傾斜要素によって反射された色は、或る程度の偏光依存性を示すからである。
【００２９】  本発明の別の実施形態は、例えば図３ｂに示すように着色基板上に多層の平らなパッチを用いることにある。多層から得られる法線入射反射光の色を、基板の色に合わせることができ、それにより、パッチが見掛け上異なる色を呈するような角度で見るまでは、パッチを基板から識別できないようにする。この効果は、偏光の差を追加的に用いることにより一段と高めることができる。
偏光−変換
模様入り表面を設けるというもう一つの特徴の意味することは、図７ａ〜図７ｃに示すように直線偏光角を９０°回転させることができるということである。ＴＭ放射線を１８０°回転させ、ＴＥはそうではないが、両方の場合において、偏光平面は変わらない。しかしながら、ＴＥ及びＴＭの等しい成分が存在している場合、正味の効果としては偏光平面全体が９０°回転するということになる。
【００３０】  周囲を時計の文字盤と見なして円形のキャビティを例にして説明する。光が左側の側部に当たり（９時）、電気ベクトルがこの側部に平行であるとする（即ち、ＴＥ偏光）。キャビティに当たった光子が全て互いに平行な電気ベクトルを有しているとすれば、１２時から６時に跳ね返った光は、ＴＭ偏光として壁に当たらなければならない。しかしながら、９時と１２時との間の半分のところで側部に当たった光は、偏光とＴＭの半分とＴＥの半分が混じったものであろう。
【００３１】  したがって、直線偏光は、電気ベクトルの平面全体を９０°回転させるような角度で模様入り多層に入射し、これは、直交方向に整列したポラロイドを光源及び検出器上に配置することによって検出できるということが提案される。これらポラロイドを用いなければ、通常の色（上述したような色）を観察できるが、ポラロイドが定位置にあるとき、検出できる光だけが、変換された光ということになろう（例えば、ボウル形の窪みの縁のところの４つのスポット、或いは、突条付きの構造の場合、信号は、電気ベクトルが溝に平行でもなく垂直でもない角度で突条に当たったときに観察されるに過ぎないであろう）。さらに、縁部に当たった光の反射スペクトルは、窪みの底部に当たった光の反射スペクトルとは異なるので、偏光−変換信号は、偏光が行われなかった場合の色とは異なる色のものであろう。
【００３２】  好ましい実施形態では、多層にはピットが設けられ、これらピットは、法線入射状態で跳ね返って横切って観察者に戻る光の量を最大にし、それゆえ、偏光−変換信号を最大にするので、４５°の角度をなす平らな側部を有している。一般に、ピットを、幾分かの法線入射光が反射により源に戻されるように（即ち、再帰反射されるように）形作らなければならない。ピットの直径は、光をスペクトル反射（即ち、鏡面のような仕方で反射）することができ、回折効果が最小限に抑えられるよう十分大きいものであることが必要である。
模様の作製
多層が模様入り表面（即ち、平らでない表面）を有する場合、種々の作製法を用いることができる。考えられる一つの方法は、多層を模様入り基板（例えば、回折格子）上に直接被着することである。被着中、回折格子を揺り動かして層の厚さを一様にすることが必要な場合がある。別の方法は、厚手の多層をエッチングして多層の厚さを種々のものにすることである（例えば、１０層の構造について考えると、これを或る領域では最低２層までエッチングする）。さらに別の方法は、平らな多層の表面上に誘電体特徴部（例えば、硬化させたフォトレジスト突条）を用いて或る領域で光の向きを変え（屈折させ）、それゆえ、入射角及び観察される色を変えることにある。
【００３３】  本発明を主として可視波長（色）の吸収透過に関して説明したが、本発明は、可視スペクトルには限定されず、正確に拡大した寸法が選択される限り、他の周波数の放射線に使用できることは注目されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  基本的な平面状多層表面を示す図である。
【図２】  図１に示すような表面を具体化した偽造防止タグを示す図である。
【図３ａ】  ピットが設けられた表面を有する多層表面を示す図である。
【図３ｂ】  ピットが設けられた表面のＸ断面を示す図である。
【図３ｃ】  ピットが設けられた表面のＸ断面を示す図である。
【図４】  正弦波プロフィールの表面を有する多層を示す図である。
【図５】  当てた光の入射角で決まる多層表面（例えば図１に示す）の色のシフト効果を説明する図（ａ〜ｃ）である。
【図６】  光を４５°の入射角で多層（又は、多層の一部）に入射させた場合における直線偏光の効果を示す図である。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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