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特表2023-508016位相合わせされた画像層を有するマイクロ光学セキュリティデバイス
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-28
(54)【発明の名称】位相合わせされた画像層を有するマイクロ光学セキュリティデバイス
(51)【国際特許分類】
B42D 25/30 20140101AFI20230220BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20230220BHJP
【ＦＩ】
B42D25/30
G02B3/00 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022538265
(86)(22)【出願日】2020-12-17
(85)【翻訳文提出日】2022-08-17
(86)【国際出願番号】 US2020065701
(87)【国際公開番号】W WO2021127241
(87)【国際公開日】2021-06-24
(31)【優先権主張番号】62/950,054
(32)【優先日】2019-12-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】516166085
【氏名又は名称】クレイン アンド カンパニー、 インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ケープ、サミュエル エム．
(72)【発明者】
【氏名】ゴズネル、ジョナサン ディー．
(72)【発明者】
【氏名】ブレイマン、ベンジャミン イー．
(72)【発明者】
【氏名】コート、ポール エフ．
【テーマコード（参考）】
2C005
【Ｆターム（参考）】
2C005HA02
2C005HA04
2C005HB02
2C005HB10
2C005HB20
2C005JB40
2C005KA02
(57)【要約】
マイクロ光学セキュリティデバイス（１０５）は、視野角に関連する複数の焦点経路（６１０）に沿って光を集束させるように構成されたマイクロレンズの平面アレイ（３０５）を含む。マイクロ光学セキュリティデバイスは、複数の焦点経路に沿って配置されたアイコン層スタック（９０５）をさらに含む。アイコン層スタックは、第１の色の硬化材料の容積（６１３ｂ）と、第１の視野角範囲の焦点経路の外側の位置におけるほぼ透明な材料の容積とを備える第１のアイコン層（６２０）を含む。また、アイコン層スタックは、第１の視野角範囲の焦点経路に沿った位置におけるほぼ透明な硬化材料の容積と、第２の視野角範囲の焦点経路に沿った位置における第２の色の硬化材料の容積（６３７ａ）とを備える第２のアイコン層（６４０）を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロ光学セキュリティデバイス（１０５）であって、前記マイクロ光学セキュリティデバイスの視野角に関連する複数の焦点経路（６１０）に沿って光を集束させるように構成されたマイクロレンズの平面アレイ（３０５）と、
前記複数の焦点経路に沿って配置されたアイコン層スタック（９０５）と、
を含み、前記アイコン層スタックは、
第１の視野角範囲の焦点経路に沿った位置における第１の色の硬化材料の容積（６１３ｂ）と、
前記第１の視野角範囲の前記焦点経路の外側の位置におけるほぼ透明な材料の容積と、
を備える第１のアイコン層（６２０）と、
前記マイクロレンズの平面アレイに対して前記第１のアイコン層の下に配置された第２のアイコン層（６４０）であって、
前記第１の視野角範囲の前記焦点経路に沿った位置におけるほぼ透明な硬化材料の容積と、
第２の視野角範囲の焦点経路に沿った位置における第２の色の硬化材料の容積（６３７ａ）と、
をさらに備える前記第２のアイコン層（６４０）と、
を含み、
前記第１のアイコン層又は前記第２のアイコン層のうちの少なくとも１つは複数のほぼ透明な保持構造を含む、
マイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項2】
前記第１のアイコン層は前記複数のほぼ透明な保持構造を含み、前記第２のアイコン層は第２の複数のほぼ透明な保持構造を含む、
請求項１に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項3】
前記第１のアイコン層は前記複数のほぼ透明な保持構造を含み、前記第２の色の硬化材料の前記容積は表面実装アイコンを含む、
請求項１に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項4】
前記第２のアイコン層は前記複数のほぼ透明な保持構造を含み、前記第１の色の硬化材料の前記容積は表面実装アイコン（８１５ａ）を含む、
請求項１に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項5】
前記第２の色は前記第１の色と対照をなす、請求項１に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項6】
前記第２の色は前記第１の色と対照をなさない、請求項１に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項7】
前記マイクロレンズの平面アレイと前記第１のアイコン層との間に配置された光スペーサ（９０３）をさらに含む、請求項１に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項8】
前記第１のアイコン層は前記複数のほぼ透明な保持構造を含み、前記第１の視野角範囲の前記焦点経路の外側の位置における前記ほぼ透明な硬化材料は前記第２のアイコン層と一体化している、
請求項１に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項9】
前記マイクロレンズの平面アレイは、前記マイクロレンズの平面アレイのマイクロレンズが第１の局所反復周期で配置される領域を含み、前記第１のアイコン層は、前記第１の色の硬化材料の前記容積が第２の局所反復周期で配置される第２の領域を含み、
前記第１の局所反復周期と前記第２の局所反復周期の比は、前記マイクロレンズが前記第１の色の硬化材料の前記容積の部分からなる合成画像を前記第１の視野角範囲において投影するような比である、請求項１に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項10】
前記第２のアイコン層は、前記第２の色の硬化材料の前記容積が第３の局所反復周期で配置される第３の領域を含み、前記第３の局所反復周期と前記第１の局所反復周期の比は、前記マイクロレンズが前記第２の色の硬化材料の前記容積の部分からなる合成画像を前記第２の視野角範囲において投影するような比である、請求項９に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項11】
前記第１の視野角範囲は上死点を含む、請求項１に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項12】
前記ほぼ透明な保持構造と、前記第１の視野角範囲の焦点経路の外側の位置における前記ほぼ透明な材料の１つ以上の前記容積との間に配置された１つ以上の界面領域をさらに含む、請求項１に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項13】
前記第１の視野角範囲は前記第２の視野角範囲に連続しており、前記第１の視野角範囲の焦点経路に沿った位置において前記第１の色の硬化材料の前記容積の部分からなる合成画像を投影し、前記合成画像は、視野角が前記第１の視野角範囲から前記第２の視野角範囲に遷移すると見えなくなる、
請求項１に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項14】
マイクロ光学セキュリティデバイスであって、前記マイクロ光学セキュリティデバイスの視野角に関連する複数の焦点経路（６１０）に沿って光を集束させるように構成された集光素子の平面アレイ（３０５）と、
前記複数の焦点経路に沿って配置されたアイコン層スタック（９０５）と、
を含み、前記アイコン層スタックは、
前記マイクロ光学セキュリティデバイスの第１の視野角範囲に関連する第１の色の指向性硬化材料の容積を含む第１のアイコン層（６２０）と、
第２の視野角範囲の焦点経路に沿った位置において第２の色の硬化材料の容積を備える第２のアイコン層（６４０）と、
を含み、
前記第１のアイコン層又は前記第２のアイコン層のうちの少なくとも１つは複数のほぼ透明な保持構造を含み、
前記第２の視野角範囲は前記第１の視野角範囲と同一の領域を占めていない、
マイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項15】
前記第２のアイコン層は、前記マイクロ光学セキュリティデバイスの前記第１の視野角範囲に関連する指向性硬化されたほぼ透明な材料の容積をさらに含む、請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項16】
前記第２の視野角範囲は前記第１の視野角範囲と相補的である、請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項17】
前記第２の視野角範囲は前記第１の視野角範囲に隣接する、請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項18】
前記第２の視野角範囲は前記第１の視野角範囲と重複する、請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項19】
前記集光素子の平面アレイ又は前記アイコン層スタックのうちの少なくとも１つに接触する光学スペーサをさらに含む、請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項20】
前記集光素子の平面アレイの集光素子は反射集光素子である、請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項21】
前記集光素子の平面アレイの集光素子は屈折集光素子である、請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項22】
前記第２の色は前記第１の色と対照をなす、請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項23】
前記第２の色は前記第１の色と対照をなさない、請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項24】
前記第１のアイコン層は前記複数のほぼ透明な保持構造を含み、前記第２のアイコン層は第２の複数のほぼ透明な保持構造を含む、
請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項25】
前記第１のアイコン層は前記複数のほぼ透明な保持構造を含み、前記第２の色の硬化材料の前記容積は表面実装アイコンを含む、
請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項26】
前記第２のアイコン層は前記複数のほぼ透明な保持構造を含み、前記第１の色の硬化材料の前記容積は表面実装アイコンを含む、
請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項27】
前記集光素子の平面アレイは、前記集光素子の平面アレイの集光素子が第１の局所反復周期で配置される領域を含み、前記第１のアイコン層は、前記第１の色の硬化材料の前記容積が第２の局所反復周期で配置される第２の領域を含み、
前記第１の局所反復周期と前記第２の局所反復周期の比は、前記集光素子が前記第１の色の硬化材料の前記容積の部分からなる合成画像を前記第１の視野角範囲において投影するような比である、請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項28】
前記第２のアイコン層は、前記第２の色の硬化材料の前記容積が第３の局所反復周期で配置される第３の領域を含み、前記第３の局所反復周期と前記第１の局所反復周期の比は、前記集光素子が前記第２の色の硬化材料の前記容積の部分からなる合成画像を第２の視野角範囲において投影するような比である、請求項２７に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項29】
前記第１の視野角範囲は上死点を含む、請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項30】
前記ほぼ透明な保持構造と、前記第１の視野角範囲の焦点経路の外側の位置における前記ほぼ透明な材料の１つ以上の前記容積との間に配置された１つ以上の界面領域をさらに含む、請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【請求項31】
前記第１の視野角範囲は前記第２の視野角範囲に連続しており、前記第１の色の指向性硬化材料の前記容積の部分からなる合成画像を投影し、前記合成画像は、視野角が前記第１の視野角範囲から前記第２の視野角範囲に遷移すると見えなくなる、
請求項１４に記載のマイクロ光学セキュリティデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、セキュリティ文書の耐偽造性を強化するシステムに関する。より詳細には、本開示は位相合わせされた画像層を有するマイクロ光学セキュリティデバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
動的で再現の困難な外観を有するマイクロ光学セキュリティデバイスは、その構成や最終製品への組み込み次第で、貨幣、パスポート、そして真正性について信頼できる視覚的な指標（ｉｎｄｉｃｉａ）を必要とする他の文書など、セキュリティ文書の耐偽造性を大幅に向上させることができる。特定のマイクロ光学セキュリティデバイスの全体的な有効性は、これらに限定されないが、デバイスによって生じる視覚効果の特殊性、複製の困難性、そしてデバイスの大量生産の能力を含む複数の変数に依存する。例えば、不明瞭な視覚効果や視覚的に面白みのない視覚効果を生じるマイクロ光学セキュリティデバイスは大抵のエンドユーザによって気付かれる可能性が低く、暗示的に、そのデバイスがないことも同様にエンドユーザに気付かれない可能性が高い。このような場合、明瞭さや新しさの組み合わせによってエンドユーザの目に留まる視覚効果をマイクロ光学セキュリティデバイスが生じる場合よりも、適正なマイクロ光学セキュリティデバイスのない偽造文書が発見されずに流通する可能性の方が高い。同様に、マイクロ光学セキュリティデバイスの有効性は、マイクロ光学セキュリティデバイスを大量に製造できる場合に向上し、これによって価格が下がり、普及が促進される。偽造者の手に届かないが、同時に正当な関係者によって大量に製造することのできる、さらに特徴的な視覚効果を実現するための限界への挑戦は、マイクロ光学セキュリティデバイス設計の分野において、依然として技術的課題と改善の機会の源となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本開示は、位相合わせされた画像層を有するマイクロ光学セキュリティデバイスの実施形態を示す。
【課題を解決するための手段】
【0004】
第１の実施形態において、マイクロ光学セキュリティデバイスは、マイクロ光学セキュリティデバイスの視野角に関連する複数の焦点経路に沿って光を集束させるように構成されたマイクロレンズの平面アレイを含む。マイクロ光学セキュリティデバイスは、複数の焦点経路に沿って配置されたアイコン層スタックをさらに含む。アイコン層スタックは、第１の視野角範囲の焦点経路に沿った位置における第１の色の硬化材料の容積と、第１の視野角範囲の焦点経路の外側の位置におけるほぼ透明な材料の容積とを備える第１のアイコン層を含む。また、アイコン層スタックは、マイクロレンズの平面アレイに対して第１のアイコン層の下に配置された第２のアイコン層を含む。第２のアイコン層は、第１の視野角範囲の焦点経路に沿った位置におけるほぼ透明な硬化材料の容積と、第２の視野角範囲の焦点経路に沿った位置における第２の色の硬化材料の容積とをさらに含む。第１のアイコン層又は第２のアイコン層のうちの少なくとも１つは複数のほぼ透明な保持構造を含む。
【0005】
第２の実施形態において、マイクロ光学セキュリティデバイスは、マイクロ光学セキュリティデバイスの視野角に関連する複数の焦点経路に沿って光を集束させるように構成された集光素子の平面アレイを含む。マイクロ光学セキュリティデバイスは、複数の焦点経路に沿って配置されたアイコン層スタックをさらに含む。アイコン層スタックは、マイクロ光学セキュリティデバイスの第１の視野角範囲に関連する第１の色の指向性硬化材料の容積を備える第１のアイコン層を含む。また、アイコン層スタックは、第２の視野角範囲の焦点経路に沿った位置において第２の色の指向性硬化材料の容積を備える第２のアイコン層を含む。第１のアイコン層又は第２のアイコン層のうちの少なくとも１つは複数のほぼ透明な保持構造を含む。また、第２の視野角範囲は第１の視野角範囲と同一の領域を占めていない。
【0006】
他の技術的特徴は、以下の図面、説明及び特許請求の範囲から当業者には容易に明らかであろう。
【0007】
以下の詳細な説明を始める前に、本特許文書全体を通して使用される特定の単語及びフレーズ（句・言い回し）の定義を記載することが好都合となりうる。「結合する」という用語及びその派生語は、２つ以上の要素が互いに物理的に接触しているか否かにかかわらず、これらの要素間の任意の直接的又は間接的な連絡を指す。「含む」及び「備える」という用語、ならびにこれらの派生語は、制限のない包含を意味する。「又は」という用語は包括的であり、及び／又はを意味する。「～に関連する」というフレーズ、及びその派生語は、～を含む、～内に含まれる、～と相互接続する、～を収容する、～内に収容される、～に接続する、～に結合する、～と連絡可能である、～と協働する、～を挟む、～を並置する、～に近接する、～に結合される、～を有する、～の特性を有する、～と関係を有する、などを意味する。「～のうちの少なくとも１つ」というフレーズは、項目のリストと共に使用される場合、列挙される項目のうちの１つ以上の異なる組合せを使用してもよく、リスト内の１つの項目のみが必要となる場合があることを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうち少なくとも１つ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、ならびにＡ及びＢ及びＣの組み合わせのいずれかを含む。
【0008】
他の特定のフレーズの定義は本特許文書全体を通して提供される。殆どではないにしても多くの場合において、このような定義が、このように定義された単語及びフレーズの従来の使用及び将来の使用に適用されることを当業者は理解するはずである。
【0009】
本開示及びその利点をより完全に理解するために、添付の図面と併せて以下の説明を参照する。添付の図面において、同様の参照番号は同様の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1A】本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例と、マイクロ光学セキュリティデバイスの動作の態様を示す。
【図1B】本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例と、マイクロ光学セキュリティデバイスの動作の態様を示す。
【図2A】背景として、マイクロ光学セキュリティデバイスにおける位相合わせの実現に関連する技術的課題の態様を示す。
【図2B】背景として、マイクロ光学セキュリティデバイスにおける位相合わせの実現に関連する技術的課題の態様を示す。
【図3A】本開示のいくつかの実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図3B】本開示のいくつかの実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図3C】本開示のいくつかの実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図4A】本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの積み重ねられた個々のアイコン層の寄与の態様を示す。
【図4B】本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの積み重ねられた個々のアイコン層の寄与の態様を示す。
【図5A】本開示のいくつかの実施形態による、表面実装画像アイコンを形成する態様の例を複数の視点から示す。
【図5B】本開示のいくつかの実施形態による、表面実装画像アイコンを形成する態様の例を複数の視点から示す。
【図5C】本開示のいくつかの実施形態による、表面実装画像アイコンを形成する態様の例を複数の視点から示す。
【図6A】本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図6B】本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図6C】本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図6D】本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図6E】本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図6F】本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図6G】本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図6H】本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図6I】本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図7】本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図8A】本開示のいくつかの実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図8B】本開示のいくつかの実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【図9】本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示す。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に説明する図１Ａ～図９、及び本開示の原理を説明するために使用される種々の実施形態は例示のためにすぎず、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきではない。当業者は、適切に構成された多様なマイクロ光学セキュリティデバイスにおいて本開示の原理を実施できることを理解するであろう。
【0012】
種々の実施形態を用いて本開示を説明するが、種々の変更及び修正を当業者に示唆することができる。本開示は、特許請求の範囲内にある変更及び修正を包含するように意図される。
【0013】
【0014】
図１Ａ～図１Ｂの非限定的な例を参照すると、マイクロ光学セキュリティデバイス１１０を含むセキュリティ文書１０５の第１のビュー１０１（図１Ａに示す）及び第２のビュー１５１（図１Ｂに示す）が図に設けられている。種々の実施形態によると、セキュリティ文書１０５は、パスポート、貨幣、ＩＤカード、又は真正性について信頼できる視覚的な指標の恩恵を受ける他の文書である。図１Ａ～図１Ｂの非限定的な例において、マイクロ光学セキュリティデバイス１１０は、集光素子（例えばマイクロレンズ）の層と、画像アイコンの２つ以上の層が位相合わせされた領域を含む画像スタック（積層体）とを備えている。本開示で使用される、多層アイコンスタックの層内のアイコン構造に関連して用いられる「位相合わせされた」という用語は、第１のアイコン層の着色アイコンが第１の視野角範囲の焦点経路に関連する第１のアイコン層の位置を占め、第２のアイコン層の着色アイコンが第２の視野角範囲の焦点経路に関連する第２のアイコン層の位置を占め、第１のアイコン層の着色アイコンが第２の視野角範囲外の焦点経路に関連する第１のアイコン層内の位置を占め、第２のアイコン層の着色アイコンが第１の視野角範囲外の焦点経路に関連する第２の層の位置を占める、といった特性を包含する。具体的には、本開示の特定の実施形態に従ってカラー画像アイコンが位相合わせされた場合、クロストーク、即ち、所与の視野角範囲においてアイコンスタックの２つ以上の層からの着色画像アイコンが集光素子によって同時に投影される状態をほぼ制御し、これをマイクロ光学セキュリティデバイスによって投影される合成画像のデザイン特徴として組み込むか又は取り除くことができる。本開示の特定の実施形態によると、画像アイコン層間のクロストークの発生を制御することにより、マイクロ光学セキュリティデバイスの性能が測定される少なくとも３つの次元に沿って改善されたマイクロ光学セキュリティデバイスの作製が容易になる。具体的には、画像アイコン間の位相合わせを制御可能なデザインパラメータとして用いることで、マイクロ光学セキュリティデバイスによって第１の視野角範囲において投影された多色合成画像と、マイクロ光学セキュリティデバイスによって第２の視野角範囲にわたって投影された合成画像との間の遷移をより鮮明にすることができ、本開示による実施形態は、例えば、合成画像が迅速に現れて消える着色成分を含む多色の「フリッカ」効果と、合成画像の着色領域が徐々に移動又は変化する効果の双方を生じることができる。徐々に発展する着色効果に加えて多色の「フリッカ」効果を取り入れることにより、人目を引き見る者の注意を引く合成画像を提供することができる。さらに、アイコン層の層間の位相合わせを実現することでさらなる製造上の課題が提起され、暗示的に、このようなデバイスが悪意のある人物によって偽造されることがさらに困難になる。第３に、本開示による特定の実施形態は、構造化アイコンツーリング（例えば、保持構造をエンボス加工してＵＶ硬化性ポリマーの層にするための型）を用いて製造することが可能であり、したがって現在大量に製造することができる。
【0015】
第１のビュー１０１に示されるように、文書の表面が座標系１１５の第１の視野角範囲Θ１→Θ２内の値を占めるようにセキュリティ文書１０５が配向されている場合、マイクロ光学セキュリティデバイス１１０のアイコン構造及び集光素子は、対照的な第２の色の多角形フィールドに第１の色の一対の楕円を含む第１の２色合成画像１２０を投影する。図１Ａ～図１Ｂの例に示すように、観察者は、第１の視野角範囲Θ１→Θ２を介して第２のビュー１５１に示す第２の視野角範囲Θ２→Θ３に入るまでセキュリティ文書１０５を傾ける。この例では、文書が第１の視野角範囲から第２の視野角範囲に移動するにつれて楕円の対が「遮断」され、第２のビュー１５１に示すように、マイクロ光学システムは、この説明のための例では対照的な第２の色の多角形フィールドである第２の合成画像を投影する。従って、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学システムは、デバイスが視野角範囲間で移動するにつれて１つの合成画像から別の合成画像への鮮明な遷移をもたらす。
【0016】
図１Ａ～図１Ｂは２色合成画像から単色合成画像への遷移の例を提供しているが、本開示による実施形態はこれに限定されず、より多くの色及び視野角範囲を含むさらなる実施形態が可能であり、本開示の意図される範囲内である。さらに、アイコン層スタックの複数の層の着色アイコンが同じ色である実施形態（第１の深さのアイコンに焦点を合わせることから第２の深さのアイコンに焦点を合わせることへ集光素子が遷移するにつれて興味深いモーション効果を生じる）が可能であり、本開示の意図される範囲内である。
【0017】
【0018】
図２Ａ～図Ｂの説明のための例には、マイクロ光学セル２００の第１のビュー２０１（図２Ａに示す）及び第２のビュー２５１（図２Ｂに示す）が示されている。マイクロ光学セキュリティデバイスは、複数（一般に数百万以上）のマイクロ光学セルを含む。基本的なレベルでは、マイクロ光学セルは、集光素子と、集光素子の焦点領域（「フットプリント（実装面積）」とも呼ばれる）内の１つ以上のアイコン構造とを含む。図２Ａ～図２Ｂの説明のための例では、マイクロ光学セル２００は集光素子２０５を含み、この集光素子はこの例では平凸マイクロレンズである。反射集光素子（すなわち、非常に小さな曲面ミラー）及び勾配屈折率（「ＧＲＩＮ」）レンズを含むがこれらに限定されない他の集光素子が可能である。
【0019】
この例において、マイクロ光学セル２００は画像アイコン層２１０をさらに含み、この画像アイコン層は保持構造（例えば保持構造２１１）を含み、この構造において着色材料のアイコン２１３を形成することができる。アイコン２１３が集光素子２０５によって観察者に投影される角度Θａは、集光素子２０５のフットプリント（左右の境界２１７ａ及び２１７ｂによって示される）内のその位置に依存する。第２のビュー２５１に関連して示されるように、集光素子２０５のフットプリントに対するアイコンの位置の小さなシフト（移動）２５３は、アイコン２１３が観察者に投影される角Θbの変化につながる。大量に製造される場合、集光素子のフットプリントに対する画像アイコン層２１０の保持構造の位置合わせに多少ばらつきが生じることは一般的に必至である。特定の実世界の用途では、集光素子間の位置合わせのばらつきはレンズアレイのレンズのピッチのオーダーになることがある。
【0020】
単一の画像アイコン層を有するマイクロ光学セキュリティデバイスという状況では、集光素子に対する画像アイコン層の位置合わせのばらつきは、特定の合成画像が観察者に投影される角度範囲のばらつきとしてエンドユーザに明らかになりうる。単一のアイコン層を利用する多くの用途において、このように特定の合成画像が表示される視野角にばらつきがあることは、ユーザが、特定の合成画像が表示される視野角を見つけるためにセキュリティ文書を「弄る」必要があるという点で問題にはならない、又はせいぜいちょっとした不便でしかない。２つ以上のアイコン層が積み重ねられたマイクロ光学セキュリティデバイスという状況では、前述の位置合わせのばらつきは、アイコン層の着色アイコンが互いに位置合わせされる程度のばらつきにつながる。アイコン層間の位置合わせにおけるこれらのばらつきは、視野角範囲の変化にわたり、マイクロ光学セキュリティデバイスによって投影される合成画像の不明確な、又は「穏やかな」変化として現れる場合がある。例えば、マイクロ光学システムは、図１Ａ～図１Ｂの非限定的な例を参照して説明した第１の合成画像１２０の投影から第２の合成画像１５５への鮮明な切替の代わりに、第１及び第２の合成画像の成分を中間の角度範囲にわたって同時に投影することができる。層間の位置合わせの問題の程度及び特性に応じて、投影される画像は、（定義された「オンオフ」又は「フリッカ」効果とは対照的な）徐々に色が変わる効果、２つ以上の色の混濁、又は、異なるアイコン層の異なる色が互いに角度の関係なく投影される視覚的な不協和音として様々に現れる場合がある。
【0021】
図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、本開示の種々の実施形態による位相を合わせた画像層を有するマイクロ光学セキュリティデバイス及びセキュリティ文書の例を示している。便宜上、図３Ｃ～図３Ｃのうちの１つ以上に共通の構造には同じ番号が付されている。
【0022】
図３Ａの非限定的な例を参照すると、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイス３０１の一例が図に示されている。
【0023】
図３Ａの非限定的な例を参照すると、マイクロ光学セキュリティデバイス３０１は、基本的なレベルにおいて、（例えば集光素子３０７を含む）集光素子の平面アレイ３０５と、（例えば画像アイコン３２１を含む）第１のアイコン層３２０及び（例えば画像アイコン３２４を含む）第２の画像アイコン層３２３を備えたアイコン層スタック３０８とを含む。種々の実施形態によると、集光素子の平面アレイ３０５の各集光素子はフットプリントを有する。さらに、集光素子の平面アレイは１つ以上のセルを含み、このセルには、第１のアイコン層３２０又は第２の画像アイコン層３２３の配列の１つ以上の画像アイコンが配置されている。さらに、アイコン層スタック３０８は、第１のアイコン層３２０の着色画像アイコン及び第２の画像アイコン層３２３の着色画像アイコンが位相合わせされた少なくとも１つの領域を含む。特定の実施形態では、画像アイコン（例えば画像アイコン３２１又は３２４）の位置は、ＵＶ硬化性樹脂などのほぼ透明な材料からなる保持構造内の位置に対応しており、このほぼ透明な材料をエンボス加工し、次に硬化させて、着色材料を選択的に堆積させることのできるボイド、ポスト又はメサなどの構造を有する画像アイコン層を形成する。いくつかの実施形態によると、集光素子の平面アレイ３０５の個々の集光素子は１つ以上の局所反復周期で配置される。本開示で使用される「局所反復周期」という用語は、マイクロ光学セキュリティデバイス３０１の層の特定の特徴が対象領域内でどれだけ頻繁に反復するかに関する表現を包含している。一例として、集光素子の平面アレイ３０５の集光素子は、システムの１つの領域において１ｍｍ当たり５０レンズ、異なる部分において１ｍｍ当たり４９レンズの局所反復周期を有することができる。同様に、第１のアイコン層３２０内の着色アイコンは、例えば、マイクロ光学セキュリティデバイス３０１の１つの部分において１ｍｍ当たり５１アイコンの局所反復周期と、マイクロ光学セキュリティデバイス３０１の異なる領域において１ｍｍ当たり４９．５アイコンの局所反復周期とを有することができる。集光素子の局所反復周期とアイコン構造の比を変えることにより、集光素子によって投影されるアイコン構造の合成画像の外観を調整することができる。例えば、マイクロ光学セキュリティデバイス３０１の平面に対する合成画像の見かけの位置を、集光素子の局所反復周期とアイコン構造の局所反復周期の比によって変更し、合成画像がマイクロ光学セキュリティデバイス３０１の平面の上に浮いて見えるように、又はマイクロ光学セキュリティデバイス３０１の平面の下に位置して見えるように（「ディープ」又は「スーパーディープ」効果と呼ばれることもある）することができる。同様に、特定の実施形態では、集光素子の局所反復周期と着色アイコン構造の局所反復周期の比自体を局所的に変更し、より３次元的な外観を合成画像に付与することができる。
【0024】
特定の実施形態によると、複数の集光素子３０５はマイクロ光学集光素子の平面アレイを含む。いくつかの実施形態において、集光素子の平面アレイ３０５の集光素子は、屈折率の異なる領域（例えばポリマーレンズ材料と空気）の間に湾曲した界面を提供するレンズ表面を有するマイクロ光学屈折集光素子（例えば平凸レンズ又はＧＲＩＮマイクロレンズ）を含む。集光素子の平面アレイ３０５の屈折集光素子は、いくつかの実施形態では１．３５～２．０５の範囲の屈折率を有する光硬化樹脂から製造され、５μｍ～２００μｍの範囲の直径を有する。種々の実施形態において、集光素子の平面アレイ３０５の集光素子は、直径が５μｍ～５０μｍに及ぶ反射集光素子（例えば、非常に小さな凹面ミラー）を含む。この説明のための例では、集光素子の平面アレイ３０５の集光素子は円形の平凸レンズを含むものとして示されているが、他の屈折レンズ形状、例えばレンチキュラーレンズが可能であり、本開示の想定範囲内にある。
【0025】
図３Ａの説明のための例に示すように、第１の画像アイコン層３２０は、指向性硬化（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｃｕｒｉｎｇ）角度の範囲に関連する集光素子の平面アレイ３０５の集光素子のフットプリント内の位置に配置された（画像アイコン３２１を含む）画像アイコンのセットを含む。種々の実施形態によると、第１のアイコン層３２０の個々の画像アイコンは、ほぼ透明な材料から形成される構造化された画像アイコン層の保持構造によって画定される部分的又は全てのスペースに指向性硬化（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｃｕｒｅｄ）材料の領域を含む。本開示で使用されるように、「構造化された画像層」という用語は、画像アイコン材料を配置して保持するための構造（例えば、凹部、ポスト、溝又はメサ）を含むようにエンボス加工されたか又は他の方法で形成されたほぼ透明な材料（例えば光硬化性樹脂）の層を包含する。
【0026】
図３Ａの説明のための例に示すように、特定の実施形態において、マイクロ光学システム３０１は光学スペーサ３１０を含む。種々の実施態様によると、光学スペーサ３１０は、集光素子の平面アレイ３０５の集光素子の焦点面内又はその周囲に、アイコン層スタック３０８の画像アイコンの１つ以上の配列の画像アイコンを配置するよう機能するほぼ透明な材料のフィルムを含む。本開示による特定の実施形態において、光学スペーサ３１０は製造基板を含み、これに光硬化性材料の１つ以上の層を塗布し、エンボス加工し、フラッド硬化させて保持構造を形成することができる。特定の実施形態において、第１のアイコン層３２０を形成するために使用される光硬化性材料は紫外線（ＵＶ）硬化性の着色ポリマーである。本開示による種々の実施形態において、光学スペーサ３１０は、集光素子とアイコン層スタック３０８との間にある、透明なＵＶ硬化性ポリマー（例えば、集光素子の平面アレイ３０５の集光素子を作製するために使用されるポリマー）の塗布された中間層を含む。
【0027】
本開示による特定の実施形態において、マイクロ光学セキュリティデバイス３０１はシール層３４０を備えている。特定の実施形態によると、シール層３４０は、下面において集光素子の平面アレイ３０５の集光素子とつながるほぼ透明な材料の薄い（例えば２μｍ～５０μｍの厚さの）層を含み、（例えば、滑らかであるか、局所的な起伏の曲率半径が集光素子よりも大きな表面を有することによって）集光素子の平面アレイ３０５よりも曲率のばらつきが少ない上面を含む。
【0028】
図３Ａの非限定的な例に示すように、特定の実施形態において、マイクロ光学セキュリティデバイス３０１を例えば接着層３３０によって基板３５０に取り付け、セキュリティ文書３６０（例えば、図１Ａ～図１Ｂのセキュリティ文書１０５）を形成することができる。種々の実施形態によると、基板３５０を紙幣のシート又はポリマー基板とすることができる。いくつかの実施形態によると、基板３５０は、ポリマーフィルムである二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）の薄い可撓性シートである。種々の実施形態において、基板３５０はテスリン（登録商標）などの合成紙材の一部である。いくつかの実施形態によると、基板３５０は、クレジットカード及び運転免許証の作成に適したタイプのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ブランクのようなポリマーカード材料の一部である。特定の実施形態において、基板３５０は、ボトルなどの製品、セキュリティ文書、又はスマートフォンやコンピュータのような価値の高い商品の表面を含む。
【0029】
図３Ａは、第１のアイコン層３２０及び第２の画像アイコン層３２３の双方がほぼ透明な材料から構築された構造化画像アイコン層内に形成されたマイクロ光学セキュリティデバイス３０１の例を示しているが、本開示による実施形態はこれに限定されない。保持構造を作製するために光硬化性材料の薄い層をエンボス加工するツールを作製する技術は成熟しており、マイクロ光学セキュリティデバイスを大量生産するツールと一体化されているが、画像アイコンを作製する他の技術も可能であり、本開示の種々の実施形態による位相合わせされたアイコン層を有するマイクロ光学セキュリティデバイスの構造化アイコン層に関連して使用することができる。例えば、本開示による特定の実施形態では、デジタルツーリング方法を用いて画像アイコンの配列又は画像アイコンの第２の配列のいずれかを作製することができる。本開示で使用されるデジタルツーリングは、マイクロ光学セキュリティデバイスの構成構造（例えば画像アイコン又は集光素子）を、構成構造の形成及び配置に用いる電子ツールの制御論理（例えばプリンタ用のＧコードファイル）を定義することによって製造する方法を包含する。本開示の図５及び図８の説明のための例を参照してより詳細に述べられるように、特定の実施形態によると、画像アイコンの第１又は第２の配列のいずれかの画像アイコンは、デジタルツーリングを用いて表面実装アイコンとして作製が可能である。
【0030】
本開示の種々の実施形態によるデジタルツーリングのさらなる例として、１つ以上のデジタル制御されたＵＶプロジェクタは、紫外線のパターン（例えば、マイクロ光学セキュリティデバイスによって投影される合成画像の全部又は一部に対応するマスクファイル）を未硬化の透明な又は着色した光硬化材料の層上に投影して表面実装画像アイコンを作製することができる。特定の実施形態において、１つ以上のＵＶプロジェクタは集光素子の層を通してパターン紫外線を投影し、これによって未硬化の光硬化性材料の部分を指向性硬化させる。種々の実施形態では、デジタル制御されたＵＶプロジェクタの代わりに、ラスタ化されたＵＶレーザビームによってＵＶ光のパターンを未硬化の材料上に投影することができる。
【0031】
図３Ｂの非限定的な例を参照すると、この特定の例では、第１の画像アイコン層３２０は図３Ａと同一の構造を有し、ここで画像アイコンは保持構造によって画定されるスペース内に配置された着色材料の領域として形成されており、保持構造は、この特定の例ではエンボス加工を施して硬化させたポリマー層の層を含む。特定の実施形態によると、第１のアイコン層３２０内の保持構造を第１の色の光硬化性液体材料で充填し、次に指向性硬化させ、これによって光硬化性材料の一部が固体状態に硬化されるのに対し、光硬化性材料の別の部分は液体状態のままであり、洗浄などによって保持構造から除去することができる。
【0032】
本開示で使用される「指向性硬化」という用語は、集光素子によって、視野角に関連する画像アイコン層内の位置を占める未硬化材料上に光が集束されるように、マイクロ光学セキュリティデバイスによって提供される合成画像に基づいたパターンの構造化光又は半構造化光（例えばコリメート光）を、合成画像の意図された視野角範囲に関連する位置に配置された光源（又は複数の光源）から、集光素子のアレイの素子に向かって投影することを包含する。換言すれば、例えば本開示の図６Ａ～図６Ｉの説明的な例を通して説明されるように、視野角範囲に関連する光源からの光であり、集光素子のアレイ（例えば、図３Ａの集光素子の平面アレイ３０５）の集光素子によって集束された光の焦点経路に沿った未硬化材料は硬化されるのに対し、集光素子によって集束された指向性硬化光の焦点経路の外側の位置にある未硬化材料は未硬化のままである。
【0033】
特定の実施形態によると、第１の色の未硬化材料を保持構造から洗浄した後、他の色の指向性硬化材料、又は異なる視野角に関連する指向性硬化材料のさらなる反復が行われる。図３Ｂの説明のための例では、第１のアイコン層３２０の形成における最終ステップは、オープンなスペース（例えば、硬化した着色材料によって占有されていない領域）を、少なくとも人間の目には殆ど又は全く見えないほぼ透明な光硬化性材料で充填することである。特定の実施形態によると、電子顕微鏡などの画像化機器を用いてほぼ透明な材料の層を検出することができる。
【0034】
図３Ｂの非限定的な例を参照すると、特定の実施形態によれば、アイコン（例えば表面実装アイコン３２６）、すなわち第２のアイコン層３２８の硬化着色材料の容積を、本明細書に記載する少なくとも２つの方法によって第１のアイコン層３２０の表面に形成することができる。
【0035】
特定の実施形態によると、第１のアイコン層３２０の表面に表面実装アイコンを作製する１つの方法では、光硬化性ポリマーの層をエンボス加工し、次にフラッド硬化させるなど、まず保持構造のセットを作製することによって第１のアイコン層３２０を形成する。種々の実施形態では、第２のステップにおいて、未硬化のほぼ透明な光硬化性材料で保持構造をさらに充填し、その余剰分を保持構造からドクターブレードで除去し（ｄｏｃｔｏｒ ｂｌａｄｅｄ ｏｆｆ）、第１の視野角範囲に関連する指向性硬化光のパターンを用いて保持構造内の材料を指向性硬化させ、第１の視野角範囲に関連する硬化したほぼ透明な材料からなる第１のアイコン層３２０内に領域を作成する。続いて、未硬化のほぼ透明な光硬化性材料を保持構造から洗浄し、依然として利用可能な保持構造を第１の色の未硬化の光硬化性材料で充填又はコーティングし、その余剰分を保持構造からドクターブレードで除去し、残りの材料をフラッド硬化させ、集光素子の平面アレイ３０５に対して遠位のほぼ平坦な外面を有する第１のアイコン層３２０を完成させる。特定の実施形態によると、第１のアイコン層３２０を形成する第２のステップと同様に、第２の色の未硬化光材料を外面に塗布し、第１の視野角範囲に関連する光を用いて指向性硬化させる。指向性硬化に続き、第２の色の未硬化の光硬化性材料を外面から洗浄し、第２のアイコン層３２８の表面実装アイコンが第１のアイコン層の外面に残る。
【0036】
特定の実施形態によると、表面実装画像アイコンの第２のアイコン層３２８を形成する別の方法は、前述のように第１のアイコン層３２０を作製するステップと、第２の色の未硬化の光硬化性材料の層を塗布するステップとを含む。第２の色の未硬化の光硬化性材料は、第１の色の材料を硬化させた第１の角度範囲に対して相補的な角度で、パターン化された光を用いて指向性硬化させる。このようにして、第１の色の着色材料の合成画像が集光素子を通して投影される角度範囲と、第２の色の着色材料の合成画像が集光素子を通して投影される角度範囲との間の分離を制御することができる。
【0037】
図３Ｃは、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイス３０１の例を示している。
【0038】
表面実装アイコンを含む画像アイコン層が、複数のほぼ透明な保持構造を含む別の画像アイコンに対して集光素子のアレイの遠位にある、本開示によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例を示した図３Ｂの説明のための例に加え、図３Ｃは、表面実装した画像アイコンの層がほぼ透明な保持構造を含むアイコン層に対して集光素子の近位にあるマイクロ光学セキュリティデバイス３０１の例を示している。
【0039】
図３Ｃの非限定的な例を参照すると、第１のアイコン層３２７は、第１の視野角範囲にわたって光を提供するように配置された構造化光源からの、第１の合成画像に関連する光のパターンを用いて第１の色の未硬化着色材料の層を指向性硬化させることにより光学スペーサ３１０側に形成された、（表面実装画像アイコン３２９を含む）複数の表面実装画像アイコンを含む。この説明のための例では、指向性硬化に続いて第１の色の未硬化材料を除去し、任意選択により、異なる色又は異なる視野角に関連する表面実装アイコンの後続のセットを、第１の色又は他の色の指向性硬化材料によって形成する。未硬化の着色材料を光学スペーサ３１０の表面から除去し、ほぼ透明な材料の層を塗布して表面実装画像アイコン間のスペースを充填し、平坦な表面を形成して、その上に第２の画像アイコン層３２３を、保持構造を含む画像アイコン層として形成することができる。種々の実施形態によると、ほぼ透明な材料の層は、第１のアイコン層３２７のほぼ透明な材料が第２の画像アイコン層３２３の保持構造と一体化されるように塗布される。
【0040】
いくつかの実施形態では、第２の画像アイコン層３２３の保持構造を第２の色の未硬化の光硬化性材料で充填し、次に、これをドクターブレードにかけて余剰の未硬化材料を除去する。第２の色の未硬化の光硬化性材料を、第１の視野角範囲に関連する光のパターンで指向性硬化させ、第２の色の未硬化材料を洗い流す。アイコン層スタック３０８に指定された層の数に応じて、いくつかの実施形態では、アイコン層スタック３０８を製造するプロセスは、さらなる充填／硬化工程を行わずにここで終了することができる。
【0041】
図４Ａ及び図４Ｂは、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイス（例えば、図１Ａ～図１Ｂのマイクロ光学セキュリティデバイス１１０）の積み重ねられたアイコン層の寄与の態様を示している。本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスはアイコン層スタックを含む。アイコン層スタックは集光素子のアレイによって拡大されて合成画像を投影し、この合成画像は、多色合成画像を含むがこれに限定されず、マイクロ光学セキュリティデバイスによって提供される合成画像にアイコン層スタックの各層が寄与する視野角範囲が厳密に制御された、特徴的で注意を引く光学効果をもたらす。本明細書の他の箇所で述べられるように、本開示のいくつかの実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスは、位相合わせされた画像アイコン層を有するアイコンスタックを含む。
【0042】
図４Ａ～図４Ｂの説明のための例を参照すると、第１の視野角範囲（Θ１→Θ２）及び第２の視野角範囲（Θ２→Θ３）にわたってシステムによって投影される合成画像に対する第１の画像アイコン層（例えば、図３Ａの第１のアイコン層３２０）及び第２の画像アイコン層（例えば、図３Ｂの第２のアイコン層３２８）の寄与が図示されている。相互参照の便宜上、図４の例においてマイクロ光学セキュリティデバイスによって観察者に投影される合成画像は、図１Ａ～図１Ｂの説明のための例に示される合成画像に対応する。すなわち、第１の視野角範囲内の角度で見た場合、マイクロ光学デバイスは、第１の色の楕円の対を第２の色の背景上に投影する。この非限定的な例では、第１の色の画像アイコンを含む第１の画像アイコン層のアイコンと、第２の色の画像アイコンを含む第２の画像アイコン層のアイコンとの間の位相合わせのおかげで、視野角が第１の視野角範囲から第２の視野角範囲に遷移し、着色された楕円は「オフに切り替わり」、第２の色の合成画像に置き換えられる。
【0043】
図４Ａ～図４Ｂに示すように、マイクロ光学セキュリティデバイスを第１の視野角範囲（Θ１→Θ２）で見た場合、第１のアイコン層が合成画像で見える領域を第１の楕円４０１ａ及び第２の楕円４０１ｂとして寄与するように、デバイスの集光素子は第１の色の硬化材料の指向性容積を含む第１のアイコン層の領域を投影する。いくつかの実施形態によると、第１のアイコン層の第１の色の未硬化材料を楕円４０１ａ及び４０１ｂに関連するパターンで指向性硬化させるとともに、第２のアイコン層の未硬化のほぼ透明な材料も楕円４０１ａ及び４０１ｂに関連するパターンで指向性硬化させ、第１の視野角範囲に関連する焦点経路から第２の色の着色材料を除外し、第２のアイコン層の対応する領域４０３ａ及び４０３ｂが、楕円４０１ａ及び４０１ｂを生じる第１のアイコン層の領域とクロストークしないか又は他の方法で干渉しないことを確実にする。
【0044】
同様に、第２の視野角範囲（Θ２→Θ３）について、特定の実施形態では、未硬化のほぼ透明な材料を第１の層に塗布し、第２の視野角範囲に関連する光源から指向性硬化させ、これにより、第２の視野角範囲においてマイクロ光学セキュリティデバイスによって投影される合成画像に対する第１のアイコン層の寄与４０５がないことを確実にする。すなわち、いくつかの実施形態では、第１のアイコン層で、第２の視野角範囲に関連する角度に沿ってマイクロ光学セキュリティデバイスに出入りする光の焦点経路に関連する位置には着色材料がない。
【0045】
さらに、第２の視野角範囲（Θ２→Θ３）について、本発明による種々の実施形態では、第２の色の未硬化材料の容積を、第２の視野角範囲に関連する光源からもたらされる構造化光で指向性硬化させる。よって、第２の視野角範囲では、第２の画像アイコン層は、第２の画像アイコン層のみから描画された成分を有する合成画像４０７を投影する。
【0046】
アイコン層スタックの層における第１の色の着色材料を指向性硬化させ、第２のアイコン層の未着色材料を同じ視野角範囲において指向性硬化させることによって生じる単一の「フリッカ」効果を提供するマイクロ光学セキュリティデバイスを参照して図４Ａ～図４Ｂを説明したが、本開示による実施形態はこれに限定されない。例えば、特定の実施形態では、アイコン層の位相整合と、画像アイコンスタックの各層の着色材料が合成に寄与する視野角とを制御する技術を適用して種々の効果を生じることができる。例えば、特定の実施形態では、合成画像の一部分は、図４を参照して説明したような、視野角が第１の視野角範囲外に移動した直後に１つの色が「遮断」される位相合わせを示し、合成画像の異なる部分は、色が視野角と共に変化するわずかな位相ずれを示すことができる。さらに、特定の実施形態では、図３Ｂを参照して説明したように、第１の画像アイコン層の着色材料を指向性硬化させるために使用される第１の視野角範囲と相補的な視野角範囲において第２の画像アイコン層の未硬化材料を指向性硬化させることにより、第１の画像アイコン層の着色材料と第２の画像アイコン層の着色材料との間の位相合わせを実現することができる。
【0047】
【0048】
本開示による特定の実施形態において表面実装画像アイコンを形成するために、構造化光が、所定の視野角範囲に対応する投影角度から集光素子の平面アレイの集光素子のレンズ面に投影され、構造化光は、集光素子の平面アレイの集光素子によって、集光素子の平面アレイの集光素子のフットプリント内にある未硬化の光硬化性材料の領域上に集束される。続いて、光硬化性材料の硬化領域のみが所定の視野角範囲において集光素子を通して可視になるように、未硬化の光硬化性材料を（例えばスプレー洗浄を用いて）除去するか、又は化学的に不活性化させる。このようにして、着色材料（例えば画像アイコン）又はほぼ透明な材料（例えば、アイコン層スタックの別の層における着色アイコンの寄与を妨げる位置から着色材料を排除するため）の硬化した容積をマイクロ光学セキュリティデバイスの表面に形成することができる。
【0049】
図５Ａ～図５Ｃの非限定的な例を参照すると、光学スペーサ５０３の一部に配置された屈折集光素子５０１の側面図（図５Ｃ）、底面図（図５Ａ）及び斜視図（図５Ｂ）が提供されている。この説明のための例において、集光素子５０１のレンズ面５１０は、異なる屈折率の領域間の湾曲した境界（例えば、１よりも大きい屈折率を有するポリマーと空気）を画定し、この湾曲した境界は硬化光をレンズのフットプリント内の位置に導き、そこで硬化光は第１の色の光硬化性材料の容積を硬化させ、表面実装画像アイコン５２１を形成する。
【0050】
特定の実施形態によると、集光素子５０１は光スペーサ５０３に固着され、光学スペーサ５０３の表面に対して固定された関係を有する。特定の実施形態では、集光素子５０１と光学スペーサ５０３の表面との固定された関係は、光硬化性材料の層を光学スペーサ５０３に塗布し、光硬化性材料の層をエンボス加工してレンズ表面を形成し、材料をその場で硬化させることによって実現される。いくつかの実施形態では、集光素子５０１と光スペーサ５０３の表面との固定された関係は、集光素子５０１と光スペーサとの双方を光硬化性材料からなる共通の層から形成し、形成した層を硬化させて一体化した集光素子－光学スペーサの組み合わせを作製することによって実現される。
【0051】
集光素子５０１は、集光素子５０１によって画像アイコンを投影できる十分な鮮鋭度で集光素子５０１が光を集束することのできる領域を画定するフットプリント５０５に関連付けられている。図５Ａ～図５Ｃの例に示されるように、フットプリント５０５を３次元のスペース領域とすることができ、これにより、アイコン層スタックの複数層のアイコンはフットプリント５０５内のスペースを占有することができる。いくつかの実施形態によると、フットプリント５０５は集光素子５０１の周縁と同じ広がりをもつ。いくつかの実施態様によると、フットプリント５０５は集光素子５０１の周縁よりも小さい。特定の実施形態では、フットプリント５０５は集光素子５０１の周縁よりも大きい領域を示している。
【0052】
図５Ａ～図５Ｃの説明のための例に示すように、図５Ａ～図５Ｃに示すセルなどの合成画像に関連する構造化光（例えば、コリメート光、プロジェクターからの光、又は集光素子の他のアレイを通過した光）は、この図にΘｃとして示す所定の視野角に関連する角度（又は角度範囲）で集光素子５０１のレンズ表面に投影される。集光素子５０１のレンズ作用により、入射光がフットプリント５０５内の焦点経路５２０に沿って集束される。構造化光をシステムに用いる前に未硬化の光硬化性着色（又はほぼ透明な光硬化性）材料の層を光学スペーサ５０３の底面に塗布することにより、構造化光を続けて用いることで焦点経路５２０にある光硬化性材料の部分が硬化するのに対し、焦点経路５２０外の光硬化性材料の部分は未硬化のままであり、これを除去することができる。したがって、表面実装画像アイコン５２１を集光素子５０１のフットプリント５０５内の表面に形成することができる。
【0053】
【0054】
図６Ａの非限定的な例を参照すると、本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの集光素子の平面アレイ６０１のセクションが図に示されている。図に示すようないくつかの実施形態において、集光素子の平面アレイ６０１の集光素子は平凸マイクロレンズである。いくつかの実施形態では、集光素子の平面アレイ６０１の集光素子は反射集光素子又は異なる屈折構造体（例えばＧＲＩＮレンズ）である。図に示すように、集光素子の平面アレイ６０１のセクションの集光素子は局所反復周期Ｐ１を有し、これは、図に示す集光素子の平面アレイ６０１のセクションにおいて同様のサイズの集光素子のパターンが繰り返される間隔（ｄｉｓｔａｎｃｅ）に対応する。
【0055】
特定の実施形態において、角度Θａ、又はΘａを含む視野角範囲において集光素子の平面アレイ６０１上に投影された光は集光素子６０３の平面アレイの構成素子によって集束され、複数の焦点経路６１０（例えば焦点経路６１１を含む）に沿って、マイクロ光学セキュリティデバイスの光学スペーサ６０５及び後続の層（例えばアイコン層スタック）を通過する。
【0056】
特定の実施形態によると、マイクロ光学セキュリティデバイスは、ポリエチレン又はポリエステルフィルムなどほぼ透明な材料のシートを備えた光学スペーサ６０５を含み、この上に集光素子及びアイコン層スタック（例えば図３Ａのアイコン層スタック３０８）を形成することができる。いくつかの実施形態によると、光学スペーサ６０５は、集光素子の平面アレイ６０１など、マイクロ光学セキュリティデバイスの他の構造を作製するために使用されるほぼ透明な光硬化性ポリマーの中間層を含む。本開示による種々の実施形態では、光学スペーサ６０５は二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのセクションを含む。
【0057】
図６Ｂは、本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構成の態様を示している。図６Ｂの説明のための例を参照すると、アイコン層スタック（例えば図３Ａのアイコン層スタック３０８）の第１のアイコン層の作製における最初のステップが図に示されている。特定の実施形態によると、複数の保持構造６０７が光学スペーサ６０５の下側に形成される。この説明の例では、複数の保持構造６０７は、ほぼ透明な材料の層に形成された１組の起伏（ｒｅｌｉｅｆｓ）又は凹部（図では点の塗りつぶしで示されている）を含む。図に示すように、複数の保持構造６０７は、図６Ｂに示すマイクロ光学セキュリティデバイスのセクションにおいて局所反復周期Ｐ２を有する。本発明による特定の実施形態では、第１のアイコン層によって投影される合成画像の成分がマイクロ光学セキュリティデバイスの物理面に対して異なる高さで現れるように、アイコン層スタックの第１のアイコン層の保持構造の局所反復周期Ｐ２はアイコン層にわたって変化する。
【0058】
いくつかの実施形態によると、複数の保持構造６０７は、第１の色の未硬化の光硬化性材料６０９で充填されている。
【0059】
図６Ｃは、本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示している。
【0060】
図６Ｃの非限定的な例を参照すると、画像アイコンスタックの第１の画像アイコン層によって投影させる合成画像の成分に関連する構造化光が集光素子の平面アレイ６０１において投影され、光学スペーサ６０５、複数の保持構造６０７、及び第１の色の未硬化の光硬化材料６０９の容積を通過する。この非限定的な例に示すように、光学スペーサ６０５を通過する光の焦点経路は、第１の色の未硬化光材料の容積の全てを包含するわけではない。例えば、第１の保持構造６０８内の第１の色の光硬化性材料６０９のうち、第１の部分６１３ａは焦点経路６１１の外側にあるのに対し、第２の部分６１３ｂは焦点経路６１１内にある。いくつかの実施形態によると、第１の部分６１３ａは焦点経路６１１に沿って通過する硬化光によって硬化されないのに対し、焦点経路６１１内にある第２の部分６１３ｂは焦点経路６１１に沿って通過する光によって硬化される。同様に、第１の色の光硬化性材料の第３の容積６１３ｃは焦点経路６１１及び隣接する焦点経路の完全に外側にあり、未硬化のままである。
【0061】
図６Ｄは、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示している。
【0062】
この説明のための例に示されるように、第１の視野角範囲からの構造化光（例えば、図６Ｃの複数の焦点経路６１０に沿って進む光）で第１の色の光硬化性材料を指向性硬化させた後、未硬化材料が複数の保持構造６０７から除去され、焦点経路６１１内にあった複数の保持構造６１３のスペースにある第１の色の硬化材料の容積のみが残る。例えば、部分６１３ａ及び６１３ｃの未硬化材料の容積が指向性硬化後に除去されたのに対し、第２の部分６１３ｂは複数の保持構造６０７内の所定の位置に残っている。
【0063】
図６Ｅは、本開示のいくつかの実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示している。図６Ｅの説明のための例を参照すると、硬化材料の容積（例えば第２の部分６１３ｂ）を特定の焦点経路（例えば図６Ｃの焦点経路６１１）に関連する複数の保持構造６０７内の位置に「閉じ込める」のを助けるために、保持構造６０７の残りの未充填領域をほぼ透明な材料（例えば、集光素子の平面アレイ６０１を形成するためにエンボス加工及び硬化に適したＵＶ硬化性ポリマー）で充填する。特定の実施形態によると、指向性硬化材料によって充填されていないスペースを充填するために保持構造に追加されたほぼ透明な材料は、ほぼ透明な保持構造と追加のほぼ透明な材料との間に界面領域（例えば界面領域６１５）を生じる。ほぼ透明な材料からなるこれらの領域間の境界を含む界面領域は、人間の目には見えないが電子顕微鏡で見ることができる。
【0064】
本開示による特定の実施形態では、複数の保持構造６０７の未充填領域にほぼ透明な材料を追加することによって第１のアイコン層６２０の構築が完了し、この上にアイコン層スタックの第２又はそれより上のアイコン層を形成することができる。
【0065】
図６Ｆは、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示している。
【0066】
特定の実施形態によると、多層（すなわち、２つ以上の層）からなるアイコン層スタックの第２の層が、集光素子の平面アレイ６０１に対して遠位側の第１のアイコン層６２０の表面に形成される。図６Ｆの非限定的な例に示されるように、第２の複数の保持構造６３１が、（例えば、ほぼ透明なＵＶ硬化性材料の層をエンボス加工し、続いて硬化させることにより）集光素子の平面アレイ６０１に対して遠位側の第１のアイコン層６２０の表面に形成される。
【0067】
図６Ｆの非限定的な例を参照すると、第２の複数の保持構造６３１の凹部は、未硬化のほぼ透明な光硬化性材料６３３の容積で充填されている。次に、第１のアイコン層６２０の第１の色の光硬化性材料を硬化させるために用いる光と同様に、複数の焦点経路６１０に沿ってアイコン層スタックの構造を通過して移動する光により、未硬化のほぼ透明な光硬化性材料６３３を指向性硬化させる。図６Ｆの例に示すように、未硬化のほぼ透明な光硬化性材料の容積は、第２の複数の保持構造６３１内の、複数の焦点経路６１０の焦点経路と一致する位置において硬化される。例えば、第１の容積６３５ａを占める光硬化性材料は焦点経路６１１に沿って進む光によって硬化されるのに対し、焦点経路６１１の外側にある位置６３５ｂを占める光硬化性材料は未硬化のままである。
【0068】
図６Ｇは、本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示している。特定の実施形態によると、第２の複数の保持構造６３１内の未硬化のほぼ透明な光硬化性材料６３３が除去される。ほぼ透明な光硬化性材料は第１の視野角範囲に関連する位置（例えば複数の焦点経路６１０上の位置）で硬化されるため、第１の複数の焦点経路に沿ってアイコン層スタックを通過する光の焦点経路の外側の視野角に関連する位置でのみ、追加の材料（例えば第２の色の光硬化性材料）を第２の複数の保持構造に追加することができる。このようにして、本開示による特定の実施形態は、異なるアイコン層の着色アイコン間の位相合わせを実現することができる。言い換えると、本開示による種々の実施形態では、第２の複数の保持構造６３１内の硬化したほぼ透明な材料の容積は、他の色の材料に接触可能である場合、第１のアイコン層６２０内の硬化した容積の着色材料（例えば第２の部分６１３ｂ）とクロストークする可能性がある位置を占める。しかしながら、硬化したほぼ透明な材料の容積（例えば第１の容積６３５ａ）は、複数の焦点経路６１０から着色材料を排除するように作用する。
【0069】
図６Ｈは、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示している。
【0070】
図６Ｈの非限定的な例を参照すると、未硬化のほぼ透明な光硬化性材料６３３の容積を指向性硬化させて複数の焦点経路６１０の外側の未硬化材料を除去した後、第２の複数の保持構造６３１の未充填スペース（すなわち、第１の視野角範囲以外の視野角範囲の焦点経路に関連する位置）を第２の色の未硬化材料の容積で充填して硬化させ、第２の色の硬化材料の容積（例えば第１の容積６３７ａ及び第２の容積６３７ｂ）を生じる。このようにして、第１のアイコン層６２０上に第２のアイコン層６４０が形成される。
【0071】
図６Ｈの説明のための例に示すように、第１の色の硬化材料の容積は図に示すマイクロ光学セキュリティデバイスの小さなセクションに局所反復周期ＰＣ１で配置され、第２の色の硬化材料の容積は図６Ｈに示すマイクロ光学セキュリティデバイスのスライバに局所反復周期ＰＣ２で配置される。本開示による特定の実施形態において、第１の色の材料の硬化容積及び第２の色の硬化容積の局所反復周期はマイクロ光学セキュリティデバイスのスペースにわたって変化してもよい。
【0072】
本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスを、２つの層及び２つの色のみを含むシステムに関連して図６Ａ～図６Ｈで説明したが、本開示による実施形態はこれに限定されず、アイコン層スタックが追加の層を含み、各層が複数の視野角に関連する複数の色の硬化材料の容積を含むさらなる実施形態が可能であり、本開示の意図される範囲内である。言い換えると、図６Ｈのマイクロ光学セキュリティシステムの動作及び構造の態様は、特定の合成画像に関連するアイコンの色、アイコン層の数及び視野角範囲の数を含む複数の要素（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）にわたって拡張可能である。
【0073】
図６Ｉは、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示している。
【0074】
図６Ｉの非限定的な例を参照すると、図６Ｈの例に示した構造が再び示されているが、第１のアイコン層６２０における第１の色の材料の硬化容積が第２のアイコン層６４０における第２の色の材料の硬化容積とどのように位相合わせされているかを示すのを助けるために、複数の焦点経路６１０が図に重ねられている。
【0075】
図６Ａ～図６Ｉの説明のための例では、複数の焦点経路６１０に関連する視野角範囲に視野角が入ると、第１の色の合成画像がちらっと現れる（ｆｌｉｃｋｅｒ）、すなわち急に「オン」になり、複数の焦点経路６１０に関連する視野角範囲から視野角が出ると急に「オフ」になり、このとき第２の色の第２の合成画像がマイクロ光学システムによって投影される。したがって、本開示による特定の実施形態では、第１のアイコン層のオンオフ期間が第２のアイコン層のオフオン期間に位相合わせされる。種々の実施形態によると、第１のアイコン層６２０によって投影される合成画像の出現と、第２のアイコン層６４０によって投影される合成画像の消失との間のこの同期性は、第１の層における第１の色の硬化材料の容積と、第２の層における第２の色の硬化材料の容積との位相合わせによって助長される。図６Ｉは、このような位相合わせの非限定的な例を提供している。
【0076】
図６Ｉに示されるように、第１のアイコン層６２０の第２の部分６１３ｂは焦点経路６１１の左端によって境界づけられているため、集光素子の平面アレイ６０１によって第１の視野角範囲内の視野角で投影される。同様に、第２のアイコン層６４０の第１の容積６３７ａは焦点経路６１１の左端に当接はしているがこれを越えていない。従って、第１の容積６３７ａは、集光素子の平面アレイによって第１の視野角範囲内の視野角で投影されることはない。しかしながら、第２の部分６１３ｂ及び第１の容積６３７ａの位置は焦点経路６１１の左端に揃えられているため、第１の視野角範囲に出入りすることで、第１のアイコン層６２０によって投影された合成画像と第２のアイコン層６４０によって投影された合成画像との間に鮮明な遷移が生じる。
【0077】
本開示による特定の実施形態において、集光素子、アイコンスタック及び光学スペーサの相対的な厚さが、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスのアイコン構造の態様を示すために描かれた図６Ａ～図６Ｉの図とは異なることを、当業者は理解するであろう。
【0078】
図７は、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示している。
【0079】
図７の非限定的な例を参照すると、本開示による特定の実施形態では、１つの画像アイコン層のほぼ透明な保持構造を別の層のほぼ透明な材料の容積と一体にすることができる。図７の説明のための例では、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスのセクション７００が図に示されている。図示のように、セクション７００は、集光素子の平面アレイ７０１（例えば図６Ａの集光素子の平面アレイ６０１）、光学スペーサ７０３（例えば図６Ａの光学スペーサ６０５）、第１のアイコン層７０５及び第２のアイコン層７１０を含む。特定の実施形態によると、第１のアイコン層７０５は第１の色の指向性硬化材料の容積（例えば第１の容積７１５ａ）を保持する複数の保持構造を含んでおり、これらの容積は、第１の視野角又は視野角範囲に関連する光源からセクション７００を通過する構造化光の焦点経路に関連する保持構造内の位置を占めている。いくつかの実施形態では、第１のアイコン層７０５の着色材料と第２の画像アイコン層との間の位相合わせの実現を助けるべく、ほぼ透明な材料を使用して、第１の色の指向性硬化材料で充填されていない第１のアイコン層７０５の保持構造の領域を充填する。
【0080】
本開示の図６Ｅ及び６Ｆの非限定的な例を参照して説明されるように、特定の実施形態では、着色材料の領域を指向性硬化させ、ほぼ透明な材料を塗布し、硬化させて画像アイコン層の未充填領域を充填し、そして、いくつかの実施形態では、次の画像アイコン層の保持構造を３つの別個のステップで塗布する。しかしながら、図７の説明のための例では、（例えば、ほぼ透明な光硬化性ポリマーをエンボス加工及び硬化させることによって）第１のアイコン層７０５の保持構造を作製し、第１の色の未硬化の光硬化性材料で充填する。第１の色の余剰の光硬化性材料を保持構造からドクターブレードで除去した後に指向性硬化させ、第１の色の硬化材料の容積を第１のアイコン層７０５内に作製する。いくつかの実施形態では、第１の色の未硬化材料を洗い流した後、未硬化のほぼ透明な光硬化性材料の層を塗布して第１のアイコン層７０５の未充填領域を充填し、エンボス加工を施して第２のアイコン層７１０の保持構造を形成し、次にこれを硬化させることができる。このような実施形態によると、第２のアイコン層７１０のほぼ透明な保持構造は第１のアイコン層７０５の部分と一体化し、第１のアイコン層７０５及び第２のアイコン層７１０にまたがる単一の「方形波」状の中間層７２０を形成する。本開示による特定の実施形態では、第２のアイコン層７１０の保持構造を第２の色の未硬化の光硬化性材料で充填する。第２の色の余剰の光硬化性材料を（例えばドクターブレードによって）除去した後、第２の視野角範囲に関連するパターン化光で第２の色の光硬化性材料を指向性硬化させる。マイクロ光学デバイスの仕様に応じて（例えば２層のみのアイコン層スタックが指定される場合）、製造プロセスは、第２の色の未硬化材料を第２のアイコン層７１０から洗い流すことで終了する。あるいは、いくつかの実施形態では、第２のアイコン層７１０と一体であり、第３のアイコン層（図示せず）を作製するための表面（例えば、保持構造、又は表面実装アイコンを形成することのできる平坦な表面）を提供する、ほぼ透明な材料からなるさらなる「方形波」。
【0081】
実施形態に応じて、１つの画像アイコン層のほぼ透明な領域と、別の画像アイコン層の保持構造とを単一の中間層として一体にすることにより、製造プロセスを都合よく簡略化し、第１のアイコン層７０５のほぼ透明な材料と第２のアイコン層７１０のほぼ透明な保持構造との間の界面領域の一部を除去することができる。
【0082】
【0083】
図８Ａの非限定的な例を参照すると、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスのセクション８００が図に示されている。特定の実施形態によると、セクション８００は、集光素子の平面アレイ８０１（例えば図３Ａの集光素子の平面アレイ３０７）、光学スペーサ８０３（例えば図７の光学スペーサ７０３）、第１のアイコン層８０５及び第２のアイコン層８１０（例えば図７の第２のアイコン層７１０）を含む。マイクロ光学セキュリティデバイスのセクション８００は、第１のアイコン層８０５のほぼ透明な材料が第２のアイコン層８１０のほぼ透明な保持構造と一体化された中間層８２０（例えば図７の中間層７２０）をさらに含んでいる。
【0084】
図８Ａの説明のための例に示されるように、第１のアイコン層８０５は、ほぼ透明又は着色された光の容積を位置決めするための保持構造を含んでいない。したがって、（例えば第１の容積８１５ａを含む）第１の色の光硬化性材料の容積を含むアイコン構造は表面実装画像アイコンである。種々の実施形態によると、第１のアイコン層８０５のアイコン構造は、（例えば本開示の図５Ａ～図５Ｂの例を参照して示される方法に従って）第１の色の未硬化の光硬化性材料の塗布層の部分を指向性硬化させることによって作製される。
【0085】
図８Ｂは、第１の視野角範囲に対応する角度（又は角度範囲）でセクション８００上に光を投影する１つ以上の光源からの複数の焦点経路８３０の構造光を示すことにより、図８Ａのマイクロ光学セキュリティデバイスのセクション８００のさらなる構造の態様を示している。図８Ｂの非限定的な例を参照すると、本開示による特定の実施形態では、表面実装画像アイコン（例えば第１の容積８１５ａ）を保持構造に形成されるアイコンと位相合わせすることができる。この非限定的な例に示されるように、第１の容積８１５ａの左端と、第２のアイコン層８１０における第２の容積８１５ｂの右端の双方は、焦点経路８３１の左端によって境界づけられている。従って、第１の視野角範囲内の視野角では、第２のアイコン層８１０の着色材料はマイクロ光学システムによって投影される合成画像に寄与しない。しかしながら、例えば第１の容積８１５ａと第２の容積８１５ｂとの位相合わせのため、複数の焦点経路８３０に関連する第１の視野角範囲から視野角が出ると、マイクロ光学システムは、第１のアイコン層８０５の投影材料から第２のアイコン層８１０の投影材料へ鮮明に「切り替える」。
【0086】
図８Ｂの説明のための例を参照すると、本開示による特定の実施形態はマイクロ光学セキュリティシステムの設計に柔軟性をもたらす。本開示で前述したように、アイコン層を形成する部分として保持構造を使用することは、多くの点で、マイクロ光学セキュリティデバイスの大量生産のために改良され、これに適した成熟した技術である。同時に、デジタルツーリングや、保持構造の金型を作る必要のないアイコン構造の作製は、これらに限定されないが、保持構造の新しい金型の作製に関連するリツーリングコストを生じずに最終製品のアイコン構造を変更する能力や、追加の着色アイコン構造のためのアイコン層の領域の「解放」を含む、新しい可能性を提供する。図８Ｂの非限定的な例に示されるように、第１の容積８１５ａは焦点経路８３１の全幅を占める。これと対照的に、この例で保持構造の間隔を考慮すると、同様の幅の着色アイコンを第２のアイコン層８１０に形成することはできない。特定の実施形態によると、本開示によるマイクロ光学システムにより、マイクロ光学セキュリティデバイスの設計者及び製造者は、画像アイコンスタックの層において物理的ツーリング（すなわち、鋳型保持構造の使用）とデジタルツーリング（すなわち、表面実装アイコンの作製）を混合し、デジタルツーリングの柔軟性と、物理的ツーリングを用いた作業の利便性及びこの作業に関する蓄積された専門知識の双方を享受することができる。
【0087】
本開示の図６Ａ～図６Ｉ及び図７と同様に、図８Ａ及び図８Ｂの説明的な例において、図はアイコン構造を強調するために描かれており、これらの図における、マイクロ光学デバイスの残りの部分に対するアイコン層スタックの厚さは特定の現実のデバイスの厚さと異なる場合があることを、当業者は理解するであろう。
【0088】
図９は、本開示の種々の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの構造の態様を示している。
【0089】
図９の説明のための例を参照すると、本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイス９００の例が、マイクロ光学セキュリティデバイス９００の残りの部分に対する２層アイコン層スタックの割合を示すために設けられている。
【0090】
特定の実施形態によると、マイクロ光学セキュリティデバイス９００は、集光素子の平面アレイ９０１（例えば図６Ａの集光素子６０３の平面アレイ）と、光学スペーサ９０３（例えば図３Ａの光学スペーサ３１０）と、第１のアイコン層９０７及び第２のアイコン層９０９を備えたアイコン層スタック９０５とを含む。種々の実施形態において、マイクロ光学セキュリティデバイス９００は、集光素子の平面アレイ９０１の集光素子が第１のアイコン層９０７と第２のアイコン層９０９との間の境界に沿った平面９１１の点に光を集束させるように構成される。このようにして、アイコン層スタック９０５の各層の成分は、マイクロ光学セキュリティデバイス９００によって投影される合成画像において等しく「焦点が合って」見える。
【0091】
本開示による種々の実施形態において、マイクロ光学セキュリティデバイス９００は、第２のアイコン層９０９の外側から集光素子の平面アレイ９０１の外側まで測定された、５～５００ミクロンの全体の厚さ９１３を有する。いくつかの実施形態において、マイクロ光学セキュリティデバイス９００は１０～２００ミクロンにわたる全体の厚さを有する。いくつかの実施形態において、マイクロ光学セキュリティデバイス９００は２０～６０ミクロンの厚さを有する。多くの実施形態において、デバイスの全体の厚さは、マイクロ光学セキュリティデバイス９００の最大許容厚さ、製造上の懸念（例えば製造プロセスのステップ数）及びエンドユーザの光学性能要件（例えば、マイクロ光学セキュリティデバイス９００によってもたらされる視覚効果はどのくらい細かく動的であることが要求されるか）を含む種々の対象性能パラメータ間のトレードオフを反映することを、当業者は理解するであろう。さらに、マイクロ光学セキュリティデバイス９００の全体の厚さは、これらに限定されないが、アイコン層スタック９０５の層の数、集光素子の平面アレイ９０１を構成するために使用される集光素子のピッチ、及び集光素子の平面アレイ９０１を構成するために使用される材料の屈折率を含む種々の要因に依存することと、５～５００ミクロンよりも厚いか又はこれよりも薄い実施形態が可能であり、本開示の意図される範囲内であることを当業者は理解するであろう。マイクロ光学セキュリティデバイス９００の全体の厚さが約４０ミクロンである特定の実施形態によると、２層画像アイコンスタック９０５は約３ミクロンの厚さを有する。
【0092】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、マイクロ光学セキュリティデバイスの視野角に関連する複数の焦点経路に沿って光を集束させるように構成されたマイクロレンズの平面アレイと、複数の焦点経路に沿って配置されたアイコン層スタックとを含むセキュリティデバイスが挙げられる。種々の実施形態によると、アイコン層スタックは、第１の視野角範囲の焦点経路に沿った位置における第１の色の硬化材料の容積と、第１の視野角範囲の焦点経路の外側の位置におけるほぼ透明な材料の容積とを備える第１のアイコン層を含む。アイコン層スタックは、マイクロレンズの平面アレイに対して第１のアイコン層の下に配置された第２のアイコン層をさらに含む。第２のアイコン層は、第１の視野角範囲の焦点経路に沿った位置におけるほぼ透明な硬化材料の容積と、第２の視野角範囲の焦点経路に沿った位置における第２の色の硬化材料の容積とを備える。第１のアイコン層又は第２のアイコン層のうちの少なくとも１つは複数のほぼ透明な保持構造を含む。
【0093】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第１のアイコン層は複数のほぼ透明な保持構造を含み、第２のアイコン層は第２の複数のほぼ透明な保持構造を含むセキュリティデバイスが挙げられる。
【0094】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第１のアイコン層は複数のほぼ透明な保持構造を含み、第２の色の硬化材料の容積は表面実装アイコンを含むセキュリティデバイスが挙げられる。
【0095】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第２のアイコン層は複数のほぼ透明な保持構造を含み、第１の色の硬化材料の容積は表面実装アイコンを含むセキュリティデバイスが挙げられる。
【0096】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第２の色は第１の色と対照をなすセキュリティデバイスが挙げられる。
【0097】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第２の色は第１の色と対照をなさないセキュリティデバイスが挙げられる。
【0098】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、マイクロレンズの平面アレイと第１のアイコン層との間に配置された光スペーサをさらに含むセキュリティデバイスが挙げられる。
【0099】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第１のアイコン層は複数のほぼ透明な保持構造を含み、第１の視野角範囲の焦点経路の外側の位置におけるほぼ透明な硬化材料は第２のアイコン層と一体化しているセキュリティデバイスが挙げられる。
【0100】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、マイクロレンズの平面アレイは、マイクロレンズの平面アレイのマイクロレンズが第１の局所反復周期で配置される領域を含み、第１のアイコン層は、第１の色の硬化材料の容積が第２の局所反復周期で配置される第２の領域を含み、第１の局所反復周期と第２の局所反復周期との比は、マイクロレンズが第１の色の硬化材料の容積の部分からなる合成画像を第１の視野角範囲において投影するような比であるセキュリティデバイスが挙げられる。
【0101】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第２のアイコン層は、第２の色の硬化材料の容積が第３の局所反復周期で配置される第３の領域を含み、第３の局所反復周期と第１の局所反復周期の比は、マイクロレンズが第２の色の硬化材料の容積の部分からなる合成画像を第２の視野角範囲において投影するような比であるセキュリティデバイスが挙げられる。
【0102】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第１の範囲の視野角は、マイクロ光学セキュリティデバイスの面に垂直なベクトルに対応する角度（例えば上死点）を含むセキュリティデバイスが挙げられる。
【0103】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、ほぼ透明な保持構造と、第１の視野角範囲の焦点経路の外側の位置におけるほぼ透明な材料の１つ以上の容積との間に配置された１つ以上の界面領域をさらに含むセキュリティデバイスが挙げられる。
【0104】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第１の視野角範囲は第２の視野角範囲に連続しており、第１の視野角範囲の焦点経路に沿った位置において第１の色の硬化材料の容積の部分からなる合成画像を投影し、合成画像は、視野角が第１の視野角範囲から第２の視野角範囲に遷移すると見えなくなるセキュリティデバイスが挙げられる。
【0105】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、マイクロ光学セキュリティデバイスの視野角に関連する複数の焦点経路に沿って光を集束させるように構成された集光素子の平面アレイと、複数の焦点経路に沿って配置されたアイコン層スタックと、を含むマイクロ光学セキュリティデバイスが挙げられる。アイコン層スタックは、マイクロ光学セキュリティデバイスの第１の視野角範囲に関連する第１の色の指向性硬化材料の容積を含む第１のアイコン層と、第２の視野角範囲の焦点経路に沿った位置において第２の色の硬化材料の容積を備える第２のアイコン層と、を含み、第１のアイコン層又は第２のアイコン層のうちの少なくとも１つは複数のほぼ透明な保持構造を含み、第２の視野角範囲は第１の視野角範囲と同一の領域を占めていない。
【0106】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第２のアイコン層は、マイクロ光学セキュリティデバイスの第１の視野角範囲に関連する指向性硬化されたほぼ透明な材料の容積をさらに含むマイクロ光学セキュリティデバイスが挙げられる。
【0107】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第２の範囲の視野角は第１の範囲の視野角と相補的であるマイクロ光学セキュリティデバイスが挙げられる。
【0108】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第２の視野角範囲は第１の視野角範囲に隣接するマイクロ光学セキュリティデバイスが挙げられる。
【0109】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第２の視野角範囲は第１の視野角範囲と重複するマイクロ光学セキュリティデバイスが挙げられる。
【0110】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、集光素子の平面アレイ又はアイコン層スタックのうちの少なくとも１つに接触する光学スペーサをさらに含むセキュリティデバイスが挙げられる。
【0111】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、集光素子の平面アレイの集光素子は反射集光素子であるセキュリティデバイスが挙げられる。
【0112】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、集光素子の平面アレイの集光素子は屈折集光素子であるセキュリティデバイスが挙げられる。
【0113】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第２の色は第１の色と対照をなすセキュリティデバイスが挙げられる。
【0114】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第２の色は第１の色と対照をなさないセキュリティデバイスが挙げられる。
【0115】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、集光素子の平面アレイは、集光素子の平面アレイの集光素子が第１の局所反復周期で配置される領域を含み、第１のアイコン層は、第１の色の硬化材料の容積が第２の局所反復周期で配置される第２の領域を含み、第１の局所反復周期と第２の局所反復周期の比は、集光素子が第１の色の硬化材料の容積の部分からなる合成画像を第１の視野角範囲において投影するような比であるセキュリティデバイスが挙げられる。
【0116】
本開示のある実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第２のアイコン層は、第２の色の硬化材料の容積が第３の局所反復周期で配置される第３の領域を含み、第３の局所反復周期と第１の局所反復周期の比は、集光素子が第２の色の硬化材料の容積の部分からなる合成画像を第２の視野角範囲において投影するような比であるセキュリティデバイスが挙げられる。
【0117】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第１の範囲の視野角は上死点を含むセキュリティデバイスが挙げられる。
【0118】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、ほぼ透明な保持構造と、第１の視野角範囲の焦点経路の外側の位置におけるほぼ透明な材料の１つ以上の容積との間に配置された１つ以上の界面領域をさらに含むセキュリティデバイスが挙げられる。
【0119】
本開示の特定の実施形態によるマイクロ光学セキュリティデバイスの例として、第１の視野角範囲は第２の視野角範囲に連続しており、第１の色の指向性硬化材料の容積の部分からなる合成画像を投影し、合成画像は、視野角が第１の視野角範囲から第２の視野角範囲に遷移すると見えなくなるセキュリティデバイスが挙げられる。
【0120】
本願におけるいずれの説明も、特定の要素、ステップ又は機能が特許請求の範囲に含まれなければならない必須の要素、ステップ又は機能であることを暗示するものと解釈されるべきではない。さらに、請求項は、「～ための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」というフレーズの後に分詞が続かない限り米国特許法第１１２条（ｆ）の適用を意図するものではない。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図6H】
【図6I】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【国際調査報告】