專利名稱：全息圖及其相關制造方法和在安全/鑒定應用中的用途的制作方法
全息圖及其相關制造方法和在安全/鑒定應用中的用途相關申請的交叉引用本專利申請要求提交于2009年10月16日的美國臨時申請序列號61/252，462的權(quán)益。發(fā)明領域本發(fā)明涉及全息圖(和全息圖元件)，其在觀察者以一定方向傾斜全息圖使得觀察者對全息圖的查看角度越來越大時為查看全息圖的觀察者提供截然不同的視覺效應。本發(fā)明還涉及全息圖/全息圖元件在安全和/或鑒定應用中的相關使用方法并涉及該全息圖 /全息圖元件的制造方法。
背景技術(shù)：
全息照相術(shù)為光學信息存儲的形式。其一般原理在許多參考文獻中有所描述，例如，“SCIENTIFIC AMERICAN”，212，No. 6，24-35(1965 年 6 月)中由 E. N. Leith 和 J. Upatnieks所著的“Photography by Laser”。簡單地說，用準直光(例如來自激光)照明要拍攝或成像的物體，并放置感光記錄介質(zhì)(例如照相底片)，以便接收從物體反射的光。物體上的每個點將光反射到整個記錄介質(zhì)，并且介質(zhì)上的每個點接收來自整個物體的光。該反射光束被稱為物體光束。同時，一部分準直光通過鏡面直接照射到介質(zhì)，從而繞過物體。該光束被稱為參考光束。記錄在記錄介質(zhì)上的是由沖擊在介質(zhì)上的參考光束和物體光束的相互作用造成的干涉圖。當隨后照明并適當?shù)赜^察處理過的記錄介質(zhì)時，來自照明源的光被全息圖衍射，從而再現(xiàn)最初從物體到達介質(zhì)的波前，以便全息圖類似窗口，通過該窗口可以全三維形式觀察物體的虛擬圖像，帶有視差。通過使參考光束和物體光束從同一側(cè)進入記錄介質(zhì)而形成的全息圖被稱為透射全息圖，也稱為前光束全息圖。物體光束和參考光束在記錄介質(zhì)中的相互作用形成了具有不同折射率的材料的條紋，這些條紋法向于或近似法向于記錄介質(zhì)的平面。當通過用透射光觀察方式回放全息圖時，這些條紋使光衍射以產(chǎn)生可見的虛擬圖像。此類透射全息圖可通過本領域所熟知的方法產(chǎn)生，如美國專利公開3，506，327、美國專利公開3，838，903和美國專利公開3，894，787中所公開的那些。通過使參考光束和物體光束從相對側(cè)進入記錄介質(zhì)以便它們以大約相對的方向行進而形成的全息圖被稱為反射全息圖，并且也被稱為背面光束全息圖。物體光束和參考光束在記錄介質(zhì)中的相互作用形成了具有不同折射率的材料的條紋，這些條紋大致為平行于記錄介質(zhì)平面的平面。當回放全息圖時，這些條紋用作將入射光反射回至觀察者的反射鏡。因此，是以反射形式而不是透射形式查看全息圖。由于此類全息圖的波長靈敏度非常高，因此可以用白光進行再現(xiàn)。用離軸方法制造的反射全息圖在美國專利公開3，532，406 中有所公開。越來越多的如上所述的全息圖正被用作附帶到商品上的增強安全性的方法，這些產(chǎn)品例如數(shù)字光盤、高密度光盤、電子產(chǎn)品的電池、以及可能易受偽造影響的任何其它產(chǎn)品。已知可對此類產(chǎn)品使用簡單全息圖用于標識和鑒定目的。在大多數(shù)參考文獻中，此類全息圖是用燙印方法形成的表面浮雕全息圖?？梢詫⒃摲椒ńY(jié)合到產(chǎn)品的制造工藝中。本文公開了一些以標簽方式形成并應用于產(chǎn)品的全息圖(體相位全息圖)。盡管使用簡單全息圖對安全裝置有利，但這種方法的缺點越來越顯著，原因在于隨著基本全息技術(shù)變得越來越廣泛地為人所知，得到廣泛應用，而且標準化，簡單全息圖也就可能更容易被偽造并應用于非正宗的偽造產(chǎn)品。因此，這種只具有簡單全息圖的全息壓模或標簽作為鑒定和/或安全裝置的價值有限。迫切需要一種全息裝置，它要具有簡單全息圖所沒有的獨特的特征，并因此可以提供比簡單全息圖更高的安全等級。本發(fā)明提供了該重要需求的解決方案。發(fā)明概述一個實施方案提供了包括全息層并在照明時提供全息圖像的體積反射全息圖，其中a)當以正視角查看時全息圖提供具有視差的全息圖像；b)當以第一方向、第二方向和第三方向逐漸增大的斜視角查看時全息圖表現(xiàn)出全息圖像的亮度和能見度降低，并且當將全息圖以這些方向中的每一個傾斜時，全息圖像逐漸消失，并且全息層呈現(xiàn)透明狀態(tài)；并且c)當以第四方向逐漸增大的斜視角查看時，所述全息圖表現(xiàn)出突然顯現(xiàn)的單色表面圖像，并且當將全息圖以第四方向逐漸傾斜時至少部分地遮蓋全息圖像，在第一視角范圍內(nèi)查看時所述單色表面具有第一顏色。另一個實施方案提供了全息元件，所述全息元件包括I)包括全息層并提供全息圖像的體積反射全息圖，其中a)當以正視角查看時全息圖提供具有視差的全息圖像；b)當以第一方向、第二方向和第三方向逐漸增大的斜視角查看時全息圖表現(xiàn)出全息圖像的亮度和能見度降低，并且當將全息圖以這些方向中的每一個逐漸傾斜時全息圖像逐漸消失，并且全息層呈現(xiàn)透明狀態(tài)；并且c)當以第四方向逐漸增大的斜視角查看時全息圖表現(xiàn)出突然顯現(xiàn)的單色表面圖像，并且當全息圖以第四方向逐漸傾斜時，至少部分地遮蓋全息圖像，在第一視角范圍內(nèi)查看時，所述單色表面具有第一顏色；和II)具有第二顏色的背襯層。另一個實施方案提供來確立包含全息圖的制品的真實性的方法，所述全息圖包括全息層并在照明時提供全息圖像，其中i)當以正視角查看時全息圖提供具有視差的全息圖像；ii)當以第一方向、第二方向和第三方向逐漸增大的斜視角查看時全息圖表現(xiàn)出全息圖像的亮度和能見度降低，并且當將全息圖以這些方向中的每一個傾斜時全息圖像逐漸消失，并且全息層呈現(xiàn)透明狀態(tài)；并且iii)當以第四方向逐漸增大的斜視角查看時，全息圖表現(xiàn)出突然顯現(xiàn)的單色表面圖像，并且當全息圖以第四方向逐漸傾斜時至少部分地遮蓋全息圖像，在第一視角范圍內(nèi)查看時所述單色表面出現(xiàn)并具有第一顏色；所述方法包括以下步驟(a)在要鑒定的制品上提供全息圖；(b)用來自具有中心波長和光譜帶寬的光源的光照明所述全息圖，其中光的光譜
5帶寬與全息圖的光譜帶寬重疊；以及(c)只有當觀察或檢測到全息圖像和單色表面表現(xiàn)為第1至第4查看方向的i)、 )和iii)時，才能確立具有全息圖的制品為真品。在一個實施方案中，本發(fā)明提供了制造洗色全息圖的方法，所述方法包括以下步驟a)通過以第一波長λ 1進行全息成像，在第一感光層中形成至少一個物體的全息 Η2圖像以獲得第一曝光層；b)通過以第二波長λ 2進行全息成像，在第二感光層中形成漫射體的全息H2圖像
以獲得第二曝光層；c)將第一曝光層和第二曝光層彼此接近地放置；d)使第三感光層與第一曝光層或第二曝光層接觸；e)用穿過第一曝光層和第二曝光層的第三波長λ 3全息曝光第三感光層，以獲得包含洗色全息圖的第三曝光層；其中λ 1禾Π λ 2相差至少20納米，并且λ 3位于λ 1與λ 2之間并與λ 1相差至少5納米。附圖簡述

圖1示出了用于限定正負θ 角的CTZ坐標系，該正負角度用于描述觀察者在查看本發(fā)明的全息圖和全息圖元件時所看到的圖像和查看效果。發(fā)明詳述洗餼全息圖在多個實施方案中(如上所述和如下詳述)，本發(fā)明涉及體積反射全息圖(在本文中稱為洗色全息圖)以及相關的全息圖元件。在一個實施方案中，體積反射全息圖的第一顏色選自紅色、金色、綠色、藍色和橙色。在一個實施方案中，第一顏色為紅色。在一個實施方案中，第一顏色為金色。在一個實施方案中，第一顏色為綠色。在一個實施方案中，第一顏色為藍色。在一個實施方案中，第一顏色為橙色。在參照圖1的一個實施方案中，當從θ βΛ= +α度角度照明全息圖時，用于查看單色表面的體積反射全息圖視角范圍在θ βΛ= (-α-5)度至θ βΛ= (-α+5)度范圍內(nèi)， 并且α為0-90°范圍內(nèi)的角。作為一個具體實例，當以+35度角照明全息圖時，視角范圍為-30度至-40度。只有在該10度視角范圍內(nèi)觀察者才能觀察到具有第一顏色的單色表面。單色表面的外觀表現(xiàn)為鏡面反射，其中在10度角范圍內(nèi)的中點處入射角等于反射角。 盡管單色表面是由于全息衍射而顯現(xiàn)，但不是由于反射鏡的反射。洗餼全息元件在多個實施方案中，如上文所述提供全息元件。在一個實施方案中，全息元件的第一顏色選自紅色、金色、綠色、藍色和橙色。在一個實施方案中，第一顏色為紅色。在一個實施方案中，第一顏色為金色。在一個實施方案中， 第一顏色為綠色。在一個實施方案中，第一顏色為藍色。在一個實施方案中，第一顏色為橙色。在一個實施方案中，全息元件的第二顏色選自黑色、棕色、灰色、紅色、金色、綠色、藍色和橙色。在另一個實施方案中，第二顏色為黑色。 在參照圖1的一個實施方案中，當從θ ■= +α度角度照明全息圖元件時，用于查看單色表面的全息圖元件視角范圍在θ βΛ= (-α-5)度至θ βΛ= (-α+5)度范圍內(nèi)， 并且α為0-90°范圍內(nèi)的角。作為一個具體實例，當以+35度角照明全息圖時，視角范圍為-30度至-40度。只有在該10度視角范圍內(nèi)觀察者才能觀察到具有第一顏色的單色表# ffl Φ肩擺Φ肩、S元細減勒牛白憤去多個實施方案提供了用于確立包含如上所述的全息圖的制品的真實性的方法。在該方法的一個實施方案中，用如上所述的全息元件替代全息圖，其中當以第1 至第4查看方向中的每一個逐漸增大的斜視角查看全息圖時，全息元件最終具有與背襯顏色對應的單色表面外觀。在一個特定實施方案中，背襯的顏色為黑色。制造洗餼全息圖的方法如上所述，該方法需要在第一感光層中生成至少一個物體的H2全息圖像，并在第二感光層中形成漫射體的H2全息圖像，從而獲得兩個H2母版全息圖，然后用這些母版全息圖在第三感光層中復制物體和漫射體圖像。就該方法而言，第一曝光層和第二曝光層在該方法的步驟a)和b)中生成。然后在步驟c)中，將第一曝光層和第二曝光層彼此接近地放置。通過彼此接近，第一層和第二層可彼此直接接觸，但不粘合在一起，并優(yōu)選地具有折射率匹配流體，其存在于這兩個層彼此接觸的外表面上。作為另外一種選擇，可優(yōu)選地用折射率接近曝光的第一層和第二層的光學粘合劑使第一層和第二層彼此粘合。然后在步驟d) 和e)(參見上文)中用第三感光層進行全息復制以獲得洗色全息圖(具有H3單色洗色圖像的H3全息圖)。如下所述，以慣常方式進行全息復制，不同的是將復制波長設定在標簽 (物體)與漫射體的主響應波長之間。第一感光層和第二感光層優(yōu)選地為重鉻酸鹽明膠。將重鉻酸鹽明膠作為感光材料用于制備全息圖母版是有利的，因為它具有較寬的光學帶寬。例如，具有476nm主反射波長的母版仍會反射其它鄰近波長的光，雖然反射的強度要低得多。因此，具有476nm預期復制波長的H2母版在488nm波長處仍可以進行復制，因為后一波長仍接近476nm的預期復制波長。復制波長越接近預期波長，所得的復制圖像就越類似于預期圖像。另一方面，當光致聚合物在遠離H2母版預期波長的波長下成像時，正視角標簽的效率降低，因為母版此時會反射更朝向其光學帶寬邊緣的光。盡管不受理論的約束，但發(fā)明人提供了說明洗色全息圖現(xiàn)象的以下闡述。使用的 H2母版具有漫射體形式的第二層。當復制波長越來越遠離預期物體(如標簽)波長時，其隨后變得越來越接近漫射體波長，而漫射體波長也具有相對寬的光學帶寬。如果復制波長要與漫射體波長匹配，則結(jié)果將只是HOE反射器。然而，讓復制波長位于兩個預期波長之間的某處，從而使兩個母版層(物體和漫射體)的帶寬的外邊緣產(chǎn)生反饋。因為復制波長的位置更接近標簽層波長，所以結(jié)果是與正常光致聚合物全息圖高度相似的正視角圖像。然而， 現(xiàn)在，從兩個層的非預期反射彼此發(fā)生干涉，從而在光致聚合物的表面上形成光譜反射。可以通過調(diào)節(jié)復制波長控制所得的波長，但要了解的是，該波長必須接近預期圖像并遠離非預期圖像。在實施制造方法時，用于根據(jù)本發(fā)明的復制過程的圖像和漫射體的H2母版可以是彼此接近放置的單個母版，或者可以用粘合劑(優(yōu)選地為具有光學質(zhì)量的粘合劑)將這兩個H2母版粘合在一起，形成一個工件。如果不使用粘合劑，則優(yōu)選的是將兩個H2母版與液體光學耦合，所述液體具有與兩個H2母版大致相同的折射率。在根據(jù)本發(fā)明形成洗色全息圖的方法的復制步驟中，將感光材料用作形成復制品的記錄材料。優(yōu)選地使用光致聚合物感光膠片，如全息記錄膠片。在該洗色全息圖制造方法中，復制步驟中所用的波長(λ3，復制λ)應在全息圖像的響應波長(表1中的λ ，標簽λ)與漫射體的響應波長(表1中的λ2，漫射體λ) 之間。優(yōu)選地，與λ 3(復制λ)接近λ2(漫射體λ)的程度相比，λ (標簽λ)更接近入3(復制λ)。在一個實施方案中，(λ3-λ1)的絕對值小于(λ 2-λ 3)的絕對值。在一個實施方案中，(λ3-λ 1)小于(λ2-λ3)。在多個實施方案中，(λ3-λ1)在約5nm至約 35nm、約IOnm至約30nm、約12nm至約45nm以及約12至約^nm的范圍內(nèi)。在多個實施方案中，(λ 2- λ 3)在約25nm至約50nm、約30nm至約47nm、約30nm至約45nm以及約36至約44nm的范圍內(nèi)?；旧嫌袃煞N常用于全息照相術(shù)的角度(斜視/正視)。一種與全息圖的照明或全息圖的參考角有關。另一種與最有利的視角(觀察者的眼睛到全息圖從其正面查看時的中心處進行測量)有關。出于本專利申請的目的，這些術(shù)語(斜視角和正視角)是針對最有利的視角而言的。當全息圖被理想地照明時，錐形查看區(qū)限定最有利的視角。通常使用從全息圖的大致參考角(通常為正值)指向全息圖中心的接近準直的白色或單色光源進行理想的照明。對于本文所述的體相位全息圖而言，相對于最佳視角，該錐形查看區(qū)從左到右為大約正 /負30度，從上到下為大約正/負20度，其中最佳視角在全息圖的正面法線處或其附近(5 度內(nèi))。上述錐形查看區(qū)內(nèi)的角被定義為“正視角”，上述錐形查看區(qū)外的角被定義為“斜視角”。術(shù)語表Hl和H2全息圖-這些術(shù)語是全息照相術(shù)領域所熟知的，在本文中根據(jù)它們的標準教科書定義使用。它們在許多關于全息照相術(shù)的參考文獻中都有所描述，例如，Graham Saxby 所著的 “Practical Holography"(第 3 版)(2004)。具體參見第 9 章 “Bypass Holograms",并且尤其是第IM頁的圖9. 4。H3全息圖-該術(shù)語也是全息照相術(shù)領域所熟知的，在本文中根據(jù)其標準教科書定義使用。H3全息圖為H2全息圖或全息圖母版的復制品。HRF-全息記錄膜，其是用于通過全息成像在膜內(nèi)記錄全息圖的感光(例如光致聚合物)膜。視差-由觀察者查看物體的位置變化而引起的物體位置的明顯變化。全息圖的參考角-當為了從左側(cè)查看對物體進行全息成像且物體具有左側(cè)透視圖時該角為正數(shù)，當為了從右側(cè)查看對物體進行全息成像且物體具有右側(cè)透視圖時該角為負數(shù)。該角取決于用于全息曝光感光膠片(如HRF)以形成全息圖的參考光的相干光束的角度關系(相對于法線)。更具體地講，該角為光的參考光束與感光膠片的法線形成的角， 其以負數(shù)或正數(shù)表示。例如，如果進行全息成像，使得光的參考光束與法線形成30度角，并提供用于從左側(cè)查看的物體圖像，則這種情況下的參考角為正(+)30度。 實施例 在這些實施例中，用裝有兩個穩(wěn)定的金屬底托之一(取決于是制備Hl還是H2)的防振光學工作臺進行全息成像。在進行每次全息曝光之前，使用中的底托將新的、未曝光的涂有重鉻酸鹽明膠(DCG)的玻璃板(將來的機或擬)固定住。重鉻酸鹽明膠(DCG)是一種在許多參考文獻中都有描述的常用全息記錄材料。參見(例如)以下網(wǎng)站上由Rallison所著的"Control of DCG and non silver holographic materials，，:http://www, xmission.
com/ ralcon/dcRDrocess/Dl. html。
表1匯總了主要實驗條件以及下文所述的13個實施例的結(jié)果。
實施例標簽λ (nm) (λ )漫射體λ (nm) (λ2)復制λ (nm) (λ3)成像角度a (度)H3 全息圖顏色bρ ( -大致洗色波長范圍1 (nm)147653248835金色紅色620-640248855051435橙金紅色630-650345951447635綠色綠色540-560447653248845金色深紅色660-680548855051445橙金色深紅色670-690645951447645綠色金色570-590747653248830金色橙紅色600-620848855051430橙金色紅橙色610-630945951447630綠色綠色530-5501047653248840金色紅色640-6601148855051440橙金色深紅色650-6701245951447640綠色綠色550-5701341348845835綠色藍色450-480
a以上所示實施例的所有成像角度值均為正_女。
b該表中所報告的H3全息圖的顏色為調(diào)色后的全息圖顏色。
C大致波長范圍通過對光子光譜參考圖表的并排比較得出，旨在建議洗色主波
的近似值。實施例1邏使用經(jīng)成像并處理以用于476nm復制的重鉻酸鹽明膠制備:[zon 1標簽的H2母版。也使用經(jīng)成像并處理以用于532nm復制的重鉻酸鹽明膠制備全息漫反射體的H2 母版。該H2母版以與上述H2母版相同的一般方式制成，不同的是用漫反射體替代全息成像中的三維模型制備該H2母版。使用紫外可固化性光學粘合劑將上述兩個H2母版結(jié)合在一起以獲得多層H2母版。
然后在全息膜復制器中，將多層H2母版放置在偏離法線+35度角機平面內(nèi)的角)的位置處(參見圖1 ；如圖1所示，Y軸處于垂直方向，Z為法線)。用HRF 734全息膜 (Ε. I. DuPont de Nemours,Wilmington,DE)進行全息復制。復制中使用復制器(Ε. I. DuPont de Nemours，Wilmington，DE)。(可以用其它商用全息膜和任何其它接觸復制型復制器代替上文所列的全息膜和復制器。)使用調(diào)節(jié)為可在488nm下提供光輸出的單個激光器操作復制器。在該步驟中，使用標準復制技術(shù)(有一點不同的是在488nm而不是476nm下操作激光器)獲得在光致聚合物膜中制備的H2母版的復制品(冊)。在普通室內(nèi)光線下查看時， 所得的H3全息圖為金色。調(diào)餼在100° 下將 CTF146 調(diào)色膜(Ε· I. DuPont de Nemours, Wilmington, DE)層壓到通過成像所得的H3全息圖層。將所得的CTF/H3層壓體在150° F的烘箱中加熱7. 5分鐘， 并隨后讓其通過紫外線排燈在空氣流中冷卻。通過該處理得到調(diào)色的H3全息圖。(如美國專利公開4，959，283中所述進行該調(diào)色處理。)完成上述調(diào)色步驟后，將黑色油墨涂施用到調(diào)色的H3全息圖的背面以獲得黑色背襯層。再用幅面涂覆法將透明面涂層施用到H3全息圖層的正面以獲得透明的1密耳厚的面涂層。通過這兩個步驟使調(diào)色H3全息圖轉(zhuǎn)換為全息圖元件。腿完成上述處理后，當在(非相干)室內(nèi)照明下以第四方向斜視角查看所制造的全息圖元件時，隨著全息圖元件圍繞X軸逐漸旋轉(zhuǎn)至與從法線方向查看全息圖元件的觀察者成更大的正θ 角時，全息圖元件獲得突然顯現(xiàn)的紅色單色表面。(旋轉(zhuǎn)至更大的正Θ· Λ角相當于圍繞X軸旋轉(zhuǎn)，使得全息圖的頂部更遠離從正面查看它的觀察者，而全息圖的底部更接近觀察者。)參見圖1，其中對限定角和軸的坐標系進行了解釋。一旦出現(xiàn)紅色單色表面，只有在比首次觀察到的角度值增大約10度的θ (旋轉(zhuǎn))角范圍內(nèi)，才能持續(xù)觀察到該紅色單色表面。然后以第四方向旋轉(zhuǎn)超出該最大角度值時將突然出現(xiàn)再現(xiàn)的金色(調(diào)色Η3全息圖顏色)，然后是(背襯材料的)黑色。圍繞χ軸以負θ 方向旋轉(zhuǎn)以及圍繞y 軸相對于從法線方向查看的觀察者左右旋轉(zhuǎn)(這些旋轉(zhuǎn)對應于第一方向至第三方向)不會獲得突然顯現(xiàn)的紅色單色表面，而是只會獲得逐漸褪去的金色單色表面，然后在非常大的斜視角值處變成黑色(背襯材料的顏色)。就圖1而言，全息圖的外表面在X-Y平面內(nèi)。提供圖1中的矩形體以表示標準XYZ 坐標系可以使用彼此正交的三個軸，并且該圖為左側(cè)透視圖。如上所述，以第四方向旋轉(zhuǎn)時突然顯現(xiàn)的單色被稱為單色洗色，因為它具有部分地或完全地洗去先前存在的全息模型的作用。在該實施例中觀察到的單色洗色為紅色，它的特征在于具有620-640納米的大致洗色波長范圍。實施例2MM使用經(jīng)成像并處理以用于488nm復制的重鉻酸鹽明膠制備Izon 1標簽的H2母版。也使用經(jīng)成像并處理以用于550nm復制的重鉻酸鹽明膠制備全息漫反射體的H2母版。該H2母版以與上述H2母版相同的一般方式制成，不同的是用漫反射體替代全息成像中的三維模型制備該H2母版。使用紫外可固化性光學粘合劑將上述兩個H2母版結(jié)合在一起以獲得多層H2母版。然后在全息膜復制器中，將多層H2母版放置在偏離法線+35度角機平面內(nèi)的角)的位置處(參見圖1 ；如圖1所示，Y軸處于垂直方向，Z為法線)。用HRF 734全息膜 (Ε. I. DuPont de Nemours,Wilmington,DE)進行全息復制。復制中使用復制器(Ε. I. DuPont de Nemours，Wilmington，DE)。(可以用其它商用全息膜和任何其它接觸復制型復制器代替上文所列的全息膜和復制器。)使用調(diào)節(jié)為可在514nm下提供光輸出的單個激光器操作復制器。在該步驟中，使用標準復制技術(shù)(有一點不同的是在514nm而不是488nm下操作激光器)獲得在光致聚合物膜中制備的H2母版的復制品(冊)。在普通室內(nèi)光線下查看時， 所得的H3全息圖為橙金色。il^,調(diào)色與實施例1中所述的調(diào)色相同。轉(zhuǎn)換與實施例1中所述的轉(zhuǎn)換相同。IM制造的全息圖元件的特征與實施例1中所觀察到的特征相同，不同的是，雖然在該實施例中觀察到的突然顯現(xiàn)的單色洗色為紅色(與實施例1相同)，但它的特征在于具有 630-650納米(而不是實施例1中的620-640nm)范圍內(nèi)的大致洗色波長范圍，并且再現(xiàn)顏色為橙金色(調(diào)色后的H3全息圖顏色)。參見表1。實施例3MM使用經(jīng)成像并處理以用于459nm復制的重鉻酸鹽明膠制備:[zon 1標簽的H2母版。也使用經(jīng)成像并處理以用于514nm復制的重鉻酸鹽明膠制備全息漫反射體的H2 母版。該H2母版以與上述H2母版相同的一般方式制成，不同的是用漫反射體替代全息成像中的三維模型制備該H2母版。使用紫外可固化性光學粘合劑將上述兩個H2母版結(jié)合在一起以獲得多層H2母版。崖然后在全息膜復制器中，將多層H2母版放置在偏離法線+35度角( 平面內(nèi)的角)的位置處(參見圖1 ；如圖1所示，Y軸處于垂直方向，Z為法線)。用HRF 734全息膜 (Ε. I. DuPont de Nemours,Wilmington,DE)進行全息復制。復制中使用復制器(Ε. I. DuPont de Nemours，Wilmington，DE)。(可以用其它商用全息膜和任何其它接觸復制型復制器代替上文所列的全息膜和復制器。)使用調(diào)節(jié)為可在476nm下提供光輸出的單個激光器操作復制器。在該步驟中，使用標準復制技術(shù)(有一點不同的是在476nm而不是459nm下操作
11激光器)獲得在光致聚合物膜中制備的H2母版的復制品(冊)。在普通室內(nèi)光線下查看時， 所得的H3全息圖為綠色。她調(diào)色與實施例1中所述的調(diào)色相同。MM轉(zhuǎn)換與實施例1中所述的轉(zhuǎn)換相同。腿制造的全息圖元件的特征與實施例1中所觀察到的特征相同，不同的是，觀察到的突然顯現(xiàn)的單色洗色為綠色，它的特征在于具有540-560納米的大致洗色波長范圍，并且再現(xiàn)顏色為綠色(調(diào)色后的H3全息圖顏色)。實施例4腿使用與實施例1相同的制版方法。碰使用與實施例1相同的成像方法，不同的是將多層H2母版放置在偏離法線+45度的位置處(而不是實施例1中的+35度)。在普通室內(nèi)光線下查看時，所得的H3全息圖為金色。調(diào)色與實施例1中所述的調(diào)色相同。碰轉(zhuǎn)換與實施例1中所述的轉(zhuǎn)換相同。腿制造的全息圖元件的特征與實施例1中所觀察到的特征相同，不同的是，在該實施例中所觀察到的突然顯現(xiàn)的單色洗色為深紅色(比實施例1更深、更強的紅色)，它的特征在于具有660-680納米的大致洗色波長范圍，并且再現(xiàn)顏色為金色(調(diào)色后的H3全息圖顏色)。實施例5MM使用與實施例2相同的制版方法。崖使用與實施例2相同的成像方法，不同的是將多層H2母版放置在偏離法線+45度的位置處(而不是實施例2中的+35度)。在普通室內(nèi)光線下查看時，所得的H3全息圖為橙金色。她調(diào)色與實施例1中所述的調(diào)色相同。碰轉(zhuǎn)換與實施例1中所述的轉(zhuǎn)換相同。腿制造的全息圖元件的特征與實施例2中所觀察到的特征相同，不同的是，在該實施例中所觀察到的突然顯現(xiàn)的單色洗色為深紅色(比實施例2更深、更強的紅色)，它的特征在于具有670-690納米的大致洗色波長范圍，并且再現(xiàn)顏色為橙金色(調(diào)色后的H3全息圖顏色)。實施例6皿使用與實施例3相同的制版方法。碰使用與實施例3相同的成像方法，不同的是將多層H2母版放置在偏離法線+45度的位置處(而不是實施例3中的+35度)。在普通室內(nèi)光線下查看時，所得的H3全息圖為綠色。她調(diào)色與實施例1中所述的調(diào)色相同。轉(zhuǎn)換與實施例1中所述的轉(zhuǎn)換相同。MM制造的全息圖元件的特征與實施例3中所觀察到的特征相同，不同的是，在該實施例中觀察到的突然顯現(xiàn)的單色洗色為金色，它的特征在于具有570-590納米的大致洗色波長范圍，并且再現(xiàn)顏色為綠色(調(diào)色后的H3全息圖顏色)。實施例7MM使用與實施例1相同的制版方法。使用與實施例1相同的成像方法，不同的是將多層H2母版放置在偏離法線+30度的位置處(而不是實施例1中的+35度)。在普通室內(nèi)光線下查看時，所得的H3全息圖為金色。調(diào)色與實施例1中所述的調(diào)色相同。碰轉(zhuǎn)換與實施例1中所述的轉(zhuǎn)換相同。腿制造的全息圖元件的特征與實施例1中所觀察到的特征相同，不同的是，在該實施例中觀察到的突然顯現(xiàn)的單色洗色為橙紅色(與下文的實施例8相比，橙色較強，紅色較弱)，它的特征在于具有600-620納米的大致洗色波長范圍，并且再現(xiàn)顏色為金色(調(diào)色后的H3全息圖顏色)。實施例8MM使用與實施例2相同的制版方法。崖使用與實施例2相同的成像方法，不同的是將多層H2母版放置在偏離法線+30度的位置處(而不是實施例2中的+35度)。在普通室內(nèi)光線下查看時，所得的H3全息圖為橙金色。她調(diào)色與實施例1中所述的調(diào)色相同。MM轉(zhuǎn)換與實施例1中所述的轉(zhuǎn)換相同。腿制造的全息圖元件的特征與實施例2中所觀察到的特征相同，不同的是，在該實施例中觀察到的突然顯現(xiàn)的單色洗色為紅橙色(與實施例7相比，紅色較強，橙色較弱)，它的特征在于具有610-630納米的大致洗色波長范圍，并且再現(xiàn)顏色為橙金色(調(diào)色后的H3 全息圖顏色)。實施例9腿使用與實施例3相同的制版方法。碰使用與實施例3相同的成像方法，不同的是將多層H2母版放置在偏離法線+30度的位置處(而不是實施例3中的+35度)。在普通室內(nèi)光線下查看時，所得的H3全息圖為綠色。il^,調(diào)色與實施例1中所述的調(diào)色相同。轉(zhuǎn)換與實施例1中所述的轉(zhuǎn)換相同。IM制造的全息圖元件的特征與實施例3中所觀察到的特征相同，不同的是單色洗色 (綠色)的特征在于具有530-550納米的大致洗色波長范圍，并且再現(xiàn)顏色為綠色(調(diào)色后的H3全息圖顏色)。實施例10MM使用與實施例1相同的制版方法。使用與實施例1相同的成像方法，不同的是將多層H2母版放置在偏離法線+40度的位置處(而不是實施例1中的+35度)。在普通室內(nèi)光線下查看時，所得的H3全息圖為金色。她調(diào)色與實施例1中所述的調(diào)色相同。碰轉(zhuǎn)換與實施例1中所述的轉(zhuǎn)換相同。腿制造的全息圖元件的特征與實施例7中所觀察到的特征相同，不同的是，在該實施例中觀察到的突然顯現(xiàn)的單色洗色為紅色(而不是實施例7中的橙紅色)，它的特征在于具有640-660納米的大致洗色波長范圍，并且再現(xiàn)顏色為金色(調(diào)色后的H3全息圖顏色)。實施例11皿使用與實施例2相同的制版方法。使用與實施例2相同的成像方法，不同的是將多層H2母版放置在偏離法線+40度的位置處(而不是實施例2中的+35度)。在普通室內(nèi)光線下查看時，所得的H3全息圖為橙金色。調(diào)餼調(diào)色與實施例1中所述的調(diào)色相同。轉(zhuǎn)換與實施例1中所述的轉(zhuǎn)換相同。MM制造的全息圖元件的特征與實施例8中所觀察到的特征相同，不同的是，在該實施例中觀察到的突然顯現(xiàn)的單色洗色為深紅色(而不是實施例8中的紅橙色)，它的特征在于具有650-670納米的大致洗色波長范圍，并且再現(xiàn)顏色為橙金色(調(diào)色后的H3全息圖顏色)。實施例12MM使用與實施例3相同的制版方法。崖使用與實施例3相同的成像方法，不同的是將多層H2母版放置在偏離法線+40度的位置處(而不是實施例3中的+35度)。在普通室內(nèi)光線下查看時，所得的H3全息圖為綠色。她調(diào)色與實施例1中所述的調(diào)色相同。碰轉(zhuǎn)換與實施例1中所述的轉(zhuǎn)換相同。腿制造的全息圖元件的特征與實施例3中所觀察到的特征相同，不同的是單色洗色 (綠色)的特征在于具有陽0-570納米的大致洗色波長范圍，并且再現(xiàn)顏色為綠色(調(diào)色后的H3全息圖顏色)。實施例13(預測的)MM使用經(jīng)成像并處理以用于413nm復制的重鉻酸鹽明膠制備Izon 1標簽的H2母版。也使用經(jīng)成像并處理以用于488nm復制的重鉻酸鹽明膠制備全息漫反射體的H2 母版。該H2母版以與上述H2母版相同的一般方式制成，不同的是使用漫反射體替代全息成像中的三維模型制備該H2母版。
使用紫外可固化性光學粘合劑將上述兩個H2母版結(jié)合在一起以獲得多層H2母版。碰然后在全息膜復制器中，將多層H2母版放置在偏離法線+35度角機平面內(nèi)的角)的位置處(參見圖1 ；如圖1所示，Y軸處于垂直方向，Z為法線)。用HRF 734全息膜 (Ε. I. DuPont de Nemours,Wilmington,DE)進行全息復制。復制中使用復制器(Ε. I. DuPont de Nem0urS，Wilmingt0n，DE)。使用調(diào)節(jié)為可在458nm下光輸出的單個激光器操作復制器。 在該步驟中，使用標準復制技術(shù)(有一點不同的是在476nm而不是459nm下操作激光器)獲得在光致聚合物膜中制備的H2母版的復制品(擬)。在普通室內(nèi)光線下查看時，所得的H3 全息圖為綠色。調(diào)餼在100° 下將 CTF 146 調(diào)色膜(Ε. I. DuPont de Nemours,Wilmington,DE)層壓到通過成像獲得的H3全息圖層。將所得的CTF/H3層壓體在150° F的烘箱中加熱7. 5分鐘， 并隨后使其通過紫外線排燈在空氣流中冷卻。通過該處理得到調(diào)色的H3全息圖。(如美國專利公開4，959，283中所述進行該調(diào)色處理。)完成上述調(diào)色步驟后，將黑色油墨涂覆到調(diào)色的H3全息圖的背面，以獲得黑色背襯層。再使用幅面涂覆法將透明的面涂層施用到H3全息圖層的正面以獲得透明的1密耳厚面涂層。通過這兩個步驟使調(diào)色H3全息圖轉(zhuǎn)換為全息圖元件。腿完成上述處理后，當在(非相干)室內(nèi)照明下以第四方向斜視角查看所制造的全息圖元件時，隨著全息圖元件圍繞X軸逐漸旋轉(zhuǎn)至與從法線方向查看全息圖元件的觀察者成更大的正θ 角時，全息圖元件獲得突然顯現(xiàn)的藍色單色表面。(旋轉(zhuǎn)至更大的正Θ· Λ角相當于圍繞X軸旋轉(zhuǎn)，使得全息圖的頂部更遠離從正面觀察它的觀察者，而全息圖的底部更接近觀察者。)參見圖1，其中對限定角和軸的坐標系進行了解釋。顯現(xiàn)藍色單色表面后，預測只有當θ 角在首次觀察到藍色單色表面的角度值的大約正負5度范圍內(nèi)時該藍色單色表面才能繼續(xù)保持。然后以第四方向旋轉(zhuǎn)超出該最大角度值時突然再現(xiàn)綠色。圍繞 χ軸以負θ 方向旋轉(zhuǎn)以及圍繞y軸相對于從法線方向查看的觀察者向左右旋轉(zhuǎn)(這些旋轉(zhuǎn)對應于第一至第三方向)不會獲得突然顯現(xiàn)的藍色單色表面，而只會獲得逐漸消失的綠色單色表面，然后在非常大的斜視角值處變成黑色(背襯材料的顏色)。預測該實施例中的單色洗色為藍色，此外還預測它具有450-480納米的大致洗色波長范圍。實施例14 (比較和預測)如實施例1中所示重復實施例1中所述的程序(制版、成像、調(diào)色、轉(zhuǎn)換和測試)， 不同的是初始H2母版不含圖像(而不是實施例1中的izon 1標簽圖像)。預測在測試時所得的H3全息圖元件不會表現(xiàn)出本發(fā)明實施例1-13的全息圖元件所發(fā)現(xiàn)的任何洗色效果。實施例15 (比較和預測)如實施例1中所示重復實施例1中所述的程序(制版、成像、調(diào)色、轉(zhuǎn)換和測試)， 不同的是沒有全息漫反射體的H2母版，而是用不含圖像_
' ζοη ^ Ε. I. DuPont de Nemours and Company 的注冊商標。的空白母版代替。預測在測試時所得的H3全息圖元件不會表現(xiàn)出本發(fā)明實施例 1-13的全息圖元件所表現(xiàn)出的任何洗色效果。實施例16 (比較和預測)如實施例1中所示重復實施例1中所述的程序(制版、成像、調(diào)色、轉(zhuǎn)換和測試)， 不同的是復制時所用的母版為Izon 1標簽的單層H2母版(不存在第二層全息漫反射體母版)。預測在測試時所得的H3全息圖元件不會表現(xiàn)出如本發(fā)明實施例1-13的全息圖元件所表現(xiàn)出的任何洗色效果。實施例17 (比較和預測)如實施例1中所示重復實施例1中所述的程序(制版、成像、調(diào)色、轉(zhuǎn)換和測試)， 不同的是復制時所用的母版為全息漫反射體的單層H2母版(不存在第二層Izon 1標簽母版)。預測在測試時所得的H3全息圖元件不會表現(xiàn)出本發(fā)明實施例1-13的全息圖元件所表現(xiàn)出的任何洗色效果。實施例18 (比較和預測)如實施例1中所示重復實施例1中所述的程序(制版、成像、調(diào)色、轉(zhuǎn)換和測試)， 不同的是復制波長為476nm(與標簽成像所用的波長相同)，而不是488nm。預測在測試時所得的H3全息圖元件不會表現(xiàn)出本發(fā)明實施例1-13的全息圖元件所表現(xiàn)出的任何洗色效^ ο實施例19 (預測)如實施例1中所示重復實施例1中所述的程序(制版、成像、調(diào)色、轉(zhuǎn)換和測試)， 不同的是標簽波長為532nm(而不是476nm)，漫射體波長為476nm(而不是532nm)，并且復制波長為520nm(而不是488nm)。預測在測試時所得的H3全息圖元件不會表現(xiàn)出與本發(fā)明實施例1-13的全息圖元件的表現(xiàn)相似的洗色效果。
1權(quán)利要求
1.體積反射全息圖，包括全息層并在照明時提供全息圖像，其中a)當以正視角查看時所述全息圖提供具有視差的全息圖像；b)當以第一方向、第二方向和第三方向逐漸增大的斜視角查看時，所述全息圖表現(xiàn)出所述全息圖像的亮度和能見度降低，并且當將所述全息圖以這些方向中的每一個傾斜時所述全息圖像逐漸消失，并且所述全息層呈現(xiàn)透明狀態(tài)；并且c)當以第四方向逐漸增大的斜視角查看時所述全息圖獲得突然顯現(xiàn)的單色表面，并且當將所述全息圖以所述第四方向逐漸傾斜時至少部分地遮蓋所述全息圖像，在視角范圍內(nèi)查看時所述單色表面具有第一顏色。
2.權(quán)利要求1的體積反射全息圖，其中所述第一顏色選自紅色、金色、綠色、藍色和橙色。
3.權(quán)利要求2的體積反射全息圖，其中所述第一顏色為紅色。
4.權(quán)利要求1的體積反射全息圖，其中當從θβΛ=+α度角照明所述全息圖時，所述單色表面的視角范圍在θ垂直=(-α-5)度至θ垂直=(-α+5)度范圍內(nèi)，并且α為0-90° 范圍內(nèi)的角。
5.全息元件，包括I)包括全息層并提供全息圖像的體積反射全息圖，其中a)當以正視角查看時所述全息圖提供具有視差的全息圖像；b)當以第一方向、第二方向和第三方向逐漸增大的斜視角查看時，所述全息圖表現(xiàn)出所述全息圖像的亮度和能見度降低，并且當將所述全息圖以這些方向中的每一個逐漸傾斜時所述全息圖像逐漸消失，并且所述全息層呈現(xiàn)透明狀態(tài)；并且c)當以第四方向逐漸增大的斜視角查看時所述全息圖獲得單色表面，并且當將所述全息圖以所述第四方向逐漸傾斜時至少部分地遮蓋所述全息圖像，在第一視角范圍內(nèi)查看時所述單色表面具有第一顏色；和II)具有第二顏色的背襯層。
6.權(quán)利要求5的全息元件，其中所述第一顏色選自紅色、金色、綠色、藍色和橙色。
7.權(quán)利要求6的全息元件，其中所述第一顏色為紅色。
8.權(quán)利要求7的全息元件，其中所述第二顏色選自黑色、棕色、灰色、紅色、金色、綠色、 藍色和橙色。
9.權(quán)利要求8的全息元件，其中所述第二顏色為黑色。
10.權(quán)利要求5的全息元件，其中當從θβΛ= + α度角照明所述全息圖時，所述單色表面的第一視角范圍在θ垂直=(-α-5)度至θ垂直=(-α+5)度范圍內(nèi)，并且α為0-90° 范圍內(nèi)的角。
11.方法，所述方法用于確立包含全息圖的制品的真實性，所述全息圖包括全息層并在照明時提供全息圖像，其中i)當以正視角查看時所述全息圖提供具有視差的全息圖像； )當以第一方向、第二方向和第三方向逐漸增大的斜視角查看時，所述全息圖表現(xiàn)出所述全息圖像的亮度和能見度降低，并且當將所述全息圖以這些方向中的每一個傾斜時所述全息圖像逐漸消失，并且所述全息層呈現(xiàn)透明狀態(tài)；并且iii)當以第四方向逐漸增大的斜視角查看時，所述全息圖產(chǎn)生突然顯現(xiàn)的單色表面，并且當將所述全息圖以所述第四方向逐漸傾斜時至少部分地遮蓋所述全息圖像，在第一視角范圍內(nèi)查看時所述單色表面顯現(xiàn)并具有第一顏色；所述方法包括以下步驟(a)在要鑒定的制品上提供所述全息圖；(b)用來自具有中心波長和光譜帶寬的光源的光照明所述全息圖，其中所述光的光譜帶寬與所述全息圖的光譜帶寬重疊；以及(c)只有當觀察或檢測到所述全息圖像和所述單色表面表現(xiàn)為所述第1至第4查看方向的i)、ii)和iii)時，才能確立具有所述全息圖的制品為真品。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述第一顏色選自紅色、金色、綠色、藍色和橙色。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述第一顏色為紅色。
14.權(quán)利要求11的方法，其中使用權(quán)利要求5所述的全息元件替代所述全息圖，并且其中當以所述第1至第4查看方向中的每一個的逐漸增大的斜視角查看所述全息圖時，所述全息圖最終具有與所述背襯顏色對應的單色表面外觀。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述背襯的顏色為黑色。
16.制造洗色全息圖的方法，所述方法包括以下步驟a)通過以第一波長λ1進行全息成像，在第一感光層中生成至少一個物體的全息H2圖像以獲得第一曝光層；b)通過以第二波長λ2進行全息成像，在第二感光層中生成漫射體的全息H2圖像以獲得第二曝光層；c)將所述第一曝光層和第二曝光層彼此接近地放置；d)使第三感光層與所述第一曝光層或所述第二曝光層接觸；以及e)使用穿過所述第一曝光層和第二曝光層的第三波長λ3全息曝光所述第三感光層， 以獲得包含所述洗色全息圖的第三曝光層；其中λ 1和λ 2相差至少20納米，并且λ 3位于λ 1和λ 2之間并與λ 1相差至少5 納米。
17.權(quán)利要求16的方法，其中(λ3-λ 1)的絕對值小于(λ 3-λ 2)的絕對值。
18.權(quán)利要求16的方法，其中(λ3-λ 1)在5nm-35nm的范圍內(nèi)。
19.權(quán)利要求16的方法，其中(λ2- λ 3)在25nm-50nm的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了全息圖(及相關的全息圖元件)。在照明并以正視角查看時，所述全息圖包含并顯示全息圖像，并且當以第1至第3方向逐漸增大的斜視角查看時，所述全息圖像逐漸消失。當以第4方向查看時，隨著以第4方向逐漸旋轉(zhuǎn)所述全息圖偏離一角度范圍，該全息圖還包含并顯示(部分地或全部地)遮蓋所述全息圖像的單色洗色表面。就單色洗色表面而言，全息圖可被制造有多種顏色選擇。所述全息圖用于安全和鑒定應用中，并且用于本文所提供的制品的鑒定方法中。
文檔編號G03H1/00GK102576208SQ201080047682
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者B·R·尼爾森, M·G·菲克斯 申請人:E.I.內(nèi)穆爾杜邦公司