用于產(chǎn)生體全息圖的方法和母版與流程

文檔序號：11449787閱讀：384來源：國知局

本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生體全息圖的方法和母版(master)、具有這樣的體全息圖的安全元件、以及具有這樣的安全元件的安全文檔。

全息圖被用作安全元件以保護安全文檔(諸如鈔票、護照、安全卡等)以達到高度防偽。對于大量生產(chǎn)的物品，表面浮雕全息圖通常被使用，它們一方面不生成最優(yōu)圖像印象且另一方面可以通過對表面浮雕進行模塑來被復制。

體全息圖(一般稱為白光全息圖或反射全息圖)通常通過將母版全息圖暴露到光中來產(chǎn)生，依賴于在透明層的所謂的bragg(布拉格)平面處的光衍射，由此透明層具有折射率的局部差異，并且生成鮮明但單色的圖像印象。它們不能通過對表面浮雕進行模塑來被復制。

如果要產(chǎn)生具有若干不同顏色區(qū)域的體全息圖，一般必須使用若干母版來將體全息圖暴露到不同波長的光中。在調(diào)換母版時，必然發(fā)生定位不精確性，這降低了體全息圖的質(zhì)量。

本發(fā)明的目標因此是提供一種用于產(chǎn)生經(jīng)改進的體全息圖的方法和母版。本發(fā)明的進一步目標是提供具有經(jīng)改進的體全息圖的安全元件以及具有這樣的體全息圖的安全文檔。

這一目標是使用權(quán)利要求1、30、30以及39的主題來達成的。

這樣的用于產(chǎn)生具有第一顏色的至少一個第一區(qū)域和第二顏色的至少一個第二區(qū)域的體全息圖的方法包括以下步驟：

a)提供由光敏聚合物制成的體全息圖層；

b)將具有表面結(jié)構(gòu)的母版布置在所述體全息圖層上；

c)使用相干光來曝光所述母版，其中入射在所述母版的表面的至少一個第一部分區(qū)域上的光在所述體全息圖層的所述至少一個第一區(qū)域的方向上被衍射或反射，并且入射在所述母版的表面的至少一個第二部分區(qū)域上的光在所述體全息圖的所述至少一個第二區(qū)域的方向上被衍射或反射，并且其中由所述第一和第二部分區(qū)域衍射或反射的光在至少一個光學性質(zhì)方面是不同的。

本發(fā)明進一步涉及一種與這樣的方法一起使用的母版，該母版包括具有在它們的光學性質(zhì)方面不同的第一和第二部分區(qū)域的表面結(jié)構(gòu)。

通過所描述的方法，可獲得具有體全息圖層的安全元件，在該層中形成具有至少兩個區(qū)域(每一區(qū)域具有不同顏色)的體全息圖。

安全元件可意指例如文檔、鈔票等的轉(zhuǎn)移膜、層壓膜或安全線。

使用這一類型的安全元件，可以產(chǎn)生安全文檔，該安全文檔尤其被形成為標識文檔、護照文檔、簽證文檔、信用卡、鈔票、證券等。安全元件可尤其被布置在安全文檔的窗口中，即在透明區(qū)域中，尤其是安全文檔中的通孔中。

使用這一類型的方法，使用單個母版來產(chǎn)生多色體全息圖由此是可能的，然而其中曝光不必與母版配準地發(fā)生。不同顏色的區(qū)域仍然總是以相對于彼此完美配準(換言之，以期望的固定位置關(guān)系)以及與母版的衍射性花紋形成結(jié)構(gòu)完美配準的方式來布置。與將若干母版用于各相繼曝光步驟形成對比，不必采取附加步驟來確保配準，即各相應顏色區(qū)域的位置上精確的布置。該方法因此既特別簡單又特別可靠。此外，它實現(xiàn)不同顏色的區(qū)域的非常高的分辨率，尤其是在微米范圍中。

配準精確或重合精確意指兩個元素或區(qū)域相對于彼此的相對位置精確的定位。位置上精確的定位可尤其通過光學上可檢測的配準標記或重合標記來實現(xiàn)。這些配準標記或重合標記可以表示特定分開的元素或區(qū)域，或者它們本身可以是要被定位的元素或區(qū)域的一部分。

區(qū)域可以是連貫的或者包括空間上分開的子區(qū)域。

優(yōu)選地，對于預定的衍射階數(shù)和/或偏振和/或反射方向和/或波長，所述第一和第二部分區(qū)域所衍射或反射的光在強度方面相差至少10％，優(yōu)選地相差至少50％。

以此方式，也使用母版的整個表面上的曝光來產(chǎn)生體全息圖的各區(qū)域是可能的，即不必分開地曝光母版的第一和第二部分區(qū)域就能產(chǎn)生不同顏色的區(qū)域。這促進了對曝光過程的精確控制并且由此尤其實現(xiàn)了上述高分辨率。

在優(yōu)選實施例中，使用具有不同深度的二元光柵的母版。

二元光柵是具有基本上矩形的光柵輪廓的光柵。從而具有基本上垂直的邊緣的峰和谷交替出現(xiàn)。深二元光柵可被設(shè)計成使得它們對于第一波長而言充當鏡子(即，在零階強反射)，但對于第二波長而言具有弱零階，確切而言在一階中強衍射。這通過實現(xiàn)不具有π/2相位深度而是具有π/2+n*2π相位深度的兩個二元光柵來實現(xiàn)，其中n是小整數(shù)并且表示“過定相”因子。使用二元或多級光柵的這一所謂的“過定相”(例如，在coline.、webb、juliand.c、jones等人的“激光技術(shù)和應用手冊：卷iii：應用”，物理學發(fā)布學會有限公司，第2639頁中描述的)，期望效果被達到且可特別容易地產(chǎn)生母版的期望的因波長而異的部分區(qū)域。

為此，尤其有利的是使用具有在第一和第二區(qū)域中帶有不同結(jié)構(gòu)深度的二元光柵的母版。

對于給定波長和光柵周期，在零階和一階衍射的光束的強度基本上由結(jié)構(gòu)深度來確定，結(jié)果是能以此方式特別容易地達到期望的波長選擇性。最優(yōu)結(jié)構(gòu)深度在此取決于覆蓋光敏聚合物的折射率。

尤其有利的是使用如下母版：所述母版在所述第一部分區(qū)域中具有從350nm到510nm的結(jié)構(gòu)深度，優(yōu)選地從400nm到460nm的結(jié)構(gòu)深度，并且在所述第二部分區(qū)域中具有從450nm到630nm的結(jié)構(gòu)深度，優(yōu)選地從510nm到570nm的結(jié)構(gòu)深度。精確值在此取決于覆蓋光敏聚合物的折射率以及曝光波長。在本情形中，折射率被假定為n＝1.51。對于照明波長，假定640nm(紅)和532nm(綠)。對于不同波長對，相應地適用不同結(jié)構(gòu)深度。

在第一部分區(qū)域中，這樣的母版具有針對紅光的強零階和弱一階，并且在第二部分區(qū)域中，具有針對綠光的強零階和弱一階。以此方式，可以產(chǎn)生光學上吸引人的雙色的紅綠體全息圖。

因此，使用不同地設(shè)計的母版來產(chǎn)生不同顏色的體全息圖是可能的。具體而言，以下顏色組合是感興趣的，例如：紅-青綠，紅-藍，橙-青綠，橙-藍，黃-青綠，黃-藍。特定顏色組合的兩個二元光柵的結(jié)構(gòu)深度是通過使用上述“過定相”并確定“過定相”因子“n”來獲得的，以使得一個二元光柵對于第一波長而言充當鏡子(即，在零階強反射)，但是對于第二波長具有弱零階，確切而言強衍射到一階中。為此，一般通過精確的電磁衍射理論來執(zhí)行計算。

此外，使用如下母版是有利的：所述母版具有從500到10000nm的光柵周期，優(yōu)選地從1000nm到3000nm的光柵周期。

或者，使用具有多階梯(尤其是四階梯)光柵的母版也是可能的。與二元光柵相同，這樣的光柵具有基本上垂直的邊緣，但不包括相等深度的谷和相等高度的峰的規(guī)則序列，而是包括分別具有增大和減小的結(jié)構(gòu)深度的多個階的重復序列。這樣的結(jié)構(gòu)(也稱為相位光柵)具有特別高的波長選擇性并且尤其可被用來在體全息圖中產(chǎn)生兩個以上顏色。在使用三原色(例如，rgb(紅綠藍))和對應的顏色網(wǎng)格時，具有高配準精確度的真彩全息圖的產(chǎn)生因而是可能的。

有利的是使用相鄰各階之間的結(jié)構(gòu)深度相差80nm到600nm(優(yōu)選地120nm到400nm)的母版。

使用具有閃耀光柵的母版也是可能的。與已經(jīng)描述的二元光柵形成對比，閃耀光柵具有鋸齒形的橫截面輪廓。取決于曝光期間的入射角，衍射光的衍射角也變化并且因此經(jīng)曝光的體全息圖中的各bragg平面之間的距離也變化。以此方式，可使用單個母版來同樣產(chǎn)生多色全息圖。

使用如下母版是有利的：閃耀光柵被布置在所述第一和第二部分區(qū)域中相對于彼此傾斜的平面上，其中布置在所述第一和第二部分區(qū)域中的所述閃耀光柵相對于由所述體全息圖層跨越的平面的絕對傾角優(yōu)選地是不同的。在這樣的母版的情形中，如果用于曝光的光相對于母版的表面法線的入射角保持恒定，則對于各部分區(qū)域，仍然導致相對于布置在此的閃耀光柵的不同入射角，結(jié)果是：對于朝向體全息圖的各區(qū)域衍射的光，不同衍射角并且由此不同顏色出現(xiàn)在這些區(qū)域中。這允許特別簡單的曝光。

有利的是，各平面相對于彼此傾斜從5°到90°(優(yōu)選地，從20°到60°)。

使用具有fabry-pérot(法布里-珀羅)層系統(tǒng)的母版也是可能的。這樣的層系統(tǒng)也可被用于實現(xiàn)波長選擇性母版。這一類型的系統(tǒng)包括部分反射(具體地是半透明)層和反射(具體地是不透明)層，在它們之間特別是布置有透明的間隔層。入射光的一部分在部分反射層處反射，又一部分穿透該部分反射層并在反射層處反射。波長選擇性源自兩個結(jié)果得到的經(jīng)反射的部分光束的干涉，且可通過間隔層的層厚度來調(diào)整。

間隔層的層厚度通常在100nm和500nm之間；然而，也可設(shè)想將層厚度下降到50nm或幾微米。

有利的是：fabry-pérot層系統(tǒng)的各平面之間的距離在所述第一和第二部分區(qū)域之間相差10nm到200nm，優(yōu)選地20nm到100nm。各平面之間的距離意指上述間隔層的層厚度。

在又一優(yōu)選實施例中，使用在所述第一和/或第二部分區(qū)域中提供偏振表面結(jié)構(gòu)的母版。由此促進了各部分區(qū)域的選擇性曝光。如果例如在第一部分區(qū)域中提供偏振表面結(jié)構(gòu)并用光照射母版，光的偏振面垂直于這一結(jié)構(gòu)的偏振面，則第一部分區(qū)域被從該曝光中選擇性地排除。例如，與偏振表面結(jié)構(gòu)平行地偏振的不同波長的光隨后可被用于曝光，結(jié)果是第一部分區(qū)域現(xiàn)在被選擇性地曝光。偏振在此可意指線偏振和圓偏振兩者。

以下是尤其有利的：使用其中所述偏振表面結(jié)構(gòu)的偏振方向在所述第一和第二部分區(qū)域中不同的母版。

為此，可例如使用如下母版：該母版在每一情形中在所述第一和第二部分區(qū)域中具有帶有小于用來曝光所述母版的光的波長的光柵周期的零階衍射結(jié)構(gòu)，其中該衍射結(jié)構(gòu)不同地影響入射光的偏振。

這兩個部分區(qū)域可由此按所描述的方式被選擇性地曝光。尤其有利的是第一和第二部分區(qū)域中的偏振面彼此垂直。

進一步有利的是曝光發(fā)生在至少兩個相繼的曝光步驟中。

母版的這兩個部分區(qū)域的不同光學性質(zhì)可由此被用來產(chǎn)生體全息圖的不同顏色區(qū)域。母版的重新定位不是必需的，結(jié)果是可達到非常良好的配準精確度。

有利的是，曝光步驟以入射光的不同波長和/或不同曝光角度和/或不同偏振方向來執(zhí)行。

用于曝光的光的所選光學性質(zhì)符合母版的各部分區(qū)域的光學性質(zhì)，如以上解釋的。

有利的是，曝光步驟之一以從600nm到660nm的波長、優(yōu)選地從620nm到640nm的波長來執(zhí)行，且所述曝光步驟中的另一步驟以從500nm到560nm的波長、優(yōu)選地從520nm到550nm的波長來執(zhí)行。由此可產(chǎn)生紅綠全息圖。在使用具有二元光柵或相位光柵的母版時這是尤其有利的。如果不同波長被用于曝光，則也可產(chǎn)生不同顏色。例如，黃色或橙色全息圖可通過使用范圍從560nm到590nm的激光進行曝光來產(chǎn)生，并且藍色全息圖可通過使用范圍從400nm到480nm的激光進行曝光來產(chǎn)生。

此外，有利的是，用于兩個曝光步驟的光的偏振面相差90°。不同偏振方向可以與不同波長相組合以達到期望的顏色效果。

進一步有利的是曝光步驟中的至少一者在整個表面上執(zhí)行。由此可在全息圖中產(chǎn)生純色表面。

然而，在網(wǎng)格中執(zhí)行曝光步驟中的至少一者也是有利的。如果形成網(wǎng)格的小(即高分辨率)顏色區(qū)域要被組合以產(chǎn)生混合顏色印象，則這是尤其有利的。對于花紋的亮色背景的產(chǎn)生而言，網(wǎng)格布置也可以是有利的。

有利的是網(wǎng)格是點或線網(wǎng)格。

點網(wǎng)格一般是指包括不同小型元素的網(wǎng)格。這些元素可以是圓形的，但也可采用不同結(jié)構(gòu)，諸如舉例而言星型、正方形、字母數(shù)字字符，等等。

網(wǎng)格優(yōu)選地具有從30μm到500μm的網(wǎng)格寬度，尤其優(yōu)選地從50μm到300μm的網(wǎng)格寬度。

有利的是執(zhí)行多個曝光步驟，其中在每一情形中曝光發(fā)生在相對于彼此偏移的點網(wǎng)格中。網(wǎng)格相對于彼此的旋轉(zhuǎn)可例如被改變。

在第一曝光步驟中使用點或線網(wǎng)格并在第二步驟中在整個表面上進行曝光也可以是切合實際的。

具體而言，有利的是以不同波長執(zhí)行個體曝光步驟，尤其是在原色的情形中，例如rgb(紅綠藍)。以此方式，可產(chǎn)生網(wǎng)格化的真彩全息圖。

曝光優(yōu)選地以2mj/cm²到200mj/cm²、優(yōu)選地5mj/cm²到50mj/cm²的光強發(fā)生。

進一步有利的是第一和/或第二區(qū)域形成設(shè)計元素，具體地是符號、標志、圖像，尤其是肖像或字母數(shù)字字符。

然而，還可提供的是：一個區(qū)域提供信息項且另一區(qū)域形成該信息項從其突出的周圍環(huán)境或背景。信息項可以例如是標志，它在一個觀察位置中看起來相對于暗背景是亮的且在另一觀察位置中看起來相對于亮背景是暗的。因而可以規(guī)定在體全息圖傾斜或移動時，發(fā)生從陽性表示到陰性表示的變化或反過來。此外，各區(qū)域可被形成以使得一個區(qū)域形成另一區(qū)域的邊緣。一個區(qū)域因而例如可再現(xiàn)字母數(shù)字字符的邊界且另一區(qū)域再現(xiàn)該字母數(shù)字字符本身。

為了獲得具有長期穩(wěn)定性的全息圖，特別是從紫外固化聚合物形成的體全息圖層在曝光之后通過固化、尤其是通過紫外輻射來進一步固定。

體全息圖可以與安全元件中的和/或安全文檔上的其他安全特征相組合。具體而言，衍射和/或折射表面浮雕結(jié)構(gòu)(它具有強化光學效果的反射層，包括例如金屬氧化物或納米顆粒(諸如例如聚(鈦酸二丁酯)聚合物和聚(苯乙烯-烯丙醇)共聚物或者硫化鋅和二氧化鈦的混合物)的經(jīng)汽相沉積或印上的半透明或不透明金屬和/或透明hri層(hri＝高折射率))也可被布置成與體全息圖毗鄰和/或與其交疊。在此，優(yōu)選地，hri層具有大于1.8的折射率，進一步優(yōu)選地，大于2.0的折射率。

布置通過已知印刷工藝來應用的安全印刷也是可能的，例如包括與體全息圖毗鄰和/或交疊的非常精細的線(具體而言，多色線)的一個或多個雕花。

通過這一類型的組合，其中相應的不同安全特征具有相對于彼此的非常高的配準精確度，光學效果以及對這樣的安全元件或安全文檔的防偽保護可被進一步增強。

具體而言，彼此組合的安全特征可以形成共同的總體花紋，其中在每一情形中，不同花紋元素從不同安全特征來形成。

用于所描述的方法的母版優(yōu)選地包括金屬基體，尤其是由鎳制成的金屬基體。

現(xiàn)在將參考各實施例示例來更詳細地解釋本發(fā)明。這些示例在如下附圖中示出：

圖1是多色體全息圖的實施例示例的示意性表示；

圖2是多色體全息圖的替換實施例示例的示意性表示；

圖3是通過母版的實施例示例以產(chǎn)生多色體全息圖的示意性截面表示；

圖4是第一波長的光在根據(jù)圖3的母版處的衍射的示意性表示；

圖5是第二波長的光在根據(jù)圖3的母版處的衍射的示意性表示；

圖6是紅光在具有2μm光柵周期的二元光柵處的衍射強度對于光柵的結(jié)構(gòu)深度的依存關(guān)系的圖形表示；

圖7是綠光在具有2μm光柵周期的二元光柵處的衍射強度對于光柵的結(jié)構(gòu)深度的依存關(guān)系的圖形表示；

圖8是紅光在具有3μm光柵周期的二元光柵處的衍射強度對于光柵的結(jié)構(gòu)深度的依存關(guān)系的圖形表示；

圖9是綠光在具有3μm光柵周期的二元光柵處的衍射強度對于光柵的結(jié)構(gòu)深度的依存關(guān)系的圖形表示；

圖10是通過具有階梯光柵的母版的實施例示例以產(chǎn)生多色體全息圖的示意性截面表示；

圖11是通過具有閃耀光柵的母版的實施例示例以按15°曝光角來產(chǎn)生多色體全息圖的示意性截面表示；

圖12是通過具有閃耀光柵的母版的實施例示例以按0°曝光角來產(chǎn)生多色體全息圖的示意性截面表示；

圖13是通過具有閃耀光柵的母版的實施例示例以按30°曝光角來產(chǎn)生多色體全息圖的示意性截面表示；

圖14是入射角與閃耀光柵的結(jié)果得到的波長之間的依存關(guān)系的圖形表示；

圖15是通過具有閃耀光柵的母版的實施例示例以使用相對于彼此傾斜的各光柵面來產(chǎn)生多色體全息圖的示意性截面表示；

圖16是用于使用相對于彼此傾斜的各光柵面來產(chǎn)生多色體全息圖的、具有閃耀光柵的母版的實施例示例的示意性俯視圖；

圖17是通過根據(jù)圖16的母版的示意性截面表示；

圖18是用于產(chǎn)生多色體全息圖的具有偏振濾光器的母版的實施例示例的示意性俯視圖；

圖19是用于曝光體全息圖的網(wǎng)格掩模的示意性表示；

圖20a-e是用于網(wǎng)格化的體全息圖的產(chǎn)生步驟的示意性表示；

圖21是體全息圖的曝光的示意性解說；

圖22是通過具有密封臘層的母版來使體全息圖曝光的示意性解說；

圖23是通過具有使表面結(jié)構(gòu)變平的密封臘層的母版來使體全息圖曝光的示意性解說；

圖24是通過體全息圖母版來使體全息圖曝光的示意性解說；

圖25是通過母版和網(wǎng)格掩模來使體全息圖網(wǎng)格化曝光的示意性解說；

圖26是通過母版和曝光激光的周期性調(diào)制來使體全息圖網(wǎng)格化曝光的示意性解說。

在圖1和2中，示出了體全息圖1的兩個實施例示例，它們各自具有帶紅色的區(qū)域11和帶綠色的區(qū)域12。在根據(jù)圖1的實施例示例中，區(qū)域11、12形成花形式的圖形花紋，在圖2中是字符。

一般而言，區(qū)域11、12可以形成符號、標志、圖像或字母數(shù)字字符形式的圖形花紋。

然而，還可提供的是：一個區(qū)域11、12提供信息項且另一區(qū)域12、11形成該信息項突出于其中的周圍環(huán)境。信息項可以例如是標志，它在一個觀察位置中看起來對照暗背景是亮的且在另一觀察位置中看起來對照亮背景是暗的。因而可以提供在體全息圖傾斜或移動時，發(fā)生從陽性表示到陰性表示的變化或反過來。此外，區(qū)域11、12可被形成以使得一個區(qū)域11、12形成另一區(qū)域12、11的邊緣。一個區(qū)域因而例如可再現(xiàn)字母數(shù)字字符的邊界且另一區(qū)域再現(xiàn)該字母數(shù)字字符本身。

為了產(chǎn)生這樣的體全息圖，由光敏聚合物制成的體全息圖層通過對母版2的輻射被暴露于相干光。光敏聚合物優(yōu)選地是其中期望的折射率變化可以通過曝光或輻射來觸發(fā)的光敏聚合物。光敏聚合物是例如來自dupont的omnidx706光敏聚合物。進一步示例是具有從3μm到100μm層厚度的鹵化銀乳劑、液態(tài)光敏聚合物或雙色明膠。

在母版2被曝光時，入射在母版2的表面的至少一個第一部分區(qū)域21上的光在體全息圖層的至少一個第一區(qū)域11的方向上被衍射或反射，并且入射在母版2的表面的至少一個第二部分區(qū)域22上的光在體全息圖層的至少一個第二區(qū)域12的方向上被衍射或反射。第一和第二部分區(qū)域所衍射或反射的光在至少一個光學性質(zhì)方面是不同的。

這在圖21中詳細示出。在曝光期間使體全息圖1與母版2直接接觸，以使得入射的激光束4被母版2衍射到體全息圖1的聚合物層18中并且在此可與入射光束干涉。在此處包括清漆層51和載體膜52的進一步層結(jié)構(gòu)5被附連到光敏聚合物層18。

使用這一類型的方法，使用單個母版2來產(chǎn)生多色體全息圖1因而是可能的。不同顏色的區(qū)域11、12因此總是相對于彼此完美配準(換言之，以期望的固定位置關(guān)系)地布置。

優(yōu)選地，對于預定的衍射階數(shù)和/或偏振和/或反射方向和/或波長，第一部分區(qū)域21和第二部分區(qū)域22所衍射或反射的光在強度方面相差至少10％(優(yōu)選地相差50％)。

母版2優(yōu)選地包括金屬基體，尤其是由鎳制成，在該金屬基體的表面上形成表面結(jié)構(gòu)。

母版2的表面結(jié)構(gòu)也可以用薄且透明的密封層27(參見圖22)來密封。替換地，密封層27也可以更厚且覆蓋該結(jié)構(gòu)或使該結(jié)構(gòu)完全變平(參見圖23)。具有體全息圖28而不是表面浮雕的母版2也可被使用(參見圖24)。這一體全息圖母版2也可任選的提供有密封層27。從表面結(jié)構(gòu)與體全息圖的組合中形成母版同樣是可設(shè)想的，其中表面結(jié)構(gòu)和體全息圖可彼此毗鄰地布置和/或彼此交疊地布置。

母版2的表面結(jié)構(gòu)的第一示例在圖3中示出。它是二元光柵。

二元光柵是具有基本上矩形光柵輪廓的光柵。由此具有基本上垂直的邊緣的峰和谷交替出現(xiàn)。深二元光柵可被設(shè)計成使得它們對于第一波長而言充當鏡子(即，在零階強反射)，但對于第二波長而言具有弱零階，確切而言在一階強衍射。因而可特別容易地產(chǎn)生母版2的期望的因波長而異的部分區(qū)域21、22。這在圖4和5中示出。

因此，使用不同地設(shè)計的母版來產(chǎn)生不同顏色的體全息圖是可能的。具體而言，以下顏色組合是感興趣的，例如：紅-青綠，紅-藍，橙-青綠，橙-藍，黃-青綠，黃-藍。特定顏色組合的這兩個二元光柵的結(jié)構(gòu)深度是通過使用上述“過定相”并確定“過定相”因子“n”來獲得的，以使得一個二元光柵對于第一波長而言充當鏡子(即，在零階強反射)，但對于第二波長而言具有弱零階，確切而言強衍射到一階。為此，一般通過精確的電磁衍射理論來執(zhí)行計算。

用于這一波長特異性的必要結(jié)構(gòu)參數(shù)是二元光柵的結(jié)構(gòu)深度。如可在圖3中看到的，母版2在部分區(qū)域21和22中的表面結(jié)構(gòu)僅在結(jié)構(gòu)深度方面是不同的。

衍射強度對于結(jié)構(gòu)深度的嚴格依存關(guān)系在圖6到9中針對各種曝光波長和入射角來解說?？梢郧宄乜吹剑缭谌肷浣菫?°且光柵周期為2μm的情形中，對于640nm的紅光而言，在440nm結(jié)構(gòu)深度處在零階達到高衍射效率，并且在540nm結(jié)構(gòu)深度處在一階達到高衍射效率(圖6)。作為對比，在使用532nm綠光來照射時，在550nm結(jié)構(gòu)深度處在零階達到高效率并且在470nm結(jié)構(gòu)深度處在一階達到高效率(圖7)。對于給定結(jié)構(gòu)深度，這樣的二元光柵因而具有高波長選擇性。這可應用于具有3μm周期的光柵(圖8和9)。二元光柵與不同結(jié)構(gòu)深度的部分區(qū)域21、22(在圖3中示出)的組合因此高度適用于產(chǎn)生體全息圖的期望的不同顏色區(qū)域11、12。

作為所描述的二元光柵的補充，多階梯光柵也可被使用，如圖10中所示。代替交替的谷和峰，這些光柵在輪廓上具有分別帶有增大和減小的結(jié)構(gòu)深度的重復階梯序列。

這樣的結(jié)構(gòu)(也稱為相位光柵)具有特別高的波長選擇性并且尤其可被用來在體全息圖中產(chǎn)生兩個以上顏色。在使用三原色(例如，rgb(紅綠藍))時，具有高配準精確度的真彩全息圖的產(chǎn)生因而是可能的。

有利的是使用其相鄰各階梯之間的結(jié)構(gòu)深度相差80nm到600nm(優(yōu)選地120nm到400nm)的母版。

使用具有閃耀光柵的母版也是可能的。這在圖11到13中示出。

與已經(jīng)描述的二元光柵形成對比，閃耀光柵具有鋸齒形的橫截面輪廓。取決于曝光期間的入射角，衍射光的衍射角也變化并且因此經(jīng)曝光的體全息圖中的各bragg平面之間的距離也變化。以此方式，可使用單個母版來同樣產(chǎn)生多色全息圖。

如圖11所示，當使用具有532nm波長的綠激光以及與示例性閃耀光柵的表面法線呈15°的入射角來曝光時，在結(jié)果得到的體全息圖中產(chǎn)生綠色區(qū)域。在其他同等條件下，以0°入射角獲得藍-綠區(qū)域(圖12)且以30°入射角獲得黃-綠區(qū)域(圖13)。

總體上，對于給定的曝光波長和給定的閃耀光柵，入射角與經(jīng)曝光的體全息圖的結(jié)果得到的顏色之間存在線性關(guān)系，如圖14中所解說的。

可通過在曝光期間改變?nèi)肷浣莵懋a(chǎn)生期望效果。然而，這使得對曝光激光的相對復雜的控制是必需的，因為入射角必須取決于激光束在母版上的位置而變化。可達成的分辨率可進一步由曝光激光束的相應局部照射表面的相對較大尺寸來約束。

因此，有利的是使用其中閃耀光柵被布置在若干部分區(qū)域21、22、23中的相對于彼此傾斜的平面24、25、26上的母版2。這樣的母版2的實施例示例在圖15和圖17中示意性地示出。

在這樣的母版2的情形中，如果用于曝光的光相對于母版2的表面法線的入射角保持恒定，則對于部分區(qū)域21、22、23，仍然導致相對于布置在此的閃耀光柵的不同入射角，結(jié)果是：對于朝向體全息圖的對應區(qū)域11、12、13衍射的光，不同衍射角并且由此不同顏色出現(xiàn)在這些區(qū)域中。這實現(xiàn)了特別簡單的曝光。

其他衍射結(jié)構(gòu)(諸如線性或交叉正弦光柵、線性或交叉二元光柵、菲涅耳類透鏡結(jié)構(gòu)或者與各向同性或各向異性的墊結(jié)構(gòu)相組合的上述結(jié)構(gòu))也可被使用以代替閃耀光柵。具體而言，在此可有利地使用具有以比一階衍射更高的階數(shù)來給出最大衍射效率的結(jié)構(gòu)深度的線性正弦光柵結(jié)構(gòu)。

有利的是各平面相對于彼此傾斜5°到90°(優(yōu)選地，20°到60°)。

部分區(qū)域21、22、23也可按復雜圖案來布置以實現(xiàn)任何圖形設(shè)計。這樣的母版2和結(jié)果得到的體全息圖1的示意俯視圖在圖16中示出。

母版2的進一步替換實施例在圖18中示出。部分區(qū)域21、22、23的波長選擇性在此通過相應的偏振結(jié)構(gòu)來達成。

如果例如在第一部分區(qū)域中提供偏振結(jié)構(gòu)并用光照射母版2，光的偏振面垂直于這一偏振結(jié)構(gòu)的偏振面，則第一部分區(qū)域被從該曝光中選擇性地排除。例如，與偏振結(jié)構(gòu)的偏振面平行地偏振的不同波長的光隨后可被用于曝光，結(jié)果是第一部分區(qū)域現(xiàn)在被選擇性地曝光。

作為對比，第二部分區(qū)域中的偏振結(jié)構(gòu)的偏振面優(yōu)選地被布置成垂直于第一部分區(qū)域的偏振結(jié)構(gòu)的偏振面。在第一曝光期間，第二部分區(qū)域因此被選擇性地曝光并且在第二曝光期間被排除曝光。

如果各曝光發(fā)生在不同波長處，則可以此方式使用單個母版來產(chǎn)生多色體全息圖。

在上述所有實施例中，曝光可發(fā)生在整個表面上。然而，已經(jīng)證明特定良好的結(jié)果可通過網(wǎng)格曝光來獲得。這作為示例在圖25中示出。為此，網(wǎng)格掩模3被布置在曝光激光束與母版2之間。如果若干曝光被執(zhí)行，則網(wǎng)格曝光也可以與整個表面上的曝光相組合。

取代掩模，網(wǎng)格化曝光也可被使用，其中掃描以及(在適當時)經(jīng)聚焦的第一激光束被強度調(diào)制(參見圖26)。激光束優(yōu)選地(通過內(nèi)部或外部調(diào)制)被打開和關(guān)閉?；蛘?，激光束可被擴展，且對強度分布進行調(diào)制的所謂的空間調(diào)光器可被使用。如果若干曝光被執(zhí)行，則網(wǎng)格化曝光也可以與整個表面上的曝光相組合。

尤其有利的是形成網(wǎng)格的小(即高分辨率)顏色區(qū)域被組合以產(chǎn)生混合顏色印象。為了產(chǎn)生花紋的亮色背景，尤其是為了產(chǎn)生背景色的半色調(diào)，網(wǎng)格布置也可以是有利的。

形成為點或線網(wǎng)格的網(wǎng)格掩模3的示例在圖18中示出。

點網(wǎng)格一般是指包括不同的小型元素的網(wǎng)格。這些元素可以是圓形的，但也可采用不同結(jié)構(gòu)，諸如舉例而言星型、正方形、字母數(shù)字字符，等等。

網(wǎng)格優(yōu)選地具有從50μm到300μm的網(wǎng)格寬度。

在圖20中，詳細地示出了多色網(wǎng)格化體全息圖的產(chǎn)生。為此，首先提供圖20a中示出的母版，其部分區(qū)域21、22在此形成標志。對于母版的部分區(qū)域21、22，可以使用用于產(chǎn)生期望的波長選擇性的上述所有表面結(jié)構(gòu)。

對于第一曝光，圖20b中示出的網(wǎng)格掩模3被布置在具有非透明區(qū)域31和透明區(qū)域32的光束路徑中，以使得它與母版2交疊，如圖20c中部分地示出的。該曝光隨后發(fā)生于紅光，紅光被第一部分區(qū)域21強衍射并且被第二部分區(qū)域22弱衍射。

從而獲得在圖20d中所示的中間產(chǎn)物。在其中紅光被母版2的第一部分區(qū)域21衍射的體全息圖的第一區(qū)域11中，形成了強紅色像素圖案14，而在第二區(qū)域12中，只發(fā)生弱曝光并且因而只形成了弱紅色像素15。

網(wǎng)格掩模隨后被移除并且執(zhí)行對綠光的進一步曝光。這發(fā)生在整個表面上。綠光現(xiàn)在被母版的第二部分區(qū)域22強衍射，結(jié)果是現(xiàn)在在體全息圖1的第二區(qū)域12的迄今未曝光部分中形成了強綠色像素16，如圖20e中所示，而只在第一區(qū)域11中形成弱綠色像素17。通過控制第一和第二曝光的光強度的比率，可稍微改變顏色印象。

總體上，由此產(chǎn)生了圖20f中表示的體全息圖1，其具有帶有紅色邊界的綠色背景上的紅色標志。所使用的掩模的網(wǎng)格寬度優(yōu)選地低于人眼的分辨能力，從而得到連續(xù)的顏色印象。

附圖標記的列表

1體全息圖

11區(qū)域

12區(qū)域

13區(qū)域

14像素

15像素

16像素

17像素

18體全息圖層

2母版