專利名稱：制作具有至少兩種重放色彩的全息圖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制作從一給定角度觀察時(shí)具有至少兩種重放色彩的全 息圖的方法，并涉及可通過這種方法得到的全息圖。
背景技術(shù)：
不論出于審美原因還是在安全領(lǐng)域中，具有多種色彩的全息圖均受 到高度期待。當(dāng)前使用浮凸金屬薄片(embossed foi 1 )批量生產(chǎn)技術(shù)來大量制 造全息安全標(biāo)簽。通過組合多幅圖像、圖像復(fù)雜度、多種照射形式、信 息、編碼信息、公開圖像、隱蔽圖像和標(biāo)簽防拆，來提供多種安全級(jí)別。 就此而言，還公知的是使用具有多種色彩的全息圖，這些全息圖幾乎不 可能用單個(gè)激光器來偽造，以及即使使用多個(gè)不同頻率的激光器也是難 以偽造的。W0 05/122099公開了制造多種用于安全應(yīng)用中的全息圖(包括多 色彩全息圖)的方法。在W0 05/122099中，通過使用那些在特定條件 下以一詳細(xì)限定的方式經(jīng)歷膨脹的特定聚合物，以及通過在記錄過程期 間控制聚合物材料的膨脹狀態(tài)，生成帶有不同色彩圖像或色彩圖像梯度 的全息圖。這如下地實(shí)現(xiàn)，即，在記錄全息圖之前以不同溶劑、濕度、 熱度、壓力或化學(xué)制品來預(yù)膨脹/預(yù)收縮聚合物，或者以化學(xué)方法選擇 性地硬化或軟化聚合物的區(qū)域。通過在聚合物的不同的膨脹狀態(tài)下記錄那些色彩不同的圖像，將這 些圖像彼此疊加在一起。當(dāng)全息圖變干時(shí)，在記錄期間聚合物的膨脹程 度將決定全息圖像的色彩的重放。EP 1244902涉及多路復(fù)用全息圖像，并還教示了不同圖像必須分 開記錄，即，在光敏聚合物膜從一個(gè)膨脹狀態(tài)過渡到另一個(gè)膨脹狀態(tài)的 整個(gè)過程中，將光敏聚合物膜暴露于一系列全息照射中。 一如W0 05/122099，全息記錄材料的膨脹狀態(tài)必須通過某些方式而得到控制， 典型地通過pH、離子濃度、濕度或水活度等。
使用可膨脹聚合物并在不同膨脹狀態(tài)下記錄全息成分(holographic element)意味著能夠用單個(gè)激光器來構(gòu)建多色彩全息圖，但存在的缺點(diǎn) 在于，其間的記錄步驟耗時(shí)、復(fù)雜且昂貴。替換性地，可以使用多個(gè)激 光器來構(gòu)建具有多個(gè)色彩的全息圖，但這依然存在昂貴且復(fù)雜的缺點(diǎn)。本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種生成多色彩全息圖的方法，所述方法克 服了已知方法的缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種制造包含了從一給定角度觀察時(shí)具 有至少兩種重放色彩的全息圖的產(chǎn)品的方法，所述方法包括步驟(i )在至少兩個(gè)不同角度中的每一個(gè)處將全息成分記錄到母板中；以及(ii)復(fù)制所述母板。 根據(jù)第二方面，本發(fā)明包括一種能夠通過根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法獲得的產(chǎn)品。本發(fā)明提供一種采用單個(gè)激光器制造多色彩全息圖的方法，而不需 要改變其上正在記錄全息圖的襯底的物理狀態(tài)。這是極為有利的，因?yàn)?它允許通過簡(jiǎn)單而廉價(jià)的過程制造安全全息圖(就非常難于偽造而言)。已經(jīng)通過這種方法構(gòu)建的全息圖具有獨(dú)特的顯示特性。發(fā)明的詳細(xì)說明通常，包含全息圖像的商品使用"母板"制成，全息圖從該"母板" "復(fù)制"到最終產(chǎn)品上。這是大量制造產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)且高效的途徑，并且 用于全息圖的批量生產(chǎn)。該過程對(duì)于全息圖領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是眾所 周知的。在本發(fā)明中， 一個(gè)具有不同全息成分的母板被構(gòu)建，其具有發(fā)散的 重放角。 一旦被復(fù)制到產(chǎn)品上，并在以一給定角度觀察時(shí)，將針對(duì)每個(gè) 成分呈現(xiàn)不同色彩。不同成分相對(duì)彼此的色彩通過改變母板中成分之間 的相對(duì)重放角度來控制。在至少兩個(gè)不同角度中的每一個(gè)處將全息成分記錄到母板中的步 驟，優(yōu)選地使用具有輪廓的母板來實(shí)現(xiàn)。在該實(shí)施例中，母板的每個(gè)成
分通過有輪廓的表面來表現(xiàn)。優(yōu)選地使用激光來記錄全息圖。由此，當(dāng) 將全息成分記錄在母板中時(shí)，激光可以是固定的，并且將記錄每個(gè)成分 處具有不同重放角度的全息成分。根據(jù)在產(chǎn)品上所期望的色彩的變化， 選擇具有輪廓的母板的形狀。對(duì)于具有三種色彩的產(chǎn)品，母板將被設(shè)計(jì) 成具有彼此成角度的三個(gè)成分的形狀。替換性地，可在記錄全息圖期間使母板相對(duì)于記錄激光轉(zhuǎn)動(dòng)，從而 使其以不同角度呈現(xiàn)給激光。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，由于母板是使用單個(gè)激光器形成，因此也可以 使用單個(gè)激光器實(shí)現(xiàn)復(fù)制。本發(fā)明特別地涉及作為全息傳感器的產(chǎn)品。全息傳感器產(chǎn)品通常包 括全息圖遍布其整個(gè)體積的支撐介質(zhì)。支撐介質(zhì)與分析物相互作用，從 而導(dǎo)致介質(zhì)的物理性質(zhì)改變，例如其極化率、反射率、折射率或吸收率 改變。這種改變引起可觀察到的全息成分光學(xué)特性上的變化。如果在全 息圖正在被入射的寬頻帶的非電離性電磁輻射重放時(shí)，發(fā)生了任何變 化，則可以觀察到色彩變化。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的全息圖，當(dāng)從給定角度 觀察全息圖時(shí)，將使每一色彩產(chǎn)生變化。存在多種基本方式來改變物理屬性，并因此改變光學(xué)特性。所改變 的物理屬性優(yōu)選為全息圖成分的尺寸。這種改變可通過將特定基團(tuán)合并到支撐基體(matrix)中得以實(shí)現(xiàn)，其中，這些基團(tuán)一旦與分析物相互 作用就發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，并導(dǎo)致支撐介質(zhì)的膨脹或收縮。這種基團(tuán)優(yōu)選地 是分4斤物種類的特定的結(jié)合共扼物(binding conjugate)。另一種改 變物理屬性的方式為改變支撐介質(zhì)的活性水含量。僅通過改變支撐介質(zhì)的組分，就可以將全息傳感器用于檢測(cè)多種分 析物。介質(zhì)優(yōu)選包括聚合物基體，該基體的組分必須被優(yōu)化以獲得高質(zhì) 量膜，即，具有在其內(nèi)可形成全息條紋的均勻基體的膜。W0 95/26499、 W0 99/63408和W0 04/081676中/>開了合適的傳感器。全息效應(yīng)可以通過如下來表現(xiàn)，即，照射(例如在白光、UV或紅 外線輻射下)、特定溫度、磁力或壓力條件，或者特定的化學(xué)、生物化 學(xué)或生物刺激。全息圖可為對(duì)象的圖像，或是圖像的2維或3維效應(yīng)， 并且可具有一種僅通過放大才可見的圖案的形式。本發(fā)明的全息圖可用于鑒別物品。該全息圖可應(yīng)用于一種采用了可
轉(zhuǎn)印的全息膜的物品，所述膜例如設(shè)置在熱壓印帶(hot stamping tape) 上。所述物品可為交易卡、鈔票、護(hù)照、身份證、智能卡、駕照、股票、 債券、支票、支票卡、發(fā)票(tax banderole)、禮券、郵票、火車票 或飛機(jī)票、電話卡、彩票卡、門票、信用卡或借記卡、商務(wù)卡、或用于 消費(fèi)者、商標(biāo)或產(chǎn)品保護(hù)以便區(qū)分真假產(chǎn)品或者辨別被盜產(chǎn)品的項(xiàng)目。 全息圖可用來為智能封裝應(yīng)用提供產(chǎn)品和包裝信息。"智能封裝"指的 是一種系統(tǒng)包括了容器、包裝材料或盒子的一部分或附件來監(jiān)控、指示 或測(cè)驗(yàn)產(chǎn)品信息或質(zhì)量或那些會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量、支架壽命或安全性或特 定應(yīng)用的環(huán)境條件，例如包括了那些顯示時(shí)間-溫度、新鮮度、濕度、 酒精、氣體、實(shí)體損害等的指示器。所述物品可為防踩踏標(biāo)簽或密封件。 替換性地，全息圖可應(yīng)用于諸如任何工業(yè)或手工項(xiàng)目的具有裝飾元 件的產(chǎn)品或應(yīng)用，所述產(chǎn)品或應(yīng)用包括但不限于如下項(xiàng)目珠寶系列、 服飾系列(包括鞋類)、織物、家具、玩具、禮物、家用系列(包括陶 器和玻璃器具)、建筑用品(包括玻璃、瓷磚、涂料、金屬、磚塊、陶 器、木料、塑料以及其他內(nèi)部和外部安裝材料)、藝術(shù)品(包括圖片、 雕塑品、陶瓷品、和輕質(zhì)安裝材料)、文具(包括賀年卡、信箋和宣傳 材料)以及體育用品。


圖1A-1E為顯示母板的表面起伏(surface relief )以及所形成的 全息條紋的示意圖。下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。實(shí)施例1母板全息圖由使用了標(biāo)志的鎳薄片制成。所述薄片具有反射背景， 其反射所有與法線成4。的光。標(biāo)志的藍(lán)色部分被構(gòu)建為反射與法線成 45°的532nm光，而橙色部分被構(gòu)建為反射與法線成30°的532nm光， 從而形成如下一種母板全息圖所述母板全息圖具有一些從特定角度觀 察時(shí)反射不同色彩的成分。然后使用532nm激光在膠質(zhì)膜中形成母板的 接觸復(fù)制品，并且形成的全息圖顯示出與母板相同的色彩特性。 實(shí)施例2
通過在反射背景的上方形成如圖1A和1B所示的2個(gè)表面起伏對(duì)象 A和B，來證實(shí)本系統(tǒng)的原理。當(dāng)全息記錄介質(zhì)被放置在該表面起伏對(duì) 象的上方并接著受到相干激光束的照射時(shí)，干涉圖案被記錄并顯影到聚 合物中，該干涉圖案描述了起伏圖案(圖1C-E)。條紋之間的距離可以 通過布拉格方程進(jìn)行近似描述入=2ndcos0其中，8為入射角，d為條紋之間的距離，入為衍射波長，n為真 空中平均折射率。因此，條紋間的距離ds由所使用的激光頻率來確定， 并且對(duì)所有記錄的表面起伏對(duì)象以及背景反射鏡而言均相同。當(dāng)現(xiàn)在利用白光照射全息圖，并且垂直全息圖表面進(jìn)行觀察時(shí)，對(duì) 于表面起伏對(duì)象A和B而言，相對(duì)于視角的條紋間間隔分別變?yōu)閐a和 dc (圖1C和1E),對(duì)于反射鏡而言則該間隔保持相同(圖1D)。根據(jù)布 拉格方程，這就將導(dǎo)致在每個(gè)特定視角處，有不同的光頻率或有不同色 彩的光被反射，從而形成在表面起伏對(duì)象所處的各點(diǎn)處具有多種色彩的 全息圖。背景反射鏡具有與記錄圖像所用的激光相同的頻率或色彩。
權(quán)利要求
1. 一種制造包含在一給定角度處觀察時(shí)具有至少兩種重放色彩的全息圖的產(chǎn)品的方法，所述方法包括步驟(i)在至少兩個(gè)不同角度中的每一個(gè)處將全息成分記錄在母板中；以及(ii)復(fù)制所述母板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述母板被設(shè)計(jì)成具有輪廓， 并包括相對(duì)彼此成角度的至少兩個(gè)表面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，使用激光記錄所述全息 成分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在步驟(i)期間，所述母 板相對(duì)于激光束轉(zhuǎn)動(dòng)。
5. —種能夠通過根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法獲得的產(chǎn)品， 包含在給定角度觀察時(shí)具有至少兩種重放色彩的全息圖。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的產(chǎn)品，其中所述全息圖通過光衍射產(chǎn)生。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的產(chǎn)品，其中所述全息圖僅在放大情況 下可見。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5、 6或7所述的產(chǎn)品，其中所述全息圖像為對(duì)象 的圖像或呈現(xiàn)2維或3維效應(yīng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，進(jìn)一步包括在受激光照 射時(shí)產(chǎn)生干涉效應(yīng)的裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的產(chǎn)品，其中所述裝置包括消偏光層。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5-10中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述全息圖在白 光、UV光或紅外線輻射下可見。
12. 根據(jù)權(quán)利要求5-11中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述全息圖在特 定溫度、/磁力或壓力狀況下可見。
13. 根據(jù)權(quán)利要求5-12中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其上具有光學(xué)濾波器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求5-13中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述光學(xué)濾波器 為帶通濾波器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求5-14中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述母板包括漫反射表面。
16. 根據(jù)權(quán)利要求5-15中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，具有機(jī)器可讀特征， 該特征取決于特定光學(xué)元件的特定角度和/或色彩。
17. 根據(jù)權(quán)利要求5-16中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其包括全息傳感器。
18. —種檢測(cè)樣品中的分析物的方法，其包括使所述樣品接觸根據(jù) 權(quán)利要求15所述的傳感器介質(zhì)，并且檢測(cè)任何光學(xué)特性變化。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述分析物是化學(xué)種類、 生物化學(xué)種類或生物種類。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其中，使用選自光讀出器、 移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的裝置來探測(cè)所述光學(xué)特性變化。
21. —種包含根據(jù)權(quán)利要求5-17中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品的物品。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的物品，其為交易卡、鈔票、護(hù)照、身份 證、智能卡、駕照、股票、債券、支票、支票卡、發(fā)票、禮券、郵票、 火車票或飛機(jī)票、電話卡、彩票卡、門票、信用卡或借記卡、商務(wù)卡、 或用于消費(fèi)者、商標(biāo)或產(chǎn)品保護(hù)以便區(qū)分真假產(chǎn)品或者辨別被盜產(chǎn)品項(xiàng) 目。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的制品，其為如本說明書所限定的智能封 裝項(xiàng)目。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的制品，其為包括裝飾元件的工業(yè)或手工 項(xiàng)目，這些項(xiàng)目選自珠寶系列、服飾系列(包括鞋類)、織物、家具、 玩具、禮物、家用系列(包括陶器和玻璃器具)、建筑用品(包括玻璃、 瓷磚、涂料、金屬、磚塊、陶器、木料、塑料以及其他內(nèi)部和外部安裝 材料)、藝術(shù)品(包括圖片、雕塑品、陶瓷品、和輕質(zhì)安裝材料)、文具(包括賀年卡、信箋和宣傳材料)以及體育用品。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的制品，其為用于農(nóng)業(yè)研究、環(huán)境研究、 人類或牲畜病情預(yù)斷、醫(yī)療、診斷、治療、化學(xué)分析或石化分析的產(chǎn)品 或裝置。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的制品，其為試驗(yàn)片、芯片、彈藥筒、藥 簽、試管、吸液管、隱形眼鏡、結(jié)膜下植入、皮膚下植入、酒精測(cè)定計(jì)、 導(dǎo)尿管、或流體采樣或分析裝置。
27. —種包含根據(jù)權(quán)利要求17所述的傳感器的可轉(zhuǎn)印全息膜。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的膜，其存在于熱壓印帶上。
29. —種提高物品安全性的方法，其包括將傳感器從根據(jù)權(quán)利要求 27或28所述的膜傳送到所述制品上。
30. —種包括根據(jù)權(quán)利要求17所述的傳感器的系統(tǒng)，其能夠從所述 傳感器產(chǎn)生數(shù)據(jù)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)的用途，用于存儲(chǔ)、控制、傳送、 報(bào)告和/或建模由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種制作包含以一給定角度觀察時(shí)具有至少兩種重放色彩的全息圖的產(chǎn)品的方法，所述方法包括步驟(i)在至少兩個(gè)不同角度中的每一個(gè)處將全息成分記錄在母板中；以及(ii)復(fù)制所述母板。通過在反射鏡背景上方構(gòu)建2個(gè)表面起伏對(duì)象A和B來證實(shí)所述系統(tǒng)的原理。當(dāng)全息記錄介質(zhì)被放置在該表面起伏對(duì)象的上方并接著受到相干激光束的照射時(shí)，干涉圖案被記錄和顯影到聚合物中，該干涉圖案描述了起伏圖案(C-E)。當(dāng)利用白光照射全息圖，并且垂直全息圖表面進(jìn)行觀察時(shí)，對(duì)于表面起伏對(duì)象A和B而言，相對(duì)于視角的條紋間間隔分別變?yōu)閐_a和d_c(圖C和E)，對(duì)于反射鏡而言則該間隔保持相同(圖D)。這就將導(dǎo)致在每個(gè)特定視角處，有不同的光頻率或有不同色彩的光被反射。
文檔編號(hào)G03H1/04GK101401045SQ200780008783
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月18日
發(fā)明者S·卡比蘭, S·特雷爾 申請(qǐng)人:精確全息圖有限公司