全息或衍射装置的制作方法

专利名称：全息或衍射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合于鉴别各种物品和产品的全息或衍射装置。
背景技术：
利用浮雕式薄膜批量生产技术，当前大量制作全息安全标记。通 过多个图像，图像复杂性，多种颜色，多种照明方式，消息，编码消 息，外显图像，掩蔽图像和防标记去除的组合，提供各种级别的安全 性。
设计成覆盖可视打印文件的半透明浮雕式反射全息图是众所周
知的。US5351142公开一种包含透明浮雕层的反射全息图，其中利用 氧化锡钨层提高它的反射率。US5781316公开一种制作包含透明浮雕 层的反射全息图有效方法，其中利用硫化锌层提高它的反射率。 US4856857公开一种包含透明浮雕层的反射全息图，其中利用不同折 射率的覆盖层提高它的反射率。这些方法制作浮雕式反射全息图结构， 它产生稳定的图像，即， 一种设计成在正常工作条件下不改变可见度 或外观的全息图。
US5838466公开一种包含透明浮雕层的反射全息图，其中通过添 加透明层抑制它的反射率，利用手工方式去除透明层而使全息图像可 见。这种装置是一种提供掩蔽浮雕式反射全息图的装置，利用手工方 式去除折射率匹配层，可以容易地显露这种全息图。
另一种提供掩蔽全息图像的方法是形成存储的图像，因此，只有 利用聚焦光束可以读出该图像，如在US5742411中所公开的。
在全息安全标记领域之外，但是在化学检测领域中，已经描述过 这样的几种装置和方法，它的工作原理是改变衍射光栅和其他表面结 构的光衍射性质，为的是检测化学分析物的存在或浓度。W088/07273， EP0254575和US5118608都公开了利用聚合物处理衍射光栅的方法，
化学配位体粘附到聚合物上，因此，通过化学分析物粘合到配位体上， 可以改变光栅的光学性质。这种类型的光学装置试图检测衍射光的强 度或衍射光颜色的微小变化，为的是把这种变化解释成分析物的存在 或浓度。它们不是图像形成装置或安全标记。
W095/26499公开一种全息传感器。该传感器包括全息支持媒 体和在其体积内设置的全息图。全息支持媒体与分析物相互作用，导
致该媒体的物理性质发生变化。这种变化诱发全息元件光学特性的变 化，例如，它的偏振性，反射率，折射率或吸收性。若在再现全息图 时发生任何变化(例如，利用入射宽带，非电离电磁辐射)，则利用 光检测器可以观察到颜色的变化。光检测器可以是光谦仪或者就是人 眼。
WO99/63408描述另一种制作全息传感器的方法。利用顺序的处 理技术，其中首先制作聚合物薄膜，并随后添加灵敏的卤化银粒子。 这些粒子的引入是通过扩散可溶性盐进入聚合物基体，它们之间的相 互作可以形成不可溶的光敏沉积物。然后记录全息图像。
WO01/50113描述一种包括多个全息记录的全息传感器。每个全 息图像的出现或外观是人眼可见的，它作为传感器响应于分析物的函 数；这种响应可以涉及可视图像的出现，消失或变化。通常，每个图 像有反射镨，其特征是它在不可见或可见光谦中的不同位置。对于每 个图像，光谱中的位置可能是唯一的，因此，这些图像可以由波长选 择性装置区分开，所以，它们是波长复用图像。在记录期间，全息支 持媒体的膨胀状态在每次咏光期间可能发生变化，从而在不同波长下 再现时产生各种图像。
WO04/081676描述一种"无银，，全息传感器，其中全息条紋是由 液体的不同膨胀程度确定。通过有选择地聚合(解聚)全息支持媒体， 记录全息图像，其中支持媒体在记录期间是在可膨胀状态。具体的过 程涉及两个聚合步骤，第一步是形成灵敏的聚合物基体，而第二步是 在选取的部分基体中形成不同程度或类型的聚合作用，从而形成全息 图像。第二步还可以涉及聚合物基体的交联或形成互相渗透的聚合物。

发明内容
本发明是基于这样的认识，上述类型传感器在安全领域可能有受 限的用途。本发明还基于各种技术的发明，利用这些技术可以使全息 装置的伪造更加困难。具体地说，本发明提供一种改进的浮雕式反射 全息图或衍射图形装置，它可应用于物品或产品，通过特定的化学作 用以去除或改变折射率匹配层的性质，可以显示掩蔽的图像，为的是 测试全息装置和/或粘附在该装置上物品或产品的真实性。
按照本发明的第一方面，在适合于显示图像的全息图或衍射图形
装置中，询问器可以改变该图像，该装置包括图像形成器和图像隐 藏器；其中图像形成器适合于从图像形成器上反射或透射通过的光至 少形成一个全息或衍射图像;其中图像隐藏器的作用是衰减全息图像; 和其中询问器的作用是改变图像隐藏器对全息或衍射图像的表减。
按照本发明的第二方面， 一种全息图或衍射图形装置包括在第 一片材料中一个表面上(它可以称之为图像形成器)的浮雕图形，使 反射光形成一个或多个全息或衍射图像；和加到浮雕图形上的化学灵 敏材料层，它组合隐藏浮雕图形形成全息或衍射图像的性质和一种或 多种特定化学试刑对退化灵敏层的那些性质。
本发明的第三方面是全息装置，包括媒体和在媒体中设置的全 息图，其中该媒体包括用于记录全息图的双折射材料。
本发明的另一方面是一种用于验证全息或衍射装置真实性的方 法，该装置提供全息或衍射图像，该图像可以响应于特定询问装置的 询问而变化，该方法包括以下步骤
应用特定询问装置到全息或衍射装置；
观察该图像；和
确定形成的图像是否与真实装置一致。
本发明的另一方面是一种用于验证产品真实性的方法，该产品上 有全息或衍射装置，该装置提供全息或衍射图像，它可以响应于特定 询问装置的询问而变化，该方法包括以下步骤
应用特定询问装置到全息或衍射装置；
观察该图像；和
确定形成的图像是否与以前用于真实产品的装置一致。 本发明的另一方面是一种用于隐藏或显示全息或衍射图像的方
法，包括以下步骤
应用图像隐藏器以衰减图像形成器形成的全息或衍射困像；和 利用询问装置询问图像隐藏器以改变对图像的衰减，从而隐藏或
显示该图像。
本发明的另一方面是一种用于制作全息装置的方法，包括通过 有选择地聚合(解聚)聚合物媒体，记录全息图，其中该媒体在记录 期间是在可膨胀状态，和其中媒体上的曝光度在记录期间是变化的。
本发明的另一方面是基于这样的发现，在记录全息图像时收缩支 持媒体，再现波长和结果传感器的灵敏度增大。因此， 一种制作全息 传感器的方法包括
(a) 在可收缩或可膨胀支持媒体内设置全息记录材料；
(b) 收缩或膨胀该媒体；和
(c) 在收缩或膨胀的媒体中记录全息图像；
其中记录材料是在收缩或膨胀之前设置在媒体中。 在记录过程期间控制媒体的收缩或膨胀程度，可以精确地控制再
现波长和结果传感器的灵敏度。按照这种方法制成的传感器可用于检
测分析物或用在安全/鉴定中。


现在参照附图描述本发明的具体实施例，其中 图l表示按照本发明第一个实施例装置的剖面示意图，它包含掩 蔽图像；
图2表示按照本发明其他实施例装置的剖面示意图，它包含外显 图像和掩蔽图像；和
图3表示实践本发明得到的结果。
具体实施例方式
本发明提供一种改进的浮雕式反射全息装置，它可用于测试装置
或物品的真实性，全息装置粘附到该装置或物品上。全息装置可以是 浮雕式装置。
在另一些实施例中，第一片材料可以包括复折射率的体分布，
它形成一个或多个反射图像，以及或浮雕式图形，或者，还可以提供
第一片材料之下的第二片材料，包括复折射率的体分布，它形成一
个或多个反射或透射的可视图像。
第一片材料可以是不透明的。或者，第一片材料可以是透光的， 并有与化学灵敏材料层类似的折射率。第 一 片材料在它体积内可以包
含复折射率的分布，它形成一个或多个全息或衍射图像。
化学灵敏材料层可以是不透明的。或者，化学灵敏材料层可以是 透光的，并有与第一片材料类似的折射率。
化学灵敏材料层可以构成全部或部分的一种或多种酶或一种或 多种材料的一个或多个基底，它们可以溶解在一个或多个溶剂中。
最好是，图像形成装置包括浮雕面，因此，当光从浮雕面上反 射时，反射光形成图像。浮雕面可以是不透明的。
最好是，图像隐藏装置包括材料层，材料层光学性质的作用是 衰减该图像或每个图像。最好是，询问装置包括化学试剂，化学试 剂是具体作用到图像隐藏装置上。
询问器的作用可以改变图像隐藏装置的光学性质，例如，它的作 用是去除一些或所有的图像隐藏装置。
图像隐藏装置可以包括酶的基底，或可以包括在溶剂中可溶 解的材料。该装置可以与图像形成装置的浮雕面接触，并有与图像形 成装置浮雕面类似的折射率。化学试剂可以改变图像隐藏装置的光学 性质，它可以包括全部或部分图像隐藏装置的折射率。该装置可以 放在这样的位置，从图像形成装置上反射或入射到图像形成装置的光 可以传输通过。图像隐藏装置对光的吸收可以衰减该图像或每个图像； 其中询问装置的作用是改变图像隐藏装置对光的吸收。图像隐藏装置 对光的散射可以衰减该图像或每个图像；其中询问装置的作用是改变 图像隐藏装置对光的散射。
图像形成装置还可以包括复折射率的体分布，它形成一个或多 个反射的可视困像。该装置可以包含多层，其中顶层包含浮雕面，而 其中底层包含复折射率的体分布，它形成一个或多个反射或透射的可 视图像。
因此，本发明的优选实施例可以是这样一个装置，包括 一个或 多个掩蔽全息图，或掩蔽和外显安全全息图的组合，全息困设计成被 特定化学品询问，为的是指出产品的真实性，该装置粘附到产品上， 或在没有正面响应的情况下，它指出该产品可能是赝品。此外，该过 程还提供全息装置本身真实性的指示符。在这种装置中，反射全息图 可以制成没有任何金属涂层的轮廓或浮雕面形状，其反射率是由于轮 廓材料与其相邻环境之间的折射率差。在制造期间，在透明层的浮雕
面上可以使全息图像是不可见的，透明层浮雕面有与全息图类似的折 射率。该层材料最好选取成能够退化，去除或它的折射率可以变化， 这是特定化学品或特定化学品混合的作用。最好是，很难复制或伪造 被显示的图像，所以，它本身具有安全性价值。
在另一些实施例中，可以产生衍射图像而不是全息图。 在以下的描述中，专业人员显然知道，本发明可以设想各种可能 的实施例。这些实施例的工作原理如以下所述。
图像形成器可以包括任何类型的全息或衍射装置。例如，它可 以包括面浮雕元件，例如，浮雕面，或体元件，例如，相位全息图 或吸收型全息图，或可以包括面浮雕元件和体元件，例如，用于产 生不同的图像。
若面浮雕元件是用于产生隐蔽图像，则它可以与匹配面浮雕元件 折射率的图像隐藏器进行组合，用于抑制反射，或包含不透明或散射 层，用于模糊该图像。
若体元件用于产生隐蔽图像，则它可以与包含不透明或散射层的 图像隐藏器进行组合，用于模糊该图像，或包含彩色滤波功能，如果 图像是彩色的，也用于模糊该图像。在利用彩色滤波功能时，询问操 作可以改变滤波器的颜色或去除滤波器。
若面浮雕元件用于产生外显图像，而该装置还包括用于形成隐蔽 图像的体元件，则图像隐藏器可以包含彩色滤波功能。
若体元件用于产生外显图像，而该装置还包括用于形成隐蔽困像 的面浮雕元件，则图像隐藏器可以是透明的，并可以匹配面浮雕元件 的折射率。
在利用折射率匹配技术或彩色滤波技术以隐藏或显示图像的情 况下，应当注意，应用相应的询问技术可以显示图像隐藏器以前隐藏 的图像，或隐藏图像隐藏器以前没有隐藏的图像。 一个例子可以是， 若折射率匹配图像隐藏器覆盖面浮雕图像形成器，其中图像隐藏器的 折射率匹配图像形成器的折射率，则只有在应用询问装置时可以隐藏 图像。
如上所述，询问装置可以包括用于改进，改变或去除图像隐藏 器的任何装置，为的是显示或隐藏图像。这些例子包括水，洗涤剂， 应用加热或冷却(例如，改变材料的折射率)，溶剂，酶，酸或基体。
在另一个实施例中，图像隐藏器可以遮蔽仅仅图像形成器之下的 部分区域。
本发明的全息图可以记录在双折射支持媒体中。不希望受理论的 约束，人们相信，实际上不可能伪造这种全息图。这是因为在"复制，， 期间，从原始全息图上反射的光有不同于入射到记录材料上的偏振状 态。这导致错误的复制，因为全息图不能利用不同偏振状态的光制成。 这种类型全息图可以通过聚合作用制成，例如，在全息支持媒体中包 含液晶或光活性基(例如，L半胱氨酸)。利用偏振滤波器可以观看 全息图，图像的出现和之后的消失是由于支持媒体改变反射光的偏振 状态。
本发明还涉及用于制作有颜色梯度全息图的技术。我们发现，在 利用"无银"聚合方法时，形成图像的再现波长与记录期间的膝光时间 有关。这种效应在利用自由基抑制器有选择的聚合(解聚)作用形成 图像时特别显著。由此可见，若记录媒体上的咏光度是变化的，则形 成的图像可以在多个波长下再现。例如，利用灰阶掩模，可以改变咏
光度。这种方法远比常规的方法简单，因为支持媒体不必在每次咏光 时膨胀或收缩。因此，本发明提供一种用于制作有复杂颜色梯庋全息 图的简单和可行装置，这种梯度在实际上是不可能伪造的。
可以利用两种主要的技术制作有改进安全性的体全息图。第 一种 技术涉及在全息图像内利用多种颜色和/或颜色梯度，它使伪造变得十 分困难。第二种技术是利用有特定灵敏度的传感器全息图，使图像的 出现或消失是在利用特定激励或一组激励询问传感器的情况下。这些 传感器全息图的阵列还可用于增强安全性特征。这两种技术的组合可 以使体全息图的伪造变得非常困难。
在第一种技术中，在记录过程期间，通过控制聚合物材料的膨胀 状态，制作有不同颜色图像或颜色图像梯度的全息图。在记录全息图 之前，这可以通过在不同的溶剂，湿度，热量，压力或化学品中预膨 胀/预收缩聚合物实现。还可以利用化学方法和有选择地硬化或软化聚 合物区域实现。聚合物膨胀的程度确定全息图干燥时再现的全息图像 颜色。这两种系统还可用于建立膨胀梯度，可以在全息图像中产生颜 色梯度。利用多种颜色和/或颜色梯度使单个激光器几乎不可能伪造全 息图，即使利用不同频率的多个激光器也是很难伪造的。在聚合物的 不同膨胀状态下记录全息图，还可以使不同颜色的图像互相叠加，这 也使得伪造变得非常困难。这种系统还可用于建立这样的图像，当聚 合物是在特定的膨胀状态时，使图像出现或消失，从而增加安全性特 征。
在第二种技术中，对特定激励灵敏的智能聚合物用作全息图的记 录材料。利用第一种技术，可以记录有智能聚合物的多色图像，这些 图像是在聚合物接受特定激励时发生变化，出现或消失，其中智能聚 合物响应于这种特定激励。记录过程中使用的智能聚合物正常变化和 使用不同智能聚合物的阵列可以进一 步提高这种系统的安全性特征。
利用照明(例如，在白光，uv或红外辐射下)，特定温度，磁
性或压力条件或特定的化学，生化或生物激励，可以显示全息效应。 全息图可以是物体的图像，或二维或三维效应，还可以是图形的形式，
它只有在放大的条件下才是可见的。
本发明的全息困可用于鉴别物品。利用可转移的全息困薄膜，例 如，热冲压带上的薄膜，可以使全息图加到物品上。物品可以是交易 卡，钞票，护照，身份证，智能卡，驾驶证，股票，债券，支票，支 票卡，税旗，礼品单，邮票，火车票或飞机票，电话卡，彩票，违章 通知书，信用卡或借货卡，名片，或消费者，商标或产品保护中使用 的项目，用于区分真实产品和伪造产品，和识别被盗产品。全息困可 用于提供智能包装应用的产品和包装信息。"智能包装"是指这样的系 统，它包括部分容器或粘附到容器，封套或外壳，用于监测，指出或 测试产品信息或质量或环境条件，它影响产品质量，存放期或安全性 和典型的应用，例如，它表示时间与温度，新鲜度，湿度，酒精，气
体，物理损伤等关系的指示符。物品可以是夯实验证(tramper-proof) 标记或封条。
或者，全息图可应用于有装饰品的产品或诸如任何工业或手工艺 品项目的应用，它包括但不限于，宝石类项目，服装类项目(包括鞋 类)，织物，家具，玩具，礼品，家庭用品(包括陶瓷器和玻璃品)， 建筑用品(包括玻璃，瓷砖，油漆，金属，砖头，陶瓷，木材，塑料， 以及其他的内部和外部装置)，艺术品(包括图片，雕塑，陶器和照 明装置)，文具(包括贺卡，印有信头的信纸和推销材料)和体育用
P口 0
本发明具体涉及全息传感器。
本发明中所用类型的全息传感器一般包括支持媒体，和在该媒 体体积内设置的全息图。支持媒体与分析物相互作用，可以导致媒体 物理性质的变化。这种变化诱发全息元件光学特性的变化，例如，它 的偏振性，反射率，折射率或吸收性。若在利用入射宽带，非电离电 磁辐射再现全息图时发生任何的变化，则可以观察到颜色的变化。
有若干种可以改变物理性质和光学特性的基本方法。物理性质的 变化最好是全息元件的尺寸。这种变化可以是通过特定基进入支持媒 体实现的，其中这些基在与分析物相互作用之后经受形态变化，并使
支持媒体发生膨胀或收缩。这种基最好是分析物种的特定连接共轭物。 改变物理性质的另一种方法是改变支持媒体的活性水含量。
只要通过改变支持媒体的成分，全息传感器可用于检测各种分析
物。支持媒体最好包括聚合物基体，可以优化合物基体的成分以得 到高质量薄膜，即，有均勻基体的薄膜，在其中可形成全息条紋。基 体可以通过(甲基)丙烯酰胺和/或(曱基)丙烯酸酯衍生单体的共聚 作用形成，并可以交联。具体地说，单体HEMA(曱基丙烯酸羟乙酯) 是容易可聚合和可交联的。PolyHEMA是通用的支持材料，因为它具 有可膨胀性，亲水性和广泛的生物适应性。适用于本发明的其他材料 是在W095/26499和WO99/63408中描述，全文合并在此供参考。"智 能，，聚合物是优选的，即，在它的环境中响应于一个或多个特定分析物 存在的物质，例如，通过体积的变化。可以按照W095/26499, WO99/63408和WO04/081676中描述的方法制成这种传感器。
全息元件性质的变化可以是它的电荷密度，体积，形状，密度， 粘度，强度，硬度，电荷，疏水性，可膨胀性，完整性，交联密度或 任何其他物理性质的变化。这些物理性质或每个物理性质的变化可以 使光学特性发生变化，例如，全息元件的偏振性，反射率，折射率， 或吸收性。
利用非电离辐射，可以远程检测相互作用。全息媒体与分析物种 之间相互作用的程度反应在物理性质的变化程度上，检测物理性质的 变化是通过光学特性的变化，最好是，非电离辐射波长的移位。
在记录过程期间，控制媒体的收缩或膨胀程度可以精确地控制结 果传感器的再现波长和灵敏度。在可收缩或可膨胀的全息支持媒体内 放置全息记录材料；收缩或膨胀该媒体；和在收缩或膨胀的媒体中记 录全息图像；可以制作有受控灵敏度的全息传感器；其中记录材料是 在它的收缩或膨胀之前放置在媒体中。在记录过程期间，把媒体浸入 到合适的液体中，可以实现支持媒体的收缩或膨胀。仅仅为了便于说
明，利用NaN03溶液或乙醇，可以收缩丙烯酰胺基支持媒体。在这种 情况下，通过控制溶液的浓度，可以精确地控制该传感器的再现波长
和灵敏度。
全息传感器可用在试验片条，芯片，药筒，拭子，管子，移液管， 或任何形式的抽样或测试装置中，以及与人或兽医预后，治疗诊断科
技(theranostics)，诊断，治疗，或化学分析有关的产品或过程。该 传感器可用于接触镜片，结膜下植入，皮下植入，试验片条，芯片， 药筒，拭子，管子，呼吸试验器，导管，任何形式血液，尿液，或体 液抽样或分析装置。全息传感器还可用在与石油化学和化学分析和测 试有关的产品或过程中，例如，在诸如试验片条，芯片，药筒，拭子， 管子，移液管的测试装置，或任何形式液体抽样或分析装置。
在记录过程期间，把支持媒体放入合适的液体中，可以实现支持 媒体的收缩或膨胀。仅仅为了便于说明，利用NaN03溶液或乙醇，可 以收缩丙烯酰胺基支持媒体。在这种情况下，通过控制溶液的浓度， 可以精确地控制该结果传感器的再现波长和灵敏度。
图l表示本发明的第一个实施例，它展示有一个或多个图像的全 息装置剖面示意图，这些图像在正常条件下是不可见的，因此，我们 描述它们为掩蔽图像。全息图是由有浮雕面2的材料1承栽，在材料 1与其周围环境之间存在折射率差时，该全息图是反射型全息图。为 了观察图像，例如，周围环境可以是空气。在制造过程期间通过涂敷 材料层3到浮雕面上，全息图像是不可见的，材料3的折射率类似于 浮雕材料l的折射率。该实施例的主要特征是，附加层3是由这样的 材料制成，它在正常的环境条件下是稳定的，而对于其折射率变化或 退化是灵敏的，并在一种或多种特定化学品的作用下随后被去除，该 化学品包括生化药剂或溶解剂。在改变这层3的折射率或去除这层之 后，全息图像变成可见的图像。
在产品安全区中，这种化学专用光全息装置的目的是提供鉴定产 品的限制装置，为的是保持商标图像，或相反，它不应当有明显的标 记，该装置基本上是透明的。
图2a表示本发明的另一个优选实施例，它展示第一组中一个或 多个图像的全息装置剖面示意图，这些图像在正常条件下是可见的，
因此，我们描述它们为外显图像，并且还有第二组中一个或多个困像， 这些图像在正常条件下是不可见的，因此，我们描述它们为掩蔽困像。
在这种情况下，外显全息图是由复折射率5的体分布承栽，它是由银， 银盐，交联聚合物，光聚合物制成，或利用其他制造的方法，它是在 合适基体中建立体全息图。第二组全息图是由反射型浮雕面2承载。 这个面2的材料可以是与承栽第一组外显体全息图相同的材料，或者， 它可以是另一种材料l，作为第一种材料之上的一层，如图2b所示。 在制造过程期间通过涂敷材料层3到浮雕面2上，第二组图像中的各 个图像是不可见的图像，它们是掩蔽图像，材料3的折射率类似于浮 雕材料l的折射率。该实施例的主要特征是，附加层3是由这样的材 料制成，它在正常的环境条件下是稳定的，而对于其折射率变化或退 化是灵敏的，并在一种或多种特定化学品的作用下随后被去除。在改 变这层3或去除之后，第二组图像变成可见的图像。在产品安全区中， 这种化学专用光全息装置的目的是提供鉴定产品的限制装置，为的是 保持商标图像，或相反，它不应当有明显的标记，并且还有用于测试 真实性的装置。
上述任何本发明实施例的一个应用可以作为透明标记，它粘附到 没有明显图像的酒精饮料瓶上，并作为产品鉴别装置，若伪造者要复 制产品包装，则需要包含这个鉴别装置。在一种情况下，顶层(层3) 保留在原处，直到它被某人用特定化学品混合物去除，用于研究伪造 产品的分布。这种操作显示的图像可以是产品商标所有者独有的，因 此，它可以作为另一种安全装置。
以下的例子用于描述本发明。
例1: 酶询问浮雕标记
该装置的一个例子是本发明的主题，它利用表面浮雕型全息光栅 的可视全息图，该光栅刻制在透明的塑料中，例如，聚酯或聚氯乙烯。 由于相长千涉和Bragg反射，在利用宽带光照射时，可以从这个表面 上观察到特殊的颜色。在这个例子中，该颜色可以是光谱中的紫红区。 为了使这种颜色消失，在浮雕面上涂敷一层明胶。该装置的特征是，
反射色是在可见光区，而涂层中充满水，它可以改变明胶的折射率， 但是，当涂层干燥之后，整个薄膜是透明的，因为明胶的折射率与以 下透明塑料的折射率匹配。通过热水冲洗，或利用蛋白水解酶溶解薄 膜，例如，胰蛋白酶，可以去除这种特定(明胶)薄膜。这种方法可 以扩展到各种其他的酶或酶混合物，如果明胶顶层是用 一个或多个不 同的聚合物材料制成的顶层代替，这种材料部分或全部地承载一种或 多种成分，而利用特定酶或一组特定酶可以使这些成分解理。具体的 基底例子是淀粉，利用淀粉酶的作用可以去除它。
例2:溶剂询问浮雕标记
该装置的另一个例子类似于例1，但是代替包含酶基底的顶层， 它是由聚合物或聚合物的混合物制成，它们在特定的溶剂中是可溶解， 可膨胀或可收缩的。改变其厚度就改变它的折射率，这是由于密度变 化或添加溶剂到结构中。可以采用的 一种涂敷浮雕图形的方法是溶剂 注入法，虽然这不是唯一的方法。例如，醋酸纤维素层可以是在丙酮 中注入溶剂，通过在丙酮中溶解醋酸纤维素层，可以询问该装置。
例3:与外显体全息图集成的浮雕标记
该装置的另一个例子是以上在例1或例2中描述的类型，但是添 加包括体全息图的底层，它提供总是可见的(外显)图像。 例4
全息支持媒体是共聚60 mol。/。丙烯酰胺，30 mol。/。甲基丙烯酰 胺，5 mol。/。亚甲基双丙烯酰胺(交联剂)和5 mol。/。2-丙烯酰胺-2-曱 基-l-丙烷磺酸制成。然后，卣化银固定在媒体内。该媒体浸入水中和 记录全息图像。按照这种方法制成另外4个传感器，每个传感器的制 作是利用下列的一种溶液代替水2MNaN03， 20% (v/v)乙醇，7M NaN03和40% (v/v)乙醇(其顺序是按照它们在支持媒体上逐渐增 大的收缩效应)。测试这些结果传感器对不同离子强度氯化钠溶液的 响应。
图3表示每种传感器在给定离子强度下的峰值衍射波长移位。在 40%(v/v)乙醇中浸入的支持媒体中记录全息图，制成的传感器有最
大的波长移位(即，灵敏度)，即，该液体使支持媒体有最大的收缩。
例5
利用工作在633 nm下的单个连续波激光器，制成样本全息困。 记录材料是明胶，而不同部分的聚合物预浸泡在不同的溶液中以产生 各种颜色。绿色部分是预浸泡在水中5%二甘醇和10%三乙醇胺的结 果，蓝色部分是预浸泡在水中10%二甘醇和5%三乙醇胺的结果，红 橙色部分是完全没有预浸泡的结果。利用单个激光器不可能伪造这种 三色全息图。混合各种预浸泡混合物以形成有不同二甘醇和三乙醇胺 浓度的梯度，可以在全息图上产生颜色梯度，这种全息图是不可能伪 造的。
权利要求
1.一种响应于询问的全息或衍射装置，该装置包括图像形成器和图像隐藏器；其中图像形成器适合于使从它反射或透射通过它的光至少形成一个图像；其中图像隐藏器的作用是衰减该图像；和其中图像隐藏器对图像的衰减是响应于询问而变化。
2. 按照权利要求l的装置，其中利用具体作用到被隐藏困像上 的化学试剂，困像隐藏器响应于询问。
3. 按照权利要求1或2的装置，其中图像形成器包括浮雕面， 当光从浮雕面上反射时，反射光形成图像。
4. 按照以上权利要求中任何一个的装置，其中图像隐藏器包括 覆盖材料层，覆盖材料层光学性质的作用是衰减一个或多个图像。
5. 按照以上权利要求中任何一个的装置，其中图像隐藏器是通 过具体作用到它上面的化学试剂而响应于询问，从而改变一个或多个图像的衰减。
6. 按照权利要求5的装置，其中图像隐藏器的光学性质是响应 于化学试剂而变化。
7. 按照以上权利要求中任何一个的装置，其中图像隐藏器或覆 盖材料层是响应于化学试剂的作用而部分或全部地被去除。
8. 按照权利要求7的装置，其中图像隐藏器或覆盖材料层在化 学试剂中是部分或全部地可溶解。
9. 按照以上权利要求中任何一个的装置，其中图像隐藏器包括 酶基底。
10. 按照以上权利要求中任何一个的装置，其中图像隐藏器是 与图像形成器的浮雕面接触，且图像隐藏器有类似于图像形成器浮雕 面的折射率。
11. 按照权利要求10的装置，其中图像隐藏器有与图像形成 器浮雕面相同的折射率。
12. 按照以上权利要求中任何一个的装置，其中图像隐藏器是 在这样的位置，从困像形成器上反射的光传输通过被隐藏的困像，
13. 按照以上权利要求中任何一个的装置，其中图像隐藏器是 在这样的位置，入射到图像形成器上的光传输通过被隐藏的图像。
14. 按照以上权利要求中任何一个的装置，其中图像隐藏器对 光的吸收，散射或反射可以衰减图像，并可以响应于询问而变化。
15. 按照权利要求13的装置，其中浮雕面是不透光的。
16. 按照权利要求1至14中任何一个的装置，其中图像形成 器包括复折射率的体分布，它形成一个或多个反射或透射的可视图 像。
17. 按照权利要求16的装置，其中图像形成器包含多个层， 其中顶层包括浮雕面，而其中底层包括复折射率的体分布。
18. —种全息或衍射装置，包括第一片材料中一个表面上的 浮雕图形，使反射光形成图像；和衰减器，它包含与浮雕图形接触并 衰减图像的覆盖材料层，其中表减器对化学试剂敏感，可以改变对图 像的衰减。
19. 按照权利要求18的装置，其中浮雕图形产生两个或多个 图像，而利用化学试剂处理袭减装置至少改变对一个图像的衰减。
20. 按照权利要求18或19的装置，其中第一片材料有类似于 覆盖材料层的折射率。
21. 按照权利要求20的装置，其中第一片材料有与覆盖材料 层相同的折射率。
22. 按照权利要求18至21中任何一个的装置，其中第一片材 料是不透明的。
23. 按照权利要求22的装置，其中第一片材料是不透光的。
24. 按照权利要求18至23中任何一个的装置，其中覆盖材料 层是不透明的。
25. 按照权利要求24的装置，其中覆盖材料层是不透光的。
26. 按照权利要求18至25中任何一个的装置，其中第一片材 料在它的体积内包含复折射率分布，它形成全息图像。
27. 按照权利要求18至26中任何一个的装置，还包括第一 片材料之下的第二片材料，第二片材料包含复折射率的体分布，它形 成反射或透射的可视图像。
28. 按照权利要求18至27中任何一个的装置，其中化学试刑 包括酶，而衰减装置包括酶的一个或多个基底，衰减是响应于基 底上酶的作用而变化。
29. 按照权利要求18至28中任何一个的装置，其中化学试剂 包括溶剂，而衰减装置包括可以被溶剂溶解的材料，从而改变衰减o
30. 按照权利要求18至29中任何一个的装置，其中在特定化 学试剂作用到衰减装置之前，衰减装置隐藏图像。
31. —种全息装置，包括媒体，和媒体中的全息图，其中媒 体包括用于记录全息图的双折射材料。
32. 按照权利要求31的装置，其中媒体包括例如，胆甾醇 排列中的多个液晶基体。
33. 按照权利要求31或32的装置，其中媒体是光活性媒体， 该媒体包括 一个或多个光活性基。
34. 按照以上权利要求中任何一个的装置，其中利用光的衍射 产生全息图。
35. 按照以上权利要求中任何一个的装置，其中全息图在放大 下是可观察的。
36. 按照以上权利要求中任何一个的装置，其中全息图像是物 体或二维或三维效应。
37. 按照以上权利要求中任何一个的装置，还包括利用激光 照射时产生干涉效应的装置。
38. 按照权利要求37的装置，其中该装置包括去偏振层。
39. 按照以上权利要求中任何一个的装置，其中在白光，紫外 光或红外辐射下可以观察全息图。
40. 按照权利要求1至38中任何一个的装置，其中在特定温度，磁性或压力条件下可以观察全息图。
41. 按照以上权利要求中任何一个的装置，该装置是全息传感器。
42. 按照权利要求41的装置，该装置对于化学，生物化学或 生物学物种是灵敏的。
43. —种物品，包括按照以上权利要求中任何一个的装置，该 装置粘附或包含在其中。
44. 按照权利要求43的物品，它是交易卡，钞票，护照，身 份证，智能卡，驾驶证，股票，债券，支票，支票卡，税旗，礼品单， 邮票，火车票或飞机票，电话卡，彩票，违章通知书，信用卡或借货 卡，名片，或消费者，商标或产品保护中使用的项目，用于区分真实 产品和伪造产品，或识别被盗产品。
45. 按照权利要求43的物品，它是此处规定的智能封装项目。
46. 按照权利要求43的物品，它是工业或手工艺品项目，包 括选自宝石项目的装饰品，服装(包括鞋类)项目，织物，家具， 玩具，礼品，家庭用品(包括陶瓷器和玻璃品)，建筑用品(包括玻 璃，瓷砖，油漆，金属，砖头，陶瓷，木材，塑料，以及其他的内部 和外部装置)，艺术品(包括图片，雕塑，陶器和照明装置)，文具(包括贺卡，印有信头的信纸和推销材料)和体育用品。
47. 按照权利要求43的物品，它是用于农业研究，环境研究， 人或兽医预后，治疗诊断科技(theranostics)，诊断，治疗，或化学 分析的产品或装置。
48. 按照权利要求47的物品，它是试验片条，芯片，药筒， 拭子，管子，移液管，接触镜片，结膜下植入，皮下植入，呼吸试验 器，导管，或流体抽样或分析装置。
49. 一种可转移的全息薄膜，包括按照权利要求1至42中 任何一个的装置。
50. 按照权利要求49的薄膜，它出现在热冲压带上。
51. —种增强物品安全性的方法，包括把按照权利要求49 或50中薄膜中的装置转移到物品上。
52. —种产品，包括按照权利要求1至42中任何一个的装 置，它能够从所述装置中产生数据。
53. —种系统，它利用按照权利要求52中产品产生的数据， 用于数据存储，控制，传输，报告和/或作模型。
54. —种用于验证全息或衍射装置真实性的方法，该装置提供 全息或衍射图像，它响应于特定询问装置的询问而变化，该方法包括 以下步骤应用特定询问装置到全息或衍射装置；观察该图像；和确定形成的图像是否与验证装置一致。
55. —种验证产品真实性的方法，该产品上有全息或衍射装 置，该装置提供全息或衍射图像，它响应于特定询问装置的询问而变 化，该方法包括以下步骤应用特定询问装置到全息或衍射装置； ，见察该图像；和确定形成的图像是否与以前应用于验证产品的装置一致。
56. —种隐藏或显示全息或衍射图像的方法，包括以下步骤应用图像隐藏器以衰减图像形成器形成的全息或衍射图像；和 利用询问装置询问图像隐藏器以改变图像的衰减，从而隐藏或显 示该图像。
57. —种制作全息装置的方法，包括通过有选择地聚合(解 聚)聚合物媒体，记录全息图，其中媒体在记录期间是在可膨胀状态， 和其中媒体上的曝光度在记录期间是变化的。
58. 按照权利要求57的方法，其中利用自由基抑制剂实施有 选择的聚合(解聚)作用。
59. 按照权利要求57或58的方法，其中利用灰阶掩模改变膝光度。
60. —种制作全息传感器的方法，包括 (a) 在可收缩或可膨胀的全息支持媒体内设置全息记录材料；(b) 收缩或膨胀该媒体；和(c) 在收缩或膨胀的媒体中记录全息图像，
61. 按照权利要求60的方法，还包括在记录图像之后，膨 胀或收缩该媒体。
62. 按照权利要求60或61的方法，其中利用使媒体收缩或膨 胀的液体接触该媒体。
63. 按照权利要求63的方法，其中液体是离子溶液，而媒体 的大小与离子强度有关。
64. 按照权利要求60至63中任何一个的方法，其中在记录图 像之前收缩该媒体。
65. —种全息传感器，它是按照权利要求57至64中任何一个 方法的制成的。
全文摘要
一种响应于询问的全息或衍射装置，该装置包括图像形成器和图像隐藏器；其中图像形成器适合于由此反射或透射通过的光至少形成一个图像；其中图像隐藏器的作用是衰减该图像；和其中图像隐藏器对图像的衰减可以响应于询问而变化。
文档编号G07D7/00GK101180660SQ200580001131
公开日2008年5月14日 申请日期2005年6月6日 优先权日2004年6月8日
发明者罗格·布莱德雷·米林顿 申请人:斯玛特全息摄影有限公司