专利名称：制作具有至少两种重放色彩的全息图的方法
技术领域：
本发明涉及制作从一给定角度观察时具有至少两种重放色彩的全 息图的方法，并涉及可通过这种方法得到的全息图。
背景技术：
不论出于审美原因还是在安全领域中，具有多种色彩的全息图均受 到高度期待。当前使用浮凸金属薄片(embossed foi 1 )批量生产技术来大量制 造全息安全标签。通过组合多幅图像、图像复杂度、多种照射形式、信 息、编码信息、公开图像、隐蔽图像和标签防拆，来提供多种安全级别。 就此而言，还公知的是使用具有多种色彩的全息图，这些全息图几乎不 可能用单个激光器来伪造，以及即使使用多个不同频率的激光器也是难 以伪造的。W0 05/122099公开了制造多种用于安全应用中的全息图(包括多 色彩全息图)的方法。在W0 05/122099中，通过使用那些在特定条件 下以一详细限定的方式经历膨胀的特定聚合物，以及通过在记录过程期 间控制聚合物材料的膨胀状态，生成带有不同色彩图像或色彩图像梯度 的全息图。这如下地实现，即，在记录全息图之前以不同溶剂、湿度、 热度、压力或化学制品来预膨胀/预收缩聚合物，或者以化学方法选择 性地硬化或软化聚合物的区域。通过在聚合物的不同的膨胀状态下记录那些色彩不同的图像，将这 些图像彼此叠加在一起。当全息图变干时，在记录期间聚合物的膨胀程 度将决定全息图像的色彩的重放。EP 1244902涉及多路复用全息图像，并还教示了不同图像必须分 开记录，即，在光敏聚合物膜从一个膨胀状态过渡到另一个膨胀状态的 整个过程中，将光敏聚合物膜暴露于一系列全息照射中。 一如W0 05/122099，全息记录材料的膨胀状态必须通过某些方式而得到控制， 典型地通过pH、离子浓度、湿度或水活度等。
使用可膨胀聚合物并在不同膨胀状态下记录全息成分(holographic element)意味着能够用单个激光器来构建多色彩全息图，但存在的缺点 在于，其间的记录步骤耗时、复杂且昂贵。替换性地，可以使用多个激 光器来构建具有多个色彩的全息图，但这依然存在昂贵且复杂的缺点。本发明的目标在于提供一种生成多色彩全息图的方法，所述方法克 服了已知方法的缺点。发明内容根据第一方面，本发明提供一种制造包含了从一给定角度观察时具 有至少两种重放色彩的全息图的产品的方法，所述方法包括步骤(i )在至少两个不同角度中的每一个处将全息成分记录到母板中；以及(ii)复制所述母板。 根据第二方面，本发明包括一种能够通过根据本发明第一方面的方法获得的产品。本发明提供一种采用单个激光器制造多色彩全息图的方法，而不需 要改变其上正在记录全息图的衬底的物理状态。这是极为有利的，因为 它允许通过简单而廉价的过程制造安全全息图(就非常难于伪造而言)。已经通过这种方法构建的全息图具有独特的显示特性。发明的详细说明通常，包含全息图像的商品使用"母板"制成，全息图从该"母板" "复制"到最终产品上。这是大量制造产品的经济且高效的途径，并且 用于全息图的批量生产。该过程对于全息图领域的技术人员而言是众所 周知的。在本发明中， 一个具有不同全息成分的母板被构建，其具有发散的 重放角。 一旦被复制到产品上，并在以一给定角度观察时，将针对每个 成分呈现不同色彩。不同成分相对彼此的色彩通过改变母板中成分之间 的相对重放角度来控制。在至少两个不同角度中的每一个处将全息成分记录到母板中的步 骤，优选地使用具有轮廓的母板来实现。在该实施例中，母板的每个成
分通过有轮廓的表面来表现。优选地使用激光来记录全息图。由此，当 将全息成分记录在母板中时，激光可以是固定的，并且将记录每个成分 处具有不同重放角度的全息成分。根据在产品上所期望的色彩的变化， 选择具有轮廓的母板的形状。对于具有三种色彩的产品，母板将被设计 成具有彼此成角度的三个成分的形状。替换性地，可在记录全息图期间使母板相对于记录激光转动，从而 使其以不同角度呈现给激光。本发明的优点在于，由于母板是使用单个激光器形成，因此也可以 使用单个激光器实现复制。本发明特别地涉及作为全息传感器的产品。全息传感器产品通常包 括全息图遍布其整个体积的支撑介质。支撑介质与分析物相互作用，从 而导致介质的物理性质改变，例如其极化率、反射率、折射率或吸收率 改变。这种改变引起可观察到的全息成分光学特性上的变化。如果在全 息图正在被入射的宽频带的非电离性电磁辐射重放时，发生了任何变 化，则可以观察到色彩变化。对于根据本发明的全息图，当从给定角度 观察全息图时，将使每一色彩产生变化。存在多种基本方式来改变物理属性，并因此改变光学特性。所改变 的物理属性优选为全息图成分的尺寸。这种改变可通过将特定基团合并到支撑基体(matrix)中得以实现，其中，这些基团一旦与分析物相互 作用就发生结构变化，并导致支撑介质的膨胀或收缩。这种基团优选地 是分4斤物种类的特定的结合共扼物(binding conjugate)。另一种改 变物理属性的方式为改变支撑介质的活性水含量。仅通过改变支撑介质的组分，就可以将全息传感器用于检测多种分 析物。介质优选包括聚合物基体，该基体的组分必须被优化以获得高质 量膜，即，具有在其内可形成全息条紋的均匀基体的膜。W0 95/26499、 W0 99/63408和W0 04/081676中/>开了合适的传感器。全息效应可以通过如下来表现，即，照射(例如在白光、UV或红 外线辐射下)、特定温度、磁力或压力条件，或者特定的化学、生物化 学或生物刺激。全息图可为对象的图像，或是图像的2维或3维效应， 并且可具有一种仅通过放大才可见的图案的形式。本发明的全息图可用于鉴别物品。该全息图可应用于一种采用了可
转印的全息膜的物品，所述膜例如设置在热压印带(hot stamping tape) 上。所述物品可为交易卡、钞票、护照、身份证、智能卡、驾照、股票、 债券、支票、支票卡、发票(tax banderole)、礼券、邮票、火车票 或飞机票、电话卡、彩票卡、门票、信用卡或借记卡、商务卡、或用于 消费者、商标或产品保护以便区分真假产品或者辨别被盗产品的项目。 全息图可用来为智能封装应用提供产品和包装信息。"智能封装"指的 是一种系统包括了容器、包装材料或盒子的一部分或附件来监控、指示 或测验产品信息或质量或那些会影响产品质量、支架寿命或安全性或特 定应用的环境条件，例如包括了那些显示时间-温度、新鲜度、湿度、 酒精、气体、实体损害等的指示器。所述物品可为防踩踏标签或密封件。 替换性地，全息图可应用于诸如任何工业或手工项目的具有装饰元 件的产品或应用，所述产品或应用包括但不限于如下项目珠宝系列、 服饰系列(包括鞋类)、织物、家具、玩具、礼物、家用系列(包括陶 器和玻璃器具)、建筑用品(包括玻璃、瓷砖、涂料、金属、砖块、陶 器、木料、塑料以及其他内部和外部安装材料)、艺术品(包括图片、 雕塑品、陶瓷品、和轻质安装材料)、文具(包括贺年卡、信笺和宣传 材料)以及体育用品。
图1A-1E为显示母板的表面起伏(surface relief )以及所形成的 全息条紋的示意图。下面的实施例对本发明进行描述。实施例1母板全息图由使用了标志的镍薄片制成。所述薄片具有反射背景， 其反射所有与法线成4。的光。标志的蓝色部分被构建为反射与法线成 45°的532nm光，而橙色部分被构建为反射与法线成30°的532nm光， 从而形成如下一种母板全息图所述母板全息图具有一些从特定角度观 察时反射不同色彩的成分。然后使用532nm激光在胶质膜中形成母板的 接触复制品，并且形成的全息图显示出与母板相同的色彩特性。 实施例2
通过在反射背景的上方形成如图1A和1B所示的2个表面起伏对象 A和B，来证实本系统的原理。当全息记录介质被放置在该表面起伏对 象的上方并接着受到相干激光束的照射时，干涉图案被记录并显影到聚 合物中，该干涉图案描述了起伏图案(图1C-E)。条紋之间的距离可以 通过布拉格方程进行近似描述入=2ndcos0其中，8为入射角，d为条紋之间的距离，入为衍射波长，n为真 空中平均折射率。因此，条紋间的距离ds由所使用的激光频率来确定， 并且对所有记录的表面起伏对象以及背景反射镜而言均相同。当现在利用白光照射全息图，并且垂直全息图表面进行观察时，对 于表面起伏对象A和B而言，相对于视角的条紋间间隔分别变为da和 dc (图1C和1E),对于反射镜而言则该间隔保持相同(图1D)。根据布 拉格方程，这就将导致在每个特定视角处，有不同的光频率或有不同色 彩的光被反射，从而形成在表面起伏对象所处的各点处具有多种色彩的 全息图。背景反射镜具有与记录图像所用的激光相同的频率或色彩。
权利要求
1. 一种制造包含在一给定角度处观察时具有至少两种重放色彩的全息图的产品的方法，所述方法包括步骤(i)在至少两个不同角度中的每一个处将全息成分记录在母板中；以及(ii)复制所述母板。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述母板被设计成具有轮廓， 并包括相对彼此成角度的至少两个表面。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，使用激光记录所述全息 成分。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤(i)期间，所述母 板相对于激光束转动。
5. —种能够通过根据之前任一项权利要求所述的方法获得的产品， 包含在给定角度观察时具有至少两种重放色彩的全息图。
6. 根据权利要求5所述的产品，其中所述全息图通过光衍射产生。
7. 根据权利要求5或6所述的产品，其中所述全息图仅在放大情况 下可见。
8. 根据权利要求5、 6或7所述的产品，其中所述全息图像为对象 的图像或呈现2维或3维效应。
9. 根据权利要求5-7中任一项所述的产品，进一步包括在受激光照 射时产生干涉效应的装置。
10. 根据权利要求9所述的产品，其中所述装置包括消偏光层。
11. 根据权利要求5-10中任一项所述的产品，其中所述全息图在白 光、UV光或红外线辐射下可见。
12. 根据权利要求5-11中任一项所述的产品，其中所述全息图在特 定温度、/磁力或压力状况下可见。
13. 根据权利要求5-12中任一项所述的产品，其上具有光学滤波器。
14. 根据权利要求5-13中任一项所述的产品，其中所述光学滤波器 为带通滤波器。
15. 根据权利要求5-14中任一项所述的产品，其中所述母板包括漫反射表面。
16. 根据权利要求5-15中任一项所述的产品，具有机器可读特征， 该特征取决于特定光学元件的特定角度和/或色彩。
17. 根据权利要求5-16中任一项所述的产品，其包括全息传感器。
18. —种检测样品中的分析物的方法，其包括使所述样品接触根据 权利要求15所述的传感器介质，并且检测任何光学特性变化。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中，所述分析物是化学种类、 生物化学种类或生物种类。
20. 根据权利要求18或19所述的方法，其中，使用选自光读出器、 移动电话、计算机和数码相机的装置来探测所述光学特性变化。
21. —种包含根据权利要求5-17中任一项所述的产品的物品。
22. 根据权利要求21所述的物品，其为交易卡、钞票、护照、身份 证、智能卡、驾照、股票、债券、支票、支票卡、发票、礼券、邮票、 火车票或飞机票、电话卡、彩票卡、门票、信用卡或借记卡、商务卡、 或用于消费者、商标或产品保护以便区分真假产品或者辨别被盗产品项 目。
23. 根据权利要求22所述的制品，其为如本说明书所限定的智能封 装项目。
24. 根据权利要求21所述的制品，其为包括装饰元件的工业或手工 项目，这些项目选自珠宝系列、服饰系列(包括鞋类)、织物、家具、 玩具、礼物、家用系列(包括陶器和玻璃器具)、建筑用品(包括玻璃、 瓷砖、涂料、金属、砖块、陶器、木料、塑料以及其他内部和外部安装 材料)、艺术品(包括图片、雕塑品、陶瓷品、和轻质安装材料)、文具(包括贺年卡、信笺和宣传材料)以及体育用品。
25. 根据权利要求21所述的制品，其为用于农业研究、环境研究、 人类或牲畜病情预断、医疗、诊断、治疗、化学分析或石化分析的产品 或装置。
26. 根据权利要求25所述的制品，其为试验片、芯片、弹药筒、药 签、试管、吸液管、隐形眼镜、结膜下植入、皮肤下植入、酒精测定计、 导尿管、或流体采样或分析装置。
27. —种包含根据权利要求17所述的传感器的可转印全息膜。
28. 根据权利要求27所述的膜，其存在于热压印带上。
29. —种提高物品安全性的方法，其包括将传感器从根据权利要求 27或28所述的膜传送到所述制品上。
30. —种包括根据权利要求17所述的传感器的系统，其能够从所述 传感器产生数据。
31. 根据权利要求30所述的系统的用途，用于存储、控制、传送、 报告和/或建模由此产生的数据。
全文摘要
一种制作包含以一给定角度观察时具有至少两种重放色彩的全息图的产品的方法，所述方法包括步骤(i)在至少两个不同角度中的每一个处将全息成分记录在母板中；以及(ii)复制所述母板。通过在反射镜背景上方构建2个表面起伏对象A和B来证实所述系统的原理。当全息记录介质被放置在该表面起伏对象的上方并接着受到相干激光束的照射时，干涉图案被记录和显影到聚合物中，该干涉图案描述了起伏图案(C-E)。当利用白光照射全息图，并且垂直全息图表面进行观察时，对于表面起伏对象A和B而言，相对于视角的条纹间间隔分别变为d<sub>a</sub>和d<sub>c</sub>(图C和E)，对于反射镜而言则该间隔保持相同(图D)。这就将导致在每个特定视角处，有不同的光频率或有不同色彩的光被反射。
文档编号G03H1/04GK101401045SQ200780008783
公开日2009年4月1日 申请日期2007年1月17日 优先权日2006年1月18日
发明者S·卡比兰, S·特雷尔 申请人:精确全息图有限公司