專利名稱：安全裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于例如鈔票等的值錢物品的安全裝置。
背景技術(shù)：
熟知的安全裝置包括響應(yīng)入射輻射重放全息圖、Kinegrams、Pixelgrams和其它衍射效應(yīng)的表面凹凸(surface relief)的微結(jié)構(gòu)。
為了比偽造者領(lǐng)先一步，已經(jīng)開發(fā)了越來越復(fù)雜的設(shè)計(jì)。這些更復(fù)雜的設(shè)計(jì)增加了偽造者制造使人信服的贗品的難度水平。
但是，復(fù)雜的設(shè)計(jì)需要更多的努力和更仔細(xì)的檢查來檢驗(yàn)并且普通大眾不能充分認(rèn)識(shí)能夠判斷其真實(shí)性的特征。在普通大眾期望檢驗(yàn)裝置的情況中，重要的是保持裝置盡可能簡(jiǎn)單并且理想地是不必提供任何訓(xùn)練。本發(fā)明設(shè)法提供一種既鑒定簡(jiǎn)單又給偽造者保留了巨大挑戰(zhàn)的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，安全裝置包括響應(yīng)入射輻射重放在視區(qū)內(nèi)可見的全息圖的表面凹凸(relief)的微結(jié)構(gòu)，該全息圖在與微結(jié)構(gòu)表面隔開的圖像面中至少包括第一全息圖像元素(element)，該裝置在與第一全息元素的所述圖像面隔開的面中表現(xiàn)出至少一個(gè)另外的圖像(furtherimage)，其中第一全息元素圖像面與該另外的圖像面之間的間隔使得在傾斜裝置時(shí)，第一全息圖像元素相對(duì)于該另外的圖像表現(xiàn)出明顯的移動(dòng)，移動(dòng)速率為傾斜每弧度至少6毫米，并且移動(dòng)速率和視區(qū)包括的角度的乘積定義了沿第一全息圖像元素移動(dòng)方向該裝置尺寸的至少20％的距離。
正如我們?cè)谙旅娓敿?xì)地解釋的那樣，本發(fā)明人已經(jīng)對(duì)當(dāng)裝置傾斜時(shí)全息元素表現(xiàn)出視差，并且這是與圖像拖尾相互關(guān)聯(lián)的情況進(jìn)行了詳細(xì)的研究。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上面定義的參數(shù)的特定組合產(chǎn)生了通過使用移動(dòng)和深度解決上述問題、并且容易檢驗(yàn)但對(duì)偽造者是困難的安全裝置。
過去，由于大量的限制，也是生產(chǎn)工藝的直接結(jié)果，還沒有開發(fā)使用深度。主要的限制因素是特征的深度越大，相對(duì)于理想的觀看條件，看得越不清晰。即，在低于理想的光照射下，后面或前面平面中存在的特征將會(huì)模糊。先前，這已經(jīng)因?yàn)椴荒鼙嬲J(rèn)特征的細(xì)節(jié)而被看作是不可接受的。在本發(fā)明的方法中，前面或后面平面中的特征的絕對(duì)清晰沒有特征的存在和/或其與安全裝置內(nèi)其它元素的相互作用那樣重要。
US-A-5694229中描述了一個(gè)實(shí)例經(jīng)典的全息攝影技術(shù)平衡(leverages)了視差效應(yīng)，以產(chǎn)生光學(xué)可變效應(yīng)的安全特征的新的形式，其中使用熟知的兩步(H1-H2)轉(zhuǎn)移工藝，將莫爾(Moiré)圖全息記錄入Benton彩虹全息圖中。通過產(chǎn)生由一個(gè)位于另一個(gè)后面并且分隔幾毫米的兩個(gè)圖片(artwork)部分(例如透射掩模(transmission mask))之間的視差相互作用產(chǎn)生的物體圖像而將莫爾圖記錄到H1全息圖中。在該發(fā)明教導(dǎo)中闡述的圖片部分在每種情況中都是圓的同心周期重復(fù)圖案，并且所得的生動(dòng)的莫爾圖是亮和暗紋的交替排列，其任何點(diǎn)處的空間頻率由兩個(gè)周期圖案之間的有效“拍”頻來確定。另一個(gè)圖片部分沿著水平軸輕微位移，但是在垂直軸上沒有位移，以保證莫爾干涉圖案沿著水平軸是對(duì)稱的，但是對(duì)于垂直軸不是對(duì)稱的。
該技術(shù)有幾個(gè)重要的使其與本發(fā)明不同的特征首先并且是非常重要的，它本身不設(shè)法傳達(dá)深度的感覺，這是本發(fā)明的目的。相反，當(dāng)觀察者沿著視差水平軸移動(dòng)其觀察位置時(shí)，兩個(gè)圖片部分的相對(duì)視差移動(dòng)用來傳達(dá)動(dòng)態(tài)動(dòng)畫。本專利發(fā)明是單個(gè)圖像/圖片部分單獨(dú)是不可辨認(rèn)的；只有它們的相干圖案是可辨認(rèn)的；因此觀察者將不能辨別一個(gè)圖像部分按某一距離或深度位于另一個(gè)后面。
除此之外，US-A-5694229優(yōu)選的教導(dǎo)是將兩個(gè)圖像部分描述為面間隔總共只有2-4毫米，其落在本發(fā)明的全息圖像部分之間存在的最小面間隔6毫米以下。
設(shè)法開發(fā)視差效應(yīng)的全息記錄裝置的另一個(gè)實(shí)例在US-A-2003/0151786A1中描述；其中發(fā)明人描述了使用隱藏的孔(concealed aperture)或“視差過濾器”修改傳統(tǒng)的Benton H1/H2記錄和轉(zhuǎn)移技術(shù)，以在隨后的光抗蝕劑(H2)母板內(nèi)產(chǎn)生衍射的彩色圖案，該圖案沿著由表面平面圖片元素或圖的邊界所定義的線或路徑以連續(xù)漸進(jìn)的方式出現(xiàn)移動(dòng)。該教導(dǎo)設(shè)法描述了可以使用經(jīng)典全息攝影技術(shù)來以更嚴(yán)格的方式模仿在US-A-4568141(其中鑒定特征是當(dāng)文件繞其基底法線旋轉(zhuǎn)時(shí)，以恒定的速度沿著預(yù)定的軌跡移動(dòng)的衍射彩色圖案)中所述的“動(dòng)態(tài)”表面衍射圖案，同時(shí)不必需要過去由De Bitteto描述的勞動(dòng)密集且耗時(shí)的全息多重曝光技術(shù)的方法。
為了闡述該技術(shù)是怎樣工作的，考慮圖27，該圖表示了我們使用傳統(tǒng)的H1記錄工藝怎么記錄水平箭頭的全息圖像。此處，我們用通過允許激光通過而產(chǎn)生的并且由散射屏散射的物體明場(chǎng)來闡述箭頭的傳遞。然后，安排所得的物體光線與第二個(gè)激光空間參比光束(來自同一激光源)在H1記錄到狹縫的位置干涉。因?yàn)樯⑸潴w的散射性質(zhì)，H1狹縫上任何點(diǎn)都能“看見”整個(gè)所示箭頭。但是，如果我們將孔定位在散射體屏和箭頭圖片掩模之間，如圖28所示，那么H1狹縫上每點(diǎn)僅收到來自箭頭相應(yīng)點(diǎn)處的物體光線，其中H1狹縫位置、箭頭位置和視差孔落在同一視線上。因此，我們?cè)贖1狹縫上每點(diǎn)和箭頭上所示位置之間得到直接的映射。當(dāng)隨后轉(zhuǎn)移該H1且圖片圖像焦平面與H2平面重合時(shí)，所得H2全息圖將提供光學(xué)上可變的圖像，其中在全息圖從左向右傾斜時(shí)，箭頭將出現(xiàn)穿過由箭頭圖形的邊界定義的空間連續(xù)從左向右前進(jìn)的亮的或者彩色的帶。如果正確使用該技術(shù)，那么效果將是表面彩色移動(dòng)圖案。因?yàn)槭谴┻^觀察并且受箭頭圖片掩模限制，所以視差孔將不能被辨別為自身的表現(xiàn)出視覺上的3D深度感覺的圖形實(shí)體。如果用于安全應(yīng)用的箭頭水平尺寸典型地為大于或等于10毫米，那么為了保證亮的移動(dòng)帶完全越過箭頭的寬度，需要保證視差選擇孔至少在箭頭掩模后面6毫米。該距離與所需的移動(dòng)尺寸成正比。
在某些情況中，所述至少一個(gè)另外的圖像相對(duì)于裝置是空間上基本上不變的。該另外的圖像可以由全息圖定義或者是非全息的，例如作為印刷圖像、部分脫金屬(demetallization)作用等結(jié)合到裝置中。
如果第一全息圖像元素的移動(dòng)引起第一全息圖像元素與另外的圖像或其一重疊則是特別有利的。這會(huì)有助于檢驗(yàn)該裝置。
移動(dòng)的最佳程度介于5-6毫米之間。這相應(yīng)于8-10毫米的全息深度和大約40度或0-7弧度的視角。這意味著在設(shè)計(jì)模板內(nèi)我們可以表現(xiàn)·通過向左移動(dòng)符號(hào)2.5-3毫米的左視圖/切換(view/switch)·通過向右移動(dòng)符號(hào)2.5-3毫米的右視圖/切換在某些情況中，其中全息圖定義了第一和第二全息圖像元素，它們都可以在表面凹凸結(jié)構(gòu)平面的前面形成，或者都在表面凹凸結(jié)構(gòu)平面的后面形成。但是，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，這些元素分別在表面凹凸微結(jié)構(gòu)平面的前面和后面形成。
當(dāng)觀察這些安全裝置時(shí)可能引起的問題是當(dāng)在特定光源的存在下傾斜裝置時(shí)仍有不可接受的模糊。為了克服這個(gè)問題，優(yōu)選的裝置具有將第一和/或第二全息元素重放成一組離散的、角度上分開的子視區(qū)中的表面凹凸微結(jié)構(gòu)。下面給出為什么這樣做確實(shí)有作用的解釋。
在某些情況中，全息圖像元素或者至少之一從視角或(區(qū))內(nèi)所有方向上表現(xiàn)出相同的顏色。但是，在其它情況中，全息圖像元素或者每個(gè)可能在其移動(dòng)時(shí)表現(xiàn)出顏色變化。
圖像可以定義許多形狀，包括字母數(shù)字標(biāo)記、圖形設(shè)計(jì)、符號(hào)等。形狀可以通過其特性或形式(具有視覺意義，與觀察者有關(guān)或回應(yīng))定義符號(hào)。優(yōu)選地，符號(hào)形式應(yīng)該容易識(shí)別并且可以與上面提供裝置的文件(或者物品)直接(即與文件上圖片相同)或者間接(即與文件的主題、領(lǐng)域、價(jià)值有關(guān))連接或相關(guān)。符號(hào)典型地具有至少2毫米的最小尺寸和尺度。符號(hào)的寬度和高度優(yōu)選應(yīng)該至少為3毫米，但是小于5毫米-即符號(hào)應(yīng)該落在3×3毫米方框的邊界外面，但是在5×5毫米方框以內(nèi)。符號(hào)可以優(yōu)選超過3毫米的程度由其具體的形式確定。
這種尺寸標(biāo)準(zhǔn)首先將保證符號(hào)大至能用肉眼認(rèn)出，并且其次因?yàn)榉?hào)的寬度超過預(yù)期的典型模糊，那么其左邊和右邊輪廓將保持強(qiáng)健(robust)。
符號(hào)的實(shí)例是幾何形狀、商標(biāo)、國(guó)徽。符號(hào)應(yīng)該與衍射結(jié)構(gòu)的像素，例如完全不同數(shù)量級(jí)的Kinegrams形成對(duì)比。因?yàn)樗鼈兪遣蝗菀妆嬲J(rèn)的，所以這些像素自身不構(gòu)成符號(hào)。
通常符號(hào)應(yīng)該具有簡(jiǎn)單的分立有邊界的形狀，其落在下面的實(shí)施方案或分類之一中·在一個(gè)實(shí)施方案中，深度符號(hào)應(yīng)該優(yōu)選包括單個(gè)垂直結(jié)構(gòu)元素或與一個(gè)或以上(最多3個(gè))水平部分結(jié)合的片段·例如，單個(gè)水平元素可以給出T型結(jié)構(gòu)·而具有三個(gè)水平段的符號(hào)的實(shí)例將是字母E·在另一個(gè)實(shí)施方案中，符號(hào)可以包含與水平段結(jié)合的對(duì)象結(jié)構(gòu)元素(在水平段上方成45度或以上的角度)。
·在另一個(gè)實(shí)施方案中，符號(hào)可以是兩個(gè)對(duì)角段，一段在水平段上方成45度或以上的角度并且另一段在水平段下方45度。
可以在例如值錢物品，包括例如鈔票等的文件上或內(nèi)提供根據(jù)本發(fā)明的裝置。物品可以提供紙或塑料基底。另外，可以按照傳統(tǒng)的方式以可轉(zhuǎn)移標(biāo)簽的形式在載體上提供這種裝置。
全息圖在白光照射下是可見的。
表面凹凸微結(jié)構(gòu)典型地具備諸如金屬化(連續(xù)或墨脫金屬圖案)的反射背襯或者高折射率層如ZnS。
微結(jié)構(gòu)可以通過任何傳統(tǒng)工藝，例如熱壓印或模鑄來形成。熱壓印使用在熱和壓力下印入聚合物載體中的金屬墊片，載體可以任選地用壓印清漆涂敷。模鑄使用輻射固化樹脂。將樹脂模鑄到表面上，然后在壓印工藝期間或者在輻射可固化的樹脂剛固化后，用全息浮雕壓印。這樣就提供更持久的全息圖。


下面將參考附圖，結(jié)合一些實(shí)施例描述本發(fā)明基礎(chǔ)的詳細(xì)解釋，附圖中圖1說明使用兩個(gè)全息圖像元素的視差原理；圖2A-2C分別以透視圖、平面圖和側(cè)視圖表示了彩虹全息圖的重放特征；圖3是全息點(diǎn)圖像全息/衍射重放幾何的平面圖；圖4是與圖3相似的視圖，但是表示了接近中央?yún)^(qū)域通過在水平面內(nèi)成一定范圍角度入射的光線觀察的點(diǎn)圖像；圖5說明笛卡爾坐標(biāo)系；圖6說明通過延長(zhǎng)的光源照射裝置；圖7和8分別說明來自不平和平滑的箔表面的角度散射效應(yīng)；圖9和10說明在點(diǎn)光源和延長(zhǎng)光源照射下不同傾斜取向的四種不同裝置；圖11和12與圖9和10相似，但是用于不同組的裝置；圖13和14分別是用于產(chǎn)生H1記錄板的光學(xué)配置的等軸(isometric)圖和平面圖；圖15是用于產(chǎn)生H2板的光學(xué)配置的平面圖；圖16說明根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)例的重放特性；圖17和18分別是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)裝置的重放特性的平面圖和透視圖；圖19是與圖9相似的視圖，但是用于與圖18所示相似的裝置；圖20說明用于產(chǎn)生圖18的裝置的修改的H1掩模；圖21說明根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)裝置的重放特性；圖22說明用于產(chǎn)生圖21的裝置的H1掩模；圖23說明表現(xiàn)出顏色變化的根據(jù)本發(fā)明的裝置的重放特性；圖24說明用于產(chǎn)生圖23的裝置的H1掩模；圖25說明兩個(gè)符號(hào)及其之間的間隙；
圖26A至26V說明本發(fā)明的不同實(shí)例；及圖27和28說明產(chǎn)生基于US-A-2003/0151786A公開內(nèi)容的全息圖的技術(shù)。
具體實(shí)施例方式
在發(fā)展本發(fā)明中，本發(fā)明人已經(jīng)調(diào)查了視差現(xiàn)象。視差是由于觀察方向的變化，提供了新的視線引起的一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體(或多個(gè)物體)的明顯位移。
如下可以容易地觀察到該效應(yīng)直接將兩根棍保持在你的前面，使一根棍位于另一根的后面并且從你的視線隱藏(即它們沿著觀察方向排成一行)并且兩根棍的間隔明顯大于它們的寬度。如果你接著向右或左移動(dòng)你的頭，從而改變你的觀察方向(即視線)，那么你看到棍看起來改變了它們的相對(duì)位置。通過觀察以下現(xiàn)象得以證實(shí)后面的棍首先移動(dòng)偏離與前面的棍的對(duì)齊，從而變得可見，然后看起來從前面的棍移開(即它們相互位移)，相互位移與觀察位置的角度變化成正比。
應(yīng)當(dāng)指出隨著觀察位置或角度改變棍相互/相對(duì)的位移速率與棍之間的間隔成正比，即當(dāng)觀察位置從中央“線上”觀察位置移開時(shí)，棍之間的間隔越大，它們?cè)娇斓乇憩F(xiàn)出“移開”(或者相互位移)。
另外，棍的相對(duì)移動(dòng)與其距離觀察者的相對(duì)距離有關(guān)。具體地說，我們觀察到向右移動(dòng)觀察位置引起后面的棍向右移動(dòng)或者位移(相對(duì)意義上)并且相反引起前面的棍表現(xiàn)出向左移動(dòng)。明顯地，觀察位置向左移動(dòng)引起上面的相反情況。
因此，總的來說，我們看到這些與視差相關(guān)的位移效應(yīng)允許觀察者判斷兩個(gè)物體之間隔他的相對(duì)距離，以及兩個(gè)物體哪個(gè)更近。如果我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到視差信息可以同樣很好地用來對(duì)3維物體上兩點(diǎn)距觀察者的相對(duì)距離做出視覺判斷，我們就可以容易理解視差在我們?nèi)粘Ｉ钪袑?duì)于深度、距離和3-維立體感覺的重要性—這就是為什么人的大腦已經(jīng)進(jìn)化成連續(xù)且下意識(shí)地評(píng)價(jià)視差信息(通過同時(shí)提供來自兩條視線的視覺信息的雙眼視覺輔助)的原因。
在全息攝影術(shù)領(lǐng)域，視差效應(yīng)對(duì)于由全息圖像提供的深度感覺是重要的。具體地說，它是全息圖像元素之間的相對(duì)移動(dòng)或位移，其產(chǎn)生特定的圖像元素在裝置表面后面或前面一定距離的感覺。
接著，我們定義一些術(shù)語(yǔ)1.當(dāng)我們使用術(shù)語(yǔ)“全息圖”時(shí)，我們關(guān)注視覺效應(yīng)而不是用于產(chǎn)生全息圖的方法。因此通過“全息圖”我們意指任何光學(xué)上可變的圖像，包括產(chǎn)生表面凹凸微結(jié)構(gòu)并且在至少兩個(gè)平面層上的圖像元素之間表現(xiàn)出視差相關(guān)的移動(dòng)/位移效應(yīng)的衍射圖像，其中至少一個(gè)圖像元素是全息圖的一部分。
可以由目前經(jīng)典的全息攝影術(shù)產(chǎn)生這種裝置，但是未來可以由出現(xiàn)的直寫技術(shù)產(chǎn)生。
2.可以表現(xiàn)出視覺相關(guān)相互作用的全息圖像元素是·其圖像平面位于表面凹凸微結(jié)構(gòu)或箔的表面平面后面，即它們表現(xiàn)出向后的深度視差的全息圖像元素。
·其圖像平面位于表面凹凸微結(jié)構(gòu)或箔的表面平面前面，即它們表現(xiàn)出向前的深度視差的全息圖像元素。
·其圖像平面與表面凹凸微結(jié)構(gòu)的表面或箔表面重合并且不表現(xiàn)出視差位移(即它們?cè)谖恢没蚩臻g不變)的全息圖像元素。
·非全息圖像定義元素這些包括脫金屬的標(biāo)記、鍍金屬的全息圖邊界和凹刻套印或其它的非衍射特征(再次，它們的位置不變使其起著“基準(zhǔn)”的作用)本發(fā)明涉及表面凹凸微結(jié)構(gòu)并且應(yīng)該與體積全息圖成對(duì)比將是明顯的。
在全息圖中定量視差移動(dòng)從使用兩個(gè)對(duì)齊的棍引入視差概念后，圖1表示了位于前和后層或平面上相距LD的兩個(gè)全息圖像元素(以箭頭表示)1，2。通過長(zhǎng)度為SL(與Benton彩虹狹縫類似)距離F的矩形觀察孔3觀察這些元素。
如前面所討論，當(dāng)觀察者從中央觀察位置(CV)移開時(shí)，棍1，2由于視差位移而不對(duì)齊?，F(xiàn)在為了簡(jiǎn)單，我們假定前層與產(chǎn)生全息圖的微結(jié)構(gòu)表面層重合并且保持位置不變，因此我們獲得在圖1中觀察孔下面表示的三幅視圖。
現(xiàn)在，后面箭頭1在最右手視圖(RV)和最左手視圖(LV)之間總的視差位移給出如下PD＝XR+XL＝2*LD*tangent(PhiMAX)式中，PhiMax＝表面法線任一側(cè)上連續(xù)的視角并且參照?qǐng)D1我們看到tangent(PhiMAX)＝SL/2(F+LD) (SL/2F(由于F典型地＞＞LD時(shí))現(xiàn)在，盡管我們已經(jīng)考慮了非常簡(jiǎn)單的幾何結(jié)構(gòu)，但是該結(jié)果仍對(duì)所有情況都是正確的。特別是我們已經(jīng)做出方便的假設(shè)前層與微結(jié)構(gòu)表面平面重合。但是，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)箭頭在表面前面形成圖像時(shí)，上面的結(jié)果也能對(duì)視差的位移定量。
記錄到已有的鈔票全息圖后平面中的視差位移量與在卡片中使用的典型2D/3D全息圖中的情形，以及與在根據(jù)本發(fā)明的裝置中的情形的比較表明如下內(nèi)容在柔性微粗糙的鈔票紙上以幾微米厚的壓印膜提供的已有鈔票全息圖層間深度/距離2毫米；視角22度；視差位移0.8毫米(即最小)。
通?；蛘咴谄交覄傂缘幕?卡)上作為幾微米厚的薄膜，或者在平滑或微粗糙表面(箔尺寸小于30毫米×30毫米)上作為自支撐的25-50微米厚的膜(即標(biāo)簽)提供的典型的非鈔票全息圖，即卡片等層間深度/距離2-6毫米；視角22-40度；視差位移0.8毫米至4.5毫米。
根據(jù)本發(fā)明的典型裝置深度6、8、10毫米；對(duì)6毫米樣品視角45度，視差位移5毫米；對(duì)于8和10毫米樣品視角38-40度，視差位移分別為5.8和7.2毫米。
視差位移速率在10毫米和6毫米下記錄的深度樣品之間最明顯的差異之一不是視差移動(dòng)總程度多么大，而是對(duì)于扭曲基底或者沿著視差軸改變角度觀察位置時(shí)移動(dòng)的速率或速度。
如果定義視差位移速率PV為PV＝總視差位移/(總視角)，視角以弧度表示。那么得到PV＝PD/(2×PhiMAX)＝2*LD*tangent(PhiMAX)/(2.PhiMAX)如果我們接著認(rèn)識(shí)到PhiMAX以弧度而不是度表示，那么我們可以做出近似tangent(PhiMAX) PhiMAX并且因此，視差位移速率PV LD毫米/弧度因此，當(dāng)以弧度表示時(shí)，每弧度視差移動(dòng)速率等于相互作用的平面或?qū)又g的距離。
與深度相關(guān)的圖像模糊表面凹凸或者壓印全息術(shù)作為視覺介質(zhì)最大的內(nèi)在缺點(diǎn)是在非點(diǎn)源多色(即白光)照射下發(fā)生的圖像的色差度和模糊。
圖像平面彩虹全息術(shù)(Benton發(fā)明)設(shè)法通過犧牲垂直視差，即不允許與垂直深度有關(guān)的垂直視差效應(yīng)來限制色差—優(yōu)點(diǎn)是色差的很大降低。這在圖2A-2C中闡述，這些圖分別以透視圖、平面圖和側(cè)視圖表示了彩虹全息圖的重放特性。
特別是我們看到特定顏色的光被重放入水平視區(qū)或“狹縫”，并且觀察者應(yīng)該沿著水平軸改變其觀察位置，然后他將看到水平視差和透視效果。相反，在垂直軸上改變他的觀察位置將使其看到觀察狹縫的彩虹前進(jìn)，因此在彩虹顏色的前進(jìn)中看到特定的圖像元素，相同的視差效應(yīng)。但是，那些位于表面大于幾毫米的圖像元素保持顯著的模糊?，F(xiàn)在，為了定性深度和模糊的關(guān)系，發(fā)明人認(rèn)識(shí)到需要認(rèn)識(shí)所有圖像元素由表面/箔平面處光的重定向或衍射產(chǎn)生這一事實(shí)的光學(xué)結(jié)果。
考慮圖3，該圖表示了位于表面凹凸平面或者全息裝置衍射界面6后面距離D處的全息點(diǎn)圖像5。在該圖內(nèi)，我們表示了全息/衍射重放幾何的平面圖，使所有衍射角與水平面，即包含水平視差移動(dòng)/效應(yīng)的平面有關(guān)。將最左邊和右邊的觀察位置分別標(biāo)記為L(zhǎng)V和RV并且中央觀察標(biāo)記為CV。
現(xiàn)在假設(shè)記錄該全息點(diǎn)圖像5，以使在等于(2*PhiMAX)的預(yù)定觀察角度重放，那么將需要在衍射界面產(chǎn)生長(zhǎng)度X的表面凹凸微結(jié)構(gòu)“印跡”7，其中X＝2*D*tangent(PhiMAX)該微結(jié)構(gòu)印跡區(qū)結(jié)合照射光源角度范圍(沿著視差方向)定義了圖像模糊的尺寸。為了至少在定性水平上理解為什么是這樣的，參閱圖4，該圖表示了在中央?yún)^(qū)CV附近觀察的，但是通過在水平面內(nèi)成一定角度范圍入射的光線照射的相同微結(jié)構(gòu)點(diǎn)圖像?，F(xiàn)在，實(shí)際上在該幾何結(jié)構(gòu)中，印跡7沿著視差軸的尺寸將最多是幾個(gè)毫米的量級(jí)，而觀察狹縫的尺寸典型地是150-300毫米(假設(shè)觀察者眼睛位于距裝置平面200-300毫米處—對(duì)于任何光學(xué)裝置的現(xiàn)實(shí)觀察距離)，因此在平面圖內(nèi)我們可以假設(shè)在中央觀察點(diǎn)處觀察到的所有衍射光線基本上是平行的，并且相對(duì)于表面法線具有可忽略的衍射角。
如果我們接著使如圖2-4所示的我們的觀察幾何與圖5的笛卡爾坐標(biāo)系相一致，其中標(biāo)準(zhǔn)衍射角度Alpha和Beta通過基本衍射公式sin Beta-sin Alpha＝mλ相關(guān)，那么可以表明相對(duì)于平面圖裝置法線落在±PhiMAX入射角外面的所有入射光線不會(huì)傳播或者衍射到在中央觀察點(diǎn)處的觀察者眼睛；圖4中表示了一束這種光線(由深虛線表示)。
如圖6所示，現(xiàn)在讓我們看位于距點(diǎn)源圖像距離Z處，并且沿著視差軸尺寸為L(zhǎng)的延長(zhǎng)光源10。將直線光源的對(duì)角(angular subtends)Gamma定義為tangent(Gamma)＝(L/2Z)那么，角度Gamma應(yīng)該等于或超過入射角PhiMAX，點(diǎn)圖像微結(jié)構(gòu)印跡的全寬度將重放到中央視區(qū)中，使點(diǎn)源圖像拖尾/模糊(smearing/blurring)成印跡寬度X。如果直線光源沿視差軸的對(duì)角Gamma小于PhiMAX，那么只有與比例tangent(Gamma)/tangent(PhiMAX)成正比的一部分微結(jié)構(gòu)印跡將重放到中央視區(qū)中。
為了更清晰地表達(dá)，讓我們考慮特例，其中假設(shè)將全息圖記錄成具有45度的總視角，因此PhiMAX等于22.5度(0.39弧度)，因此tangent(PhiMAX)＝0.4。
假設(shè)最初在我們的觀察幾何結(jié)構(gòu)中最長(zhǎng)尺寸1米沿著視差軸對(duì)齊并且位于距裝置1.5米處的直線光源下觀察該全息圖。因此，如下定義tangent(Gamma)＝(L/2Z)＝0.333，從而給出比例tangent(Gamma)/tangent(PhiMAX)＝0.333/0.4的值為0.8X因此，接著觀察到的點(diǎn)源圖像拖尾將為0.8X。
假設(shè)我們現(xiàn)在改變觀察幾何，使視差的水平軸與燈的較短尺寸W(在此情況下我們假設(shè)為0.1米)對(duì)齊，給出W/2L的tangent(Gamma)值，并因此tangent(Gamma)＝(L/2Z)＝(0.03/0.4)＞＞0.08，因此，觀察到的點(diǎn)圖像拖尾～0.08X。
因此，我們看到當(dāng)在直線光源下觀察時(shí)，相同的全息圖像根據(jù)其視差軸是沿著還是垂直直線光源的長(zhǎng)軸而可以具有非常不同的與深度有關(guān)的圖像拖尾式模糊。
現(xiàn)在我們考慮由簡(jiǎn)單直線光源提供的多個(gè)入射光線怎樣通過簡(jiǎn)單的角度比(Gamma/PhiMAX)增加感覺的深度相關(guān)的模糊。我們發(fā)現(xiàn)引入光源/全息圖照射因子LF是方便的，其通常定義了光源配置的有效對(duì)角/輸入幾何。該值對(duì)于更復(fù)雜的配置代表每個(gè)有貢獻(xiàn)的光源在對(duì)角、極性光強(qiáng)分布、空間坐標(biāo)等方面的加權(quán)平均。值LF具有介于大于0但小于或等于1之間的值，決定于與器件預(yù)定重放角度PhiMAX或者更具體地說tangent(PhiMAX)有關(guān)的值。
我們還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到當(dāng)沿著視差中央觀察時(shí)，法線任一側(cè)上達(dá)到+/-PhiMAX入射角的入射光將導(dǎo)致拖尾或模糊達(dá)到最大值X，當(dāng)在向中央視線左邊或右邊成一定角度Phi觀察全息點(diǎn)圖像時(shí)情況是不一樣的。具體地說，如果我們從最右或左邊觀察，以至于Phi＝+/-PhiMAX，那么中央任一側(cè)上微結(jié)構(gòu)印跡只有相關(guān)的一半可以將來自分布源的入射光線重定向觀察者眼睛。因此，當(dāng)最大點(diǎn)源圖像模糊在視差中央點(diǎn)處觀察時(shí)可以具有值X時(shí)，在最左手和右手視圖觀察值將降低至X/2。
這種模糊隨著視角Phi的變化可以大概由如下表達(dá)式總結(jié)VP(Phi)=1/2(2sin|PhiMax|-sin|Phi|sin|Phi|)]]>＝1/2對(duì)于|Phi|＝|PhiMax|＝1對(duì)于|Phi|＝0其中，我們?nèi)∩鲜鼋嵌鹊哪；蛘哒怠?br> 最后，一起考慮上面所有的論據(jù)和結(jié)論，我們對(duì)于全息點(diǎn)圖像模糊/拖尾S獲得一般的表達(dá)S＝LF(Gamma，PhiMAX)*VP(Phi)*2*D*tangent(PhiMAX)對(duì)于直接位于觀察者上方的直線光源的簡(jiǎn)單情況，其中對(duì)于Gamma＜PhiMAX，LF＝tangent(Gamma)/tangent(PhiMAX)對(duì)于Gamma＞PhiMAX，LF＝1再降低至對(duì)于Gamma＜PhiMAX，S＝2*VP(Phi)*tangent(Gamma)*D對(duì)于Gamma＞PhiMAX，S＝2*VP(Phi)*tangent(PhiMAX)*D從這一結(jié)果，本發(fā)明人觀察到以下情況情況I在沿著視差軸直線光源/分布光源的對(duì)角超過預(yù)定的全息觀察/重放角的情況中，由觀察(一半)角和深度的乘積確定與深度有關(guān)的模糊。
情況II在沿著視差軸直線光源/分布光源的對(duì)角小于預(yù)定的全息觀察/重放角的情況中，由光源沿著視差軸的對(duì)角(半角)與深度的乘積確定與深度有關(guān)的模糊。
考慮源于模糊/拖尾S和視差位移的表達(dá)式表現(xiàn)出它們緊密相關(guān)的現(xiàn)象，因?yàn)樗鼈兌际墙嵌软?xiàng)和深度/距離項(xiàng)的乘積。
至于角度關(guān)系，在照射配置Gamma＞PhiMAX下，這只是相同的(即tan(PhiMAX))。而更具體地說，模糊將由照射對(duì)角Gamma決定，即光源偏離點(diǎn)源理想位置越多，對(duì)于給定深度模糊是明顯的。至于深度/距離項(xiàng)，模糊將由特定層距衍射界面(有時(shí)稱作圖像平面)的距離決定，即以其最簡(jiǎn)單形式是向前或向后的深度；而視差位移或移動(dòng)將具體地由兩個(gè)相互作用的圖像之間的面間間隔或距離來決定。相反，如果全息圖設(shè)計(jì)中需要的視差位移需要層間隔D，那么如果我們選擇將我們的圖像平面對(duì)稱地布置在微結(jié)構(gòu)平面表面的前面和后面，那么與我們?cè)诒砻鎸泳哂幸粋€(gè)元素并且另一個(gè)元素在后面或前面D毫米處的方案相比，我們將我們的圖像模糊變成一半。
簡(jiǎn)言之，為了使與視差移動(dòng)有關(guān)的圖像模糊最小，基于具有前和后平面深度的元素之間的相互作用設(shè)計(jì)視差效應(yīng)是有利的。
為了得到一些典型的模糊值，考慮位于表面后面2毫米或6毫米處的圖像點(diǎn)，我們將假定已經(jīng)在大約40度的視角下記錄全息圖像并且用在圖像平面上方1.5米處、L＝0.75米且寬度W＝0.1米的相當(dāng)?shù)湫偷难娱L(zhǎng)或直線光源照射。對(duì)于在視差軸與直線光源的長(zhǎng)度平行/排列成直線和垂直情況下，分別給出0.25和0.03的Gamma值。
為了簡(jiǎn)單，我們還將假定對(duì)于觀察位置因子VP(Phi)的平均值為0.75。
然后，對(duì)于橫向觀察(tangent(Gamma)＝0.03，因此S＝0.05*D)。
模糊S@2毫米≈0.1毫米；S@6毫米≈0.3毫米即，深度相關(guān)的模糊是最小的，并且在接近點(diǎn)源照射時(shí)可以清晰地觀察到尺寸為幾毫米的圖像元素。
當(dāng)用于在視差軸與光源長(zhǎng)度成直線下觀察時(shí)(tangent(Gamma)＝0.25，因此S＝0.375*D)模糊S@2毫米≈0.75毫米；S@6毫米≈2.25毫米即，尺寸接近幾毫米的圖像元素在@2毫米深度情況中將出現(xiàn)輕微模糊/毛刺，但是有輪廓且可以辨認(rèn)，但是在@6毫米深度情況中將出現(xiàn)顯著模糊并且復(fù)雜的另一個(gè)圖像細(xì)節(jié)不可辨認(rèn)。
總之，設(shè)計(jì)過程的重要部分是能夠預(yù)視條形光模糊(strip lightblur)效應(yīng)。
這可以如下實(shí)現(xiàn)
假定深度移動(dòng)5-6毫米，我們可以計(jì)算出典型的條形光模糊介于2-3毫米之間。這假定條形光的典型長(zhǎng)度為0.75毫米。
假定該模糊值，我們通過復(fù)制符號(hào)并且將其疊到原始符號(hào)上，并向右位移1.5毫米。然后，我們重復(fù)該過程，但是這次向左位移。
然后，我們?cè)購(gòu)?fù)制并且將其再次疊到中央圖像的左邊和右邊，但是這次是0.5毫米和1.0毫米。
再次重復(fù)該過程，復(fù)制并且疊到中央圖像的左邊和右邊0.25毫米、0.75毫米和1.25毫米。
通過這一階段，我們具有合理的移動(dòng)連續(xù)疊加--總的所得形狀在散射光下給出符號(hào)的精確印跡。
熱印圖像由于基底粗糙引起的拖尾或模糊鈔票全息圖的設(shè)計(jì)不僅必須考慮延長(zhǎng)光源，而且必須考慮由于微觀上薄的熱箔清漆當(dāng)在熱和壓力下使用時(shí)“攝取”下面的鈔票紙波紋的趨勢(shì)所引起的其重放特性的角分散(鏡面光澤損失-參閱圖7和8)。舉例來說，典型的散射角從6至12度。從這種不平表面內(nèi)的微結(jié)構(gòu)重新構(gòu)建的全息圖像將是類似分散的，結(jié)果發(fā)生圖像的模糊和顏色拖尾。紙基底中表面變化的幅度不重要，但是關(guān)鍵地決定散射角的關(guān)于水平面的傾角變化重要。箔采取的這些傾角變化的程度與例如粘合劑類型、重量、應(yīng)用溫度(與壓印清漆臨界軟化溫度有關(guān))等的因素有關(guān)。
現(xiàn)在，可以容易地表明由于散射角的圖像模糊大約由深度D乘以散射角的正切的乘積來定義。假定工作的散射角為8度，對(duì)于2毫米、4毫米和8毫米的深度，我們得到基底模糊值分別為0.3毫米、0.6和1.2毫米。因此，我們從這些值看到由于表面粗糙引起的圖像模糊與由于典型的延長(zhǎng)光源引起的模糊或拖尾的下限是可比的，因此對(duì)于位于裝置平面前面或后面的任何圖像元素而言，幾乎使“壞情況”的模糊/拖尾加倍。
使用視差和模糊分析來最優(yōu)化“深度”規(guī)定下面的部分設(shè)法解決下面的問題首先，通過對(duì)看全息圖具有很少或沒有經(jīng)驗(yàn)的個(gè)人可以清楚辨認(rèn)的視差移動(dòng)或位移的最小水平和速率是什么？其次，假定深度模糊的伴隨效應(yīng)，在對(duì)于所需水平的視差深度和位移，在所有合理的光照條件下保證基本符號(hào)形式的辨認(rèn)的尺寸和另一個(gè)圖像形式方面，該圖片標(biāo)準(zhǔn)是什么？應(yīng)該做出的第一點(diǎn)是視差現(xiàn)象是相對(duì)的概念，因?yàn)槊黠@位移的感覺水平在心理水平上與相互作用的元素尺寸有關(guān)，在安全全息圖或者衍射OVD的背景中，該尺寸將是沿著視差軸，或者更簡(jiǎn)單地說“移動(dòng)方向”可見圖像面積的有效尺寸(在大多數(shù)情況中是OVD的尺寸)。
和/或特別是在移動(dòng)方向上全息圖像元素的尺寸和/或沿著任何光學(xué)上不變的特征，如印刷體、脫金屬圖案的移動(dòng)方向的尺寸-后者也常定義了可見圖像的尺寸。
為了發(fā)展這一方面，再看由一個(gè)位于“碎片”型圖像/裝置中央的全息圖像元素組成的最基本OVD設(shè)計(jì)方案。我們假定碎片的尺寸為22毫米×22毫米，這是鈔票應(yīng)用的典型全息圖/OVD尺寸。移動(dòng)方向中(東-西)圖像或符號(hào)的尺寸大約為3毫米。
如果我們接著假定該全息圖的視角2*PhiMAX為40度，這在Benton彩虹全息圖中是非常典型的，那么對(duì)深度D＝LD＝2、4、6、8毫米的范圍，應(yīng)用對(duì)于視差位移和模糊得出的公式，我們得到總結(jié)在圖9和10中的結(jié)果，表明了實(shí)際尺寸的情況。
首先參考圖9，該圖表示了當(dāng)在上述深度范圍的點(diǎn)源光照下觀察時(shí)，深度圖像在左邊、中央和右邊三個(gè)相關(guān)視圖中的視覺位置。注意的關(guān)鍵點(diǎn)是對(duì)于在本次模擬中使用的典型的全息重放角，僅在6毫米的深度和意義的感覺之上才發(fā)生清晰且可辨的視差或深度移動(dòng)在三個(gè)視圖每個(gè)內(nèi)，圖像的重心相對(duì)于裝置的左手和右手邊界明顯移動(dòng)—用作位置數(shù)據(jù)。
我們還注意到在6毫米情況中視差位移PD等于4.4毫米，占圖像的寬度的份數(shù)為20％(對(duì)于8毫米深圖像為26％)。
最后，我們注意到在6毫米深圖像中視差移動(dòng)有時(shí)是所選3毫米符號(hào)/圖像寬度的150％。接下來，我們將評(píng)論符號(hào)寬度和類型。
接下來，考慮表示了相同圖像配置和深度矩陣的圖10，這次由0.75米的直線光源照射。我們已經(jīng)通過位移并且覆蓋中央圖像復(fù)制件+/-0.5S來努力模擬拖尾效應(yīng)。同預(yù)期的一樣，模糊變得視覺上明顯的，在4毫米和以上，但是因?yàn)閳D像的形狀和圖形形式，其本質(zhì)在6毫米的優(yōu)選最小深度下仍是可辨認(rèn)的。具體地說，在我們前面計(jì)算的深度處穿過視區(qū)的平均模糊S等于2.25毫米。我們認(rèn)識(shí)到這部分是由于S小于沿著移動(dòng)軸的符號(hào)寬度/最大尺寸3毫米。
另外且更加巧妙地，我們認(rèn)識(shí)到因?yàn)樘厥夥?hào)最大尺寸和沿著移動(dòng)方向最小尺寸之間的差異，即2毫米與平均模糊S是可比的，所以該形狀是“容許6毫米的深度”。
因此，總之圖9和10中我們的分析和結(jié)果的視覺表達(dá)表明對(duì)于典型尺寸的高安全全息圖或OVD，6毫米的面間間隔或深度提供(對(duì)于典型的視差視角)了在最簡(jiǎn)單的圖像設(shè)計(jì)背景內(nèi)可以清晰辨認(rèn)的視差位移的臨界閾值，它實(shí)際上是沿著移動(dòng)/視差軸圖像寬度或尺寸的至少20％。恰當(dāng)?shù)刈⒁獾皆囼?yàn)或者檢驗(yàn)包含6毫米的面間距(LD)的全息圖是非常困難的，更有用的措施將是回想LD在數(shù)值上等于每弧度PV的移動(dòng)速率。因此，通過說我們需要深度圖像表現(xiàn)出每弧度最小6毫米的移動(dòng)作為第一條件，我們可以重新表示上述內(nèi)容。
注意如果我們將沿著視差軸的視角的實(shí)際最大值認(rèn)為是一個(gè)弧度，那么我們需要沿著移動(dòng)方向的對(duì)于LD等于8毫米的情況，全息圖沿移動(dòng)方向的寬度或尺寸必須小于40毫米。寬度小于面間間隔或深度的5倍。對(duì)于LD等于最小值6毫米的情況，那么全息圖沿著移動(dòng)方向的寬度或尺寸必須小于30毫米。對(duì)于LD等于8毫米的情況，全息圖沿移動(dòng)方向的寬度或尺寸必須小于40毫米。
我們還認(rèn)識(shí)到在圖像/符號(hào)尺寸沿著視差/移動(dòng)軸至少為3毫米的優(yōu)選實(shí)施例中，我們保證它超過在該深度下典型顯現(xiàn)的模糊，因此其形式在大多數(shù)照射條件下保持是可以辨認(rèn)的。
最后，我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到如果本質(zhì)上由于與最左手和右手的視圖相應(yīng)在符號(hào)圖像的重心間很少或沒有重疊的事實(shí)，符號(hào)移動(dòng)其自身寬度或最大尺寸，將更清晰地辨認(rèn)深度移動(dòng)。
已經(jīng)在原始水平下指定對(duì)于移動(dòng)速率的優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)、作為沿著視差軸的裝置尺寸百分?jǐn)?shù)的移動(dòng)規(guī)模、表現(xiàn)出符號(hào)和對(duì)于符號(hào)自身最終適當(dāng)?shù)某叽绾托问降呐c視差尺寸有關(guān)的移動(dòng)規(guī)模，接下來我們考慮我們?cè)鯓涌梢愿淖內(nèi)D或OVD的組成或設(shè)計(jì)以進(jìn)一步加強(qiáng)視差或深度效應(yīng)。在點(diǎn)和延長(zhǎng)照射下，參照表示了同前面一樣的圖像矩陣的圖11和12最好地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。但是，這次在大約中央圖像54的東-西和在衛(wèi)星圖像的重復(fù)排列之間的北-南布置深度圖像或符號(hào)50，52，中央圖像和衛(wèi)星圖像位于表面平面或衍射界面上并且位置上不變?？梢酝ㄟ^全息圖形成不變的圖像，或者可選地是非全息圖。
我們注意的第一件事是因?yàn)樯疃仍噩F(xiàn)在位于任一側(cè)上更接近位置數(shù)據(jù)處，那么即使絕對(duì)移動(dòng)同前面一樣，移動(dòng)的感覺也強(qiáng)得多。當(dāng)部分或者所有的深度圖像穿過中央屏蔽或圖像邊緣的后面或前面時(shí)，當(dāng)發(fā)生重疊事件時(shí)，更加加強(qiáng)的這一點(diǎn)。
應(yīng)當(dāng)理解如果我們?cè)谕蝗⑸疃让?表面前面或后面)上具有兩個(gè)或更多的符號(hào)，那么需要保證在光源模糊的最壞情況下兩個(gè)相鄰的深度符號(hào)沒有視覺重疊。我們可以通過使在設(shè)計(jì)階段設(shè)置的兩個(gè)符號(hào)間的間隔超過視差移動(dòng)PD的水平來保證這一點(diǎn)。我們通過考慮兩個(gè)沿著視差的水平軸位移的設(shè)計(jì)的圖片符號(hào)來更準(zhǔn)確地定義術(shù)語(yǔ)“間隔”的意義。如果我們構(gòu)建兩條垂直線，一條只觸及左邊符號(hào)的右手邊并且一條只觸及右手符號(hào)的右手邊(參見圖25)，那么“間隔”就是這兩條線沿著移動(dòng)方向的間隔。為了說明，我們已經(jīng)將移動(dòng)方向認(rèn)為是視差的水平軸，但是可以設(shè)想移動(dòng)方向可以沿著垂直軸或者其間的一些傾斜軸。
為了在設(shè)計(jì)階段進(jìn)一步簡(jiǎn)化，我們可以通過使兩個(gè)符號(hào)之間的側(cè)面距離數(shù)值上等于最大視角不可能超過1弧度的面間距(深度)而有利地進(jìn)一步加強(qiáng)這種約束。
制造方法在光學(xué)安全工業(yè)內(nèi)，目前有大量的獨(dú)立技術(shù)、方法或記錄系統(tǒng)用來生產(chǎn)衍射OVD(光學(xué)可變裝置)并且在本文中許多設(shè)計(jì)規(guī)則將應(yīng)用于除了H1/H2經(jīng)典“Benton彩虹”全息攝影術(shù)方法以外的技術(shù)，該方法迄今為止是發(fā)明人優(yōu)選的方法。僅為了此原因，我們使用經(jīng)典的全息攝影術(shù)實(shí)例來闡述本發(fā)明的實(shí)際使用，并且我們認(rèn)為許多原理應(yīng)用于所有技術(shù)并且在某些情況中，例如需要垂直視差的地方，我們相信直寫技術(shù)可以提供優(yōu)于經(jīng)典全息攝影術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員提供的視覺光學(xué)變化是為了在照射條件范圍下的大眾識(shí)別和檢驗(yàn)，這是本發(fā)明的主要目的。
這種光學(xué)可變性通過預(yù)定的視差位移水平、速率和類型顯現(xiàn)，我們可以想象在水平軸、垂直軸、或者與任一軸成一定角度來提供這種變化。經(jīng)典的全息攝影術(shù)具有其在光學(xué)平臺(tái)上的激光有效地重構(gòu)從物體的照射記錄的原像波前(original image wavefront)的性質(zhì)。
為了更詳細(xì)地說明支持全息攝影術(shù)并且特別是經(jīng)典的“Benton彩虹”全息攝影術(shù)的概念，應(yīng)該參考G.Saxby著的“PracticalHolography”。
為了構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的裝置，在分別以等軸圖和平面圖表示了H1記錄幾何結(jié)構(gòu)的圖13和14中提供了記錄工藝的第一階段。如圖所示的提供圖像的物體典型地是許多玻璃攝影或正射(orthographic)板(透過掩模)20，21，包括大量平面圖片(通常1-3層，很少更多層)。允許通過圖片透過掩模組件或疊層20，21傳播的物體波前與稱作參比光束的第二束光重疊。后者的波前性質(zhì)上典型地是簡(jiǎn)單校準(zhǔn)的或者球形的。允許所得物體和參比光束之間的干涉圖案(本質(zhì)上定義了全息攝影術(shù)過程)通過掩模23曝光本領(lǐng)域稱作H1母板的記錄板22區(qū)域。H1母板22典型地是涂有高分辨鹵化銀乳劑的光學(xué)上平坦的且均勻的玻璃板。
H2記錄板22的曝光區(qū)域通常在性質(zhì)上是延長(zhǎng)的和矩形的，因此通常被稱作“狹縫”。順序曝光H1內(nèi)的各種狹縫，每條單獨(dú)與最終圖像的顏色/動(dòng)態(tài)元素或深度元素(即層)相應(yīng)，使得在板中記錄每個(gè)獨(dú)立的圖片元素的相記錄。完全曝光的H1記錄板的表面包含記錄的圖像信息區(qū)。簡(jiǎn)單的多色彩虹全息圖將典型地在其掩模中包含大量狹縫形狀的孔，其相應(yīng)于包括前景和后平面特征的獨(dú)立的顏色元素。
隨后用共軛激光參比光束照射H1，導(dǎo)致在距H1板大約200-300毫米的位置包含其所有元素的真實(shí)圖像的重構(gòu)。
通過專有的裝置仔細(xì)聚焦這種重構(gòu)的投影圖像，然后用來形成通常在能夠容納(hosting)適于金屬化和生產(chǎn)壓印的表面凹凸微結(jié)構(gòu)的光抗蝕劑材料24(圖15)中記錄的第二(H2)全息圖的主題物。
通常將全息圖壓印入載體的清漆中、金屬化，然后轉(zhuǎn)移到基底上。因?yàn)楸景l(fā)明的結(jié)構(gòu)甚至當(dāng)支載在粗糙的紙上時(shí)也能很好重放，所以基底可以是文件或者其它值錢的物品，特別是用于鈔票等的紙基底。
全息圖像基本上從鹵化銀內(nèi)的體積記錄到光抗蝕劑中的表面凹凸記錄的轉(zhuǎn)移在本領(lǐng)域被稱作H1＞H2轉(zhuǎn)移過程。重要的是意識(shí)到它是光抗蝕劑表面(形成衍射界面)相對(duì)于前層和后層的位置確定這些層各自深度。如圖15所示，前層基本上與抗蝕劑表面共平面，因此其深度D基本上為0，而后層在抗蝕劑表面后面形成虛像深度D＝LD。因此，在所示焦點(diǎn)結(jié)構(gòu)中，前層在位置上是不變的，而后層將通過其相對(duì)于表面特征的明顯位移提供心理上的光學(xué)深度感覺。
我們想要編碼成全息OVD的第一個(gè)視差參數(shù)是每弧度的視差移動(dòng)速率PV。如果提供相對(duì)視差效應(yīng)或者位移的兩個(gè)圖像元素是如圖13，14所示的兩個(gè)圖片透過掩模20，21，那么我們從先前的理論知道掩模LD之間的面間隔應(yīng)該在數(shù)值上等于所需的位移速率PV。
舉例來說，所需的移動(dòng)速率應(yīng)該是每弧度6毫米，那么透過掩模之間的間距LD應(yīng)該設(shè)置為6毫米。
已經(jīng)將全息裝置配置成具有所需的面間距LD，接下來我們需要調(diào)節(jié)記錄幾何，根據(jù)其它優(yōu)選的設(shè)計(jì)規(guī)則將PhiMAX設(shè)置為適當(dāng)?shù)闹?。?
·視差位移PD不應(yīng)小于“移動(dòng)”方向上OVD有效寬度的20％·視差位移PD應(yīng)該大于或者等于至少一個(gè)移動(dòng)符號(hào)的寬度(優(yōu)選是具有較小尺寸的符號(hào)的寬度)·照射平均模糊或拖尾S應(yīng)該不超過移動(dòng)符號(hào)的寬度。
現(xiàn)在已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)上設(shè)置了移動(dòng)速率PV，我們發(fā)現(xiàn)方便地回想PD/LD＝PD/PV＝2*tangent(PhiMAX)。
并且相似地S/PD＝<LF>*VP(Phi＝0)*D/LD其中LF周圍的尖括號(hào)表示我們?nèi)?duì)照射條件的光譜平均的值。
假設(shè)平均值LF為實(shí)際點(diǎn)光源LF(＝0.1)和最壞情況延長(zhǎng)的直線光源LF(＝1)的數(shù)學(xué)平均值，即＝0.55。
因此，因?yàn)樵?Phi＝0)下VP的值為1.0，所以上式簡(jiǎn)化為S/PD＝0.55*D/LD假定在方案A中，我們選擇3毫米尺寸(我們進(jìn)一步選擇其位于表面平面后面6毫米)的符號(hào)作為我們的設(shè)計(jì)選擇；與之相互作用的其它元素位于表面平面上。因此D＝LD＝6毫米。現(xiàn)在，當(dāng)我們需要S小于3毫米時(shí)，因此在方案A中視差位移必須小于3/0.55或者5.45毫米。
為了更精確地指定移動(dòng)PD所需的水平，我們接下來實(shí)行第二種需求，即PD必須不小于裝置有效寬度的20％，作為方案A的一部分我們假定為22毫米。然后，這就需要視差移動(dòng)PD位于5.45毫米和4.4毫米內(nèi)。在這一范圍內(nèi)對(duì)于PD選擇什么值取決于對(duì)于全息或OVD設(shè)計(jì)者在直線光源下移動(dòng)還是“符號(hào)輪廓”更重要。
假設(shè)是后者，并且我們選擇PD具有4.4毫米的值，那么接著tangent(PhiMAX)＝4.4/(2*6)＝0.366。因此，為了在圖13的記錄幾何內(nèi)提供所需的視角PhiMAX(一半)，我們將掩模放在H1記錄狹縫的任一端，使得其長(zhǎng)度SL tangent(PhiMAX)*2*F假設(shè)F為250毫米，那么設(shè)置SL的值為183毫米。
但是，對(duì)于方案B，假設(shè)OVD的有效寬度定義為35毫米，從而得到移動(dòng)的最小水平PD為7毫米?，F(xiàn)在，我們從上面知道，如果只有一個(gè)相互作用的元素或符號(hào)已經(jīng)在衍射或表面平面的后面或前面成像，以至于D＝LD，那么相關(guān)的光源平均圖像模糊將具有0.55*7毫米的值，接近4毫米。結(jié)果，為了保持在本發(fā)明教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案內(nèi)，即沿著移動(dòng)軸的符號(hào)尺寸應(yīng)該大于典型的模糊，我們必須將符號(hào)尺寸增加到至少4毫米。
或者，設(shè)計(jì)應(yīng)該需要符號(hào)尺寸小于4毫米，那么我們可以改變記錄配置，使得“后面的”符號(hào)或圖像元素(表現(xiàn)出后深度)主要不與表面上位置不變的元素相互作用，但是代替地，與位于表面平面前面從而表現(xiàn)出“前深度”的一個(gè)或更多個(gè)其它符號(hào)或圖像元素相互作用。
具體地說，在如圖13，14所示的H1記錄期間，我們?nèi)孕枰x“后面”和“前面”符號(hào)或圖像平面的兩個(gè)圖片平面之間的平面距離LD為6毫米。但是，這次在轉(zhuǎn)移階段，我們將光抗蝕劑層的表面放在投影圖像體積內(nèi)，使得前深度層或平面在表面前面2毫米聚焦，并且后層在圖像面后面4毫米虛聚焦(virtual focus)。通過這樣做，我們保證相互作用元素之間的相對(duì)視差移動(dòng)速度為6毫米。
現(xiàn)在，通過0.55*4/6*PD給出由“后面”符號(hào)表示的平均模糊或拖尾等于2.6毫米，而“前”深度元素將表現(xiàn)出平均模糊0.55*2/6*PD等于1.3毫米。因此，通過分享與視差位移的增加水平相關(guān)的模糊或拖尾，我們回到優(yōu)選的方案，其中平均模糊或拖尾小于沿著視差位移方向的符號(hào)尺寸，在這個(gè)特殊實(shí)例中是3毫米。
最后，根據(jù)前面的教導(dǎo)，需要提供7毫米移動(dòng)的新的視角或視差半角PhiMAX由tangent(PhiMAX)給出，現(xiàn)在等于7/(2*6)或者0.58-因此作為250*2*tangent(PhiMAX)＝290毫米計(jì)算結(jié)果的狹縫長(zhǎng)度SL。
通過中斷或調(diào)制視差移動(dòng)降低深度模糊在圖3和4中，我們已經(jīng)明白怎樣通過在衍射界面(即H2記錄工藝期間光抗蝕劑表面和最終箔裝置中壓印的清漆/反射涂層界面)上產(chǎn)生的有效微結(jié)構(gòu)“印跡”來確定壓印的全息圖或OVD中的模糊。
具體地說，由全息圖像上任何點(diǎn)產(chǎn)生的“印跡”與不間斷的總視角和表面平面后面或前面的全息圖像距離的乘積成正比。在圖16中表示了在水平軸上提供不間斷的或未改變的視差移動(dòng)的這種OVD的重放特性。在這方面，我們意指當(dāng)它們不通過其它圖像元素的后面或者由其遮擋時(shí)，“移動(dòng)圖像”在其整個(gè)視差視區(qū)表現(xiàn)出基本上未改變的亮度或顏色并且還以恒定的速率PV(此處以每弧度毫米數(shù)表達(dá))移動(dòng)的視差移動(dòng)。
但是，本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到如果總的視角區(qū)被記錄或產(chǎn)生表面凹凸結(jié)構(gòu)分段，當(dāng)穿過其視差移動(dòng)觀察時(shí)，其顯著地改變或者調(diào)制了移動(dòng)圖像的亮度或顏色，那么可以完全改變?nèi)D像深度和由于非點(diǎn)光源照射引起的伴隨的模糊或拖尾之間的關(guān)系。
考慮表示了中斷或改變視差移動(dòng)這一概念的第一實(shí)施方案的平面圖和透視圖的圖17和18，其中將全息“深度”圖像表示為重放成在水平軸上N(＝5)個(gè)離散的角區(qū)域—即，在這些區(qū)域中的每一個(gè)中圖像是可見的，但是在角度上空隙中間是不可見的。
如果我們?yōu)榱撕?jiǎn)化假設(shè)視區(qū)和中間空隙區(qū)域在角度范圍中相等的，那么每個(gè)視區(qū)的角度寬度＝(視角)/(2N-1)。
假設(shè)總的視角為40度(0.7弧度)，那么如果有5段視區(qū)，那么每個(gè)這種視區(qū)將覆蓋4.5度(0.08弧度)。
現(xiàn)在我們參考圖17看到的通過在衍射界面上每個(gè)視區(qū)留下的微結(jié)構(gòu)印跡也將按因子(2N-1)比例縮小。因此，從基本幾何來看深度相關(guān)的模糊或模糊Sn將由下式定義Sn＝2*LF*D*tangent(PhiMAX)/(2N-1)假設(shè)深度為8毫米，并且我們通過H1記錄或者H2轉(zhuǎn)移過程選擇而限制PhiMAX至20度或者0.35弧度，也代入N＝5和LF＝0.55，則我們得到當(dāng)在相當(dāng)延長(zhǎng)的條形光下在每個(gè)視區(qū)觀察時(shí)，圖像的深度相關(guān)的拖尾/模糊S的值為0.35毫米。這與當(dāng)表面微結(jié)構(gòu)需要產(chǎn)生穿過全視角連續(xù)可變的圖像時(shí)3.2毫米的拖尾值Sn是可比的。
因此，我們擁有在表面平面后面顯著距離處提供全息圖像并且在條形光照射下仍保持合理分辨的方法。
但是，當(dāng)使用這個(gè)方法時(shí)再次需要進(jìn)行小心的思考。舉例來說，條形或直線照射組件的對(duì)角(即20度)允許來自相鄰視區(qū)的圖像及其相關(guān)的微結(jié)構(gòu)部分?？傊谌魏翁囟ǖ囊晠^(qū)下，我們應(yīng)該看到(對(duì)于5度視區(qū)的情況)2-3個(gè)分裂圖像；包括該視區(qū)的中央圖像和鄰近的假圖像。
圖19中表示了五個(gè)通道中每個(gè)的移動(dòng)、模糊和圖像內(nèi)容的完全直觀表示。
現(xiàn)在初步考慮時(shí)似乎如果我們關(guān)注降低模糊和多重成像，那么我們應(yīng)該使我們的角度視區(qū)盡可能地窄并且增加視區(qū)之間的角度間隙。但是，由離散分段的視區(qū)組成的樣品全息圖告訴我們當(dāng)降低視區(qū)與觀察間隙的比例時(shí)，深度圖像事實(shí)上變得更加清晰明確，盡管代價(jià)是深度的印跡在一定程度上消失。更具體地說，因?yàn)槭褂命c(diǎn)陣式和光刻掩模技術(shù)可能更容易偽造當(dāng)表面元素的多重移動(dòng)時(shí)，表現(xiàn)視差移動(dòng)。
明顯地，視區(qū)的最佳數(shù)量和最佳的視區(qū)與間隙比例將根據(jù)在延長(zhǎng)光源下傳統(tǒng)的連續(xù)深度移動(dòng)和圖像清晰度之間的所需平衡通過嘗試和評(píng)價(jià)來確定。
提供中斷或調(diào)制移動(dòng)的第一實(shí)施方案的方法可以最直接地通過遮擋如圖20所示的相關(guān)H1狹縫，在經(jīng)典的H1/H2全息攝影術(shù)背景內(nèi)提供產(chǎn)生圖17所示的離散的開/關(guān)移動(dòng)效應(yīng)?？梢栽贖1記錄階段或者后面的H2轉(zhuǎn)移階段任一情況下施用這種遮擋。
但是，除了具有離散的開/關(guān)視區(qū)后，還可以通過顯著減弱相對(duì)于空隙或間隙區(qū)的角度區(qū)中的亮度來保持連續(xù)的移動(dòng)—以至于在深度圖像移過全部角度視區(qū)時(shí)深度圖像周期性地出現(xiàn)亮，然后暗，但是總是可見的。圖21中顯示了這些重放特性。這種視區(qū)的中斷將給出介于連續(xù)均勻的重放和圖17的離散分段的重放之間的重放特性。模糊降低的程度也將介于其值或者范圍中間。
可以通過如圖22所示改變相關(guān)H1狹縫的遮擋來表示這種“移動(dòng)圖像”的調(diào)制。具體地說，我們看到在提供全重放亮度的段之間的間隙或區(qū)域中，H1狹縫這次不完全阻擋或者遮擋，而是顯著降低其有效寬度。
本發(fā)明的其它實(shí)施方案具有當(dāng)其移過全部角度上視區(qū)時(shí)以對(duì)比顏色(橙—綠)交替重放的深度圖像—這種OVD的重放特性如圖23所示。
這種途徑將微結(jié)構(gòu)印跡分成具有不同間隔的兩個(gè)交替微結(jié)構(gòu)序列，這將具有重復(fù)分割模糊并且降低其可見效應(yīng)至前述實(shí)施方案程度的作用。通過同時(shí)或者更優(yōu)選地順序?qū)⒁苿?dòng)圖像記錄成如圖24所示被交替遮擋的兩個(gè)單獨(dú)的彩虹狹縫，可以最直接地提供這種“移動(dòng)圖像”中的顏色交替。
圖26說明下面將簡(jiǎn)述的本發(fā)明的大量實(shí)例。在每幅圖中，散列區(qū)(hashed areas)表示深度/視差移動(dòng)效應(yīng)并且實(shí)心陰影區(qū)位置上不變。
圖26A說明提供至少兩個(gè)全息圖像平面100，101。至少一個(gè)平面相對(duì)于另一個(gè)表現(xiàn)出向前或向后的深度。
圖26B說明兩個(gè)全息圖像平面102，103之間相互作用的實(shí)例，其中這是作為其相關(guān)移動(dòng)視差效應(yīng)的結(jié)果的控制位置幾何(記錄)的形式。因此，圖像103可在圖像102內(nèi)居中。
圖26C除了全息圖像102’現(xiàn)在是位置上不變的外，與圖26B相似。這具有圖像102’在所有照射條件下是清晰可見的并且因此對(duì)于提供光學(xué)上可識(shí)別的圖像信息最佳的優(yōu)點(diǎn)。
圖26D表示與圖26B相似的裝置，但是進(jìn)一步添加了位置上不變的全息圖像104。該位置上不變的圖像可以定義其它特征，如多重冗余(multi-redundant)的全息圖、提供圖像標(biāo)記的信息或者通到其它深度平面的孔。
圖26E說明根據(jù)本發(fā)明的裝置的簡(jiǎn)單版本，其中全息圖像106表現(xiàn)出水平移動(dòng)(為了清晰僅表示了一個(gè)平面)。
圖26F再次表示了只具有表現(xiàn)出隨著顏色逐漸變化而表現(xiàn)出垂直移動(dòng)的全息圖像107的一個(gè)平面。應(yīng)當(dāng)指出這種非水平移動(dòng)將需要數(shù)字創(chuàng)作技術(shù)。
圖26G說明可以表現(xiàn)出水平和垂直移動(dòng)的裝置并且再次為了清晰僅表示了一個(gè)平面。
圖26H說明移動(dòng)怎么是水平的、垂直的甚至是斜的，并且再次為了清晰僅表示了一個(gè)平面。
圖26I和26J說明裝置的旋轉(zhuǎn)如何可以用來切換移動(dòng)通道或者將移動(dòng)通道打開或關(guān)閉。此處，該裝置在順時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)90度。
圖26K說明兩個(gè)(或更多個(gè))全息元素110，111怎樣可以是共方向的。在此情況下，兩個(gè)圖像元素必須都處于深度前面或后面。
圖26L說明怎樣分別在平面前面或后面形成兩個(gè)(或更多個(gè))全息元素111，112，從而表現(xiàn)出提出的移動(dòng)。
圖26M說明對(duì)于一個(gè)全息圖像元素改變視角怎樣影響全息圖像元素115的明顯移動(dòng)。(只顯示了一個(gè)平面)。在此情況下，相對(duì)于該結(jié)構(gòu)的表面，圖像元素處于平面的前面。
圖26N說明與圖26M中所示相反的配置，其中在平面的后面或背面形成全息圖像元素116，從而表現(xiàn)出相反的移動(dòng)。
圖26O說明一個(gè)全息圖像元素怎樣能相對(duì)于共同參考點(diǎn)在幾個(gè)方向上出現(xiàn)移動(dòng)。
圖26P說明為了最優(yōu)化全息圖像元素的設(shè)計(jì)，優(yōu)選在移動(dòng)方向上扭曲。圖26P中的星形被扭曲，所以當(dāng)與未移動(dòng)方向(北—南)上的點(diǎn)相比時(shí)移動(dòng)方向上的點(diǎn)(東—西)被拉長(zhǎng)。在這方面，“扭曲”指圖像圖片并且與作為照射條件和基底表面質(zhì)量結(jié)果的模糊不同。
圖26Q、26R和26S說明怎樣可以產(chǎn)生可以在后面(26Q)、前面26(R)或兩者26(S)的遮擋效果。
對(duì)于移動(dòng)元素，還可以通過如圖26T所示的“窗口”來觀察。圖26T顯示了采用不移動(dòng)元素(也可以是全息的)遮擋移動(dòng)全息圖像元素的概念。此處，提供了靜態(tài)的(如黑色元素所示)邊緣且中央設(shè)計(jì)。另外，提供了圓形移動(dòng)全息圖像元素，以顯示了中央視圖和最左邊和右邊視圖的三部分表示?？梢钥闯鐾ㄟ^幾乎像窗口一樣由非移動(dòng)元素間歇遮擋和顯示移動(dòng)元素?？梢酝ㄟ^從不透明背景后面移動(dòng)來隱藏和顯示這種信息，在透明窗口中顯示出該信息。
圖26U和26V說明在提供移動(dòng)元素和位置上不變?cè)氐慕M合的情況中，可以設(shè)計(jì)并配置這些元素，使得它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可能產(chǎn)生可以識(shí)別的符號(hào)或圖像格式。
附錄比較了本發(fā)明與體積全息圖。
附錄體積反射或Bragg全息圖應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)因?yàn)榭刂浦芷谛员砻姘纪瓜嗪驼穹鈻诺难苌涞仁讲粫?huì)對(duì)輸入光或入射光強(qiáng)加嚴(yán)格的角度或波長(zhǎng)選擇性，所以我們對(duì)面間間隔(‘深度’)、視差移動(dòng)和圖像模糊之間關(guān)系的分析僅與其中“模糊”顯示自身的表面凹凸全息圖有關(guān)。
但是，這種分析與稱作體積反射全息圖的一類全息圖無關(guān)，該全息圖在歷史上源于在激光器剛發(fā)明后二十世紀(jì)六十年代早期由YuriDenisyuk發(fā)展的全息記錄技術(shù)(參見Denisyuk，Yuri N.，OpticalSpectroscopy，第15卷，1963年，第279-284頁(yè))。
這種全息圖被記錄成透明記錄材料，典型地是鹵化銀(攝影)膠片/層重鉻酸鹽明膠或者光敏聚合物的休積內(nèi)周期性的折射率變化。具體地說，將記錄材料放在由逆?zhèn)鞑⒈?counter-propagating reference)和物體產(chǎn)生的相干光干涉圖案內(nèi)—干涉條紋典型地或多或少與材料記錄層平面平行地取向。因此，將平面光干涉圖案記錄入層的體積中，并且通過適當(dāng)?shù)奶幚磙D(zhuǎn)化成折射率變化的周期性平面。典型地，在層厚度內(nèi)可以有數(shù)十個(gè)這種平面，相互的光學(xué)間隔可以表示成(參見文獻(xiàn)R.van Renesse，Optical Document Security，第二版，Artech House出版商)t=λ2nsin(90-γ)]]>
其中，λ是記錄波長(zhǎng)，n是平均折射率，并且(90-γ)是兩個(gè)干涉作出其平分線的角度。當(dāng)光波通過全息圖層時(shí)，其放大的一部分在每個(gè)折射率調(diào)制的平面開始連續(xù)反射。
如果連續(xù)折射率調(diào)制的平面外的部分反射與穿過介質(zhì)的光程相差波長(zhǎng)的整數(shù)倍，那么它們將結(jié)構(gòu)干涉提供亮的全息重放。在功能上，全息圖體積內(nèi)折射率調(diào)制的(干涉)平面與光學(xué)多層疊層內(nèi)真空沉積的金屬氧化物層類似。
結(jié)構(gòu)干涉(constructive interference)的條件是λ＝2nt cos(γ)其中，γ是相對(duì)于產(chǎn)生干涉的折射率平面而不是基底平面的入射和反射角。這就是熟知的Bragg干涉條件(即以William LawrenceBragg命名)，并且為此體積全息圖有時(shí)被稱作Bragg全息圖并且產(chǎn)生干涉的折射率平面被稱作Bragg面。
如果我們認(rèn)識(shí)到兩個(gè)相干光束作出其平分線的角度是它們與所得干涉平面所成的角度的互補(bǔ)(compliment)，即sine(90-γ)＝cos(γ)，那么我們看到Bragg條件與定義面間隔的等式是等同的。
結(jié)果，如果用白光照射體積全息圖并且傾斜以至于Bragg面與光源和原始記錄參比光束形成相同的角度，那么它將重放原始記錄波長(zhǎng)λ的單色圖像，即體積全息圖關(guān)于照射光是波長(zhǎng)選擇性的。選擇性的程度隨著體積全息圖內(nèi)存在的Bragg面的數(shù)量而增加。
相似地，對(duì)于特定的波長(zhǎng)，如果我們考慮延長(zhǎng)的直線光源(等價(jià)于多點(diǎn)光源)，體積全息圖將只Bragg反射從與原始參比相同角度入射的光線，即體積全息圖關(guān)于照射光是角度選擇性的。角度選擇性隨著Bragg面的數(shù)量而再次增加?，F(xiàn)在，在多色光中，明顯地反射角γ和因此入射角(如延長(zhǎng)光源提供的)的范圍可以滿足Bragg條件—但是，朝向波長(zhǎng)和角度關(guān)于入射照射的選擇性的總體趨勢(shì)保證對(duì)于給定的全息深度和視差位移，當(dāng)在非點(diǎn)光源照射下觀察時(shí)，在體積全息圖內(nèi)比表面凹凸全息圖將有明顯更低的模糊跡象。特別是我們已經(jīng)對(duì)于全息點(diǎn)圖像模糊S得到的表達(dá)式對(duì)于表面凹凸全息圖是特有的并且將不屬于其它情況。
考慮上面的情況，看起來如果在延長(zhǎng)的光源下清晰地看到深度圖像元素或符號(hào)是唯一的考慮，那么體積或Bragg全息圖以及非表面凹凸全息圖應(yīng)該是工業(yè)中大量生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用的主流技術(shù)。
但是，因?yàn)樵S多原因，情況并不是這樣的首先，復(fù)制Bragg全息圖的方法，即光學(xué)或全息接觸復(fù)印本身是比用來復(fù)制表面凹凸全息圖的壓印工藝昂貴得多的大規(guī)模生產(chǎn)工藝。
其次，單層體積全息圖在其重放特性中基本上是單色的，即任何體積全息圖內(nèi)的特定圖像元素只能重放一種顏色并且不能表現(xiàn)表面凹凸裝置內(nèi)的相應(yīng)圖像元素可以在垂直傾斜時(shí)表現(xiàn)出的生動(dòng)的彩虹顏色改變?；蛘呖梢酝ㄟ^提供附加的第二和第三記錄層(每層采用單獨(dú)顏色或者波長(zhǎng)與該組成層所需重放顏色接近的激光記錄)來制造重放2或3種顏色的體積全息圖?；蛘呤窃诟缮鎴D案的全息記錄后，通過空間上選擇性應(yīng)用散射單色器(這改變有效Bragg層間隔但是不改變Bragg層傾角)的某種光敏聚合物的情況。但是在任一種情況中，與壓印全息圖不同，提供附加顏色顯著增加了復(fù)制單元并且增加了成本。
再次，現(xiàn)今可以用來產(chǎn)生衍射/全息表面凹凸技術(shù)的全息記錄技術(shù)的多樣性遠(yuǎn)多于基本上是經(jīng)典Denisyuk全息攝影術(shù)變體的體積全息攝影術(shù)。另外，用于商業(yè)和安全應(yīng)用的記錄體積全息圖的主要材料是高度有限的和專有的，因此這種裝置的供應(yīng)商僅限于幾個(gè)公司。
最后，體積全息攝影術(shù)所需的層厚(即大于或等于10微米)遠(yuǎn)大于支持表面凹凸結(jié)構(gòu)所需的厚度(在熱箔結(jié)構(gòu)中最多一或兩個(gè)微米)。體積層的厚度使其抵抗熱模壓或熱箔化所需的線裂(line-fracture)(尤其是是如果該層由UV固化和交聯(lián)的光敏聚合物組成時(shí))。但是在一到兩微米厚的熱塑性層中，在熱和壓力作用下容易發(fā)生這種由熱模壓沖模的周邊所定義的線裂或者邊斷。
結(jié)果，體積全息圖只能作為預(yù)模切的標(biāo)簽(不通過熱箔轉(zhuǎn)移)用于文件，使其不適于超高容量應(yīng)用。另外，對(duì)于薄的柔性(并且容易起皺)的紙文件應(yīng)用，體積全息圖的厚度(尤其是當(dāng)由交聯(lián)的光敏聚合物組成時(shí))導(dǎo)致不足的柔性。
因此，盡管體積或Bragg全息圖在非點(diǎn)光源照射下能提供更清晰的深度效果方面的內(nèi)在的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，但是衍射/全息表面裝置對(duì)于高容量成本敏感的應(yīng)用，例如鈔票、旅行支票、金融卡等仍是主流技術(shù)。因此，本發(fā)明的教導(dǎo)關(guān)注使深度的視覺優(yōu)點(diǎn)/視差效應(yīng)在衍射表面凹凸光學(xué)可變裝置內(nèi)最大化，特別是對(duì)于由紙張安全文件提供的挑戰(zhàn)性基底的應(yīng)用是特別適合的。
權(quán)利要求
1.一種安全裝置，其包括響應(yīng)入射輻射重放在視區(qū)內(nèi)可見的全息圖的表面凹凸的微結(jié)構(gòu)，該全息圖在與微結(jié)構(gòu)表面隔開的圖像面中至少包括第一全息圖像元素，該裝置在與第一全息元素的所述圖像面隔開的面中表現(xiàn)出至少一個(gè)另外的圖像，其中第一全息元素圖像面與該另外的圖像面之間的間隔使得在傾斜裝置時(shí)，第一全息圖像元素相對(duì)于該另外的圖像表現(xiàn)出明顯的移動(dòng)，移動(dòng)速率為傾斜每弧度至少6毫米，并且移動(dòng)速率和視區(qū)所包括的角度的乘積定義了沿第一全息圖像元素移動(dòng)方向該裝置尺寸的至少20％的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述至少一個(gè)另外的圖像相對(duì)于所述裝置基本上是空間上不變的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中所述第一全息圖像元素的移動(dòng)引起該第一全息圖像元素與所述另外的圖像或者其一重疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3的裝置，其中所述至少一個(gè)另外的圖像是非全息的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的裝置，其中所述全息圖將所述至少一個(gè)另外的圖像定義為一個(gè)或更多個(gè)第二全息圖像元素。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的裝置，其中另外的圖像的平面基本上與表面凹凸微結(jié)構(gòu)的平面重合。
7.根據(jù)至少權(quán)利要求5的裝置，其中所述第一和第二全息圖像元素分別在所述表面凹凸微結(jié)構(gòu)的平面前面和后面形成。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的裝置，其中所述表面凹凸微結(jié)構(gòu)將第一和/或第二全息元素重放成一組離散的角度上分開的子視區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中所述元素或每個(gè)元素在子視區(qū)之間的空間是不可見的。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9的裝置，其中所述子視區(qū)基本上等間隔分開。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10的裝置，其中所述視區(qū)和視區(qū)之間的間隔基本上具有相同的角度范圍。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的裝置，其中所述第一和/或第二全息圖像元素沿明顯移動(dòng)的方向的尺寸至少為3毫米。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的裝置，其中所述全息圖像元素或者至少之一在其移動(dòng)時(shí)表現(xiàn)出顏色變化。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的裝置，其中所述第一全息圖像元素定義了符號(hào)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的裝置，其中所述至少一個(gè)另外的圖像定義了符號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的裝置，其中所述符號(hào)或者每個(gè)符號(hào)包括具有視覺意義、與觀察者相關(guān)或回應(yīng)的形狀。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的裝置，其中所述第一全息圖像元素和所述至少一個(gè)另外的圖像相對(duì)移動(dòng)以形成可辨認(rèn)的符號(hào)。
18.一種物品，承載根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的安全裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的物品，其中該物品包括紙。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19的物品，其中該物品包括鈔票。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19的物品，其中該物品包括支票、憑單、認(rèn)可證書、圖章、商標(biāo)保護(hù)用品或者印花稅票之一。
全文摘要
一種安全裝置，包括響應(yīng)入射輻射重放在視區(qū)可見的全息圖的表面凹凸的微結(jié)構(gòu)，該全息圖在與微結(jié)構(gòu)表面隔開的圖像面中至少包括第一全息圖像元素(50，52)。該裝置在與第一全息元素(50，52)的所述圖像面隔開的面中表現(xiàn)出至少一個(gè)另外的圖像(54)。第一全息元素圖像面與另外的圖像面之間的間隔使得在傾斜裝置時(shí)，第一全息圖像元素(50，52)相對(duì)于另外的圖像(54)表現(xiàn)出明顯的移動(dòng)，移動(dòng)速率為傾斜每弧度至少6毫米，其中當(dāng)以弧度表達(dá)時(shí)，每弧度的所述視差移動(dòng)速率等于所述平面之間的間隔，并且移動(dòng)速率和視區(qū)包括的角度的乘積定義了沿第一全息圖像元素移動(dòng)方向該裝置尺寸的至少20％的距離。
文檔編號(hào)G03H1/04GK1910523SQ200580002351
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月13日
發(fā)明者布里安·W·霍萊姆肆 申請(qǐng)人:德拉魯國(guó)際公司