CN101416124B - 具有体全息图的多层实体 - Google Patents

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Abstract

这里讲述了一种用于具有至少包含两条不同图像信息的体全息图的多层实体生产的过程，其中多层实体的光敏层(46)是直接或者通过透明光学介质(44s，45)与主体(44)的前侧相接触，在此形成了的交错区域，这些结构包含了至少两条图像信息，其中通过包含至少两条不同图像信息的不同非对称表面结构或者开诺全息照片结构形成了交错区域。光敏层(46)和主体利用相干光束(47)来曝光，其中在光明层(46)中形成了体全息图。另外还讲述了一种用于生产多层体的主体和一种具有所述多层体的安全元件。

Description

具有体全息图的多层实体
技术领域
本发明涉及具有体全息图的多层实体生产的过程，体全息图生产的主体，以及具有多层实体的安全元件。 
背景技术
全息图被当作安全元件，用来保护诸如纸币、身份证或护照、安全保障卡等安全文档，以达到较高的防伪水平。对于大规模生产的产品，经常使用的是表面全息图，它一方面无法产生最佳的图像效果，另一方面容易通过复制表面凹凸形状而被复制。 
体全息图也被称为白光全息图或反射全息图，它是基于在被称为透明层的Bragg平面上的光衍射，这些透明层的折射率在局部上不相同，并且它们产生出鲜明的图像效果。它们无法通过表面凹凸形状来复制。 
不过需要注意，将两条不同的图像信息同时写入到体全息图，会在两条图像信息处于重叠关系的区域中产生弱光和/或模糊的再现。如果将两个分开的全息图层叠放置，则可避免上述情况。不过这样会有一个缺点，一方面是厚度增加——体全息图的厚度是用于产生体全息图的光波长的数倍，并且对体全息图层的配准精确度具有较高要求。 
EP 1 187 728 B1描述了将传输全息图和反射全息图分别记录在全息图层中，并且然后将两个全息图层彼此层叠在一起的过程。 
EP 1 217 469 A2公开了用光敏层覆盖的表面凹凸全息图，并且通过接触处理产生体全息图的过程。 
EP 1 511 636 A1描述了其中使用带有表面凹凸的主体通过光学复制操作产生体全息图的过程，表面凹凸也是全息图。 
不可否认，这种体全息图比主体全息图更防伪，但是它们在光学 质量上不如表面全息图。 
发明内容
现在，本发明的目标是提供一种生产允许对两条或多条分离的图像信息进行清晰再现的体全息图并且适合大批量生产方法，以及提供体全息图生产的主体。 
本发明的目标是通过具有包含至少两条不同图像信息的体全息图的多层实体生产方法来实现的，其中多层实体的光敏层直接或通过透明光学介质的插入而与主体的前侧相接触，在所述主体中形成有具有至少两个不同表面结构的形状交错区域，所述至少两个不同表面结构包含至少两条不同的图像信息，其中一个表面结构具有非对称的凹凸结构或者开诺全息照片结构；光敏层和主体通过相干光束曝光；并且以这种方式引入光敏层的体全息图通过光敏层的硬化而被固定。 
本目标可以进一步通过在光学接触工艺中用生产具有至少两条不同图像信息的体全息图的主体来实现，其中在主体的主体层中成形有具有包含了至少两条不同图像信息的至少两个不同表面结构的交错区域，其中一个表面结构具有非对称凹凸结构或者开诺全息照片结构。 
本目标可以进一步通过具有非同质折射率的透明层来实现，在透明层中通过折射率的变化来形成体全息图的Bragg平面的节点，其中体全息图包括至少两条不同图像信息作为至少两个交错的不同表面结构的全息图像，其中一个表面结构具有非对称凹凸结构或者开诺全息照片结构。 
根据本发明的方法的特点在于，体全息图是通过主体的光学接触复制而产生的，在主体中形成了带有包含不同图像信息的不同非对称表面结构或开诺全息图结构的交错区域。 
这些区域可以用不同的方式交错。它们包括例如交错的光栅格，例如线格。在这种情况下，一个区域可以再现例如文本信息项，而另一个区域可以再现图像信息项。不过，也可以是一个区包含信息项， 而另一个区域形成其中凸显信息的背景环境。例如，该信息可以是在一个观察角度相对于深色背景显现出浅色，而在另一个观察角度相对于浅色背景上显现出深色的标识。因此，当体全息图倾斜或者移动时，发生了从一个正的表现到一个负的表现的变化，反之亦然。进而，这些区域可以是一个区域形成另一个区域的边沿。因此，例如一个区域可以再现字母数字符号的边沿并且另一个区域可以再现字母数字符号本身。 
优选情况下，非对称表面结构是周期性结构，它将入射光偏折或者衍射到优选的方向上。这样就产生了清晰的表现。同样地，表面结构也可以是被称为开诺全息照片(kinoform)结构的形式，我们知道开诺全息照片结构也是带透镜(zone lens)或菲涅耳带板。其包括环形结构，其中这些区域的透明度和/或光学路径长度不相同。在前一种情况下，光在环形缝隙处发生衍射，并且通过在焦点处的相长干涉得到加强。在后一种情况下，光通过环处的不同相位移动而被反射到优选方向上。开诺全息照片结构，特别是针对一定波长，能够把相干光束非常有效地衍射到精确限定的角度区域里。因此，开诺全息照片结构也是将偏折光聚集在优选方向上从而以这种方式产生清晰表现的结构。 
依赖于主体中带有不同的非对称表面结构或者开诺全息照片结构的嵌套区域的不同图像信息条目的清晰划分，以及通过光学接触复制的体全息图像中的主体的全息成像，意味着对于再现过程的要求相对较低。主体生产所需的工艺也具有相对较低的需求水平。例如，主体可以是具有热塑性或者UV可硬化的主体层的膜体形式，其中成形有非对称表面结构或者开诺全息照片结构。因此，可以提供可以针对光学接触复制只使用一次并且可以在例如辊到辊工艺中生产的主体复制。光敏材料可以是液体、有粘性的或者固体。光敏材料的粘度可以通过UV光的初步曝光来增加。试验表明，这项操作依赖于温度。因此，假定例如光敏材料是在30°下进行处理的。接下来，经过用激光曝光之前的可选的初步UV曝光步骤，用UV光预处理过的材料具有进一步处理所需的最佳粘度。
根据本发明的安全元件的特点是在最优情况下产生的体全息图，其厚度只受到与体全息图的形成有关的光学定律的向下限制。因此，安全元件也可以插到载体上，这些载体在使用期间具有弯曲的负载，与纸币的情况相似。由于体全息图是在透明材料中产生的，因此在透明窗中产生非透明反射图像的非预期光学效果特别显著。 
提出至少一个其他表面结构具有非对称凹凸结构，或者对称凹凸结构，或者具有变化周期的凹凸结构，或者随机的凹凸结构，或者伪随机的凹凸结构。 
进一步提出，所述主体的不包含任何图像信息的表面结构是虫眼结构的形式，和/或镜子的形式，和/或无光泽结构的形式，和/或散射光栅的形式。 
这样，信息项与背景对比就特别清晰地突出出来。 
一个有优势的结构提出至少两个表面结构是非对称的表面结构的形式。 
提出至少两个非对称的表面结构具有不同的凹凸结构，和/或不同的k向量。典型的非对称凹凸结构可以是锯齿形状的结构，其中上升沿包括一个与表面的表面法线的倾斜锐角，并且下降沿延伸在表面法线中，也就是说形成了垂直边沿。因此，就倾斜角而言，凹凸结构不同。进而，两个连续突出部分的距离不同。表面结构的k向量也可以彼此不同，也就是说衍射光波的传播方向不同。 
进一步提出，可以使用多个具有不同波长和/或不同入射方向和/或偏振的相干光束。 
试验清晰表明，使用多光束曝光的体全息图的衍射效率要低于使用单束曝光的体全息图的衍射效率，特别是对于具有高移动性(mobility)成分的流体类光敏材料来说。 
进一步提出，相干光束通过光敏层，并且至少在主体的非对称表面结构和/或开诺全息照片结构处被偏折，其中光敏层和主体之间没有空气层。以这种方式，进入到光敏层的相干光束形成目标波，并且由光敏层发出的相干光束，以及由主体的非对称表面结构或开诺全息照片 结构衍射或反射的光敏层的相干光束形成了目标波，它在光敏层中与该目标波相干涉，并且在这种情况下，在干涉节点处改变光敏层的折射率。 
还提出，相干光束通过光敏层和主体，并且在主体的后侧被偏折，其中空气层位于光敏层和主体之间。 
进一步提出，相干光束被划分为第一和第二光束部分，并且第一光束部分穿过光敏层，并且第二光束部分从主体的后侧穿过主体。在这种情况下，主体可以在没有附加的反射层的条件下，用透明主体层来形成。 
在有利的结构下，提出主体的表面结构在光敏层的朝向主体的表面中形成。这样，可以提供一个附加的安全特征，因为一旦仿制的话，必须复制表面结构和体全息图，并且必须以精确的配准关系实施关联。 
提出主体保持在固定的光敏层上。 
不过，还提出，应用于主体前侧的是透明脱落层，它的折射率和光敏层的折射率是相等或者大致相等的，并且然后将光敏层应用于脱落层。为了使脱落层的光学影响较低，提出应使光敏层和脱落层的折射率之差较低或者完全避免。 
通常，光敏层的质量使得不需要把脱落层应用于主体。不过，当希望主体从曝光过的光敏层脱落时，可以选择使用脱落层，并且可以促进主体从曝光过的光敏层脱落。 
提出光敏层的使用厚度在5μm和40μm之间。光敏层的最佳厚度有赖于所使用材料上的其他事物，并且可以通过测试来确定。 
进一步提出，可以使用光敏聚合物层作为光敏层。光敏聚合物层是树脂，它由于高能光，特别是UV光的作用而发生交联，并且因此聚合。为了产生体全息图，提供了特殊的光敏聚合物，其折射率是根据曝光强度而改变的，例如DuPont的OmniDex706。 
提出光敏层和主体通过不同波长和/或不同方向的相干光束来曝光。以这种方式，提出存储在体全息图中的图像信息项呈现出不同的 颜色，和/或在不同的观察角度上是可见的。 
优选情况下，提出相干光束是由激光提供的。 
有利的结构提出，通过如下工序在辊到辊工艺中生产多层实体，所述工序是光敏层在其外围表面上放置了主体的复制柱体上通过，其中用相干光束照射光敏层。辊到辊工艺对于大批量生产特别有利。试验证明，复制柱体的圆周速度至少在5m/min，它至少可以提高到40m/min。因为多层实体是和主体的表面静止相关，因此没有因旋转主体而引起的质量损失。提出，当多层实体仍然和旋转主体相接触时，光敏层的硬化受到影响。当多层实体仍然和旋转主体相接触时，至少可以开始硬化操作了。 
提出相干光束包括与复制柱体的表面法线的锐角。 
有利的结构提出，相干光束包括与复制柱体的表面法线的10°至20°的锐角。14°角是特别有利的。 
进一步，本发明的有利结构是指主体的设计。 
提出至少有一个其他表面结构有非对称凹凸结构，或者对称凹凸结构，或者变化周期的凹凸结构，或者随机凹凸结构，或者伪随机的凹凸结构。 
进一步提出，所述主体的不包含任何图像信息的表面结构是虫眼结构的形式，和/或镜子的形式，和/或无光泽结构的形式，和/或散射光栅的形式。 
在进一步有利的结构下，提出至少两个表面结构是非对称表面结构的形式。 
提出，非对称表面结构的k向量是相对于彼此180°反转。这样的表面结构的方向是尤为有利的，这是因为通过简单地倾斜多层实体，使图像信息的不同条目变得可见。通过其他的位置关联，必须同时或相继执行倾斜或者旋转运动以使图像信息的所有条目可见。不过，如果例如除了对于观察者所希望的两个图像信息项之外，将第三条图像信息项存储在体全息图中——这是电子读取设备所希望的，那么对于最简单的可能的观察来说的妨碍的效果也可以是有利的。那个 隐匿的图像信息也可以例如仅在UV光或者红外光的条件下才能读取。 
优选情况下，可以提出，非对称表面结构是闪耀光栅。闪耀光栅的特点是特别高的亮度，由于它们的非对称结构，它们可以尽可能地将光偏折到两个对称的衍射级之一，优选情况下是两个第一级之一。它的优点在于，在现有光栅情况下，光被分配到一个较大的空间角度，并且其输出的主要成分被隐匿在零级，并且因此保持未被使用。 
优选情况下，提出闪耀光栅的空间频率为100线/mm至150线/mm。优选的闪耀光栅具有10μm至6.7μm的光栅刻线间距。特殊情况下，非常大的光栅线距离(>10μm)，以及非常小的光栅刻线距离(<1μm)都是优选的。具有非常大的光栅刻线距离的光栅，例如光栅刻线间距超过10μm的非对称无色光栅，可以将所有入射光反射到一级。同样地，特别是对于曝光束非法线的入射角，可以产生高频率的光栅，无论哪一级别，例如-1级，使得取消(negate)几乎所有衍射区域的能量。这两种情况都是有利的，并且在不同的“目标波”之间不存在竞争(竞争电势降低了所产生的体全息图的衍射效率)。 
进一步提出，闪耀光栅包括1至2μm的光栅深度。 
涉及上述尺寸的闪耀光栅可以通过热模压印浮雕图案，例如利用加热的压印辊，或者通过UV可硬化漆的曝光来照相制版地产生。 
提出具有至少两个图像信息项的区域布置在宽度为50μm至20μm的栅格中。在特别有利的条件下，也就是说，当考虑高对比度的图形以及好的照度时，人眼分别能力的限度为20μm。当在低对比度和弱的照明条件下，分辨能力弱化为原来的3至5分之一。因此，人的裸视视力已经无法分辨20μm至50μm的格宽，也就不可能感觉到图像信息的光栅。 
进一步提出，栅格是条形栅格。条形栅格特别容易实施。不过，也可以提出其他栅格，特别是如果交错超过两条不同图像信息的情况时。这种布置也可以包括例如像素栅格，其中主体可以通过电子束技术产生。光栅效应保证了图像信息项在体全息图中也是彼此分开的， 这样由于体全息图中的图像信息项的叠加而没有亮度和清晰度的损失。 
还提出，主体层是由透明复制层形成的。 
上文已经提到，提出了入射到光敏层上的相干光束在主体的前侧或其后侧被反射。 
因此，还提出将反射层应用于主体的前侧或者将反射层应用到主体的后侧。 
进一步提出，反射层是金属层的形式。金属层可以由诸如铝、银、金或铜等作为良好反射器的金属或者金属合金来形成。形成的金属层可以具有几个纳米的厚度。所选择的层厚度可以反映在入射光中并且在透射光中呈现出透明。优选情况下，有利的层厚度可以由试验来决定，因为除了层厚度外，透明度依赖于金属层材料上的其他事物和表面结构的纵横比。 
提出，如果反射层放置在主体的前侧，则主体可以由例如作为良好反射器的金属等的反射材料来形成。主体可以是例如以旋转主体柱体的形式。 
还提出，反射层是光学分离层的形式。这包括诸如ZnS等无机绝缘体。 
进一步提出，反射层是HRI层的形式。 
还提出，可以用多种高折射率的绝缘层代替反射层，其中每一层的层厚度为λ/2或λ/4，λ代表光波长。 
进一步提出，该使用是由与空气或者其他低折射率的媒介相接的表面处的反射实现的，并且在透明主体的情况下，也特别地可以利用主体后侧上的反射层来分散。 
金属层和/或绝缘层和/或薄膜层系统和/或液晶层和/或印刷层都可以覆盖光敏层的整个表面，它们可以以与KINEGRAMR相关的同样方式应用到与体全息图的图像的配准关系，它们可以应以与标准脱金属相关的同样方式应用到与体全息图的图像的部分配准关系，或者它们也可以以与体全息图的图像无配准关系的模式的形式来部分地 应用。特别地，如果表面凹凸被金属或者HRI材料覆盖，可以获得补充体全息图的光学功能。 
进一步提出，体全息图布置在纸币或者ID卡的窗口中。 
附图说明
下面通过大量实施例并且参考附图，以举例的方式讲述本发明，其中： 
图1a为平面图，示出了根据本发明的用于产生体全息图的主体； 
图1b示出了图1a中的详细视图； 
图2a示出了根据本发明的过程的原理图； 
图2b示出了如图2a所示产生的体全息图的功能原理图； 
图3a至3i示出了针对根据本发明的生产过程的第一实施例的生产步骤； 
图4a至4h示出了针对根据本发明的生产过程的第二实施例的生产步骤； 
图5a至5g示出了针对根据本发明的生产过程的第三实施例的生产步骤； 
图6a和6b示出了用于执行根据本发明的生产过程的第四实施例的生产设备； 
图7a至7d示出了图6中根据本发明的生产过程的第四实施例的生产步骤；以及 
图8a和8b示出了以条形安全元件形式的使用例子。 
具体实施方式
图1a为平面视图，示出了用于体全息图生产的主体1的局部放大视图。主体1可以是以带有至少一个复制层1r的多层实体的形式，其顶端具有图像区域2a和2b，它们由以相互平行的关系放置并且具有条带形状的表面区域3a和3b形成。每个条形表面区域3a和3b的宽度是50μm并且彼此之间布置间隔为50μm，其中条形表面区域3a 之间的间隔距离被条形表面区域2b所填充，反之亦然。条形表面区域2a和2b形成低于人眼裸视分辨能力的交叉线性栅格。因此，图像区域2a和2b在观察者看来是闭合的区域，其中在图1所示的实施例中，图像区域2a是一个标志，而图像2b是字母数字式字符。 
表面区域3a至3b具有闪耀光栅形式的凹凸结构并且具有反射层1m。在图1a所示的实施例中，反射层1m是薄金属层。闪耀光栅在光学上是特殊的衍射光栅。光栅元件通过所谓的闪耀角发生倾斜。这使得台阶形的非对称凹凸结构具有以相对于表面法线的锐角倾斜的上升前沿和陡峭的下降后沿。从图1b中可以看出，表面区域3a和3b的凹凸结构包含彼此之间转过180°放置的相同的凹凸结构(对应于图1b中所示的0°和180°方位角)。 
由于彼此相对转过180°的表面区域3a和3b中的凹凸结构，当主体的倾斜时，图像区域2a和2b可以呈现清晰地分开、在这种情况下明亮的图像区域。 
图2a示出了图1a和1b中用来生产具有主体1的光学属性的体全息图的主体的使用。 
布置在复制层1r上的反射层1m被透明覆盖层5所覆盖，覆盖层5可以是随后便于分离应用于凹凸层的光敏聚合物层6的脱落层。在所阐述的实施例中，光敏聚合物层6具有n＝1.6的折射率。光敏聚合物层首先是非交联或者稍微交联的。优选情况下，覆盖层5具有和光敏聚合物层6相等或者大致相等的折射率，以使得覆盖层5在光学上没有影响。 
作用在光敏聚合物层6上以用于在体全息图中写入的激光束7e首先在光敏聚合物层6上被折射，并且然后通过复制层1r的光栅结构处的衍射在反射层1m上发生偏转。在图2a所示的视图中，衍射的第一级光束用7g表示，而在图示的边沿反射的零级光束用7a表示。由于光栅结构是闪耀光栅，因此第1级光束具有最高密度。第一级光束具体化为与被具体化为入射光束7e的参考波发生干涉的目标波，并且在这种情况下触发了光敏聚合物层6的局部聚合。光敏聚合物层 的折射率由于聚合而发生变化。折射率的变化集中在被称之为Bragg平面处，Bragg平面是在与晶体的X射线结构分析相关联地首先提到的。 
图2b示出了作为在图2a中被曝光的光敏聚合物层6的光敏聚合物层6e。光敏聚合物层6e具有与位置有关的折射率n’＝n+δ，从而将三维折射率模式以体全息图的形式存储在光敏聚合物层6e中，其中受复制层1r的表面结构影响的干涉模式的重构被永久地存储在体全息图中。 
光敏聚合物层可以是DuPont的光敏聚合物OmniDex706，它具有因曝光产生的折射率局部变化的具体属性。已知光敏聚合物也可以是液体物质的形式，并且例如通过UV光的作用而聚合并且结果被硬化。还提出，光敏聚合物被浇铸为一层并且通过弱UV光的作用进行初步的硬化和/或通过UV光作用或通过热处理形成体全息图之后被硬化。 
在图2b中，撞击在用于光栅图像重构的光敏聚合物层6e上的光束用8e来表示，并且由光敏聚合物层6e发出并且在体全息图处衍射的光束用8g来表示。光敏聚合物层6e发出的光束8g与图2a中的衍射光束7g在光的方向和强度方面相对应。为了清晰地阐述所描述的事件，其中一个Bragg平面中的节点在图中用圆圈来示意性地表示。 
因此，按照上述过程产生的光敏聚合物层6e具有光学作用，它可以引起具有反射性凹凸结构的闪耀光栅的影像。由于必须知道诸如激光的精确波长、精确的曝光角度等生产参数以便复制体全息图，因此体全息图具有高度的保护措施来防止其被复制。使用多色光进行复制从一开始就被排除。不过，使用单色光进行复制也变得更加困难，由于一系列原因，用于重构的波长相对于产生体全息图时所用的最初波长之间存在漂移。其中的一个原因就是当光敏聚合物层6e发生硬化时Bragg光栅收缩或者倒转。此外，加入了如下内容，在整个体全息图的范围中，漂移确实不会同质地发生，并且在生产中也发生变化。在带有热熔粘合剂的光敏聚合物层上进行粘合而进一步引起了这种 变形现象，或者被明确地和有目的地按顺序引入这种变形现象，例如来提供具有个人信息的体全息图。由于前面所述用于体全息图重构的波长相对于最初波长之间的漂移变化，以及漂移缺乏同质性，因此根据本发明的体全息图防伪保护的级别是非常高的。 
图3a至3i示出了根据本发明的多层实体的第一实施例的生产的过程步骤。 
图3a示出了由热塑性材料形成的复制层34的截面示意图，其顶部配置有形成了闪耀光栅形式的非对称凹凸结构的30a和30b的区域，凹凸结构在相同结构中包含180°反转的排列结构。在图3a至3i所示的实施例中的凹凸结构30a和30b具有10μμm的光栅宽度，也就是说，100线/mm的空间频率，以及2mm的光栅深度，复制层34的总体厚度为22μm。复制层34的顶部进一步具有用凹凸结构30a和30b的区域来为其形成背景区域的、带有凹凸区域30h的区域。凹凸结构30h的深度-宽度比明显地要高于凹凸结构30a和30b，具有上述指定参数的深度-宽度比是2/10＝0.2。凹凸结构30h可以具有例如1比5的深度-宽度比。凹凸结构30h不是闪耀光栅，而是吸收入射光并且因此对观察者呈现出深色的“虫眼(motheye)”结构。它为由凹凸结构30a和30b产生的图像形成了一个非彩色背影。凹凸结构30h也可以是一个衍射入射光的光栅结构、反射性扁平表面或无光泽结构。 
无量纲的深度-宽度比也可以称之为纵横比，它被定义为优选的周期性凹凸结构的“谷”(trough)的深度与两个相邻的“峰”的间距之比。 
图3b示出了应用于复制层顶端的带有金属层34m的复制层34。金属层34m可以通过例如溅射来实现。金属层34m可以是诸如铝、银、金等作为良好反射器的金属，或者也可以是金属合金。 
图3c示出了带有被部分去除的金属层34m的复制层34。金属层在带有凹凸结构30h的区域中被去除，从而形成非反射区域。不过应当注意，也可以利用凹凸结构30h的脱金属来分配，这是因为由于非定向的散射效应，这种无光泽结构很少反射或者根本不反射。
图3d示出了带有被部分去除的金属层34m的复制层34，其上应用了脱落层35。 
图3e示出了图3d中的各层，以及应用于厚度在5μm至20μm的脱落层35之上的光敏聚合物层36。光敏聚合物层36和脱落层35具有相同的折射率，因此在光敏聚合物层36和脱落层35之间的分界面处不会发生光学衍射。根据非交联光敏聚合物层的一致性，在应用后，光敏聚合物层36可以被硬化，以便为下一个处理步骤提供形状方面的足够的稳定性。例如，光敏聚合物层36可以通过一个初步曝光过程进行初始聚合。 
图3f示出了用激光进行的光敏聚合物层36的曝光。以这种方式，通过使用被金属层34m反射或者衍射的激光37(目标波)与辐射的激光37(参考波)的干涉，在光敏聚合物层36中产生了干涉图案，并且光敏聚合物层36在或者进一步在干涉节点聚合。因此，光敏聚合物层的折射率发生变化，并且通过折射率的局部改变而在光敏聚合物层36中产生了体全息图。在图3f中的实施例中，激光37的光束垂直地与光敏聚合物层36碰撞。不过，还提出了，激光的光束以倾斜角被引导到光敏聚合物层36上，例如，以相对于表面法线的14°的角度。 
图3g示出了图3f中的带有敏聚合物层36e的层结构，它通过UV辐射被曝光并且硬化，并且对其应用了粘合层38。如图3h所示，光敏聚合物层36通过粘合层38应用于衬底39。与脱落层35一起，在不再需要的光敏聚合物层36e被应用和不再需要的复制层34脱落之后，凹凸结构30a、30b和30h不被保护，并且因此磨去、去除或者被腐蚀。相应地，如图3i所示，保护层36s在其全部区域覆盖光敏聚合物层36s。保护层36s的远离凹凸结构30a、30b和30h的一侧形成光滑的表面。 
图4a至4h示出了根据本发明的多层实体的第二实施例的生产的过程步骤。 
图4a示出了由热塑性材料形成的复制层44的截面图，其顶部是 其中形成了闪耀光栅形式的非对称凹凸结构40a和40b的区域，其中非对称凹凸结构40a和40b具有相同的结构并相互呈180°反转放置。在图4a至4h所示的实施例中，凹凸结构40a和40b包括与上文所述的图3a至3i中的实施例具有相同的参数(光栅宽度为10μm，光栅深度为2μm，复制层44的总厚度为22μm)。 
图4b示出了带有应用在复制层顶部的金属层44m的复制层44。金属层44m可以通过例如溅射来产生。金属层44m可以包括诸如铝、银、金等作为良好反射器的金属，或者是金属合金。 
图4c示出了包含有复制层44和带有保护漆层44s的金属层44m的混合层，保护漆层44s以1μm至3μm的厚度应用于金属层44m，并且完全填充凹凸结构40a和40b。保护漆层44s的远离金属层44m的一侧具有平坦表面。 
在图4d中，应用于保护漆层44s的是脱落层45，在图4e中，光敏聚合物层46应用于脱落层45上。根据非交联的光敏聚合物层的各自的一致性，在应用之后，光敏聚合物层46可以被初步硬化，从而为下一个处理步骤提供形状方面的足够的稳定性。例如，光敏聚合物层46可以经受初步曝光来进行初始聚合。 
图4f示出了使用激光47对光敏聚合物层46的曝光。以这种方式，通过使用金属层44m反射或衍射的激光(目标波)与辐射激光47(参考波)的干涉，在光敏聚合物层46中产生干涉图案，并且光敏聚合物层46被聚合或者进一步在干涉节点处聚合。因此，光敏聚合物层的折射率在那里发生变化。 
在图4g中，光敏聚合物层46可以转变为被曝光并且硬化过的光敏聚合物层46e并且带有粘合层48。 
图4h示出了通过粘合层48应用于并且被应用于载体衬底49的硬化光敏聚合物层46e。粘合层48可以是一个热熔粘合剂。形成的光敏聚合物层46e在粘合过程中呈现的收缩效果，可以进一步增加防止存储在光敏聚合物层46e中的体全息图被伪造的安全程度，这是因为由于粘合过程而变形的体全息图的Bragg平面可以以点的方式被最佳 地读取。 
图5a至5g示出了根据本发明的多层实体的第三实施例的生产的过程步骤。 
图5a示出了带有凹凸结构50a和50b的区域的PET的复制层54，与上述的实施例一样，这些区域由于翻转180°的排列结构而彼此有实质地不同并且包含闪耀光栅。不过，凹凸结构50a和50b可以具有不同的结构并且可以在例如光栅间距、和/或光栅深度、和/或光栅侧面的倾角方面彼此不同。在图5a实施例中，凹凸结构50a和50b的光栅间距为10μm，光栅深度为2μm，复制层的整体厚度小于12μm。 
金属层54m应用于复制层54的顶部，复制层54具有凹凸结构50a和50b，它类似于上述实施例的金属层(参考图3b和4b)。 
在图5b，应用于复制层54的下面是脱落层55，它的折射率与复制层54的折射率相等或大致相等，因此在复制层54和脱落层55之间的干涉中不会有光学折射发生。 
在图5c中，应用于脱落层55的是光敏聚合物层56，它具有上述光敏聚合物层36(参考图3e)和46(参考图4e)的性质。 
图5d示出了通过激光57进行的光敏聚合物层56的曝光，并且图5e示出了准备转印到载体衬底上的多层实体，并且其中粘合层58在多层实体中应用于从图5d中的光敏聚合物层56产生的曝光过和硬化过的光敏聚合物层56e。 
图5f示出了具有通过凹凸结构50a和50b以及金属层54m的去除而从复制层54所产生的复制层54e的图5e的变形。 
最后，图5g示出了可以是安全文件的载体衬底59，它带有通过粘合层58被永久固定到硬化的光敏聚合物层56e。 
图6a示出了针对根据本发明的多层实体的第四实施例的生产的生产设备60。生产设备60是用于被称为辊到辊(roll-to-roll)工艺的生产元件。用表面凹凸主体61m覆盖在复制柱体61的外侧。在图6a的实施例中，复制柱体的直径是200mm并且以5m/min的圆周速度旋转。最大的圆周速度可以为40m/min。 
从图6b中可以看出，表面凹凸主体61m具有光栅周期为1μm 且光栅深度为300nm的第一闪耀光栅63a，以及具有光栅周期为0.78μm且光栅深度为280nm的第二闪耀光栅63b。没有被第一闪耀光栅63a或者第二闪耀光栅63b占据的表面凹凸主体61m的表面区域63h具有扩散地分散入射光的具有无光泽结构的表面凹凸，并且引起“黑镜子”的光学影像。在这个实施例中，表面凹凸主体61m是由镍-钴合金形成的。表面凹凸主体61m的表面由例如金的高反射率金属的薄反射层61r所覆盖。 
透明载体膜65未卷绕在供给辊65v上，而是通过复制层柱面61再次卷绕在拉紧辊65a上。在图7a的实施例中，分离层65t首先应用于在其上印刷光敏聚合物层66之前的载体膜65上。分离层65t被配置为可以有助于载体膜65从光敏聚合物层脱落。 
在图6a和7a、7b的实施例中，载体膜65延伸围绕复制柱体61通过180°。通过旋转柱面64a，通过在载体膜65的内侧(面朝表面凹凸主体61m)印刷而在复制柱体61的上游应用粘性光敏聚合物层66。可以提供低粘度的光敏聚合物层在印刷操作中或者稍后通过UV光被初步硬化，这样就可以为下一个工艺设定最佳粘度。 
对光敏聚合物层66提供曝光的是激光67，该激光可以以14°角射出被引导到表面凹凸主体61m上的激光67s。该角度可以通过例如试验来优化。它取决于闪耀光栅63a和63b的侧斜边上的其他事物。在闪耀光栅63a和63b处的反射和衍射(参考图6b)导致在体全息图中形成光敏聚合物层66，它通过布置在激光67下游的UV灯68的UV光来使光敏聚合物层66发生硬化而被固定。 
在激光67和复制柱体61之间配置的是柱面透镜67z，它聚集激光束67s并且把它引导到表面凹凸结构主体61m的表面。不过，在那个位置上也可以配置一维扫描器或者二维掩膜(mask)，例如液晶调制器。因此，也可以包括一个光栅或者调制器，其切换激光束的开和关，期望的，与全息图的图纹具有配准关系。 
调制器可以是例如电光或者声光调制器的形式。激光67可以是单色激光或者是多波长的激光，或者是多个单色激光。通过举例，主体可以在一个区域中用红色激光照射，而在另一个区域用绿色激光照射。在这种使用条件下，就光学系统和调制器而言的复杂度和成本比使用单色激光时要高一些。 
布置在复制柱体61的下游和拉紧辊65a的上游的是旋转印刷柱面64b，它可以在硬化的光敏聚合物层66的远离载体膜65的侧面上印刷粘合层69。 
图7c示出了为进一步处理而完成的多层实体70’，并且它不同于上述多层实体70’，不同之处在于分离层65t布置在载体膜65和光敏聚合物层66之间。 
图7d示出了从载体膜脱落并且通过粘合层69被贴到载体衬底71的光敏聚合物层66。载体衬底72可以是例如纸币或者ID卡，也就是安全文档，防伪的安全水平通过在光敏聚合物层66成形的体全息图而得到大幅度提高。 
图8a和8b示出了放大尺寸(比例为2∶1)的两个视图中的条形安全元件80，它可以通过围绕水平轴倾斜安全元件80来形成。安全元件80有如下安全特点： 
——由再现文本的第一图像部分81t和再现一系列十字的第二图像部分81k所形成的反图像81。这两个图像部分81t和81k是条形薄膜光栅并且互相交错(参考上文所提及的图1a中的实施例)。 
——标志82，它在图8a中作为光标志82h，在图8b中作为互补的深色标志82d。如之前所述，光标志82h和深色标志82d是条形光栅且相互交错。 
为了达到那种效果，还提出，第一表面结构形成标志82，并且第二表面结构形成位于标志外的区域。在图8a中所示的第一观察位置，在第一实施例中标志82显示为光标志82h并且标志82的外面区域呈现深色。在图8b中的第二观察位置，标志82作为深色标志82d，且标志82的外面区域呈现浅色，因此在这个实施例中，光栅不是必需的。 
——价值标识83，它在图8a中作为轮廓图83u，在图8b中作为 实体图83v。价值标识83的两个图像部分83u和83v没有光栅也可以形成，轮廓图83u围绕着实体图83v。

Claims (35)

1.一种用于生产具有包含至少两条不同图像信息的体全息图的多层实体的方法，
其特征在于
多层实体的光敏层(6，36，46，56)直接或通过透明光学介质的插入与主体的前侧相接触，在所述主体中成形有具有至少两个不同表面结构(30a，30b，40a，40b，50a，50b)的交错区域，所述至少两个不同表面结构包含至少两条不同的图像信息，其中一个表面结构具有非对称的凹凸结构或者开诺全息照片结构；以及所述主体的不包含任何图像信息的表面结构是虫眼结构的形式，和/或镜子的形式，和/或无光泽结构的形式，和/或散射光栅的形式；光敏层(6，36，46，56)和主体通过相干光束(37，47，57)曝光；并且以这种方式引入光敏层(6，36，46，56)的体全息图通过光敏层的硬化而被固定，由此获得了具有非同质折射率的透明层，其中通过折射率的变化形成体全息图的Bragg平面的节点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于至少一个其他表面结构具有非对称的凹凸结构，或者对称的凹凸结构，或者具有变化周期的凹凸结构，或者随机的凹凸结构，或者是伪随机的凹凸结构。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于至少两个表面结构是非对称表面结构的形式。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于至少两个非对称表面结构(30a，30b，40a，40b，50a，50b)具有不同的凹凸结构和/或不同的k向量。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于使用了多种不同波长和/或不同入射方向的相干光束。
6.如权利要求1至5中的一个所述的方法，其特征在于相干光束(37，47，57)穿过光敏层(6，36，46，56)，并且至少在主体的非对称表面结构和/或开诺全息照片结构处被偏折，其中在光敏层(6，36，46，56)和主体之间没有空气层。
7.如权利要求1至5中的一个所述的方法，其特征在于相干光束(37，47，57)穿过光敏层(6，36，46，56)和主体，且在主体的后侧被偏折，其中空气层位于光敏层(6，36，46，56)和主体之间。
8.如权利要求1至5中的一个所述的方法，其特征在于相干光束(37，47，57)被分为第一和第二光束部分，且第一光束部分穿过光敏层(6，36，46，56)，以及第二光束部分从主体的后侧穿过主体。
9.如权利要求1至5中的一个所述的方法，其特征在于主体的表面结构在光敏层(6，36，46，56)的朝向主体的表面中成形。
10.如权利要求1至5中的一个所述的方法，其特征在于主体保持在曝光过的光敏层(6e，36e，46e，56e)上。
11.如权利要求1至5中的一个所述的方法，其特征在于透明脱落层(35，45，55)应用于主体前端，其折射率与光敏层(6，36，46，56)的折射率相等或者大致相等，然后，光敏层(6，36，46，56)应用于脱落层(35，45，55)。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于主体从曝光过的光敏层(6e，36e，46e，56e)脱落。
13.如权利要求1至5中的一个所述的方法，其特征在于光敏层(6，36，46，56)所使用的厚度为5μm至20μm。
14.如权利要求1至5中的一个所述的方法，其特征在于光敏聚合物层被作为光敏层(6，36，46，56)使用。
15.如权利要求1至5中的一个所述的方法，其特征在于光敏层(6，36，46，56)和主体通过不同波长和/或不同方向的相干光束(37，47，57)来曝光。
16.如权利要求1至5中的一个所述的方法，其特征在于通过如下工序在辊到辊工艺中生产多层实体，所述工序是光敏层(66)在其外围表面上放置了主体(61m)的复制柱体(61)上通过，其中用相干光束曝光光敏层(66)。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于相干光束具有相对于复制柱体(61)的表面法线的锐角。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于相干光束具有相对于复制柱体(61)的表面法线的10°至20°的角。
19.一种用于生产在光学接触工艺中具有包括标志和/或字母数字式字符的至少两条不同图像信息的体全息图的主体，
其特征在于
在主体中的主体层中成形具有至少两个不同表面结构(30a，30b，40a，40b，50a，50b)的交错区域，该两个不同表面结构包含至少两条不同的图像信息，其中一个表面结构具有非对称凹凸结构或者开诺全息照片结构，以及所述主体的不包含任何图像信息的表面结构是虫眼结构的形式，和/或镜子的形式，和/或无光泽结构的形式，和/或散射光栅的形式，
光敏层(6，36，46，56)能够和所述主体通过相干光束(37，47，57)曝光；并且以这种方式引入光敏层(6，36，46，56)的体全息图通过光敏层的硬化而被固定，由此获得了具有非同质折射率的透明层，其中通过折射率的变化形成体全息图的Bragg平面的节点。
20.如权利要求19所述的主体，其特征在于至少一个其他表面结构具有非对称的凹凸结构，或者对称的凹凸结构，或者变化周期的凹凸结构，或者随机凹凸结构，或者伪随机凹凸结构。
21.如权利要求19所述的主体，其特征在于至少两个表面结构是非对称表面结构的形式。
22.如权利要求21所述的主体，其特征在于至少两个非对称表面结构(30a，30b，40a，40b，50a，50b)具有不同的凹凸结构和/或者不同的k向量。
23.如权利要求22所述的主体，其特征在于非对称表面结构(30a，30b，40a，40b，50a，50b)的k向量相对于彼此翻转180°。
24.如权利要求22所述的主体，其特征在于非对称表面结构(30a，30b，40a，40b，50a，50b)是闪耀光栅。
25.如权利要求24所述的主体，其特征在于闪耀光栅的空间频率是100线/mm至150线/mm。
26.如权利要求25所述的主体，其特征在于闪耀光栅的光栅深度为1至2μm。
27.如权利要求19至26中的一个所述的主体，其特征在于具有至少两条图像信息的区域被布置在格子宽度为20μm至50μm的光栅格中。
28.如权利要求27所述的主体，其特征在于光栅格是条形栅格。
29.如权利要求19至26之一所述的主体，其特征在于主体层是由透明复制层形成的。
30.如权利要求29所述的主体，其特征在于反射层应用于主体的前侧。
31.如权利要求29所述的主体，其特征在于反射层应用于主体的后侧。
32.如权利要求30所述的主体，其特征在于反射层是金属层(34m，44m，55m)的形式。
33.如权利要求30所述的主体，其特征在于反射层是光学分离层的形式。
34.如权利要求30所述的主体，其特征在于反射层是HRI层的形式。
35.一种具有带有非同质折射率的透明层的安全元件，其中通过折射率的变化形成体全息图的Bragg平面的节点，通过曝光和硬化光敏层得到了所述透明层，其中体全息图包含至少两条不同的图像信息作为至少两个不同交错表面结构的全息图像，其中一个表面结构具有非对称凹凸结构或者开诺全息照片结构，以及不包含任何图像信息的表面结构是虫眼结构的形式，和/或镜子的形式，和/或无光泽结构的形式，和/或散射光栅的形式。
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