CN1983079A - 安全全息图及其使用和制造方法 - Google Patents

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Abstract

描述了含有完整图像的安全全息图，它由至少第一全息图像和第二全息图像组成，所述第一全息图像位于或靠近用于记录全息图的记录介质的表面，所述第二全息图像位于记录介质表面的前景位置或者背景位置。所述至少第一全息图像和第二全息图像如各块七巧板那样拼装在一起以提供完整的图像。所述第二全息图像仅用准直的或至少部分准直的光源(该光源具有在电磁波谱和光谱带宽的可见区域中的中心波长)就可观察和辨认，其中，所述准直的或至少部分准直的光源的光谱带宽与全息图的光谱带宽交迭。还描述了在安全/鉴定用途中使用全息图的方法，以及制造全息图的方法。

Description

安全全息图及其使用和制造方法
技术领域
本发明涉及具有第一全息图像和第二全息图像的全息图，所述第一全息图像位于或靠近用于记录全息图的记录介质的表面，所述第二全息图像位于所述记录介质表面的前景位置或者背景位置。本发明还涉及在安全和/或鉴定用途中使用全息图的方法，以及制造全息图的方法。
背景技术
全息照相是一种光学信息存储形式。其一般原理在许多文献，例如E.N.Leith和J.Upatnieks在SCIENTIFIC AMERICAN(212，No.6，24-35)中的“Photographyby laser(激光照相)”(1995年6月)中有所描述。简而言之，用来自例如激光器的准直的光照射待照相或显像的物体，并放置一光敏记录介质(如照相板)来接收该物体反射出来的光。物体上的每个点将光反射至整个记录介质上，并且介质上的每个点接收来自整个物体的光。该反射的光束称为物体光束。同时，一部分准直的光由镜子经过物体直接传播到介质上。该光束称为参照光束。记录在记录介质上的是由碰撞到介质上的参照光束和物体光束相互作用产生的干涉图案。在随后照射经处理的记录介质并用合适的方式进行观察时，来自照射源的光被全息图衍射而重新产生了起初从物体到达介质时的波阵面，使得全息图类似于一个窗口，通过该窗口能以完全三维的形式(包括视差)观察到该物体的虚像。
在理解全息图和记录介质时，需要理解术语“图像平面”。限定的图像平面是聚焦的区域和/或三维图像的关注区域。图像平面也称为焦平面。对于大多数照相和全息用途，经常需要且必须使给定的记录的图像平面与记录介质的表面相符；这一相符通常对应于所述图像是可辨认的和可观察到的，其中含有的信息清晰可见。
通过使参照光束和物体光束从同一侧进入记录介质而形成的全息图称为透射全息图，也称为前光束全息图。物体光束和参照光束在记录介质中相互作用形成了具有不同折射率的材料干涉条纹，这些干涉条纹与记录介质平面呈正交或接近正交。当用透射光观察全息图再现时，这些干涉条纹将光分解，产生了可观察到的虚像。这样的透射全息图可用本领域熟知的方法来产生，如美国专利3,506,327、3,838,903和3,894,787中公开的方法，这些文献均纳入本文作为参考。
通过使参照光束和物体光束进从相对的侧面进入记录介质，使得它们以基本相反的方向运动，而形成的全息图称为反射全息图，也称为后光束全息图。物体光束和参照光束在记录介质中相互作用形成了具有不同折射率的材料干涉条纹，这些干涉条纹与记录介质平面大致平行。当全息图再现时，这些干涉条纹起到镜子的作用，将入射光折回至观察者。因此，全息图是以反射方式而非透射方式来观察的。由于此类全息图的波长灵敏度非常高，因此可用白光来重现。美国专利3,532,406中公开了用离轴法来产生反射全息图，该文献纳入本文作为参考。
越来越多的上述全息图被用作结合到商品中的改进的安全装置，如数字光盘、高密度磁盘、电子产品的电池、以及其它易被伪造的产品。已知可用简单的全息图来辨别和鉴定这些产品。在大多数现有技术文献中，这样的全息图是用冲压法形成的表面浮雕(surface relief)的全息图。该方法可结合在产品的生产过程中。有文献记载，形成全息图(体相全息图)然后通过标签施加在产品上。尽管使用简单的全息图对于安全装置是有利的，但是该方法有一个明显的缺点，即简单的全息图可以被伪造并被施加到假的伪造产品上。所以，这样的全息图邮戳或标记作为鉴定和/或安全装置的价值有限。
因此，迫切需要有能提供比上述更高的安全级别的装置。本发明为这一重要需求提供了解决方案。
发明内容
本发明涉及一种安全全息图，它记录在具有一表面的记录介质上，并含有完整的图像，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，所述第一全息图像位于或靠近所述记录介质的表面，并在该位置再现，其特征在于具有第一图像平面和第一中心波长；所述第二全息图像位于所述记录介质表面的前景位置或者背景位置，并在该位置再现，其特征在于具有第二图像平面和第二中心波长；其中，至少一部分第一全息图像和至少一部分第二全息图像一起提供所述完整的图像。
本发明还涉及一种观察重现的全息图图像的方法，所述全息图图像记录在具有一表面的记录介质上，并含有完整的图像，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，所述第一全息图像位于或靠近所述记录介质的表面，并在该位置再现，其特征在于具有第一图像平面和第一中心波长及第一光谱带宽；所述第二全息图像位于所述记录介质表面的前景位置或者背景位置，并在该位置再现，其特征在于具有第二图像平面和第二中心波长及第二光谱带宽；其中，至少一部分第一全息图像和至少一部分第二全息图像一起提供所述完整的图像；所述方法包括：
提供包含所述第一全息图像和第二全息图像的全息图，其中，所述第二全息图像在漫射光源下是人眼不可辨认的；以及
用至少部分准直的光源照射所述全息图，所述至少部分准直的光源具有与所述第一全息图像的光谱带宽和第二全息图像的光谱带宽交迭的光谱带宽，其中，所述图像是人眼可观察的和可辨认的，并被人眼视为完整的图像。
本发明还涉及一种确定物品真实性的方法，所述物品含有记录在具有一表面的记录介质上并含有完整的图像的全息图，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，所述第一全息图像位于或靠近所述记录介质的表面，并在该位置再现，其特征在于具有第一图像平面和第一中心波长及第一光谱带宽；所述第二全息图像位于所述记录介质表面的前景位置或者背景位置，并在该位置再现，其特征在于具有第二图像平面和第二中心波长及第二光谱带宽；其中，至少一部分第一全息图像和至少一部分第二全息图像一起提供所述完整的图像；所述方法包括以下步骤：
(a)在要鉴定的物品上形成全息图，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，其中，所述第二全息图像位于与所述记录介质的表面相距一定距离的位置，使得所述第二全息图像在漫射光源下是人眼不可辨认的；
(b)用具有中心波长和光谱带宽的至少部分准直的光源照射所述全息图，其中，所述至少部分准直的光源的光谱带宽与所述第一全息图像的第一光谱带宽和第二全息图像的第二光谱带宽交迭；以及
(c)只有在与全息图表面的法线呈至少一个θ角的位置用步骤(b)中的光源进行照射的条件下由人观察到或者仪器测得所述完整的图像时，确定所述具有全息图的物品是真实的。
本发明还涉及一种制造全息图的方法，所述全息图记录在具有一表面的记录介质上，并含有完整的图像，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，所述第一全息图像位于或靠近所述记录介质的表面，并在该位置再现，其特征在于具有第一图像平面和第一中心波长及第一光谱带宽；所述第二全息图像位于所述记录介质表面的前景位置或者背景位置，并在该位置再现，其特征在于具有第二图像平面和第二中心波长及第二光谱带宽；其中，至少一部分第一全息图像和至少一部分第二全息图像一起提供所述完整的图像；所述方法包括以下步骤：
a)得到第一透明片和描述所有要出现在全息图中的元件的至少第二透明片；
b)将适用于全息记录的第一光敏膜置于所述第一透明片和相干光源之间，所述第一光敏膜具有一表面；
c)将所述第一光敏膜暴露于来自所述相干光源的光，记录所述第一透明片的第一全息图像(第一H1)；
d)颠倒所述第一全息图像，并除去第一透明片；
e)将适用于全息记录的第二光敏膜置于所述至少第二透明片和相干光源之间，所述第一光敏膜具有一表面；
f)将所述第一光敏膜暴露于来自所述相干光源的光，记录所述第二透明片的第二全息图像(第二H1)；
g)颠倒所述第二全息图像，并除去第二透明片；
h)使所述第一全息图像与至少第二全息图像准直并粘结，以使得最终的H1全息图像以含有所述完整的图像的方式提供最终的H1全息图像；
i)将适用于全息记录的第三光敏膜置于所述相干光源和最终的H1全息图像之间，所述第三光敏膜与所述最终的H1全息图像接近；以及
j)将所述第三光敏膜暴露于来自所述相干光源的光，记录第三全息图像(H2)作为全息图。
附图说明
图1是一种用于制造反射(后光束)全息图的全息成像技术的示意图。
图2a和2b是照相板的放大的截面图，示出了在透射(前光束)全息图和反射(后光束)全息图的感光乳胶中条纹的排列。
图3是来自反射(后光束)全息图的图像的重现的示意图。
图4是用于透射(前光束)或表面浮雕全息图的重现的排列的示意图。
图5是用于重现来自透射(前光束)全息图的物体的真实的、无畸变图像的排列的示意图。
图6-8是实施例1中描述的全息成像技术的示意图。
图9是实施例1中描述的LED照射角度的示意图。
图10和11是实施例3中描述的内容的示意图。
具体实施方式
本发明是记录在记录介质上并含有完整图像的全息图。所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，所述第一全息图像具有第一图像平面，所述第二全息图像具有第二图像平面。所述第一图像平面可位于或靠近所述记录介质的表面。所述第二图像平面位于前景位置或者背景位置。所述第一和第二全息图像一起提供所述完整的图像。所述完整的图像由第一和第二全息图像如各块七巧板那样拼装在一起形成的。所述各块可以是弯曲的、矩形的、或者任何能形成完整的图像的形状。只有在合适的照射条件下(如本文中所述)，所述图像在用于赋予安全和/或鉴定信息和核查等时是可观察到的。在另一个实施方式中，至少一部分第一全息图像和至少一部分第二全息图像一起提供所述完整的图像。
本发明还涉及一种观察重现的全息图图像的方法，所述方法包括：提供包含所述第一全息图像和第二全息图像的全息图，其中，所述第二全息图像在漫射光源下是人眼不可辨认的；以及用至少部分准直的光源照射所述全息图，所述至少部分准直的光源具有与所述第一全息图像的光谱带宽和第二全息图像的光谱带宽交迭的光谱带宽，其中，所述图像是人眼可观察的和可辨认的，并被人眼视为完整的图像。
在另一个实施方式中，本发明涉及一种确定物品真实性的方法，所述物品含有记录在具有一表面的记录介质上并含有完整图像的全息图，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，所述第一全息图像位于或靠近所述记录介质的表面，并在该位置再现，其特征在于具有第一图像平面和第一中心波长及第一光谱带宽；所述第二全息图像位于所述记录介质表面的前景位置或者背景位置，并在该位置再现，其特征在于具有第二图像平面和第二中心波长及第二光谱带宽；其中，至少一部分第一全息图像和至少一部分第二全息图像一起提供所述完整的图像；所述方法包括以下步骤：
(a)在要鉴定的物品上提供全息图，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，其中，所述第二全息图像位于与所述记录介质的表面相距一定距离的位置，使得所述第二全息图像在漫射光源下是人眼不可辨认的；
(b)用具有中心波长和光谱带宽的至少部分准直的光源照射所述全息图，其中，所述至少部分准直的光源的光谱带宽与所述第一全息图像的第一光谱带宽和第二全息图像的第二光谱带宽交迭；以及
(c)只有在与全息图表面的法线呈至少一个θ角的位置用步骤(b)中的光源进行照射的条件下由人观察到或者仪器测得所述完整的图像时，确定所述具有全息图的物品是真实的。
所述第一和第二波长可独立地选自，例如电磁波谱的可见区域、电磁波谱的红外区域、以及电磁波谱的紫外区域。
在另一个实施方式中，本发明是一种制造全息图的方法，所述全息图记录在具有一表面的记录介质上，并由此含有完整的图像，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，所述第一全息图像位于或靠近所述记录介质的表面，并在该位置再现，其特征在于具有第一图像平面和第一中心波长及第一光谱带宽；所述第二全息图像位于所述记录介质表面的前景位置或者背景位置，并在该位置再现，其特征在于具有第二图像平面和第二中心波长及第二光谱带宽；其中，至少一部分第一全息图像和至少一部分第二全息图像一起提供所述完整的图像；所述方法包括以下步骤：
a)得到第一透明片和描述所有要出现在全息图中的元件的至少第二透明片；
b)将适用于全息记录的第一光敏膜置于所述第一透明片和相干光源之间，所述第一光敏膜具有一表面；
c)将所述第一光敏膜暴露于来自所述相干光源的光，记录所述第一透明片的第一全息图像(第一H1)；
d)颠倒所述第一全息图像，并除去第一透明片；
e)将适用于全息记录的第二光敏膜置于所述至少第二透明片和相干光源之间，所述第一光敏膜具有一表面；
f)将所述第一光敏膜暴露于来自所述相干光源的光，记录所述第二透明片的第二全息图像(第二H1)；
g)颠倒所述第二全息图像，并除去第二透明片；
h)使所述第一全息图像与至少第二全息图像准直并粘结，以使得最终的H1全息图像以含有所述完整的图像的方式提供最终的H1全息图像；
i)将适用于全息记录的第三光敏膜置于所述相干光源和最终的H1全息图像之间，所述第三光敏膜与所述最终的H1全息图像接近；以及
j)将所述第三光敏膜暴露于来自所述相干光源的光，记录第三全息图像(H2)作为全息图。
本发明的一个实施方式利用全息工业上用来产生并重现来自全息图的三维图像的体积反射法(volume reflection method)所产生的全息图，该方法包括在照相板上形成干涉条纹图案，其中物体光束(object-bearing beam)和参照光束在照相板的相对的侧面上碰撞，并用至少部分准直的光源照射全息图来使图像重现，以观察重现的图像。至少部分准直的光源是这样的光源，其中，以平行的辐射光束的形式产生至少一些光。所述至少部分准直的光源可以是非相干光源，并具有与所述第一全息图像的光谱带宽和第二全息图像的光谱带宽基本上交迭的光谱带宽，其中，所述重现的图像被人眼观察和可辨认为完整的图像。
另一个实施方式利用由压纹法(embossed method)制得的全息图像。压纹法为全息图领域中所熟知。
重现的图像可作为确认真实性的安全装置。所述光源可以是激光器的光或其它单色准直的光源。反射(后光束)全息图作为选择性的反射滤光器，在窄带波长内重现呈单色显示的图像。在重现中可见的特定谱带在很大程度上取决于结构的几何形状。由于改变干涉条纹图案间隔的感光乳胶扭曲或收缩，重现颜色倾向于向较短的波长偏移。然而，在显影期间通过调节处理变量，可以控制光谱的偏移量。另外，全息图内可以储存多个图像以及采用有多个波长的辐射的图像。通过在白光内反射并进行观察，可以从反射(后光束)全息图重现多色图像，每种颜色从全息图中选择性地反射出来，并在图像内合并，产生了呈真实三维的有色图像。
另外，参看图1，用合适的装置(如分光镜15)将来自准直的相干光源13的光束11分成参照光束17和入射光束19。入射光束19照射物体21。来自物体21的反射的光或物体光束23传到全息记录介质(HRM，例如照相或二色凝胶)板25。参照光射17通过合适的装置(如镜子27)传到HRM板25上，但其撞击由物体光束23所照射的板25的另一侧。产生干涉图案，并记录在HRM板25内。较佳地，从分光镜15开始的参照光束17和物体光束(19和23)的路径长度是大致相等的，但是如果光是适当的相干光时，这是不需要的。相干光源产生的电磁辐射中有两组或多组具有等相关系的波。通常，相干光源仅仅在特定的距离内是相干的。
当然，可以对使两个光束(物体光束和参照光束)传递到记录装置相对的侧面的排列作相当大的变化。甚至可以使用两个分开的光源，只要它们的“相位是锁定的”(即，它们是互相干涉的)；当然，用于引导各光束的光学装置也可为了方便而进行选择。
图2a和图2b是两个照相板的感光乳胶中产生的干涉条纹图案(20A、20B)的例子的比较。图2a是透射(前光束)全息图的例子，图2b是反射(后光束)全息图的例子。产生这些全息图，然后取其截面以确定两种方法的干涉图案的差别。已经知道，干涉图案是由两个光束相遇时波形的最大值和最小值而产生的。在图2a中，乳胶31位于透明基材33(如玻璃)上。在用前光束技术曝光后，取显影板的截面并在显微镜下检查。乳胶31中的深色银颗粒或干涉条纹35表示物体光束和参照光束之间的干涉最大值的点，即，驻波的波腹。这些条纹35与照相板表面的法线呈30-40°倾斜，并且主要取决于两个光束之间的角度以及它们撞击照相板平面时的角度。该角度与将物体光束和参照光束之间的角度二等分的线基本平行。前光束技术所允许的最大角度受到乳胶31的折射率的限制，因而受到总内部反射的临界角度的限制，对于卤化银感光乳胶而言该临界角约为40°。在图2B中，照相板用来记录反射(后光束)全息图，条纹36离与照相板的外表面平行差几度，并与将物体光束23和参照光束17之间形成的角度二等分的线基本平行。图2a和图2b中的这两个全息图都可称为专门的衍射光栅，但是显然它们的衍射特征是有很大不同的。因此，反射(后光束)全息图可在反射的非相干光中重现，该性质是透射(前光束)全息图所没有的。
图3显示了从反射(后光束)全息图46重现图像。用不相干的光41(日光或白炽光)反射来照射全息图46，这样，虽然观察者43观察到的是反射的图像，但是仍然通过“全息图窗口”观察到物体21的三维图像45，即，就如同该物体在全息图46后面一样。如果乳胶在板处理期间不收缩，该图像具有用来形成全息图的光的颜色。该方法在美国专利3,532,406中有进一步的描述，该专利文献纳入本文作为参考。
另一个实施方式是全息工业中常规采用的表面浮雕法(surface relief method)。其通常方案可参见下文。图4描述了一种排列，其形成了常规的表面浮雕全息图。分束器14将来自激光器10的准直相干光12分为两个分量12A和12B。分量12A传递经过有镜头16和18的望远镜阵列，以增加光束12a的横断面。它照射物体20。物体20使来自照射光束12A的光发生反射和散射。波阵面22是物体20反射和散射的光的一部分。波阵面22的形成在功能上与物体20相关。它入射到光敏材料24如照相板上。波阵面22含有关于物体20的光学信息。其中具有看见物体20的三维立体图所需的所有信息。
准直相干光12的分量12B经过一具有镜头26和28的望远镜，以增加其横截面并赋予其波形以预先选定的形状。用具有预先选定波形的光束12B作为参照。光束12B的波形应当是能够重复产生的。为此，使其在点P处会聚。参照光束12B也入射在光敏表面24上。参照光束12B的光和波阵面22之间的干涉在光敏性表面24上形成与物体20唯一相关的复杂的衍射图案。该图案是物体20的全息图像。全息图像或衍射图案通常很复杂，因而很难用观看常规照片的方式来直接观察。需要用特殊的照射技术来观察对象的图像。
图5显示了适合用来照射前面产生的全息图像54并形成真实的无畸变图像58的方法。激光器50发射相干光52。镜头53引导光52通过焦点P，在该处形成点光源，然后给予其预定的波形55。选择照射光束52的方向和波形55，使其代表用来形成图4的全息图的参照光束12B的时间反向(time reverse)。时间反向光束是这样一种光束，它具有与全息图像相关的方向和波形，因此它看上去是从具有相同波形的原始参照光束所汇聚的点散发出来的。具体地说，如果参照光束12B汇聚在光敏表面24远处的“p”点，则参照光束12B的时间反向是这样一种光束，它与全息图像54相关，看上去是从具有与参照光束12B相同波形的P点发出的。全息图54用图4所示的方法产生。当时间反向照射光55入射在全息图54上时，全息图54的全息图像图案将一部分光55衍射到波阵面56。在衍射过程中，波阵面56靠全息图像形成了与波阵面22相同的波形。但是波阵面56是以相反方向传播的。波阵面56形成了真实的图像58。该真实图像58是幻视象，即，看上去浮雕是相反的。可以通过在该图像所在空间放置照相材料来记录它。图像58中具有物体20最初在波阵面22中传递并入射到光敏表面24上的所有光学信息。
本发明利用了上述全息成像法，但是要重复所述方法以产生至少两个全息图。所述全息图夹在一起形成完整的图像。因此，应考虑图像元件的位置。通常，至少一个图像元件置于记录介质的表面。然后，将其它图像元件置于与膜表面相距(相当)距离(通常是大于1/8英寸，且所有的值包括在内)的位置。后一位置选择通过采用体积反射全息图在漫射光条件下使图像模糊的特性，有效地遮蔽或隐藏了至少一部分其它图像元件。全息图的完整图像的图像重现使用类似用其产生全息图的光源的照射光源。所述光源位于与全息图表面的法线呈角度θ的位置，当在全息图的法线观察时，该角度在法线上约35°至75°。参见图9。这一范围包括包含在其中的所有角度和部分角度。优选的是，与全息光学元件表面的法线呈至少一个角度θ约为55°至-55°，包括包含在其中的所有度数或部分度数。用来观察本发明的完整的全息图的合适的光源是那些提供在电磁波谱的可见区域内的准直的或至少部分准直的光的光源。合适的光源的有代表性的例子包括，但不限于：激光器，包括激光指示器，以及各种提供准直的光或接近准直的光输出的便携式LED灯。在一个实施方式中，可采用准直的光源，例子包括激光器。在另一个实施方式中，可使用准单色或近准直的点光源，如便携式LED灯，或漫射或扩张的激光指示器。这些光源是相对廉价且相当常见的。这些光源的使用可以使观察者辨认重现的图像。激光指示器的水平和垂直移动都会使隐藏的图像产生相应的移动。
较佳地，用于观察本发明的全息图的完整的图像的合适的光源具有大到至少观察到完整的图像的尺寸的光束尺寸。如果给定的光源如激光器，本身不能产生合适尺寸的光束，则应使用扩展光学元件来得到用于重现给定的完整的图像的足够大尺寸的光束。
至少一部分所述第二全息图在漫射光中显示光源尺寸散焦和色彩模糊。当用与制作时所用完全相同的波阵面和波长来重现图像时，全息图以最大的逼真度再现了原始模型。通常，来自一点的球形波产生了最大的逼真度。如果光源在一个方向或另一方向上放大或扩张，全息图实际上将该光源看成是角度稍有不同的许多点的阵列。这些点每一个都以相应的不同角度衍射并引导到全息图外，这些光源点每一个都形成了一个图像。这些图像通常是交迭的，它们以距表面的距离以及散射角度正弦值隔开。从这样的光源产生了模糊而非清楚的图像。图像离全息图越近，其毗邻图像的距离就越小。如果图像完全聚焦在表面上，那么延伸的光源末端之间的角度就不会引起图像分离，图像会呈现清晰。当用白色或宽频带光来照射全息标记时，色彩模糊会产生类似的效应。白光由不同颜色组成。当从全息图出来时，每种颜色以稍稍不同的角度散射。每种颜色形成了分开的图像。同样，图像距离膜表面越远，聚焦图像之间分开地就越大。每个图像的颜色也稍稍不同。它们相互交迭，看上去是色彩模糊。体积全息图具有一些颜色滤光特征，但是它还难以模拟激光器。这两种现象组合起来使得更加模糊。
在另一个实施方式中，在用具有在电磁波谱的可见区域中的中心波长和光谱带宽的非相干的光源进行再现时(条件是所述非相干的光源的光谱带宽基本上与所述第二全息图像的光谱带宽交迭)，当照射全息图时，整个地(所有组成部分都是可观察到的)观察到完整的图像。
前景表面图像和背景表面图像的视差位置随着全息图的观察位置或翻转(tip)而改变。用特殊的光源进行照射的角度还可将背景图像移向与未移动的表面图像接合的位置，以形成完整的、可辨认的图像。
                                        术语表
位于或接近表面  在本发明中，如果图像位于距表面约1mm的距离内，则该图像位于或接近表面
背景位置  这样一种位置，其中，图像/图像平面位于与记录介质的列举表面相对侧的背面
前景位置  这样一种位置，其中，图像/图像平面位于由记录介质的列举表面限定的记录介质侧的前面
                              实施例
使用配备了两个稳定的金属座(取决于H1或H2是否产生)中的一个的避振光学平台在这些实施例中进行全息成像。在各次全息曝光之前，所述金属座在使用时具有新的、未曝光的二色胶(DCG)涂覆的玻璃板(预期的H1或H2)。二色胶(DCG)是许多文献中都有描述的普通的全息记录材料。参见，例如Rallison在以下网站上的“DCG和非银全息材料的控制(Control of DCG and non silverholographic materials)”： http://www.xmission.com/～ralcon/dcgprocess/pl.html。
                               实施例1
这一实施例示出了本发明的全息图，其中，字母AS全息记录在接近记录介质表面的位置，作为第一全息图像；字母D作为第二全息图像记录在全息记录介质的下面；因此，D是背景图像。该实施例的完整的图像如下：DAS。
H1原图
H1原图按下述方式形成。首先，由在一种情况下拼出字母AS并在另一种情况下拼出字母D的FONT工艺图形成两个正透明片(positive transparency)。接着，通过普通的照相排版工艺将这两个数字图像文件光学地转移到膜透明片上。使用Agfa SelectSet 7000鼓式图像调节器(Agfa，地区办公室：Ridgefield park，RidgefieldPark，NJ 07660)。然后，在5×5”毛玻璃漫射器(602)上约0.5英寸和新的、未曝光的DCG(二色胶)板(603)下面约0.5英寸的位置放置第一AS透明片(601)。然后，通过使用3瓦的“相干军刀氩激光器”(604)，在距毛玻璃侧488nm处进行泛光照射来进行全息曝光。更具体地说，在关闭激光器时，将(6”×6”)DCG板置于透明片上方约0.5”处，并使用一部分488nm的激光束作为参照光束以对用于全息成像的透明片和漫射器进行背光照射(还有一部分是物体光束)。参见图6。
使用的毛玻璃漫射器是在一侧用Cyclone Manufacturing Brown AluminumOxide 150-180粗砂进行吹砂处理的0.125英寸厚的窗玻璃。(毛玻璃漫射器可用若干种方式形成。在这一情况下，在1/8厚的普通窗玻璃一侧进行吹砂。在吹砂后应不会出现直接透射光或镜面反射。)图6所示的其它特征如下：
605-用于镜子、漫射器、透明片和DCE的座
606-避振平台
607-与水平面呈45°的前表面镜子。
接着，以与上述用于字母AS的相同的方式对字母D(701)的第二透明片进行全息曝光，不同的是第二透明片放置在更远离新的、未曝光的DCG板(702)的位置。对于字母D的曝光，第二透明片位于DCG板下面约4英寸以及毛玻璃漫射器上面约5英寸的位置。参见图7。光学平台的其它特征与图6的一致。
在形成上述D和AS全息图像时，将D和AS置于两个透明片上，使得当两个透明片以特定方式交迭时，依次看到的图像是DAS。
                               化学处理
在给定的曝光之后，将经曝光的DCG(二色 胶)、普通的全息记录材料、以及板置于Kodak定影液中45-60秒。接着，立即将其置于80-120的水中约4秒，以及另一80-120的水浴中4秒。然后，将其送入130-140的80％异丙醇的20％水浴中4秒。接着，将其送入2个连续的130-140醇浴中各2秒。然后，将经曝光的DCG板浸在最终的100％醇浴中几秒，这一时间足够长，足以使得板从浴中缓慢地取出，从而促进均匀的排水和干燥。
组合的H1原图
在对AS和D H1原图进行了处理之后，用UV固化粘合剂将它们层压在一起，变为具有两个不同全息图像的组合的H1。在这点上，所述第一两个CG全息图(即，字母D和字母AS)被记录、处理、并层压在一起作为组合的H1。
H2原图
接着，对组合的H1(805)进行反向共轭照射，全息复制(如上所述)为第三DCG板(801)，并按上述处理以提供H2。更具体地说，将第三未曝光的DCG板(预期的H2)置于成为用于该全息复制的字母AS(802)的虚拟的伪视觉图像的位置，使得AS图像记录在DCG中，所述DCG主要在DCG板的DCG-空气界面上。这导致D在全息复制时作为虚像记录在DCG板(作为背景图像)下面约4英寸的位置。参见图8。
用共轭照射(803)观察该H2，使得“D”位于全息图表面以下并在室内光下模糊，但是在用特殊的光源(804)照射时清晰得足以辨别，并在与接近表面上的已经清晰的“AS”一起看时形成一组大写字母“DAS”。图8中的其它特征包括支架和支座(806)、以及避振平台(807)。
D2再现特性
接着确定该D2(905)的再现和观察特性。在室内光下，字母AS是人眼可见的和可辨认的，但字母D不是。当合适的源扩展激光器或LED以正确的再现角度距离照射全息图时，所有三个字母“DAS”是可辨别的/可读的。更具体地说，在全息图的法线处观察(904)并使用橙色LED(在594nm处具有最大波长)作为用于再现的光源时，发现在该实施例中提供可辨别的/可读的D的再现角度约为35°(901)至75°(902)(在法线(903)上面)。这些角度关系示于图9。
                         实施例2(预示的)
该实施例进一步说明了本发明的另一“迷惑”全息图。该实施例包括词“DuPont”和DuPont的标志，即具有椭圆形的词“DuPont”。该实施例以与实施例1相同的方式进行，不同的是词“DuPont”记录为第一全息图像(为表面图像)以取代字母“AS”，并且DuPont的标志椭圆形(单独的，不含词DuPont)记录为第二全息图像-(作为背景图像或前景图像)代替字母“D”。使用实施例1的方法得到H2原图全息图。用实施例1所述的观察角度和照射，词“DuPont”在室内光下是人眼可见的和可辨认的。当实施例1中使用的橙色LED光代替室内光时，不仅词“DuPont”是人眼可见的和可辨认的，而且椭圆形是可见的和可辨认的，并且沿法线观察H2原图全息图的观察者看见著名的DuPont椭圆形是该全息图的非常完整的图像。
                      实施例3(预示的)
该实施例类似于实施例2，不同之处在于都市风景和字母E的部分组成了“迷惑”全息图，以代替词“DuPont”和椭圆形。该实施例是使用实施例1的方法进行的。在该实施例中，第一全息图像是由类似高耸的垂直箱子的摩天大楼组成的都市风景(图10)，并记录为表面图像。在城市右侧的最后一幢建筑是窄而高的建筑。这一都市风景图像在室内光(非准直的)下是可见的。在该实施例中，第二全息图像由厚度与右手边的建筑的厚度相等的3根水平的杆组成。中间的水平杆不如顶部和底部的水平杆那样宽或长。当实施例1中规定的LED类型用来以正确的角度照射H2全息图时，三根水平杆在这些照射条件下预示为可见的，并且它们可具有与右手边的建筑大致相等的垂直厚度；这些杆是第二全息图像。它们与所述建筑一起形成字母E并构成该实施例的完整的图像。这一“迷惑”全息图可用作公司的标志，该公司的名称以字母E开始，例如EDISON。现在，观察者看见作为都市风景和标志E的该全息图的非常完整的图像(图11)。

Claims (20)

1.一种全息图，它记录在具有一表面的记录介质上，并含有完整的图像，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，所述第一全息图像位于或靠近所述记录介质的表面，并在该位置再现，其特征在于具有第一图像平面和第一中心波长；所述第二全息图像位于所述记录介质表面的前景位置或者背景位置，并在该位置再现，其特征在于具有第二图像平面和第二中心波长；其中，至少一部分第一全息图像和至少一部分第二全息图像一起提供所述完整的图像。
2.如权利要求1所述的全息图，其特征在于，所述第一全息图像和第二全息图像一起提供所述完整的图像。
3.如权利要求1所述的全息图，其特征在于，所述第二全息图像位于前景位置或者背景位置，并且在再现时对所述第二全息图像的照射是用具有在电磁波谱和光谱带宽的可见区域中的中心波长的至少部分准直的光源进行的，其中，所述至少部分准直的光源的光谱带宽与所述第二全息图像的光谱带宽至少部分交迭。
4.如权利要求1所述的全息图，其特征在于，所述第一和第二中心波长位于所述电磁波谱的可见区域内。
5.如权利要求1所述的全息图，其特征在于，所述第一和第二中心波长位于所述电磁波谱的红外区域内。
6.如权利要求1所述的全息图，其特征在于，所述第一和第二中心波长位于所述电磁波谱的紫外区域内。
7.如权利要求1所述的全息图，其特征在于，所述第一和第二中心波长相同。
8.如权利要求1所述的全息图，其特征在于，所述第一和第二中心波长不同。
9.如权利要求1所述的全息图，其特征在于，通过观察者以与所述第一和/或第二图像平面的法线呈0°或接近0°的角度观察所述全息图，观察到所述完整的图像是完全的、可辨认的、可读的图像。
10.如权利要求1所述的全息图，其特征在于，通过具有一与所述第一和/或第二图像平面的法线呈0°或接近0°的角度导向所述全息图的传感器的测量装置，读出或者测得所述完整的图像是完全的、可辨认的、可读的图像。
11.如权利要求1所述的全息图，其特征在于，所述第一和第二全息图像的第一和第二图像平面相互平行或者接近平行。
12.一种观察重现的全息图图像的方法，所述全息图图像记录在具有一表面的记录介质上，并含有完整的图像，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，所述第一全息图像位于或靠近所述记录介质的表面，并在该位置再现，其特征在于具有第一图像平面和第一中心波长及第一光谱带宽；所述第二全息图像位于所述记录介质表面的前景位置或者背景位置，并在该位置再现，其特征在于具有第二图像平面和第二中心波长及第二光谱带宽；其中，至少一部分第一全息图像和至少一部分第二全息图像一起提供所述完整的图像；所述方法包括：
提供包含所述第一全息图像和第二全息图像的全息图，其中，所述第二全息图像在漫射光源下是人眼不可辨认的；以及
用至少部分准直的光源照射所述全息图，所述至少部分准直的光源具有至少部分地与所述第一全息图像的光谱带宽和第二全息图像的光谱带宽交迭的光谱带宽，其中，所述图像是人眼可观察的和可辨认的，并被人眼视为完整的图像。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述全息图是通过体积反射法形成的。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述全息图是通过压纹法形成的。
15.一种确定物品的真实性的方法，所述物品含有记录在具有一表面的记录介质上并含有完整的图像的全息图，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，所述第一全息图像位于或靠近所述记录介质的表面，并在该位置再现，其特征在于具有第一图像平面和第一中心波长及第一光谱带宽；所述第二全息图像位于所述记录介质表面的前景位置或者背景位置，并在该位置再现，其特征在于具有第二图像平面和第二中心波长及第二光谱带宽；其中，至少一部分第一全息图像和至少一部分第二全息图像一起提供所述完整的图像；所述方法包括以下步骤：
(a)在要鉴定的物品上提供全息图，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，其中，所述第二全息图像位于与所述记录介质的表面相距相当距离的位置，使得所述第二全息图像在漫射光源下是人眼不可辨认的；
(b)用具有中心波长和光谱带宽的至少部分准直的光源照射所述全息图，其中，所述至少部分准直的光源的光谱带宽与所述第一全息图像的第一光谱带宽和第二全息图像的第二光谱带宽交迭；以及
(c)只有在与全息光学元件表面的法线呈至少一个θ角的位置用步骤(b)中的光源进行照射的条件下由人观察到或者仪器测得所述完整的图像整体时，确定所述具有全息图的物品是真实的。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述中心波长位于所述电磁波谱的可见区域中。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二全息图像位于与所述记录介质的表面相距至少1/8英寸的位置。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二全息图像位于与所述记录介质的表面相距至少1/8英寸的位置。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述与全息光学元件表面的法线呈至少一个角度θ约为55°至-55°，包括包含在其中的所有度数或部分度数。
20.一种制造全息图的方法，所述全息图记录在具有一表面的记录介质上，并含有完整的图像，所述全息图包含第一全息图像和第二全息图像，所述第一全息图像位于或靠近所述记录介质的表面，并在该位置再现，其特征在于具有第一图像平面和第一中心波长及第一光谱带宽；所述第二全息图像位于所述记录介质表面的前景位置或者背景位置，并在该位置再现，其特征在于具有第二图像平面和第二中心波长及第二光谱带宽；其中，至少一部分第一全息图像和至少一部分第二全息图像一起提供所述完整的图像；所述方法包括以下步骤：
a)得到第一透明片和描述所有要出现在全息图中的元件的至少第二透明片；
b)将适用于全息记录的第一光敏膜置于所述第一透明片和相干光源之间，所述第一光敏膜具有一表面；
c)将所述第一光敏膜暴露于来自所述相干光源的光，记录所述第一透明片的第一全息图像(第一H1)；
d)颠倒所述第一全息图像，并除去第一透明片；
e)将适用于全息记录的第二光敏膜置于所述至少第二透明片和相干光源之间，所述第一光敏膜具有一表面；
f)将所述第一光敏膜暴露于来自所述相干光源的光，记录所述第二透明片的第二全息图像(第二H1)；
g)颠倒所述第二全息图像，并除去第二透明片；
h)使所述第一全息图像与至少第二全息图像准直并粘结，以使得最终的H1全息图像以含有所述完整的图像的方式提供最终的H1全息图像；
i)将适用于全息记录的第三光敏膜置于所述相干光源和最终的H1全息图像之间，所述第三光敏膜与所述最终的H1全息图像最接近；以及
j)将所述第三光敏膜暴露于来自所述相干光源的光，记录第三全息图像(H2)作为全息图。
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