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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von
Hologrammen und hergestellte Hologramme, insbesondere ein Verfahren
zum Herstellen von für Sicherheitszwecke nutzbaren Mikrotexthologrammen,
bei denen in einem herkömmlichen Volumenhologramm Muster,
wie beispielsweise kleindimensionierter Text, aufgezeichnet sind,
sowie ein Mikrotexthologramm, das nach diesem Verfahren hergestellt
ist.
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Stand der Technik
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Ein
als Volumenhologramm aufgezeichnetes kleindimensioniertes Muster
liegt herkömmlicherweise in einer Größenordnung
von etwa 100 μm vor. Es gibt außerdem Beispiele
für Reliefhologramme, bei denen Mikromuster in einer Größenordnung
von etwa 30 μm als Hologramme aufgezeichnet sind.
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Beim
Aufzeichnen von für das bloße Auge unsichtbaren
Mustern, beispielsweise Mikrotextmustern, werden bislang auf Druckfilmen
und dergleichen erstellte Muster als Master verwendet und als Hologramme
aufgezeichnet (Patentveröffentlichung 1) oder es werden
auf Druckfilmen und dergleichen erstellte Muster in engen Kontakt
mit Hologrammaufzeichnungsmaterialien gebracht und dann die Hologrammaufzeichnungsmaterialien
in einer Mus terform deaktiviert, wodurch das Hologrammmuster gebildet wird
(Patentveröffentlichung 2).
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Dokumente zum Stand der Technik
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Patentveröffentlichungen
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- Patentveröffentlichung 1: JP-A 2003-29607
- Patentveröffentlichung 2: JP-A H11-024538
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung
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Bei
den bislang mit Volumenhologrammen gebildeten Mikromustern handelt
es sich um Muster in einer Größenordnung von etwa
100 μm, wobei diese Mikromuster unter Verwendung von Lupen
oder anderen einfachen optischen Mitteln zur Vergrößerung
leicht sichtbar gemacht werden können.
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Bei
der Bildung von Mikromustern als abzubildende Muster in Reliefhologrammen
ist es möglich, Muster in Größenordnungen
von einigen μm zu bilden, hierbei erfolgt die Aufzeichnung
jedoch nicht als Hologramm, sondern auf physikalischem Weg.
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Bei
der Aufzeichnung von Musterstrukturen als Volumenhologramm nach
bekannten Verfahren musste zudem bei der holografischen Aufzeichnung zwischen
einem Hologrammaufzeichnungsmaterial und der Musterstruktur ein
transparentes Substrat, etwa eine Folie oder Glas, gelegt werden,
was dazu führte, dass die Mindestgröße
der Musterstruktur in einer Größenordnung von
etwa 100 μm liegt.
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Mikromustern
zum Aufzeichnen und Wiedergeben in Volumenhologrammen weisen daher
bislang eine gewisse Größe auf und sind nicht
immer für das bloße Auge unsichtbar, weshalb sie
die an Hologramme für Sicherheitszwecke gestellten Anforderungen
nicht zureichend erfüllen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
Mikrotexthologramme bereitzustellen, in denen Muster, beispielsweise
in Form von kleindimensionierten, mit, bloßem Auge unsichtbaren
Texten, in einer Größenordnung von etwa 10 μm
aufgezeichnet sind.
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Mittel zur Lösung der Aufgabe
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zum Herstellen von Hologrammen, wobei ein Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
an einer Seite, auf der Kopierbeleuchtungslicht auf ein Volumenhologramm-Master
vom reflektierenden Typ einfällt, angeordnet wird und durch
Interferenz des in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial einfallenden
Kopierbeleuchtungslicht mit dem vom Volumenhologramm-Master vom
reflektierenden Typ kommenden gebeugten Licht in dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
das Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ reproduziert
wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen das Volumenhologramm-Master
vom reflektierenden Typ und das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
eine reflektierende Platte mit einem regelmäßig
reflektierendem Bereich eingelegt wird und durch Interferenz des
in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial einfallenden Kopierbeleuchtungslichts
mit dem vom regelmäßig reflektierenden Bereich
der reflektierenden Platte regelmäßig reflektierten
Licht in dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial der vorbezeichnete,
regelmäßig reflektierende Bereich in dem Hologramm,
in dem das Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ reproduziert
wurde, mehrschichtig als Hologramm aufgezeichnet wird.
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Das
erfindungsgemäße Hologramm ist ein Hologramm in
Form eines Volumenhologramms vom reflektierenden Typ, in dem ein
beliebiges physikalisches Objekt wiedergebbar aufgezeichnet ist,
und ist dadurch gekennzeichnet, dass in ihm mehrschichtig ein Muster
aufgezeichnet ist, das von zumindest zu einem Teil in Bezug auf
die Hologrammaufzeichnungsebene in etwa parallel nebeneinander liegenden
Interferenzstreifen gebildet wird, und bei senkrechtem Einfall weißen
Beleuchtungslichts von oben auf die Hologrammaufzeichnungsebene
in einer bestimmten Richtung entlang der Aufzeichnungsebene die
Wiedergabefarbe an den beiden Rändern des Musters eine
andere ist als diejenige, mit der dessen Mitte wiedergeben wird,
während in der die bestimmte Richtung orthogonal kreuzenden
Richtung entlang der Aufzeichnungsebene das gesamte Muster in derselben
Wiedergabefarbe betrachtbar ist.
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In
diesem Fall misst eine Seitenkante des Musters oder sein Durchmesser
vorzugsweise höchstens 50 μm.
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Außerdem
ist das vorbezeichnete Muster vorzugsweise in einer Mehrzahl von
Bereichen des Hologramms aufgezeichnet, wobei der Abstand zwischen
den vorbezeichneten Bereichen mindestens das 50-fache einer Abmessung
des vorbezeichneten Musters beträgt.
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Des
Weiteren nimmt ein Bereich, in dem das vorbezeichnete Muster aufgezeichnet
ist, vorzugsweise 1/10000 der Hologrammfläche oder weniger ein.
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Ein
weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen
von Hologrammen, bei dem ein Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
an der Seite, auf der Kopierbeleuchtungslicht auf ein Volumenhologramm-Master
vom reflektierenden Typ einfällt, angeordnet wird und durch
Interferenz des in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial einfallenden Kopierbeleuchtungslichts
mit dem vom Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ kommenden gebeugten
Licht in dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial das Volumenhologramm-Master vom
reflektierenden Typ reproduziert wird, ist dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen das Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ
und das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial eine reflektierende
Platte mit einem regelmäßig reflektierendem Bereich
eingelegt wird, in den Bereich dieser reflektierenden Platte, der
einen regelmäßig reflektierenden Abschnitt aufweist,
ein anderes Kopierbeleuchtungslicht als das vorbezeichnete Kopierbeleuchtungslicht
in etwa senkrecht zum Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial eingekoppelt
wird und durch Interferenz des in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
einfallenden Beleuchtungslichts zum Kopieren des vorbezeichneten,
regelmäßig reflektierenden Bereichs mit dem von
dem regelmäßig reflektierenden Abschnitt der reflektierenden
Platte regelmäßig reflektierten Licht in dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
in das Hologramm, in dem das Volumenhologramm-Master vom reflektierenden
Typ reproduziert ist, der vorbezeichnete regelmäßig
reflektierende Abschnitt als Hologramm mehrschichtig aufgezeichnet
wird.
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Bei
einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren handelt
es sich um ein Verfahren zum Herstellen von Hologrammen, wobei ein
Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial an der Seite, auf der Ko pierbeleuchtungslicht
auf ein Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ einfällt,
angeordnet wird und durch Interferenz des in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
einfallenden Kopierbeleuchtungslichts mit dem vom Volumenhologramm-Master
vom reflektierenden Typ kommenden, gebeugten Licht in dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
das Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ reproduziert
wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der einen regelmäßig
reflektierenden Abschnitt aufweisenden reflektierenden Platte ein
anderes als das vorbezeichnete Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
angeordnet wird, in dieses andere Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
von der Seite dieses anderen Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials
ein Beleuchtungslicht zum Reproduzieren des regelmäßig
reflektierenden Abschnitts, das ein anderes ist als das vorbezeichnete
Kopierbeleuchtungslicht, eingekoppelt wird, und durch Interferenz
des in das vorbezeichnete andere Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
einfallenden Beleuchtungslichts zum Reproduzieren des regelmäßig
reflektierenden Abschnitts mit dem vom regelmäßig
reflektierenden Abschnitt der reflektierenden Platte regelmäßig
reflektierten Licht in dem vorbezeichneten anderen Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial der
regelmäßig reflektierende Abschnitt der reflektierenden
Platte als Hologramm aufgezeichnet wird,
sowie im Anschluss
hieran das Hologramm, durch das das Volumenhologramm-Master vom
reflektierenden Typ in dem vorbezeichneten Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
reproduziert ist, und das Hologramm, in dem der vorbezeichnete regelmäßig
reflektierende Abschnitt in dem vorbezeichneten anderen Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial als
Hologramm aufgezeichnet ist, übereinander geschichtet angeordnet
werden.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Hologramm
in Form eines Volumenhologramms vom reflektierenden Typ, in dem
ein beliebiges physikalisches Objekt wiedergebbar aufgezeichnet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest zu einem Teil aus
zur Hologrammaufzeichnungsebene in etwa parallel verlaufenden Interferenzstreifen
gebildetes Muster mehrschichtig aufgezeichnet ist und eine Seitenkante
oder der Durchmesser des vorbezeichneten Musters höchstens
50 μm misst.
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In
diesem Fall misst eine Seitenkante dieses Musters oder dessen Durchmesser
vorzugsweise höchstens 50 μm.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das Muster vorzugsweise
in einer Mehrzahl von Bereichen des Hologramms aufgezeichnet und
der Abstand zwischen den vorbezeichneten Bereichen beträgt
mindestens das 50-fache einer Abmessung des vorbezeichneten Musters.
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Des
Weiteren nimmt ein Bereich, in dem das Muster aufgezeichnet ist,
vorzugsweise 1/10000 der Hologrammfläche oder weniger ein.
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Vorteile der Erfindung
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Da
in der vorliegenden Erfindung das Aufzeichnen bei der Hologrammreproduktion
direkt auf holografischem Wege ohne mehrmaliges Reproduzieren von
einen regelmäßig reflektierenden Bereich aufweisenden
reflektierenden Platten erfolgt, ist ein holografisches Aufzeichnen
von kleindimensionierten Mustern in Größenordnungen
von 10 μm, beispielsweise in Form von für das
bloße Auge unsichtbaren Mikrotexten, durch Überlagerung
von als Hologramm aufgezeichneten Abbildern ohne Einbußen
in Hinblick auf das Auflösungsvermögen möglich,
weshalb die an Hologramme für Sicherheitszwecke gestellten
Anforderungen hinreichend erfüllt werden können.
Da in den durch die Erfindung. erhältlichen Hologrammen
Hologramme mit farblichen Veränderungen an beiden Rändern
des Musters und übliche Hologramme sich überlagernd
bzw. mehrschichtig gemischt vorliegen, sind die Hologramme auch
in hervorragender Weise gegen Fälschungen gesichert.
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Einfache Beschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1:
eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen
von Mikrotexthologrammen,
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2:
eine schematische Darstellung die Form von Interferenzstreifen in
derselben Schnittebene wie der Schnitt in 1, die von
dem regelmäßig reflektierten Licht, das von einem
in einem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial aufgezeichneten regelmäßig
reflektierenden Muster reflektiert wird, gebildet werden,
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3:
eine Vorderseitenansicht, die das wiedergegebene Bild eines kleindimensionierten Musters
zeigt, das wie im Fall von 2 aufgezeichnet
wurde,
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4:
eine analoge Darstellung wie in 1 eines
Abwandlungsbeispiels des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels,
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5:
eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines weiteren
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Herstellen von Mikrotexthologrammen,
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6:
eine analoge Darstellung wie in 2 im Falle
von 5,
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7:
eine analoge Darstellung wie in 5 eines
Abwandlungsbeispiels des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels,
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8: eine Schnittdarstellung zur Erläuterung
eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Herstellen von Mikrotexthologrammen,
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9:
eine Darstellung zur Erläuterung der Höhe von
Mikrotext, der als ein kleindimensioniertes Muster verwendet wird,
das in einem erfindungsgemäßen Hologramm aufgezeichnet
ist, und
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10:
eine Darstellung zur Erläuterung des Aufzeichnens kleindimensionierter
Muster in mehreren Bereichen des erfindungsgemäßen
Hologramms.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Im
Folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen von Hologrammen sowie hergestellte Hologramme anhand
von Ausführungsbeispielen erläutert.
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Das
Grundprinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass, wenn
nach einem Verfahren zum Herstellen von Hologrammen von einem Volumenhologramm-Master,
in dem ein Bild eines beliebigen Objekts als Hologramm vom reflektierenden Typ
aufgezeichnet ist, ein mastergleiches Volumenhologramm hergestellt
bzw. reproduziert wird, eine Musterplatte, in der kleindimensionierte,
für das bloße Auge unsichtbare reflektierende
Muster, beispielsweise Text, ausgebildet sind, zwischen dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
und dem Volumenhologramm-Master angeordnet wird und diese in einem
als Hologrammspie gelmuster reproduzierten Hologramm mehrschichtig
aufgezeichnet wird. Da kleindimensionierte, regelmäßig
reflektierende Muster in engem Kontakt zum Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial
aufgebracht oder so nahe wie möglich angeordnet werden,
können kleindimensionierte Muster in einem Größenbereich
von 10 μm holografisch aufgezeichnet werden.
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1 zeigt
eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen
von Mikrotexthologrammen. Um nach einem Verfahren zum Herstellen
von Hologrammen von einem reflektierenden Volumenhologramm-Master 1 mastergleiche
Volumenhologramme zu reproduzieren, wird auf der Seite des Volumenhologramm-Masters 1,
auf die Kopierbeleuchtungslicht 11 einfällt, ein
Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterial 2, beispielsweise
Fotopolymer, angeordnet. Zwischen diesem Volumenhologramm-Master 1 und
dem Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterial 2 ist erfindungsgemäß eine
Musterplatte 5 angeordnet. Auf der dem Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterial 2 zugewandten
Oberfläche eines das Plattenmuster bildenden transparenten
Substrats 4, beispielsweise Glas, ist ein für
das bloße Auge unsichtbares, regelmäßig reflektierendes
Mikromuster 3, beispielsweise Text, aufgebracht, das von
einer reflektierenden Schicht, beispielsweise aus Chrom, gebildet
wird. Hierbei liegen das Volumenhologramm-Master 1, die
Musterplatte 5 und das Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterial 2 direkt
aneinanderliegend übereinander, es kann jedoch auch eine
Flüssigkeit mit übereinstimmendem Brechungsindex
dazwischen vorgesehen sein. In dieser Anordnung wird von der Seite
des Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterials 2 her Kopierbeleuchtungslicht 11 schräg
einfallend eingekoppelt. Der schräge Einfallswinkel θ des
Kopierbeleuchtungslichts 11 ist beim Aufzeichnen von Volumenhologramm-Mastern 1 üblicherweise
gleich dem Einfallswinkel des Referenzlichtes oder von diesem in geringem
Maße abweichend. Das auf das Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterial 2 eingefallene Kopierbeleuchtungslicht 11 durchläuft
das Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterial 2 und das durch den
transparenten, von regelmäßig reflektierenden Mustern 3 freien
Bereich der Musterplatte 5 hindurchgegangene Kopierbeleuchtungslicht 11 fällt
dann auf das Volumenhologramm-Master 1 ein, wodurch auf der
Einfallsseite des Kopierbeleuchtungslichts 11 gebeugtes
Licht 12 gebildet wird, das das aufgezeichnete Abbild eines
physikalischen Objekts wiedergibt. Das gebeugte. durch den transparenten
Bereich der Musterplatte 5 hindurchgegangene Licht 12 und
das einfallende Kopierbeleuchtungslicht 11 interferieren im
Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2, wodurch in letzterem
Interferenzstreifen gebildet werden. Ein Teil des auf den reflektierenden
Bereich der Musterplatte 5, in dem deren regelmäßig
reflektierendes Muster 3 vorliegt, eingefallenen Kopierbeleuchtungslichts 11 wird
unter Beibehaltung der Form des regelmäßig reflektierenden
Musters 3 als regelmäßig reflektiertes
Licht 13 reflektiert, und dieses reflektierte Licht 13 und
das eingefallene Kopierbeleuchtungslicht 11 interferieren
nun im Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2, wodurch,
in Überlagerung der das im Master-Volumenhologramm 1 aufgezeichnete Abbild
eines physikalischen Gegenstandes wiedergebenden Interferenzstreifen,
in der Ebene der Aufzeichnungsschicht des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 parallel
nebeneinander verlaufende Interferenzstreifen 14 gebildet
werden. In dem von diesen Interferenzstreifen 14 gebildeten
Bereich überlagern sich des Kopierbeleuchtungslicht 11 und das
schräge regelmäßig reflektierte Licht 13,
weshalb sie in dem Querschnitt, der das Kopierbeleuchtungslicht 11 und
die Normale der Aufzeichnungsschicht enthält, ausweislich 1 ein
Pa rallelogramm und in dem zur Ebene in 1 senkrechten Querschnitt
ein Rechteck bilden.
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2 zeigt
schematisch die Form der Interferenzstreifen 14, die das
von dem im Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 aufgezeichneten,
regelmäßig reflektierenden Muster 3 regelmäßig
reflektierte Licht 13 innerhalb desselben Schnitts wie
der Schnitt in 1 bildet, und 3 zeigt
als Vorderansicht das wiedergegebene Abbild 15 des in diesem Fall
aufgezeichneten kleindimensionierten Musters. In diesem Fall ist
das wiedergegebene Abbild 15 des kleindimensionierten Musters
ein längliches Rechteck, das die Richtung des Kopierbeleuchtungslichts 11 orthogonal
kreuzt. Die Interferenzstreifen 14 sind so aufgezeichnet,
dass sie die das im Master-Volumenhologramm 1 aufgezeichneten
Abbild eines physikalischen Gegenstandes wiedergebenden Interferenzstreifen überlagern,
und verlaufen mit konstanter Beabstandung nebeneinander und parallel
in Bezug auf die Ebene der Aufzeichnungsschicht des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2.
Diese Interferenzstreifen 14 werden auch als Hologrammspiegel
bezeichnet und können als Hologramm für Sicherheitszwecke
genutzt werden, da beispielsweise bei senkrechtem Einfall von weißem
Beleuchtungslicht 21 von oberhalb des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 her
von dem Bereich, in dem die Interferenzstreifen 14 aufgezeichnet
sind, d. h. von dem Bereich mit derselben Struktur wie das regelmäßig
reflektierende Muster 3 der Musterplatte 5 Licht
mit einer dem Abstand zwischen den Interferenzstreifen 14 entsprechenden
Wellenlänge senkrecht nach oben reflektiert (gebeugt) wird
und daher, wenn das regelmäßig reflektierende
Muster 3 kleindimensioniert ist und etwa als für
das bloße Auge unsichtbarer Text vorliegt, auch von dem
reproduzierten Volumenhologramm (Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2)
ein glei chartiges kleindimensioniertes, etwa als für das
bloße Auge unsichtbarer Text vorliegendes Muster 15,
mit einem Mikroskop oder ähnlichem abgelesen werden kann.
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Die
Größe (Auflösung) des regelmäßig
reflektierenden Musters 3 liegt vorzugsweise bei etwa der
Hälfte der Aufzeichnungswellenlänge, noch bevorzugter
jedoch bei 1/10 und weniger der Aufzeichnungswellenlänge.
Unter praxisorientierteren Gesichtspunkten liegt die Abmessung der
Seitenkante des regelmäßig reflektierenden Musters 3 bzw.
die Abmessung dessen Durchmessers bei höchstens 50 μm.
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Der
Bereich, in dem die Interferenzstreifen 14 ausgebildet
sind, hat, wie bereits oben beschrieben, in dem das Kopierbeleuchtungslicht 11 und
die Normale der Aufzeichnungsschicht beinhaltenden Schnitt (Ebene
von 2) wie gezeigt die Form eines Parallelogramms
und wird gebildet von einem Bereich 16, in dem von der
Oberseite bis zur Rückseite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 Interferenzstreifen
parallel zur Ebene der Aufzeichnungsschicht nebeneinander angeordnet
sind, und, an dessen beiden Enden, von jeweils einem Bereich 17,
in dem die Interferenzstreifen von oben nach unten bzw. von unten
nach oben graduell kürzer werden. In diesen Bereichen 17 an
den beiden Enden nehmen die Abstände zwischen den Endabschnitten
der Interferenzstreifen 14, da zur Oberseite oder zur Rückseite
des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 hin keine
Interferenzstreifen aufgezeichnet sind, etwa aufgrund der von den
aufzeichnungsfreien Rand ausgehenden Diffusion von Monomeren und
dergleichen leicht zu. Aus diesem Grund wird, beispielsweise bei
senkrechtem Einfall von weißem Beleuchtungslicht von oberhalb
des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 her auf den
Bereich der Interferenzstreifen 14 wenn vom Bereich 16 beispielsweise
Licht 22 mit grüner Wellenlänge reflektiert
wird, von den Bereichen 17 Licht 23 mit etwas
längerer Wellenlänge, z. B. orangefarbiges Licht,
reflektiert. Das bedeutet, dass in dem das Kopierbeleuchtungslicht 11 und
die Normale der Aufzeichnungsschicht beinhaltenden Schnitt ein Aufzeichnungsmuster
aufgezeichnet ist, bei dem die Ränder des Musterabschnitts
besagten Aufzeichnungsmusters von dem Betrachter in einer sich von der
Wiedergabefarbe der Mitte des Musterabschnitts unterscheidenden,
langwelligeren Wiedergabefarbe wahrgenommen werden. In der zu dem
das Kopierbeleuchtungslicht 11 und die Normale der Aufzeichnungsschicht
beinhaltenden Schnitt senkrechten Richtung wiederum ist das Aufzeichnungsmuster
so aufgezeichnet, dass der Bereich des Schnitts, in dem die Interferenzstreifen 14 ausgebildet
sind, ein Rechteck bildet und, da hier keine Endabschnitte (etwa
die Bereiche 17 im Schnitt in 2) vorliegen, ausweislich 3 in
der Richtung des Musterabschnitts des Aufzeichnungsmusters (d. h.
in der das Kopierbeleuchtungslicht orthogonal schneidenden Richtung)
dem Betrachter die Farbe, in der die Mitte des Musterabschnitts
wiedergegeben wird, und die Farbe, in der die beiden Ränder
wiedergegeben werden, gleich erscheinen.
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Wenn
von einem Master-Volumenhologramm 1 in ein Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 nach
einem Verfahren zum Herstellen von Hologrammen mit der in 1 gezeigten
Anordnung mastergleiche Volumenhologramme reproduziert werden, kann
im übrigen ein Abdeckfilm auf der dem Master-Volumenhologramm 1 zugewandten
Seite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 angeordnet
sein oder auf der Seite der Musterplatte 5, auf der das
regelmäßig reflektierende Muster 3 vorgesehen
ist, angeordnet werden. In diesen Fällen ergibt sich zwischen
dem re gelmäßig reflektierenden Muster 3 und
dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 ein Abstand
entsprechend den Abmessungen des Abdeckfilms und durch den Einfluss des
Streulichts vom Rand des regelmäßig reflektierenden
Musters 3 wird das Auflösungsvermögen
des wiedergegebenen Abbilds 15 des aufgezeichneten Musters.
Dies sei unter Bezugnahme auf 4 näher
besprochen. In diesen Fällen deckt der Abdeckfilm 6 das
Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 auf dessen zum
Volumenhologramm-Master 1 weisenden Seite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 ab,
so dass das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2, die
Musterplatte 5 und das Volumenhologramm-Master 1 übereinander geschichtet
angeordnet sind, zwischen denen sich eine Flüssigkeit mit übereinstimmendem
Brechungsindex befindet oder sich direkt dicht kontaktieren. In dieser
Anordnung wird nun an der Seite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 Kopierbeleuchtungslicht 11 schräg
eingekoppelt und geht durch das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2.
Da Kopierbeleuchtungslicht 11, das durch den transparenten
Bereich der Musterplatte 5, in dem kein regelmäßig
reflektierendes Muster 3 vorgesehen ist, auf das Volumenhologramm-Master 1 einfällt, entsteht
gebeugtes Licht 12 auf der Einfallsseite des Kopierbeleuchtungslichts 11.
Aufgrund der Interferenz von gebeugtem Licht 12, das durch
die Musterplatte 5 hindurch gegangen ist, und von eingefallenem
Kopierbeleuchtungslicht 11 im Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 werden
hierin Hologramm-Interferenzstreifen gebildet. In diesem Punkt gibt
es keine Unterschiede zu dem Fall in 1. Hingegen
wird Kopierbeleuchtungslicht 11, das auf den reflektierenden
Bereich der Musterplatte 5, in dem das regelmäßig
reflektierende Muster 3 vorgesehen ist, als regelmäßig
reflektiertes Licht 13 reflektiert, das über den
Abdeckfilm 6 in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 einfällt
und auf grund der Interferenz mit dem Kopierbeleuchtungslicht 11 bilden
sich, in Überlagerung der das im Master-Volumenhologramm 1 aufgezeichnete
Abbild eines physikalischen Gegenstandes wiedergebenden Interferenzstreifen,
parallel zur Ebene der Aufzeichnungsschicht des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 nebeneinander
angeordnete Interferenzstreifen 14. Da jedoch zwischen
dem regelmäßig reflektierenden Muster 3 und
dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 ein der Dicke
des Abdeckfilms 6 entsprechender Abstand vorliegt, interferiert
auch das von den Rändern des regelmäßig
reflektierenden Musters 3 ausgehend entstandene Streulicht 18 mit dem
Kopierbeleuchtungslicht 11, wodurch die Interferenzstreifen 14 am
dem Rändern des regelmäßig reflektierenden
Musters 3 gestört werden. Bei einem senkrechten
Einfall von weißem Beleuchtungslicht 21 von oberhalb
des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 (vgl. 2)
werden die Grenzen der Ränder der Interferenzstreifen 14 etwas
unscharf und das Auflösungsvermögen des Abbilds 15 (2, 3)
des aufgezeichneten Musters nimmt ab. In der Praxis bleibt dieser
Einfluss gering, wenn die Dicke des Abdeckfilms 6 auf 500 μm
oder weniger bemessen wird.
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Bei
nach dem obigen Verfahren erstellten Mikrotexthologrammen erscheint
das Abbild 15 des aus Interferenzstreifen 14 gebildeten
kleindimensionierten Musters in einer bestimmten Richtung entlang
der Aufzeichnungsebene (Richtung innerhalb des das Kopierbeleuchtungslicht 11 und
die Normale der Aufzeichnungsschicht beinhaltenden Schnittes) an
den beiden Rändern des Musters in einer anderen Wiedergabefarbe
als in seiner Mitte, während in der diese bestimmte Richtung
orthogonal kreuzenden Richtung das gesamte Muster in derselben Farbe
erscheint. Daher kann bei der Betrachtung des Abbilds 15 des
in einem Mikrotext-Hologramm aufgezeichneten kleindimensionierten Musters
unter einem Mikroskop oder Ähnlichem beurteilt werden,
ob das Mikrotext-Hologramm echt oder gefälscht ist.
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Im Übrigen
müssen die Interferenzstreifen 14 nicht durch
Interferenz des wie in 1 gezeigt schräg einfallenden
Kopierbeleuchtungslichts 11 mit dem schräg reflektiert
werdenden regelmäßig reflektierten Licht 13 aufgezeichnet
werden, vielmehr kann das Aufzeichnen auch durch Interferenz von
senkrecht in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 eingekoppeltem
Kopierbeleuchtungslicht mit senkrecht reflektiertem regelmäßig
reflektiertem Licht erfolgen. In diesem Fall wird das Auflösungsvermögen
des Mikrotext-Hologramms höher als im Falle des in 1 demonstrierten
Verfahrens. Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel nach
diesem Verfahren zum Herstellen von Hologrammen unter Bezugnahme
auf 5 bis 8 besprochen.
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5 bezieht
sich auf ein mehrschichtiges Aufzeichnen unter Nutzung jeweils unterschiedlichen Kopierbeleuchtungslichts
für die Hologrammreproduktion vom Volumenhologramm-Master 1 und
die Reproduktion des regelmäßig reflektierenden
Musters 3 als Hologrammspiegel; wie in 1 sind
hier das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2, die Musterplatte 5 und
das Volumenhologramm-Master 1 übereinanderliegend
angeordnet, wobei sich zwischen ihnen eine Flüssigkeit
mit übereinstimmendem Brechungsindex befindet oder sie
sich direkt dicht kontaktieren. Zur Hologrammreproduktion vom Volumenhologramm-Master 1 wird,
wie im Falle von 1, an der Seite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 Kopierbeleuchtungslicht 11 schräg
eingekoppelt, das in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 schräg
eingekoppelte Kopierbeleuchtungslicht 11 geht durch das
Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 hindurch und fällt, wenn
es durch den transparenten Bereich der Musterplatte 5 ohne
regelmäßig reflektierendes Muster 3 durchgegangen
ist, in das Volumenhologramm-Master 1 ein, wodurch reflexionsseitig
gebeugtes Licht 12 entsteht, das das aufzuzeichnende physikalische Objekt
wiedergibt. Durch die Interferenz des durch den transparenten Bereich
der Musterplatte 5 hindurch gegangenen, gebeugten Lichts 12 mit
dem Kopierbeleuchtungslicht 11 im Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 werden
hierin mit dem Volumenhologramm-Master 1 übereinstimmende
Hologramm-Interferenzstreifen gebildet, wodurch das Volumenhologramm-Master 1 im
Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 als Hologramm reproduziert wird.
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Wenn
nun von derselben Seite aus wie das Kopierbeleuchtungslicht 11 senkrecht
zu demjenigen Bereich der Musterplatte 5, in dem das regelmäßig reflektierende
Muster 3 vorliegt, ein anderes Kopierbeleuchtungslicht 31 zeitgleich
oder vorher bzw. nachher in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 eingekoppelt
wird, geht dieses durch das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 hindurch
und wird von dem regelmäßig reflektierenden Muster 3 der
Musterplatte 5 als regelmäßig reflektiertes
Licht 32 unter Beibehaltung der Struktur besagten Musters
reflektiert. Durch Interferenz dieses regelmäßig
reflektierten Lichts 32 mit dem eingekoppelten Kopierbeleuchtungslicht 31 im
Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 werden nun, in Überlagerung
der das im Master-Volumenhologramm 1 aufgezeichnete Abbild
eines physikalischen Gegenstandes wiedergebenden Interferenzstreifen,
parallel zur Ebene der Aufzeichnungsschicht des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 nebeneinander
angeordnete Interferenzstreifen 14 gebildet.
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Im
Falle dieses Verfahrens zum Herstellen von Hologrammen bilden die
aufgezeichneten Interferenzstreifen 14 ausweislich 6 in
allen Schnittebenen ein Rechteck, da sowohl das Kopierbeleuchtungslicht 31 als
auch das regelmäßig reflektierte Licht 32 senkrecht
zur Aufzeichnungsebene stehen. Bei beispielsweise senkrechtem Einfall
von weißem Beleuchtungslicht 21 von oberhalb des
Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 her wird von dem Bereich,
in dem die Interferenzstreifen 14 aufgezeichnet sind, d.
h. von dem Bereich mit derselben Struktur wie das regelmäßig
reflektierende Muster 3 der Musterplatte 5 Licht
mit einer den Abständen zwischen den Interferenzstreifen 14 Wellenlänge
(z. B. Licht 22 mit einer grünen Lichtwellenlänge)
senkrecht nach oben reflektiert (gebeugt), weshalb, wenn das regelmäßig
reflektierende Muster 3 als kleindimensionierter, für
das bloße Auge unsichtbarer Text oder dergleichen vorliegt,
das von diesem kleindimensionierten, für das bloße
Auge unsichtbaren Text o. ä. gebildete Muster 15 beispielsweise
mit einem Mikroskop auch von dem reproduzierten Volumenhologrammen
(Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2) abgelesen werden
kann. und somit eine Nutzung als Hologramm für Sicherheitszwecke
möglich ist. Die nach diesem Verfahren aufgezeichneten
Interferenzstreifen 14 sind frei von in 2 mit 17 bezeichneten
Endbereichen, weshalb hier eine richtungsspezifische Wiedergabe
der Ränder einerseits und der Mitte des Musterabschnittes
andererseits in jeweils anderer Wiedergabefarbe nicht auftritt und der
gesamte dem regelmäßig reflektierenden Muster 3 entsprechende
Bereich in derselben Wiedergabefarbe wiedergegeben wird.
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5 demonstriert
ein Verfahren zum mehrschichtigen Aufzeichnen unter Nutzung jeweils
unterschiedlichen Kopierbeleuchtungslichts für die Hologrammreproduktion
vom Volumenhologramm-Master 1 und die Reproduktion des
regelmäßig reflektierenden Musters 3 als
Hologrammspiegel; die Hologramme können jedoch auch so
erstellt werden, dass auf dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 ein
Bereich zur Reproduktion des Master-Volumenhologramms 1 und
ein Bereich für die Reproduktion des regelmäßig
reflektierenden Musters 3 als Hologrammspiegel zugewiesen
werden. 7 zeigt ein Beispiel hierfür.
Auf ein und demselben Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 sind
hier ein Bereich zum Einkoppeln von jeweils der Reproduktion des
Master-Volumenhologramms 1 dienendem Kopierbeleuchtungslicht 11 sowie
des vom Volumenhologramm-Master 1 kommenden gebeugten Lichts 12 und
ein Bereich zum Einkoppeln von jeweils der Reproduktion des regelmäßig
reflektierenden Musters 3 der Musterplatte 5 dienendem
Kopierbeleuchtungslicht 31 und dem entsprechenden regelmäßig
reflektiertem Licht 32 voneinander getrennt vorgesehen, wobei
in ersterem die vom Volumenhologramm-Master 1 reproduzierten
Hologramme und im letzteren die Hologrammspiegel zur Wiedergabe
kleindimensionierter Muster mit derselben Struktur wie das regelmäßig
reflektierende Muster 3 aufgezeichnet werden.
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Außerdem
können die vom Volumenhologramm-Master 1 reproduzierten
Hologramme und die vom regelmäßig reflektierenden
Muster 3 der Musterplatte 5 reproduzierten Hologramme
getrennt voneinander erstellt und danach übereinander angeordnet
werden. Ein Beispiel hierfür zeigt 8.
Hier werden zwei Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterialien 2A, 2B verwendet.
Auf das eine Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2A wird
ausweislich 8(a), mit oder ohne Flüssigkeit
mit übereinstimmendem Brechungsindex dazwischen, die Musterplatte 5 mit
dem regelmäßig reflektierenden Muster 3 dicht
aufgebracht (8(a)). Kopierbeleuchtungslicht 31 zur
Reproduktion des regelmäßig reflektierenden Musters 3 der
Musterplatte 5 wird von der Seite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2A her
senkrecht eingekoppelt, geht durch dieses hindurch und das auf den
reflektierenden Bereich der Musterplatte 5 mit dem regelmäßig
reflektierenden Muster 3 eingefallene Kopierbeleuchtungslicht 31 wird
unter Beibehaltung der Struktur besagten Musters 3 senkrecht
als nun regelmäßig reflektiertes Licht 32 reflektiert,
durch dessen Interferenz mit dem eingekoppeltem Kopierbeleuchtungslicht 31 ein
Hologrammspiegel aufgezeichnet wird, der ein mit dem regelmäßig
reflektierenden Muster 3 formidentisches kleindimensioniertes
Muster wiedergibt.
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Auf
dem anderen Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 23 wird
ausweislich 8(b) das Volumenhologramm-Master 1,
ggf. mit einer Flüssigkeit mit übereinstimmendem
Brechungsindex und/oder einem Distanzstück dazwischen,
dicht aufgebracht und dann, wie in 1, an der
Seite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 23 Kopierbeleuchtungslicht 11 schräg
eingekoppelt, das nach Durchgang durch das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 23 in
das Volumenhologramm-Master 1 eingekoppelt wird, wobei
reflexionsseitig das aufgezeichnete physikalische Objekt wiedergebendes,
gebeugtes Licht 12 entsteht und dann, bedingt durch dessen
Interferenz mit dem eingekoppelten Kopierbeleuchtungslicht 11 im
Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 23 ein vom Volumenhologramm-Master 1 reproduziertes
Hologramm gebildet wird.
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Anschließend
werden dann ausweislich 8(c) das
Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2A, in dem ein Hologramm
eines kleindimensionierten, mit dem regelmäßig
reflektierenden Muster 3 formidentischen Musters aufgezeichnet
ist, und das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2B,
in dem eine Reproduktion (als Hologramm) des Master-Volumenhologramms 1 aufgezeichnet
ist, einstückig übereinander geschichtet, um das
Hologramm mit einem überlagernden Mikrotext-Hologramm für Sicherheitszwecke
fertig zu stellen.
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Was
die Abmessungen des für das bloße Auge unsichtbaren
Text o. ä. wiedergebenden Musters 15 des nach
einem der erfindungsgemäßen Verfahren erstellten
Hologramms angeht, wurde in Untersuchungen festgestellt, dass das
aus dem Reproduktionsprozess resultierende Muster 15 in
einem gewissen Maß unscharf ausfällt, selbst wenn
das regelmäßig reflektierende Muster 3 der
Musterplatte 5 in kleinstdimensionierte Strukturen erlaubenden
Verfahren, etwa in Fotomaskentechnik, erstellt wird, da das Muster 15 durch
holografische Reproduktion des regelmäßig reflektierenden
Musters 5 als Hologrammspiegel erhalten wird. In der Praxis
hat das als für das bloße Auge unsichtbarer Text
o. ä. wiedergegebene Muster 15 eine Kantenlänge
bzw. einen Durchmesser von mindestens 10 μm, aber es ist möglich,
zu kleiner dimensionierten Größen als die bislang
beim Stand der Technik möglichen 50 μm zu gelangen.
So kann, wenn als Muster 15 Mikrotext verwendet wird, wie
in 9 gezeigt, für den Textbereich 15' eine
Höhe a von 10 bis 50 μm realisiert werden. Wenn
versucht wird, derartigen Mikrotext mit einfachen optischen Hilfsmitteln
wie etwa Lupen vergrößert zu betrachten, ergeben
sich bei dem hier üblichen Vergrößerungsfaktor
von 10 bis 20 selbst bei einer Höhe a von 50 μm
Abmessungen von etwa 0,5 bis 1,0 mm. Die Mikrotextaufzeichnung ist
daher nur schwer ausfindig zu machen, weshalb die erfindungsgemäßen
Hologramme als Hologramme für Sicherheitszwecke geeignet
sind.
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Wenn
Hologramme mit darin aufgezeichneten kleindimensionierten Mustern 15,
beispielsweise Mikrotext, wie das in 10 gezeigte
Hologramm 10 ausgeführt werden, werden Muster 15,
wie in 10 gezeigt, vorzugsweise an
mindestens zwei, noch be vorzugter jedoch an drei verschiedenen Stellen
im Hologramm 10 vorgesehen, da es, wenn es nur an einer
Stelle aufgezeichnet wird, aufgrund von Beschädigungen
oder Verschmutzung o. ä. unbetrachtbar werden kann.
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Außerdem
kann durch eine Wahl des Abstandes b zwischen den an einer Mehrzahl
von Stellen aufgezeichneten Muster 15 mit dem mindestens 50-fachen
der Abmessung a einer Seitenkante des Musters 15 das Ausfindigmachen
der Muster 15 erschwert werden, da es bei einer derartigen
Beabstandung bei der Betrachtung unter einem Mikroskop o. ä.
nicht dazu kommt, dass sich zwei Muster im gleichen Mikroskopsichtfeld
befinden verhindert werden; ferner wird das Eintreten von Zuständen
verhindert, in denen durch Beschädigungen oder eine Verschmutzung
die kleindimensionierten Muster 15 unbetrachtbar sind.
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Wenn
in das Hologramm 10 kleindimensionierte Muster wie beispielsweise
Mikrotext aufgezeichnet werden, um es für Sicherheitszwecke
zu verwenden, wird der Bereich, in dem das Muster 15 aufgezeichnet
wird, vorzugsweise begrenzt, wobei der Bereich des kleindimensionierten
Musters 15 vorzugsweise bei höchstens 1/10000
der Hologrammfläche, noch bevorzugter jedoch bei höchstens 1/20.000
der Hologrammfläche liegt. Dies erschwert die Auffindbarkeit
der kleindimensionierten Muster 15 für Sicherheitszwecke
und verbessert somit die Eignung für derartige Verwendungen.
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Oben
wurden Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße
Verfahren zum Herstellen von Hologrammen und für nach diesen
Verfahren hergestellte Hologramme besprochen, die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht hierauf eingeschränkt und kann in verschiedener
Art abgewandelt werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das
oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zum
Herstellen von Hologrammen und die hiernach erstellten Hologramme
ermöglichen, da das Aufzeichnen bei der Hologrammreproduktion
direkt auf holografischem Wege ohne mehrmaliges Reproduzieren reflektierender
Platten mit regelmäßig reflektierenden Bereichen
erfolgt, ein holografisches Aufzeichnen von kleindimensionierten
Mustern in Größenordnungen von 10 μm,
beispielsweise in Form von für das bloße Auge
unsichtbaren Mikrotexten, in Überlagerung des als Hologramm
aufgezeichneten Abbilds ohne Einbußen in Hinblick auf das
Auflösungsvermögen, weshalb den an Hologramme
für Sicherheitszwecke gestellten Anforderungen hinreichend
Rechnung getragen werden kann. Da in den durch die Erfindung erhältlichen
Hologrammen Hologramme mit farblichen Veränderungen an
beiden Rändern des Musters und übliche Hologramme
sich überlagernd oder mehrschichtig gemischt vorliegen, sind
die Hologramme auch in hervorragender Weise gegen Fälschungen
gesichert.
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Erläuterung der Bezugszeichen
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- 1: Volumenhologramm-Master, 2: Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial, 2A, 2B:
Volumenhologrammaufzeichnungsmaterialien, 3: regelmäßig
reflektierendes Muster, 4: transparentes Substrat, 5: Musterplatte, 6:
Abdeckfilm, 10: Hologramm (erfindungsgemäß), 11:
Kopierbeleuchtungslicht, 12: gebeugtes Licht, 13:
regelmäßig reflektiertes Licht, 14: Interferenzstreifen, 15:
wiedergegebenes Abbild des kleindimensionierten Musters (Mikromusters), 15': Mikro-Textbereich, 16:
Mittelbereich, 17: Randbereiche, 18: Streulicht, 21:
weißes Beleuchtungslicht, 22: Licht mit grüner
Wellenlänge (vom Mittelbereich reflek tiertes Licht), 23:
orangefarbiges Licht (von den Randbereichen reflektiertes Licht), 31:
anderes Kopierbeleuchtungslicht, 32: regelmäßig
reflektiertes Licht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-29607
A [0003]
- - JP 11-024538 [0003]