EP3245562A1 - Verfahren und master zum herstellen eines volumen-hologramms - Google Patents

Verfahren und master zum herstellen eines volumen-hologramms

Info

Publication number
EP3245562A1
EP3245562A1 EP16700341.7A EP16700341A EP3245562A1 EP 3245562 A1 EP3245562 A1 EP 3245562A1 EP 16700341 A EP16700341 A EP 16700341A EP 3245562 A1 EP3245562 A1 EP 3245562A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
master
volume hologram
exposure
light
grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16700341.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Schilling
Wayne Robert Tompkin
Norbert Lutz
Achim Hansen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OVD Kinegram AG
Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Original Assignee
OVD Kinegram AG
Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OVD Kinegram AG, Leonhard Kurz Stiftung and Co KG filed Critical OVD Kinegram AG
Publication of EP3245562A1 publication Critical patent/EP3245562A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H1/024—Hologram nature or properties
    • G03H1/0248—Volume holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/288—Filters employing polarising elements, e.g. Lyot or Solc filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4261—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive element with major polarization dependent properties
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1842—Gratings for image generation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1861—Reflection gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H1/024—Hologram nature or properties
    • G03H1/0244—Surface relief holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0476—Holographic printer
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/20—Copying holograms by holographic, i.e. optical means
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/0005—Adaptation of holography to specific applications
    • G03H1/0011—Adaptation of holography to specific applications for security or authentication
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/20—Copying holograms by holographic, i.e. optical means
    • G03H1/202—Contact copy when the reconstruction beam for the master H1 also serves as reference beam for the copy H2
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/2645—Multiplexing processes, e.g. aperture, shift, or wavefront multiplexing
    • G03H1/265—Angle multiplexing; Multichannel holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/30—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique discrete holograms only
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
    • G03H2001/0415—Recording geometries or arrangements for recording reflection holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0476—Holographic printer
    • G03H2001/0482—Interference based printer
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0493—Special holograms not otherwise provided for, e.g. conoscopic, referenceless holography
    • G03H2001/0497—Dot matrix holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/20—Copying holograms by holographic, i.e. optical means
    • G03H2001/205—Subdivided copy, e.g. scanning transfer
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/20—Copying holograms by holographic, i.e. optical means
    • G03H2001/207—Copying holograms by holographic, i.e. optical means with modification of the nature of the hologram, e.g. changing from volume to surface relief or from reflection to transmission
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2249—Holobject properties
    • G03H2001/2263—Multicoloured holobject
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2249—Holobject properties
    • G03H2001/2276—Polarisation dependent holobject
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H2001/2625—Nature of the sub-holograms
    • G03H2001/2635—Mixed volume and surface relief holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/2645—Multiplexing processes, e.g. aperture, shift, or wavefront multiplexing
    • G03H2001/266—Wavelength multiplexing
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/2645—Multiplexing processes, e.g. aperture, shift, or wavefront multiplexing
    • G03H2001/267—Polarisation multiplexing
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2210/00—Object characteristics
    • G03H2210/50—Nature of the object
    • G03H2210/52—Alphanumerical
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/10—Spectral composition
    • G03H2222/12—Single or narrow bandwidth source, e.g. laser, light emitting diode [LED]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/10—Spectral composition
    • G03H2222/13—Multi-wavelengths wave with discontinuous wavelength ranges
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/31—Polarised light
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/36—Scanning light beam
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/12—Amplitude mask, e.g. diaphragm, Louver filter
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/13—Phase mask
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/15—Colour filter, e.g. interferential colour filter
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/19—Microoptic array, e.g. lens array
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/22—Polariser
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/50—Particular location or purpose of optical element
    • G03H2223/53—Filtering the hologram information, i.e. the fringe pattern
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2240/00—Hologram nature or properties
    • G03H2240/10—Physical parameter modulated by the hologram
    • G03H2240/15—Polarisation modulation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2240/00—Hologram nature or properties
    • G03H2240/20—Details of physical variations exhibited in the hologram
    • G03H2240/40—Dynamic of the variations
    • G03H2240/41—Binary
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2240/00—Hologram nature or properties
    • G03H2240/20—Details of physical variations exhibited in the hologram
    • G03H2240/40—Dynamic of the variations
    • G03H2240/43—Continuous

Definitions

  • the invention relates to a method and a master for producing a volume hologram, a security element with such
  • Volume hologram as well as a security document with such a security element. Holograms are used as security elements to protect
  • Security documents such as banknotes, passports, security cards or the like, used to achieve a high security against counterfeiting.
  • Surface relief holograms are frequently used for mass products, which, on the one hand, do not produce an optimal image impression and, on the other hand, can be copied by molding the surface relief.
  • Volume holograms also known as white light holograms or
  • Reflection holograms are called, usually with the help of one
  • volume holograms are to be produced with several areas of different colors, it is generally necessary to use several masters for the illumination of the volume hologram with light of different wavelengths. When replacing the master it necessarily comes to
  • Such a method of producing a volume hologram having at least a first area in a first color and at least a second area in a second color comprises the steps of: a) providing a volume holographic layer of a photopolymer; b) arranging a master with a surface structure on the
  • Volume hologram layer c) exposing the master by means of coherent light, wherein light incident on at least a first subregion of the surface of the master, in the direction of the at least one first region of the
  • the invention further relates to a master for use with such a method, comprising a surface structure having a first and a second portion, which differ in their optical properties
  • a security element with a volume hologram layer can be obtained, in which a volume hologram is formed with at least two areas each having a different color.
  • a security element can be understood, for example, as a transfer film, a laminating film or a security thread for a document, a banknote or the like. Using such a security element may include
  • Identification document passport document, visa document, credit card, banknote, security or the like is formed.
  • the security element may in particular be displayed in a window of the security document, i. in a transparent area, in particular an opening in the
  • the relative positionally accurate position of two elements or areas is understood to each other.
  • the positionally accurate positioning can in particular by means of optically detectable registration marks or Register marks take place. These registration marks or register marks can either represent special separate elements or areas or even be part of the elements or areas to be positioned. An area can be connected or consist of spatially separated sub-areas.
  • the light diffracted or reflected by the first and second subregions it is preferable for the light diffracted or reflected by the first and second subregions to differ by at least 10%, preferably by at least 50%, in intensity for a given diffraction order and / or polarization and / or reflection direction and / or wavelength.
  • Binary grids are grids with a substantially rectangular grid profile. So elevations and valleys alternate with essentially vertical flanks. Deep binary grids can be designed so that they act like a mirror for a first wavelength, so strong in the zeroth
  • desired wavelength-specific portions of the master can be generated particularly easily.
  • a master which has a binary grating with different structure depth in the first and second region.
  • the intensity of the beams diffracted in the zero and first order, respectively is determined essentially by the texture depth, so that in this way the desired wavelength selectivity can be realized particularly easily.
  • the optimum structure depth depends on the refractive index of the covering photopolymer.
  • a master which in the first subregion has a structure depth of 350 nm to 510 nm, preferably 400 nm to 460 nm, and in the second subregion a structure depth of 450 nm to 630 nm, preferably 510 nm to 570 nm having.
  • such a master has a strong zero order and a weak first order for red light and in the second subrange a strong zero order and a weak first order for green light. In this way, so visually appealing two-tone, red-green
  • Volume holograms are generated. Accordingly, it is possible to produce differently colored volume holograms with differently configured masters. In particular, e.g. the following
  • a master which has a grating period of 500 nm to 10,000 nm, preferably from 1000 nm to 3000 nm.
  • multi-stage, in particular four-stage grid has.
  • a binary grid such a grid has substantially vertical flanks, but does not consist of a regular sequence of equally deep valleys and the same high elevations, but rather from a repetitive sequence of several stages with increasing or decreasing structural depth.
  • phase gratings structures have a particularly high
  • Wavelength sensitivity and can be used in particular to produce more than two colors in the volume hologram.
  • RGB Red Green Blue
  • a master whose structure depth differs between adjacent stages by from 80 nm to 600 nm, preferably from 120 nm to 400 nm.
  • blaze grids have a sawtooth-shaped cross-sectional profile.
  • Incident angle during exposure also changes the diffraction angle of the diffracted light and thus also the Bragg plane distance in the exposed volume hologram. In this way can also multicolored
  • Holograms are generated using a single master.
  • Blazegitter in the first and in the second portion is disposed on relatively inclined planes, wherein preferably the absolute
  • the angle of incidence of the light used for the exposure is relative to the surface normal of the master kept constant, nevertheless different angles of incidence relative to the blaze grids arranged there result for the partial regions, so that different diffraction angles and thus different colors in the regions result for the light diffracted in the direction of the regions of the volume hologram. This allows a particularly simple exposure.
  • the planes are inclined by 5 ° to 90 °, preferably from 20 ° to 60 ° to each other. It is also possible to use a master having a Fabry-Perot layer system. Such a layer system can also for
  • Such systems comprise a partially reflective, in particular semitransparent, layer and a reflective, in particular opaque layer, between which a particularly transparent spacer layer is arranged. A part of the incident light is reflected at the partially reflective layer, another part penetrates it and is reflected at the reflective layer.
  • Wavelength selectivity results from the interference of the two resulting emergent partial beams and can be adjusted by the layer thickness of the spacer layer.
  • the layer thickness of the spacer layer is typically between 100 nm and 500 nm, but also layer thicknesses down to 50 nm or up to several micrometers are conceivable.
  • a plane distance of the Fabry-Perot layer system to differ from 10 nm to 200 nm, preferably from 20 nm to 100 nm, between the first and the second partial region.
  • a plane distance of the Fabry-Perot layer system is expedient for a plane distance of the Fabry-Perot layer system to differ from 10 nm to 200 nm, preferably from 20 nm to 100 nm, between the first and the second partial region.
  • the layer thickness described above
  • a master is used in which in the first and / or second subarea a polarizing
  • the first subregion is selectively excluded from the exposure. Subsequently, it is possible, for example, to expose light of a different wavelength, which is parallel to the polarizing one
  • a master which in each case has a zero-order diffraction structure with a grating period smaller than the wavelength of the light used for the exposure of the master in the first and second subregions, the diffraction structures being the one
  • both partial areas can be selectively exposed in the manner described. It is particularly advantageous if the polarization planes are perpendicular to each other in the first and second sub-areas. It is also expedient if the exposure takes place in at least two successive exposure steps.
  • the different optical properties of the two subregions of the master can be utilized to produce the differently colored regions of the volume hologram.
  • a repositioning of the master is not necessary, so that a very good register accuracy can be achieved.
  • the exposure steps are carried out at different wavelength and / or different exposure angle and / or different polarization direction of the incident light.
  • the selected optical properties of the light used for the exposure depend on the optical properties of the subregions of the master, as already explained above.
  • red-green holograms can be generated. This is particularly advantageous when using a master with a binary or phase grating.
  • other colors can be generated. For example, exposure to lasers in the range of 560 nm to 590 nm can produce yellow or orange holograms, and exposure to lasers in the range of 400 nm to 480 nm can produce blue holograms.
  • the polarization planes of the light used for two of the exposure steps differ by 90 °.
  • the different polarization directions can be combined with different wavelengths to achieve the desired color effect.
  • a screening may be appropriate.
  • the grid is a dot or line grid.
  • dot screens should generally be understood to mean pitches that are made up of distinct, small elements. These may be circular but may take on other structures such as stars, squares, alphanumeric characters, and the like.
  • the grid preferably has a screen ruling from 30 ⁇ m to 500 ⁇ m, particularly preferably from 50 ⁇ m to 300 ⁇ m. It is furthermore expedient for a plurality of exposure steps to be carried out in which exposure is made in each case to offset dot patterns. In this case, for example, the rotation of the grid can be changed to each other. Likewise, it may be useful to use a point or line grid in a first exposure step and to expose the entire surface in a second step.
  • the exposure is carried out with a light intensity of 2 mJ / cm 2 to 200 mJ / cm 2, preferably from 5 mJ / cm 2 to 50 mJ / cm 2
  • Design element in particular a symbol, logo, image, in particular a portrait or an alphanumeric character, training.
  • the one area provides information and the other area forms the environment or the background from which the information stands out.
  • the information may be For example, to act a logo that appears bright against a dark background in one viewing position and dark in the other viewing position against a light background. It can therefore be provided that when tilting or moving the volume hologram a change from a positive representation to a negative representation occurs and vice versa.
  • the regions may be formed such that one region forms the edge of the other region. For example, one area may render the border of an alphanumeric character and the other area the alphanumeric character itself.
  • the volume hologram layer which is formed in particular of UV-curing polymers, is further fixed by curing, in particular by means of UV radiation, after exposure.
  • the volume hologram may be combined with other security features in a security element and / or on a security document.
  • diffractive and / or refractive effects may still be present
  • Surface relief structures arranged with an optical effect enhancing reflection layer e.g. of vapor-deposited or printed semitransparent or opaque metal and / or of transparent HRI (High Refractive Index) layers, e.g. from metal oxides or
  • Nanoparticles such as e.g. consist of a mixture of poly (dibutyl titanate) polymer and poly (styrene-allyl alcohol) copolymer or zinc sulfide and
  • the HRI layer has a refractive index of more than 1.8, more preferably more than 2.0. Likewise, it is possible to adjacent and / or overlapping to the
  • Security features relative to each other have a very high register accuracy, the optical effect, but also the security against forgery of such a security element or security document can be further increased.
  • the combined security features can form a common overall motif, with different ones in each case
  • Motiv elements are formed from different security features.
  • a master used for the method described comprises a metallic base body, in particular of nickel.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a multi-colored volume hologram
  • Fig. 2 is a schematic representation of an alternative
  • Fig. 3 is a schematic sectional view through a
  • Fig. 4 is a schematic representation of the diffraction of light
  • Fig. 5 is a schematic representation of the diffraction of light of a second wavelength at the master of Fig. 3;
  • Fig. 10 is a schematic sectional view through a
  • Fig. 1 1 is a schematic sectional view through a
  • Fig. 12 is a schematic sectional view through a
  • Fig. 13 is a schematic sectional view through a master with a Blazegitter for producing a multi-colored volume hologram at an exposure angle of 0 °;
  • Fig. 13 is a schematic sectional view through a master with a Blazegitter for producing a multi-colored volume hologram at an exposure angle of 0 °;
  • Fig. 13 is a schematic sectional view through a master with a Blazegitter for producing a multi-colored volume hologram at an exposure angle of 0 °;
  • Fig. 15 is a schematic sectional view through a
  • Fig. 16 is a schematic plan view of an embodiment of a
  • Fig. 18 is a schematic plan view of an embodiment of a
  • Masters with a polarizing filter for producing a multicolor volume hologram 19 a schematic representation of a raster mask for exposure of a volume hologram;
  • FIG. 20A-E A schematic representation of the manufacturing steps for a screened volume hologram
  • FIG. 21 A schematic illustration of the exposure of a
  • Volume hologram 22 shows a schematic illustration of the exposure of a volume hologram by means of a master with a sealing-wax layer;
  • FIG. 23 A schematic illustration of the exposure of a
  • Fig. 24 A schematic illustration of the exposure of a
  • volume hologram by means of a volume hologram master
  • Fig. 25 is a schematic illustration of the halftoned exposure of a volume hologram by means of a master and a raster mask;
  • Fig. 26 is a schematic illustration of the halftoned exposure of a volume hologram by means of a master and periodic modulation of an exposure laser;
  • Volume holograms 1 shown each having areas 1 1 with red color and areas 12 with green color.
  • the regions 1 1, 12 form a graphic motif in the form of flowers, in FIG. 2 a lettering
  • the areas 1 1, 12 can form graphic motifs in the form of a symbol, a logo, an image or an alphanumeric character.
  • 1 1 forms the environment from which the information stands out.
  • the information may be For example, to act a logo that appears bright against a dark background in one viewing position and dark in the other viewing position against a light background. It can therefore be provided that when tilting or moving the volume hologram a change from a positive representation to a negative representation occurs and vice versa.
  • the areas 1 1, 12 may be formed so that the one area 1 1, 12 forms the edge of the other area 12, 1 1.
  • one area may render the border of an alphanumeric character and the other area the alphanumeric character itself.
  • volume hologram layer of a photopolymer exposed by irradiation of a master 2 with coherent light is preferably a photopolymer in which the desired
  • Refractive index changes can be triggered by exposure or irradiation.
  • the photopolymer is the
  • Photopolymer Omni DX 706 from DuPont.
  • Other examples are silver halide emulsions, liquid photopolymer or dichromated gelatin, with a layer thickness of 3 ⁇ to 100 ⁇ .
  • the light incident on at least a first subregion 21 of the surface of the master 2 is diffracted or reflected in the direction of the at least one first region 1 1 of the volume hologram layer and light which is incident on at least a second subregion 22 of the surface of the master Masters 2, diffracted or reflected in the direction of at least a second portion 12 of the volume hologram.
  • the light diffracted or reflected by the first and second partial regions differs in at least one optical property. This is illustrated in detail in FIG. 21.
  • the volume hologram 1 is brought into direct contact with the master 2 during the exposure, so that an incident laser beam 4 is diffracted by the master 2 into a photopolymer layer 18 of the volume hologram 1 and can interfere there with the incident beam.
  • Adjoining the photopolymer layer 18 is another layer structure 5, which here comprises a lacquer layer 51 and a carrier foil 52. With such a method, it is thus possible to multicolored
  • Volume holograms 1 using a single master 2 to produce.
  • the differently colored areas 1 1, 12 are therefore always in the perfect register, ie in the desired fixed positional relationship, arranged to each other.
  • the light diffracted or reflected by the first partial region 21 and the second partial region 22 it is preferable for the light diffracted or reflected by the first partial region 21 and the second partial region 22 to be present for a given time
  • Diffraction order and / or polarization and / or reflection direction and / or wavelength by at least 10%, preferably by 50% in intensity
  • the master 2 preferably comprises a metallic base body, in particular of nickel, on the surface of which the surface structures are formed.
  • the surface structures of the master 2 can also be sealed with a thin and transparent sealing layer 27 (see FIG. 22).
  • sealing layer 27 may also be thicker and the structures completely cover or level (see Fig. 23).
  • master 2 can be used, which instead of a surface relief
  • volume hologram 28 have (see Fig. 24).
  • This volume hologram master 2 may also optionally be provided with a sealing layer 27. It is also conceivable, the master of a combination of a
  • FIG. 2 A first example of the surface structure of a master 2 is shown in FIG. It is a binary grid.
  • Binary grids are grids with a substantially rectangular grid profile. So elevations and valleys alternate with essentially vertical flanks. Deep binary grids can be designed so that they act like a mirror for a first wavelength, so strong in the zeroth
  • the desired wavelength-specific subregions 21, 22 of the master 2 can be generated particularly easily. This is illustrated in FIGS. 4 and 5.
  • such a master has a strong zero order and weak first order for red light and in the second subrange a strong zero order and weak first order for green light. In this way, visually appealing two-color, red-green volume holograms can be generated.] Accordingly, it is possible to produce differently colored volume holograms with differently configured masters.
  • differently configured masters In particular, for example, are the following
  • the essential structural parameter for this wavelength specificity is the structure depth of the binary grid. As can be seen in FIG. 3, the surface structure of the master 2 in the subregions 21 and 22 differs only by the texture depth.
  • FIGS. 6 to 9 The exact dependence of the diffraction intensity on the structure depth is illustrated in FIGS. 6 to 9 for different exposure wavelengths and angle of incidence. It can be clearly seen that, for example, at an angle of incidence of 0 ° and a grating period of 2 ⁇ a high diffraction efficiency for red light at 640 nm at a structure depth of 440 nm in the zeroth order and at a structure depth of 540 nm in the first Order is achieved (Fig. 6). On the other hand, upon irradiation with green light of 532 nm, high efficiency is achieved in the zero order at a pattern depth of 550 nm and in the first order at a pattern depth of 470 nm ( Figure 7).
  • multistage gratings can also be used, as shown in FIG. Instead of alternating valleys and peaks, these have in profile a repetitive sequence of steps with increasing or decreasing structural depth.
  • phase gratings also known as phase gratings, have a particularly high wavelength sensitivity and, in particular, can be used to produce more than two colors in the volume hologram.
  • three primary colors e.g. RGB (Red Green Blue)
  • RGB Red Green Blue
  • a master is used whose structure depth differs between adjacent stages by from 80 nm to 600 nm, preferably from 120 nm to 400 nm.
  • FIGS. 11 to 13 It is also possible to use a master with a blazed grating. This is illustrated in FIGS. 11 to 13.
  • blaze grids In contrast to the binary grids already described, blaze grids have a sawtooth-shaped cross-sectional profile. Depending on
  • Incident angle during exposure also changes the diffraction angle of the diffracted light and thus the Bragg plane distance in the exposed Volumenhologrannnn. In this way can also multicolored
  • Holograms are generated using a single master.
  • the desired effect can be generated by varying the angle of incidence during the exposure.
  • this makes a relatively expensive
  • a master 2 in which the blazed grating is arranged in several subregions 21, 22, 23 on planes 24, 25, 26 which are inclined relative to one another.
  • An exemplary embodiment of such a master 2 is shown schematically in FIGS. 15 and 17. If, in such a master 2, the angle of incidence of the light used for the exposure is kept constant relative to the surface normal of the master 2, different incidence angles nevertheless result for the subregions 21, 22, 23 relative to the blaze gratings arranged there, so that the corresponding blaze gratings are used Areas 1 1, 12, 13 of
  • Volume hologram diffracted light give different diffraction angles and thus different colors in the areas. This allows a particularly simple exposure.
  • blaze grids other diffractive structures, such as linear or crossed sine, linear or crossed binary grids,
  • Fresnel lens-like structures or structures combined with isotropic or anisotropic matte structures may be used.
  • the planes are inclined by 5 ° to 90 °, preferably from 20 ° to 60 ° to each other.
  • the partial regions 21, 22, 23 can also be arranged in complex patterns in order to realize any graphic designs.
  • a schematic plan view of such a master 2 and the resulting volume hologram 1 is shown in FIG. 16.
  • FIG. 1 Another alternative embodiment for a master 2 is shown in FIG.
  • the wavelength selectivity of the subregions 21, 22 is realized here by respective polarizing structures. If, for example, a polarizing structure is provided in the first subregion and the master 2 is irradiated with light whose plane of polarization is perpendicular to the polarization plane of this polarizing structure, the first subregion is selectively excluded from the exposure. Subsequently, it is possible, for example, to expose light of a different wavelength, which is polarized parallel to the plane of polarization of the polarizing structure, so that now the first subregion is selectively exposed.
  • the plane of polarization of the polarizing structure in the second partial region is preferably arranged perpendicular to that of the polarizing structure in the first partial region. In the first exposure, therefore, the second portion is selectively exposed and excluded from the exposure during the second exposure.
  • a multicolor volume hologram can also be generated using a single master.
  • the exposure can take place over the entire surface. However, it has been shown that especially good
  • Results can be obtained by a raster exposure. This is exemplified in Fig. 25.
  • a raster mask 3 is arranged between the exposing laser beam and the master 2.
  • a halftone exposure can also be combined with a full-area exposure.
  • a mask it is also possible to use a screened exposure in which a scanning and possibly focused first laser beam is intensity-modulated (see FIG. 26).
  • the laser beam is preferably switched on and off (by internal or external modulation).
  • the laser beam can be expanded and a so-called spatial light modulator can be used, which modulates the intensity distribution.
  • the halftoned exposure can also be combined with a full-area exposure. This is particularly useful when small, ie high-resolution, the grid forming color areas are to be combined to one
  • FIG. 1 Examples of raster masks 3 designed as a dot or line raster are shown in FIG.
  • dot screens should generally be understood to mean pitches that are made up of distinct, small elements. These may be circular but may take on other structures such as stars, squares, alphanumeric characters, and the like.
  • the grid has a grid width of 50 ⁇ to 300 ⁇ on.
  • FIG. 20A the master shown in FIG. 20A is first provided, whose partial regions 21, 22 form a logo here.
  • the Subsections 21, 22 of the master can all the surface structures described above to produce the desired
  • Wavelength selectivity can be applied.
  • the screen mask 3 shown in FIG. 20B with non-transparent regions 31 and transparent regions 32 is arranged in the beam path so that it overlaps the master 2 as shown in FIG. 20C.
  • the exposure then takes place with red light, which is diffracted by the first portion 21 and the second portion 22 weak.
  • the raster mask is removed and a further exposure to green light is performed. This is done over the entire surface.
  • the green light is now strongly diffracted by the second subregion 22 of the master, so that intensively green pixels 16 now form in the previously unexposed parts of the second region 12 of the volume hologram 1, as shown in FIG. 20E, while in the first region 1 1 only weakly green pixels 17 are formed.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Volumenhologramms mit zumindest einem ersten Bereich in einer ersten Farbe und zumindest einem zweiten Bereich in einer zweiten Farbe, mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Volumenhologrammschicht aus einem Photopolymer; b) Anordnen eines Masters mit einer Oberflächenstruktur an der Volumenhologrammschicht; c) Belichten des Masters mittels kohärentem Licht, wobei Licht welches auf zumindest einen ersten Teilbereich der Oberfläche des Masters einfällt, in Richtung des zumindest einen ersten Bereichs der Volumenhologrammschicht gebeugt oder reflektiert wird und Licht, welches auf zumindest einen zweiten Teilbereich der Oberfläche des Masters einfällt, in Richtung des zumindest einen zweiten Bereichs des Volumenhologramms gebeugt oder reflektiert wird, und wobei sich das vom ersten und zweiten Teilbereich gebeugte oder reflektierte Licht in zumindest einer optischen Eigenschaft unterscheidet.

Description

Verfahren und Master zum Herstellen eines Volumenhologramms
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Master zum Herstellen eines Volumenhologramms, ein Sicherheitselement mit einem solchen
Volumenhologramm, sowie ein Sicherheitsdokument mit einem solchen Sicherheitselement. Hologramme werden als Sicherheitselemente zum Schutz von
Sicherheitsdokumenten, wie Banknoten, Pässen, Sicherheitskarten oder dergleichen, eingesetzt, um eine hohe Fälschungssicherheit zu erreichen. Für Massenprodukte werden häufig Oberflächenreliefhologramme eingesetzt, die zum einen keinen optimalen Bildeindruck hervorrufen und zum anderen durch Abformen des Oberflächenreliefs kopierbar sind. Volumenhologrannnne, auch als Weißlichthologramme oder
Reflexionshologramme bezeichnet, werden meist mit Hilfe eines zu
belichtenden Master-Hologramms hergestellt, beruhen auf der Lichtbeugung an den sogenannten Bragg-Ebenen einer transparenten Schicht, wodurch die transparente Schicht lokale Brechzahlunterschiede aufweist und erzeugen einen brillanten, jedoch monochromatischen Bildeindruck. Sie sind nicht durch Abformen eines Oberflächenreliefs kopierbar.
Sollen Volumenhologramme mit mehreren verschiedenfarbigen Bereichen hergestellt werden, so müssen in der Regel mehrere Master für die Belichtung des Volumenhologramms mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge eingesetzt werden. Beim Austausch der Master kommt es notwendigerweise zu
Positionierungsungenauigkeiten, die die Qualität des Volumenhologramms vermindern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und einen Master zur Herstellung verbesserter Volumenhologramme bereitzustellen. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Sicherheitselement mit einem verbesserten Volumenhologramm, sowie ein Sicherheitsdokument mit einem solchen
Volumenhologramm bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der Ansprüche 1 , 30, 36 und 39 gelöst. Ein solches Verfahren zum Herstellen eines Volumenhologramms mit zumindest einem ersten Bereich in einer ersten Farbe und zumindest einem zweiten Bereich in einer zweiten Farbe, umfasst die Schritte: a) Bereitstellen einer Volumenhologrannnnschicht aus einem Photopolymer; b) Anordnen eines Masters mit einer Oberflächenstruktur an der
Volumenhologrammschicht; c) Belichten des Masters mittels kohärentem Licht, wobei Licht, welches auf zumindest einen ersten Teilbereich der Oberfläche des Masters einfällt, in Richtung des zumindest einen ersten Bereichs der
Volumenhologrammschicht gebeugt oder reflektiert wird und Licht, welches auf zumindest einen zweiten Teilbereich der Oberfläche des Masters einfällt, in Richtung des zumindest einen zweiten Bereichs des Volumenhologramms gebeugt oder reflektiert wird, und wobei sich das vom ersten und zweiten Teilbereich gebeugte oder reflektierte Licht in zumindest einer optischen Eigenschaft unterscheidet.
Die Erfindung betrifft ferner einen Master zur Verwendung mit einem solchen Verfahren, umfassend eine Oberflächenstruktur mit einem ersten und einem zweiten Teilbereich, welche sich in ihren optischen Eigenschaften
unterscheiden.
Durch das beschriebene Verfahren kann ein Sicherheitselement mit einer Volumenhologrammschicht erhalten werden, in welcher ein Volumenhologramm mit zumindest zwei Bereichen mit jeweils unterschiedlicher Farbe ausgebildet ist. Unter einem Sicherheitselement kann dabei beispielsweise eine Transferfolie, eine Laminierfolie oder ein Sicherheitsfaden für ein Dokument, eine Banknote oder dergleichen verstanden werden. Unter Verwendung eines derartigen Sicherheitselements kann ein
Sicherheitsdokument geschaffen werden, welches insbesondere als
Ausweisdokument, Passdokument, Visadokument, Kreditkarte, Banknote, Wertpapier oder dergleichen ausgebildet ist. Das Sicherheitselement kann dabei insbesondere in einem Fenster des Sicherheitsdokuments, d.h. in einem transparenten Bereich, insbesondere eine Durchbrechung des
Sicherheitsdokuments angeordnet sein.
Mit einem derartigen Verfahren ist es also möglich, mehrfarbige
Volumenhologramme unter Verwendung eines einzigen Masters zu erzeugen, wobei die Belichtung jedoch nicht gepassert zum Master erfolgen muss. Die unterschiedlich gefärbten Bereiche sind dennoch immer im perfekten Register, also in der gewünschten festen Lagebeziehung, relativ zueinander angeordnet und im perfekten Register zu den diffraktiven motivbildenden Strukturen des Masters. Im Gegensatz zur Verwendung mehrerer Master für sukzessive Belichtungsschritte müssen keine zusätzlichen Maßnahmen ergriffen werden, um die registerhaltige, d.h. lagegenaue Anordnung der jeweiligen Farbbereiche sicherzustellen. Das Verfahren ist daher sowohl besonders einfach als auch besonders prozesssicher. Es ermöglicht ferner sehr hohe Auflösungen der unterschiedlich gefärbten Bereiche insbesondere im Mikrometerbereich.
Als passgenau oder registergenau wird die relative lagegenaue Position zweier Elemente oder Bereiche zueinander verstanden. Die lagegenaue Positionierung kann dabei insbesondere mittels optisch detektierbarer Passermarken oder Registermarken erfolgen. Diese Passermarken oder Registermarken können dabei entweder spezielle separate Elemente oder Bereiche darstellen oder selbst Teil der zu positionierenden Elemente oder Bereiche sein. Ein Bereich kann dabei zusammenhängend sein oder auch aus räumlich getrennten Unterbereichen bestehen.
Es ist dabei bevorzugt, wenn sich das vom ersten und zweiten Teilbereich gebeugte oder reflektierte Licht für eine vorgegebene Beugungsordnung und/oder Polarisation und/oder Reflektionsrichtung und/oder Wellenlänge um zumindest 10%, bevorzugt um zumindest 50% in der Intensität unterscheidet.
Auf diese Weise ist es möglich, die Bereiche des Volumenhologramms auch bei einer vollflächigen Belichtung des Masters zu erzeugen, d.h. es ist nicht notwendig, den ersten und zweiten Teilbereich des Masters separat zu belichten um die unterschiedlich gefärbten Bereiche zu erzeugen. Dies erleichtert die exakte Steuerung des Belichtungsvorgangs und ermöglicht insbesondere so die vorgenannten hohen Auflösungen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Master mit verschieden tiefen Binärgittern verwendet.
Binärgitter sind Gitter mit einem im Wesentlichen rechteckigen Gitterprofil. Es wechseln sich also Erhebungen und Täler mit im Wesentlichen senkrechten Flanken ab. Tiefe Binärgitter können dabei so ausgelegt werden, dass sie für eine erste Wellenlänge wie ein Spiegel wirken, also stark in der Nullten
Ordnung reflektieren, für eine zweite Wellenlänge aber eine schwache Nullte Ordnung besitzen und diese vielmehr stark in der ersten Ordnung beugen. Dies wird dadurch erreicht, dass man die beiden Binärgitter nicht mit einer
Phasentiefe von π/2 realisiert, sondern mit einer Phasentiefe von π/2 + η*2π, wobei n eine kleine ganze Zahl ist und den„overphasing"-Faktor darstellt. Mit diesem sogenannten„overphasing" von Binär- oder Multilevelgittern (z.B.
beschrieben in Handbook of Laser Technology and Applications: Volume III: Applications by Colin E. Webt», Julian D, C. Jones, Institute of Physics
Publishing Ltd., p. 2639) wird der gewünschte Effekt erreicht und die
gewünschten wellenlängenspezifischen Teilbereiche des Masters können besonders einfach erzeugt werden.
Hierzu ist es insbesondere vorteilhaft, wenn ein Master verwendet wird, der im ersten und zweiten Bereich ein Binärgitter mit unterschiedlicher Strukturtiefe aufweist. Für eine gegebene Wellenlänge und Gitterperiode wird die Intensität der in der Nullten bzw. ersten Ordnung gebeugten Strahlen im Wesentlichen durch die Strukturtiefe bestimmt, so dass auf diese Art besonders einfach die gewünschte Wellenlängenselektivität verwirklicht werden kann. Die optimale Strukturtiefe hängt hierbei vom Brechungsindex des überdeckenden Photopolymers ab.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn ein Master verwendet wird, der im ersten Teilbereich eine Strukturtiefe von 350 nm bis 510 nm, bevorzugt 400 nm bis 460nm, und im zweiten Teilbereich eine Strukturtiefe von 450nm bis 630 nm, bevorzugt von 510 nm bis 570 nm aufweist. Die genauen Werte hängen hierbei vom Brechungsindex des überdeckenden Photopolymers sowie den Belichtungswellenlängen ab. Der Brechungsindex wurde im vorliegenden Fall zu n=1 ,51 angenommen. Für die Beleuchtungswellenlängen wurde 640 nm (rot) und 532 nm (grün) angenommen. Für andere Wellenlängenpaare gelten entsprechend andere Strukturtiefen.
Im ersten Teilbereich besitzt ein solcher Master eine starke Nullte Ordnung und eine schwache erste Ordnung für rotes Licht und im zweiten Teilbereich eine starke Nullte Ordnung und eine schwache erste Ordnung für grünes Licht. Auf diese Weise können also optisch ansprechende zweifarbige, rot-grüne
Volumenhologramme erzeugt werden. Entsprechend ist es möglich, mit anders ausgestalteten Mastern andersfarbige Volumenhologramme zu erzeugen. Insbesondere sind z.B. die folgenden
Farbkombinationen interessant: rot-türkis, rot-blau, orange-türkis, orange-blau, gelb-türkis, gelb-blau. Die Strukturtiefe für die beiden Binärgitter einer bestimmten Farbkombination werden gewonnen, indem man das oben beschriebene„overphasing" anwendet und den„overphasing"-Faktor„n" so bestimmt, dass für eine erste Wellenlänge das eine Binärgitter wie ein Spiegel wirkt, also stark in der Nullten Ordnung reflektiert, für eine zweite Wellenlänge aber eine schwache Nullte Ordnung besitzt und vielmehr stark in die erste Ordnung beugt. Hierzu werden in der Regel Berechnungen mittels exakter elektromagnetischer Beugungstheorie durchgeführt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein Master verwendet wird, der eine Gitterperiode von 500 nm bis 10000 nm, bevorzugt von 1000 nm bis 3000 nm aufweist. Alternativ ist es auch möglich, einen Master zu verwenden, der ein
mehrstufiges, insbesondere vierstufiges Gitter aufweist. Wie ein Binärgitter weist ein solches Gitter im Wesentlichen senkrechte Flanken auf, besteht jedoch nicht aus einer regelmäßigen Abfolge von gleich tiefen Tälern und gleich hohen Erhebungen, sondern vielmehr aus einer sich wiederholenden Abfolge von mehreren Stufen mit zu- bzw. abnehmender Strukturtiefe. Solche, auch als Phasengitter bekannte Strukturen weisen eine besonders hohe
Wellenlängensensitivität auf und können insbesondere benutzt werden, um mehr als zwei Farben im Volumenhologramm zu erzeugen. Bei der
Verwendung von drei Grundfarben, z.B. RGB (Rot Grün Blau) und einem entsprechenden Farbraster ist somit die Erzeugung von Echtfarbhologrammen mit hoher Registergenauigkeit möglich. Es ist dabei vorteilhaft, wenn ein Master verwendet wird, dessen Strukturtiefe sich zwischen angrenzenden Stufen um von 80 nm bis 600 nm, bevorzugt von 120 nm bis 400 nm unterscheidet.
Es ist ferner möglich, dass ein Master mit einem Blaze-Gitter verwendet wird. Im Gegensatz zu den bereits beschriebenen Binärgittern weisen Blaze-Gitter ein sägezahnförmiges Querschnittsprofil auf. In Abhängigkeit vom
Einstrahlwinkel bei der Belichtung ändert sich auch der Beugungswinkel des gebeugten Lichtes und damit auch der Bragg-Ebenen-Abstand im belichteten Volumenhologramm. Auf diese Weise können ebenfalls mehrfarbige
Hologramme unter Verwendung eines einzigen Masters erzeugt werden.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn ein Master verwendet wird, bei dem das
Blazegitter im ersten und im zweiten Teilbereich auf relativ zueinander geneigten Ebenen angeordnet ist, wobei bevorzugt der absolute
Neigungswinkel der im ersten und zweiten Teilbereich angeordneten Blazegitter gegen die von der Volumenhologrammschicht aufgespannte Ebene
unterschiedlich ist. Wird bei einem solchen Master der Einfallswinkel des zur Belichtung verwendeten Lichts relativ zur Flächennormalen des Masters konstant gehalten, resultieren für die Teilbereiche dennoch unterschiedliche Einfallswinkel relativ zu den dort angeordneten Blazegittern, so dass sich für das in Richtung auf die Bereiche des Volumenhologramms gebeugte Licht unterschiedliche Beugungswinkel und damit unterschiedliche Farben in den Bereichen ergeben. Dies ermöglicht eine besonders einfache Belichtung.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Ebenen um von 5°bis 90 °, bevorzugt von 20°bis 60°gegeneinander geneigt sind. Es ist ebenfalls möglich, dass ein Master verwendet wird, der ein Fabry-Perot- Schichtsystem aufweist. Ein solches Schichtsystem kann ebenfalls zur
Verwirklichung eines wellenlängenselektiven Masters verwendet werden.
Derartige Systeme umfassen eine teilreflektive, insbesondere semitransparente Schicht und eine reflektive, insbesondere opake Schicht, zwischen denen eine insbesondere transparente Abstandsschicht angeordnet ist. Ein Teil des einfallenden Lichts wird an der teilreflektiven Schicht reflektiert, ein weiterer Teil durchdringt diese und wird an der reflektiven Schicht reflektiert. Die
Wellenlängenselektivität resultiert aus der Interferenz der beiden resultierenden ausfallenden Teilstrahlen und kann durch die Schichtdicke der Abstandsschicht eingestellt werden.
Die Schichtdicke der Abstandsschicht beträgt typischerweise zwischen 100 nm und 500 nm, aber auch Schichtdicken bis hinunter zu 50 nm oder bis zu mehreren Mikrometern sind denkbar.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn sich ein Ebenenabstand des Fabry-Perot- Schichtsystems zwischen dem ersten und dem zweiten Teilbereich um von 10 nm bis 200 nm, bevorzugt von 20 nm bis 100 nm unterscheidet. Unter dem Ebenenabstand ist dabei die oben beschriebene Schichtdicke der
Abstandsschicht zu verstehen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Master verwendet, bei dem im ersten und/oder zweiten Teilbereich eine polarisierende
Oberflächenstruktur vorgesehen ist. Hierdurch wird eine selektive Belichtung der Teilbereiche ermöglicht. Ist beispielsweise im ersten Teilbereich eine polarisierende Oberflächenstruktur vorgesehen und wird der Master mit Licht bestrahlt, dessen Polarisationsebene senkrecht zur Polarisationsebene dieser Struktur steht, so wird der erste Teilbereich selektiv von der Belichtung ausgeschlossen. Anschließend kann beispielsweise mit Licht einer anderen Wellenlänge belichtet werden, welches parallel zu der polarisierenden
Oberflächenstruktur polarisiert ist, so dass nun der erste Teilbereich selektiv belichtet wird. Unter Polarisation kann hier sowohl lineare als auch zirkuläre Polarisation verstanden werden.
Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn ein Master verwendet wird, bei dem sich die Polarisationsrichtung der polarisierenden Oberflächenstruktur zwischen dem ersten und dem zweiten Teilbereich unterscheidet.
Hierfür kann beispielsweise ein Master verwendet werden, der im ersten und zweiten Teilbereich jeweils eine Beugungsstruktur Nullter Ordnung mit einer Gitterperiode aufweist, die kleiner ist als die Wellenlänge des für die Belichtung des Masters verwendeten Lichts, wobei die Beugungsstrukturen die
Polarisation des einfallenden Lichts unterschiedlich beeinflussen. Hierdurch können beide Teilbereiche auf die beschriebene Art selektiv belichtet werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Polarisationsebenen im ersten und zweiten Teilbereich senkrecht zueinander stehen. Es ist weiter zweckmäßig, wenn die Belichtung in zumindest zwei sukzessiven Belichtungsschritten erfolgt.
Hierdurch können die unterschiedlichen optischen Eigenschaften der beiden Teilbereiche des Masters ausgenutzt werden, um die unterschiedlich gefärbten Bereiche des Volumenhologramms zu erzeugen. Eine Repositionierung des Masters ist dabei nicht notwendig, so dass eine sehr gute Registergenauigkeit erzielt werden kann.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Belichtungsschritte bei unterschiedlicher Wellenlänge und/oder unterschiedlichem Belichtungswinkel und/oder unterschiedlicher Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts durchgeführt werden.
Die gewählten optischen Eigenschaften des zur Belichtung verwendeten Lichts richten sich dabei nach den optischen Eigenschaften der Teilbereiche des Masters, wie oben bereits erläutert.
Es ist dabei zweckmäßig, wenn einer der Belichtungsschritte bei einer
Wellenlänge von 600 nm bis 660 nm, bevorzugt von 620 nm bis 640 nm und ein weiterer der Belichtungsschritte bei einer Wellenlänge von 500 nm bis 560 nm, bevorzugt von 520 nm bis 550 nm durchgeführt wird. Hierdurch können rotgrüne Hologramme erzeugt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Verwendung eines Masters mit einem Binär- oder Phasengitter. Bei Verwendung anderer Wellenlängen für die Belichtung können auch andere Farben erzeugt werden. Beispielsweise können durch eine Belichtung mit Lasern im Bereich von 560 nm bis 590 nm gelbe bzw. orange Hologramme und durch Belichtung mit Lasern im Bereich 400 nm bis 480 nm blaue Hologramme erzeugt werden können.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn sich die Polarisationsebenen des für zwei der Belichtungsschritte verwendeten Lichts um 90° unterscheiden. Die unterschiedlichen Polarisationsrichtungen können dabei mit unterschiedlichen Wellenlängen kombiniert werden, um den gewünschten Farbeffekt zu erzielen.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn zumindest einer der Belichtungsschritte vollflächig durchgeführt wird. Hierdurch können solide Farbflächen im Hologramm erzeugt werden.
Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, zumindest einer den Belichtungsschritte in einem Raster durchzuführen. Dies ist insbesondere zweckmäßig, wenn kleine, d.h. hoch aufgelöste, das Raster bildende Farbbereiche kombiniert werden sollen, um einen Mischfarbeindruck zu erzeugen. Auch zur Erzeugung eines leicht gefärbten Hintergrunds für ein Motiv kann eine Rasterung zweckmäßig sein.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Raster ein Punkt- oder Linienraster ist. Unter Punktrastern sollen dabei im Allgemeinen Raster verstanden werden, die aus distinkten, kleinen Elementen aufgebaut sind. Diese können kreisförmig sein, aber auch andere Strukturen annehmen, wie beispielsweise Sterne, Quadrate, alphanumerische Zeichen und dergleichen. Bevorzugt weist dabei das Raster eine Rasterweite von 30 μηη bis 500 μηη auf, besonders bevorzugt von 50 μηη bis 300 μηη. Es ist ferner zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl von Belichtungsschritten durchgeführt wird, in welchen jeweils in zueinander versetzten Punktrastern belichtet wird. Dabei kann z.B. die Drehung der Raster zueinander verändert werden. Ebenso kann es sinnvoll sein, in einem ersten Belichtungsschritt ein Punktoder Linienraster zu verwenden und in einem zweiten Schritt vollflächig zu belichten.
Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, die einzelnen Belichtungsschritte bei unterschiedlichen Wellenlängen, insbesondere bei den Grundfarben, z.B. RGB (Rot Grün Blau), durchzuführen. Auf diese Weise können gerasterte
Echtfarbhologramme erzeugt werden.
Bevorzugt erfolgt die Belichtung mit einer Lichtintensität von 2 mJ/cm2bis 200 mJ/cm2 bevorzugt von 5 mJ/cm2bis 50 mJ/cm2
Es ist weiter vorteilhaft, wenn der erste und/oder zweite Bereich ein
Designelement, insbesondere ein Symbol, Logo, Bild, insbesondere ein Portrait oder ein alphanumerisches Zeichen, ausbildet.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der eine Bereich eine Information bereitstellt und der andere Bereich das Umfeld bzw. den Hintergrund bildet, von dem sich die Information abhebt. Bei der Information kann es sich beispielsweise um ein Logo handeln, das in der einen Betrachtungslage hell vor einem dunklen Hintergrund erscheint und in der anderen Betrachtungslage dunkel vor einem hellen Hintergrund. Es kann also vorgesehen sein, dass beim Kippen oder Bewegen des Volumenhologramms ein Wechsel von einer Positiv- Darstellung zu einer Negativ-Darstellung eintritt und umgekehrt. Weiter können die Bereiche so ausgebildet sein, dass der eine Bereich den Rand des anderen Bereiches bildet. So kann der eine Bereich beispielsweise die Umrandung eines alphanumerischen Zeichens wiedergeben und der andere Bereich das alphanumerische Zeichen selbst.
Um ein langzeitstabiles Hologramm zu erhalten, wird ferner nach dem Belichten die Volumenhologrammschicht, welche insbesondere aus UV-härtenden Polymeren gebildet ist, durch Aushärten insbesondere mittels UV-Strahlung fixiert.
Das Volumenhologramm kann mit anderen Sicherheitsmerkmalen in einem Sicherheitselement und/oder auf einem Sicherheitsdokument kombiniert werden. Insbesondere können benachbart und/oder überlappend zu dem Volumenhologramm noch diffraktiv und/oder refraktiv wirkende
Oberflächenreliefstrukturen angeordnet sein, die mit einer den optischen Effekt verstärkenden Reflexionsschicht, z.B. aus aufgedampften oder aufgedruckten semitransparentem oder opakem Metall und/oder aus transparenten HRI- Schichten (HRI = High Refraktiv Index), z.B. aus Metalloxiden oder
Nanopartikeln wie z.B. aus einer Mischung aus Poly(Dibutyl Titanat)-Polymer und Poly(Styrol-Allylalkohol)-Copolymer bestehen oder aus Zinksulfid und
Titandioxid. Bevorzugt gilt hierbei, dass die HRI-Schicht einen Brechungsindex von mehr als 1 ,8, weiter bevorzugt von mehr als 2,0 aufweist. Ebenso ist es möglich, benachbart und/oder überlappend zu dem
Volumenhologramm durch bekannte Druckverfahren aufgebrachte
Sicherheitsdrucke anzuordnen, beispielsweise eine oder mehrere Guillochen aus sehr feinen, insbesondere mehrfarbigen Linien.
Durch derartige Kombinationen, wobei die jeweils unterschiedlichen
Sicherheitsmerkmale relativ zueinander eine sehr hohe Registergenauigkeit aufweisen, lässt sich der optische Effekt, aber auch die Fälschungssicherheit eines solchen Sicherheitselements oder Sicherheitsdokuments weiter erhöhen. Insbesondere können die miteinander kombinierten Sicherheitsmerkmale ein gemeinsames Gesamtmotiv ausbilden, wobei jeweils unterschiedliche
Motivelemente aus unterschiedlichen Sicherheitsmerkmalen gebildet sind.
Bevorzugt umfasst ein für das beschriebene Verfahren verwendeter Master einen metallischen Grundkörper, insbesondere aus Nickel.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines mehrfarbigen Volumenhologramms;
Fig. 2 Eine schematische Darstellung eines alternativen
Ausführungsbeispiels eines mehrfarbigen Volumenhologramms;
Fig. 3 Eine schematische Schnittdarstellung durch ein
Ausführungsbeispiel eines Masters zur Herstellung eines mehrfarbigen Volumenhologramms;
Fig. 4 Eine schematische Darstellung der Beugung von Licht einer
ersten Wellenlänge an dem Master nach Fig. 3; Fig.5 Eine schematische Darstellung der Beugung von Licht einer zweiten Wellenlänge an dem Master nach Fig. 3;
Fig. 6 Eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der
Beugungsintensität von rotem Licht an einem Binärgitter mit einer Gitterperiode vom 2 μιτι von der Strukturtiefe des Gitters;
Fig. 7 Eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der
Beugungsintensität von grünem Licht an einem Binärgitter mit einer Gitterperiode vom 2 μιτι von der Strukturtiefe des Gitters;
Fig. 8 Eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der
Beugungsintensität von rotem Licht an einem Binärgitter mit einer
Gitterperiode vom 3 μιτι von der Strukturtiefe des Gitters;
Fig. 9 Eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der
Beugungsintensität von grünem Licht an einem Binärgitter mit einer Gitterperiode vom 3 μιτι von der Strukturtiefe des Gitters; Fig. 10 Eine schematische Schnittdarstellung durch ein
Ausführungsbeispiel eines Masters mit einem Stufengitter zur Herstellung eines mehrfarbigen Volumenhologramms;
Fig. 1 1 Eine schematische Schnittdarstellung durch ein
Ausführungsbeispiel eines Masters mit einem Blazegitter zur Herstellung eines mehrfarbigen Volumenhologramms bei einem
Belichtungswinkel von 15°;
Fig. 12 Eine schematische Schnittdarstellung durch ein
Ausführungsbeispiel eines Masters mit einem Blazegitter zur Herstellung eines mehrfarbigen Volumenhologramms bei einem Belichtungswinkel von 0°; Fig. 13 Eine schematische Schnittdarstellung durch ein
Ausführungsbeispiel eines Masters mit einem Blazegitter zur Herstellung eines mehrfarbigen Volumenhologramms bei einem Belichtungswinkel von 30°; Fig. 14 Eine graphische Darstellung der Abhängigkeit zwischen
Einstrahlwinkel und resultierender Wellenlänge für ein Blazegitter;
Fig. 15 Eine schematische Schnittdarstellung durch ein
Ausführungsbeispiel eines Masters mit einem Blazegitter zur Herstellung eines mehrfarbigen Volumenhologramms mit gegeneinander geneigten Gitterebenen;
Fig. 16 Eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines
Masters mit einem Blazegitter zur Herstellung eines mehrfarbigen Volumenhologramms mit gegeneinander geneigten Gitterebenen, sowie das resultierende Hologramm; Fig. 17 Eine schematische Schnittdarstellung durch den Master nach Fig.
16;
Fig. 18 Eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines
Masters mit einem Polarisationsfilter zur Herstellung eines mehrfarbigen Volumenhologramms; Fig. 19 Eine schematische Darstellung einer Rastermaske zur Belichtung eines Volumenhologramms;
Fig. 20A-E Eine schematische Darstellung der Herstellungsschritte für ein gerastertes Volumenhologramm;
Fig 21 Eine schematische Veranschaulichung der Belichtung eines
Volumenhologramms; Fig 22 Eine schematische Veranschaulichung der Belichtung eines Volumenhologramms mittels eines Masters mit einer Siegellackschicht;
Fig 23 Eine schematische Veranschaulichung der Belichtung eines
Volumenhologramms mittels eines Masters mit einer die Oberflächenstrukturen einebnenden Siegellackschicht;
Fig 24 Eine schematische Veranschaulichung der Belichtung eines
Volumenhologramms mittels eines Volumenhologramm-Masters;
Fig 25 Eine schematische Veranschaulichung der gerasterten Belichtung eines Volumenhologramms mittels eines Masters und einer Rastermaske;
Fig 26 Eine schematische Veranschaulichung der gerasterten Belichtung eines Volumenhologramms mittels eines Masters und periodischer Modulation eines Belichtungslasers.;
In den Figuren 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele von
Volumenhologrammen 1 gezeigt, die jeweils Bereiche 1 1 mit roter Farbe und Bereiche 12 mit grüner Farbe aufweisen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bilden die Bereiche 1 1 , 12 ein graphisches Motiv in Form von Blumen aus, in Fig. 2 einen Schriftzug
Generell können die Bereiche 1 1 , 12 graphische Motive in Form eines Symbols, eines Logos, eines Bildes oder eines alphanumerischen Zeichens, ausbilden.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der eine Bereich 1 1 , 12 eine
Information bereitstellt und der andere Bereich 12, 1 1 das Umfeld bildet, von dem sich die Information abhebt. Bei der Information kann es sich beispielsweise um ein Logo handeln, das in der einen Betrachtungslage hell vor einem dunklen Hintergrund erscheint und in der anderen Betrachtungslage dunkel vor einem hellen Hintergrund. Es kann also vorgesehen sein, dass beim Kippen oder Bewegen des Volumenhologramms ein Wechsel von einer Positiv- Darstellung zu einer Negativ-Darstellung eintritt und umgekehrt. Weiter können die Bereiche 1 1 , 12 so ausgebildet sein, dass der eine Bereich 1 1 , 12 den Rand des anderen Bereiches 12, 1 1 bildet. So kann der eine Bereich beispielsweise die Umrandung eines alphanumerischen Zeichens wiedergeben und der andere Bereich das alphanumerische Zeichen selbst.
Zur Herstellung eines solchen Volumenhologramms wird eine
Volumenhologrammschicht aus einem Photopolymer durch Bestrahlung eines Masters 2 mit kohärentem Licht belichtet. Bei dem Photopolymer handelt es sich bevorzugt um einen Photopolymer, bei dem die gewünschten
Brechzahländerungen durch Belichtung bzw. Bestrahlung ausgelöst werden können. Es handelt sich bei dem Photopolymer beispielsweise um das
Photopolymer Omni DX 706 der Firma DuPont. Weitere Beispiele sind Silber- Halogenid-Emulsionen, flüssiges Photopolymer oder dichromatische Gelatine, mit einer Schichtdicke von 3 μιτι bis 100 μιτι.
Bei der Belichtung des Masters 2 wird Licht, welches auf zumindest einen ersten Teilbereich 21 der Oberfläche des Masters 2 einfällt, in Richtung des zumindest einen ersten Bereichs 1 1 der Volumenhologrammschicht gebeugt oder reflektiert und Licht, welches auf zumindest einen zweiten Teilbereich 22 der Oberfläche des Masters 2 einfällt, in Richtung des zumindest einen zweiten Bereichs 12 des Volumenhologramms gebeugt oder reflektiert. Dabei unterscheidet sich das vom ersten und zweiten Teilbereich gebeugte oder reflektierte Licht in zumindest einer optischen Eigenschaft. Dies ist im Detail in Fig. 21 veranschaulicht. Das Volumenhologramm 1 wird bei der Belichtung in direktem Kontakt mit dem Master 2 gebracht, so dass ein einfallender Laserstrahl 4 vom dem Master 2 in eine Photopolymerschicht 18 des Volumenhologramms 1 gebeugt wird und dort mit dem einfallenden Strahl interferieren kann. An die Photopolymerschicht 18 schließt sich ein weiterer Schichtaufbau 5 an, der hier eine Lackschicht 51 und eine Trägerfolie 52 umfasst. Mit einem derartigen Verfahren ist es also möglich, mehrfarbige
Volumenhologramme 1 unter Verwendung eines einzigen Masters 2 zu erzeugen. Die unterschiedlich gefärbten Bereiche 1 1 , 12 sind daher immer im perfekten Register, also in der gewünschten festen Lagebeziehung, zueinander angeordnet.
Es ist dabei bevorzugt, wenn sich das vom ersten Teilbereich 21 und zweiten Teilbereich 22 gebeugte oder reflektierte Licht für eine vorgegebene
Beugungsordnung und/oder Polarisation und/oder Reflektionsrichtung und/oder Wellenlänge um zumindest 10%, bevorzugt um 50% in der Intensität
unterscheidet.
Der Master 2 umfasst dabei bevorzugt einen metallischen Grundkörper, insbesondere aus Nickel, auf dessen Oberfläche die Oberflächenstrukturen ausgebildet sind.
Die Oberflächenstrukturen des Masters 2 können dabei auch mit einer dünnen und transparenten Versiegelungsschicht 27versiegelt sein (siehe Fig. 22).
Alternativ kann die Versiegelungsschicht 27 auch dicker sein und die Strukturen vollständig bedecken bzw. einebnen (siehe Fig. 23). Weiterhin können auch Master 2 eingesetzt werden, die anstatt eines Oberflächenreliefs ein
Volumenhologramm 28 aufweisen (siehe Fig. 24). Dieser Volumenhologramm- Master 2 kann ebenfalls optional mit einer Versiegelungsschicht 27 versehen sein. Es ist ebenso denkbar, den Master aus einer Kombination einer
Oberflächenstruktur und einem Volumenhologramm auszubilden, wobei die Oberflächenstruktur und das Volumenhologramm benachbart zueinander und/oder einander überdeckend angeordnet sein können. Ein erstes Beispiel für die Oberflächenstruktur eines Masters 2 ist in Fig. 3 gezeigt. Es handelt sich dabei um ein Binärgitter.
Binärgitter sind Gitter mit einem im Wesentlichen rechteckigen Gitterprofil. Es wechseln sich also Erhebungen und Täler mit im Wesentlichen senkrechten Flanken ab. Tiefe Binärgitter können dabei so ausgelegt werden, dass sie für eine erste Wellenlänge wie ein Spiegel wirken, also stark in der Nullten
Ordnung reflektieren, für eine zweite Wellenlänge aber eine schwache Nullte Ordnung besitzen und diese vielmehr stark in der ersten Ordnung beugen. Damit können die gewünschten wellenlängenspezifischen Teilbereiche 21 , 22 des Masters 2 besonders einfach erzeugt werden. Dies ist in den Figuren 4 und 5 veranschaulicht.
Im ersten Teilbereich besitzt ein solcher Master eine starke Nullte Ordnung und schwache erste Ordnung für rotes Licht und im zweiten Teilbereich eine starke Nullte Ordnung und schwache erste Ordnung für grünes Licht. Auf diese Weise können also optisch ansprechende zweifarbige, rot-grüne Volumenhologramme erzeugt werden.] Entsprechend ist es möglich, mit anders ausgestalteten Mastern andersfarbige Volumenhologramme zu erzeugen. Insbesondere sind z.B. die folgenden
Farbkombinationen interessant: rot-türkis, rot-blau, orange-türkis, orange-blau, gelb-türkis, gelb-blau. Die Strukturtiefe für die beiden Binärgitter einer bestimmten Farbkombination werden gewonnen, indem man das oben beschriebene„overphasing" anwendet und den„overphasing"-Faktor„n" so bestimmt, dass für eine erste Wellenlänge das eine Binärgitter wie ein Spiegel wirkt, also stark in der Nullten Ordnung reflektiert, für eine zweite Wellenlänge aber eine schwache Nullte Ordnung besitzt und vielmehr stark in die erste Ordnung beugt. Hierzu werden in der Regel Berechnungen mittels exakter elektromagnetischer Beugungstheorie durchgeführt.
Der wesentliche Strukturparameter für diese Wellenlängenspezifität ist die Strukturtiefe des Binärgitters. Wie in Fig. 3 zu erkennen, unterscheidet sich die Oberflächenstruktur des Masters 2 in den Teilbereichen 21 und 22 lediglich durch die Strukturtiefe.
Die genaue Abhängigkeit der Beugungsintensität von der Strukturtiefe ist in den Figuren 6 bis 9 für verschiedene Belichtungswellenlängen und Einstrahlwinkel veranschaulicht. Es ist dabei deutlich zu erkennen, dass beispielsweise bei einem Einstrahlwinkel von 0° und einer Gitterperiode von 2 μιτι eine hohe Beugungseffizienz für rotes Licht bei 640 nm bei einer Strukturtiefe von 440 nm in der Nullten Ordnung und bei einer Strukturtiefe von 540 nm in der ersten Ordnung erzielt wird (Fig. 6). Bei Bestrahlung mit grünem Licht von 532 nm wird dagegen eine hohe Effizienz in der Nullten Ordnung bei einer Strukturtiefe von 550 nm und in der ersten Ordnung bei einer Strukturtiefe von 470 nm erzielt (Fig. 7). Für eine gegebene Strukturtiefe besitzen solche Binärgitter also eine hohe Wellenlängenselektivität. Dies gilt auch für Gitter mit einer Periode von 3 μηη (Fig. 8 und 9). Die in Fig. 3 dargestellte Kombination von Binärgittern mit Teilbereichen 21 , 22 unterschiedlicher Strukturtiefe ist also sehr gut geeignet, um die gewünschten unterschiedlich gefärbten Bereiche 1 1 , 12 des
Volumenhologramms zu erzeugen.
Neben den beschriebenen Binärgittern können auch mehrstufige Gitter Anwendung finden, wie in Fig. 10 dargestellt. Anstelle von abwechselnden Tälern und Gipfeln weisen diese im Profil eine sich wiederholende Abfolge von Stufen mit zu- bzw. abnehmender Strukturtiefe auf.
Solche, auch als Phasengitter bekannte Strukturen weisen eine besonders hohe Wellenlängensensitivität auf und können insbesondere benutzt werden, um mehr als zwei Farben im Volumenhologramm zu erzeugen. Bei der Verwendung von drei Grundfarben, z.B. RGB (Rot Grün Blau), ist somit die Erzeugung von Echtfarbhologrammen mit hoher Registergenauigkeit möglich.
Es ist dabei vorteilhaft, wenn ein Master verwendet wird, dessen Strukturtiefe sich zwischen angrenzenden Stufen um von 80 nm bis 600 nm, bevorzugt von 120 nm bis 400 nm unterscheidet.
Es ist ferner möglich, dass ein Master mit einem Blaze-Gitter verwendet wird. Dies ist in den Figuren 1 1 bis 13 veranschaulicht.
Im Gegensatz zu den bereits beschriebenen Binärgittern weisen Blaze-Gitter ein sägezahnförmiges Querschnittsprofil auf. In Abhängigkeit vom
Einstrahlwinkel bei der Belichtung ändert sich auch der Beugungswinkel des gebeugten Lichtes und damit auch der Bragg-Ebenen-Abstand im belichteten Volumenhologrannnn. Auf diese Weise können ebenfalls mehrfarbiger
Hologramme unter Verwendung eines einzigen Masters erzeugt werden.
Wie in Fig. 1 1 gezeigt, ergibt sich bei Belichtung mit einem grünen Laser mit einer Wellenlänge von 532 nm und einem Einstrahlwinkel von 15° zur
Flächennormalen eines beispielhaften Blaze-Gitters ein grüner Bereich im resultierenden Volumenhologramm. Bei einem Einstrahlwinkel von 0° wird unter ansonsten identischen Bedingungen ein blau-grüner Bereich erhalten (Fig. 12), bei einem Einstrahlwinkel von 30° ein gelb-grüner Bereich (Fig. 13).
Insgesamt besteht für eine gegebene Belichtungswellenlänge und ein gegebenes Blaze-Gitter ein linearer Zusammenhang zwischen Einstrahlwinkel und der resultierenden Farbe des belichteten Volumenhologramms, wie in Fig. 14 veranschaulicht.
Der gewünschte Effekt kann durch Variation des Einstrahlwinkels bei der Belichtung erzeugt werden. Dies macht jedoch eine relativ aufwändige
Steuerung des Belichtungslasers notwendig, weil der Einstrahlwinkel in
Abhängigkeit von der Position des Laserstrahls auf dem Master verändert werden muss. Die erreichbare Auflösung wäre ferner durch die vergleichsweise großen Abmessungen der jeweiligen lokalen Einstrahlfläche des belichtenden Laserstrahls beschränkt.
Daher ist es zweckmäßig, wenn ein Master 2 verwendet wird, bei dem das Blazegitter in mehreren Teilbereichen 21 , 22, 23 auf relativ zueinander geneigten Ebenen 24, 25, 26 angeordnet ist. Ein Ausführungsbeispiel für einen solchen Master 2 ist schematisch in Fig. 15 und Fig. 17 gezeigt. Wird bei einem solchen Master 2 der Einfallswinkel des zur Belichtung verwendeten Lichts relativ zur Flächennormalen des Masters 2 konstant gehalten, resultieren für die Teilbereiche 21 , 22, 23 dennoch unterschiedliche Einfallswinkel relativ zu den dort angeordneten Blazegittern, so dass sich für das in Richtung auf korrespondierende Bereiche 1 1 , 12, 13 des
Volumenhologramms gebeugte Licht unterschiedliche Beugungswinkel und damit unterschiedliche Farben in den Bereichen ergeben. Dies ermöglicht eine besonders einfache Belichtung. Anstelle von Blazegittern können auch andere diffraktive Strukturen, wie lineare oder gekreuzte Sinusgitter, lineare oder gekreuzte Binärgitter,
fresnellinsenartige Strukturen oder obige Strukturen kombiniert mit isotropen oder anisotropen Mattstrukturen verwendet werden. Insbesondere lineare Sinusgitterstrukturen mit einer Strukturtiefe, die eine maximale
Beugungseffizienz in einer höheren als der ersten Beugungsordnung ergibt, können hier mit Vorteil verwendet werden.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Ebenen um von 5°bis 90°, bevorzugt von 20°bis 60°gegeneinander geneigt sind.
Die Teilbereiche 21 , 22, 23 können dabei auch in komplexen Mustern angeordnet werden, um beliebige graphische Designs zu verwirklichen. Eine schematische Draufsicht auf einen solchen Master 2 und das resultierende Volumenhologramm 1 ist in Fig. 16 gezeigt.
Eine weitere alternative Ausführungsform für einen Master 2 ist in Fig. 18 dargestellt. Die Wellenlängenselektivität der Teilbereiche 21 , 22 wird hier durch jeweilige polarisierende Strukturen verwirklicht. Ist beispielsweise im ersten Teilbereich eine polarisierende Struktur vorgesehen und wird der Master 2 mit Licht bestrahlt, dessen Polarisationsebene senkrecht zur Polarisationsebene dieser polarisierenden Struktur steht, so wird der erste Teilbereich selektiv von der Belichtung ausgeschlossen. Anschließend kann beispielsweise mit Licht einer anderen Wellenlänge belichtet werden, welches parallel zu der Polarisationsebene der polarisierenden Struktur polarisiert ist, so dass nun der erste Teilbereich selektiv belichtet wird. Die Polarisationsebene der polarisierenden Struktur im zweiten Teilbereich ist dagegen bevorzugt senkrecht zu derjenigen der polarisierenden Struktur im ersten Teilbereich angeordnet. Bei der ersten Belichtung wird daher der zweite Teilbereich selektiv belichtet und bei der zweiten Belichtung von der Belichtung ausgeschlossen.
Erfolgen die Belichtungen bei verschiedenen Wellenlängen, kann auf diese Weise ebenfalls ein mehrfarbiges Volumenhologramm unter Verwendung eines einzelnen Masters erzeugt werden. Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann die Belichtung vollflächig erfolgen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass besonders gute
Ergebnisse durch eine Rasterbelichtung erhalten werden können. Dies ist bespielhaft in Fig. 25 dargestellt. Hierzu wird eine Rastermaske 3 zwischen dem belichtenden Laserstrahl und dem Master 2 angeordnet. Wenn mehrere Belichtungen durchgeführt werden, kann eine Rasterbelichtung auch mit einer vollflächigen Belichtung kombiniert werden. Anstelle einer Maske kann auch eine gerasterte Belichtung verwendet werden, bei der ein scannender und gegebenenfalls fokussierter erster Laserstrahl intensitätsmoduliert wird (siehe Fig. 26). Der Laserstrahl wird dabei bevorzugt ein- und ausgeschaltet (durch interne oder externe Modulation). Alternativ kann der Laserstrahl aufgeweitet und ein sogenannter Spatial Light Modulator eingesetzt werden, der die Intensitätsverteilung moduliert. Wenn mehrere Belichtungen durchgeführt werden, kann die gerasterte Belichtung auch mit einer vollflächigen Belichtung kombiniert werden. Dies ist insbesondere zweckmäßig, wenn kleine, d.h. hoch aufgelöste, das Raster bildende Farbbereiche kombiniert werden sollen, um einen
Mischfarbeindruck zu erzeugen. Auch zur Erzeugung eines leicht gefärbten Hintergrunds für ein Motiv kann eine Rasterung, insbesondere zur Erzeugung eines Halbtons der Hintergrund-Farbe zweckmäßig sein.
Beispiele für als Punkt- oder Linienraster ausgebildete Rastermasken 3 sind in Fig. 19 dargestellt.
Unter Punktrastern sollen dabei im Allgemeinen Raster verstanden werden, die aus distinkten, kleinen Elementen aufgebaut sind. Diese können kreisförmig sein aber auch andere Strukturen annehmen, wie beispielsweise Sterne, Quadrate, alphanumerische Zeichen und dergleichen.
Bevorzugt weist dabei das Raster eine Rasterweite von 50 μιτι bis 300 μιτι auf.
In Fig. 20 ist die Herstellung eines mehrfarbig gerasterten Volumenhologramms im Detail dargestellt. Hierzu wird zunächst der in Fig. 20A gezeigte Master bereitgestellt, dessen Teilbereiche 21 , 22 hier ein Logo ausbilden. Für die Teilbereiche 21 , 22 des Masters können dabei alle vorstehend beschriebenen Oberflächenstrukturen zur Erzeugung der gewünschten
Wellenlängenselektivität angewendet werden. Für die erste Belichtung wird die in Fig. 20B gezeigte Rastermaske 3 mit intransparenten Bereichen 31 und transparenten Bereichen 32 im Strahlengang angeordnet, so dass sie sich wie in Fig. 20C ausschnittsweise dargestellt, mit dem Master 2 überlagert. Die Belichtung erfolgt dann mit rotem Licht, welches vom ersten Teilbereich 21 stark und vom zweiten Teilbereich 22 schwach gebeugt wird.
Man erhält damit das in Fig. 20D gezeigte Zwischenprodukt. Im ersten Bereich 1 1 des Volumenhologramms, in den das rote Licht vom ersten Teilbereich 21 des Masters 2 gebeugt wurde, bildet sich ein Muster aus intensiv roten Pixeln 14 aus, während im zweiten Bereich 12 nur eine schwache Belichtung erfolgt und somit nur schwach rote Pixel 15 ausgebildet werden.
Anschließend wird die Rastermaske entfernt und eine weitere Belichtung mit grünem Licht durchgeführt. Diese erfolgt vollflächig. Das grüne Licht wird nun vom zweiten Teilbereich 22 des Masters stark gebeugt, so dass sich, wie in Fig. 20E gezeigt, in den bislang nicht belichteten Teilen des zweiten Bereichs 12 des Volumenhologramms 1 nun intensiv grüne Pixel 16 ausbilden, während im ersten Bereich 1 1 nur schwach grüne Pixel 17 gebildet werden. Durch die Steuerung des Verhältnisses der Lichtintensitäten der ersten und zweiten Belichtung lässt sich der Farbeindruck leicht variieren.
Insgesamt entsteht so das in Fig. 20F dargestellte Volumenhologramm 1 mit einem roten Logo auf grünem Hintergrund mit roter Umrandung. Die Rasterweite der verwendeten Maske liegt dabei bevorzugt unter dem Auflösungsvermögen des menschlichen Auges, so dass sich ein kontinuierlicher Farbeindruck ergibt.
- Bezugszeichenliste
1 Volumenhologrannnn
1 1 Bereich
12 Bereich
13 Bereich
14 Pixel
15 Pixel
16 Pixel
17 Pixel
18 Volumenhologrammschicht
2 Master
21 Teilbereich
22 Teilbereich
23 Teilbereich
24 Ebene
25 Ebene
26 Ebene
27 Lackschicht
3 Rastermaske
31 Bereich
32 Bereich
4 Laserstrahl
5 Schichtaufbau
51 Lackschicht
52 Trägerschicht

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Herstellen eines Volumenhologramms mit zumindest einem ersten Bereich in einer ersten Farbe und zumindest einem zweiten Bereich in einer zweiten Farbe, mit den Schritten:
a) Bereitstellen einer Volumenhologrammschicht aus einem
Photopolymer;
b) Anordnen eines Masters mit einer Oberflächenstruktur an der Volumenhologrammschicht;
c) Belichten des Masters mittels kohärentem Licht, wobei Licht, welches auf zumindest einen ersten Teilbereich der Oberfläche des Masters einfällt, in Richtung des zumindest einen ersten Bereichs der Volumenhologrammschicht gebeugt oder reflektiert wird und Licht, welches auf zumindest einen zweiten Teilbereich der Oberfläche des Masters einfällt, in Richtung des zumindest einen zweiten Bereichs des Volumenhologramms gebeugt oder reflektiert wird, und wobei sich das vom ersten und zweiten Teilbereich gebeugte oder reflektierte Licht in zumindest einer optischen Eigenschaft unterscheidet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dad u rch geken nzeich net,
dass sich das vom ersten und zweiten Teilbereich gebeugte oder reflektierte Licht für eine vorgegebene Beugungsordnung und/oder Polarisation und/oder Reflektionsrichtung und/oder Wellenlänge um zumindest 10 %, bevorzugt um zumindest 50 % in der Intensität unterscheidet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dad u rch geken nzeich net,
dass ein Master mit einem Binärgitter verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dad u rch geken nzeich net,
dass ein Master verwendet wird, der im ersten und zweiten Teilbereich ein Binärgitter mit unterschiedlicher Strukturtiefe aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dad u rch geken nzeich net,
dass ein Master verwendet wird, der im ersten Teilbereich eine
Strukturtiefe von 350 nm bis 510 nm, bevorzugt von 400 nm bis 460 nm, und im zweiten Teilbereich eine Strukturtiefe von 450 nm bis 630 nm, bevorzugt von 510 nm bis 570 nm, aufweist. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dad u rch geken nzeich net,
dass ein Master verwendet wird, der eine Gitterperiode von 500 bis 10000 nm, bevorzugt von 1000 nm bis 3000 nm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dad u rch geken nzeich net,
dass ein Master verwendet wird, der ein mehrstufiges, insbesondere vierstufiges Gitter aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7,
dad u rch geken nzeich net,
dass ein Master verwendet wird, dessen Strukturtiefe sich zwischen angrenzenden Stufen um von 80 nm bis 600 nm, bevorzugt von 120 nm bis 400 nm unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 3,
dad u rch geken nzeich net,
dass ein Master mit einem Blaze-Gitter verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 9,
dad u rch geken nzeich net,
dass ein Master verwendet wird, bei dem das Blazegitter im ersten und im zweiten Teilbereich auf relativ zueinander geneigten Ebenen angeordnet ist, wobei bevorzugt der absolute Neigungswinkel der im ersten und zweiten Teilbereich angeordneten Blazegitter gegen die von der Volumenhologrammschicht aufgespannte Ebene unterschiedlich ist.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10,
dad u rch geken nzeich net,
dass die Ebenen um von 5° bis 90°, bevorzugt von 20° bis 60° gegeneinander geneigt sind.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dad u rch geken nzeich net,
dass ein Master verwendet wird, der ein Fabry-Perot-Schichtsystem aufweist.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dad u rch geken nzeich net,
dass sich ein Ebenenabstand des Fabry-Perot-Schichtsystems zwischen dem ersten und dem zweiten Teilbereich um von 10 nm bis 200 nm, bevorzugt von 20 nm bis 100 nm unterscheidet.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dad u rch geken nzeich net,
dass ein Master verwendet wird, bei dem im ersten und/oder zweiten Teilbereich eine polarisierende Struktur vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 14,
dad u rch geken nzeich net,
dass ein Master verwendet wird, bei dem sich die Polarisationsrichtung der polarisierenden Struktur zwischen dem ersten und dem zweiten Teilbereich unterscheidet. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dad u rch geken nzeich net,
dass ein Master verwendet wird, der im ersten und zweiten Teilbereich jeweils eine Beugungsstruktur Nullter Ordnung mit einer Gitterperiode, die kleiner ist als die Wellenlänge des für die Belichtung des Masters verwendeten Lichts, oder ein Blazegitter mit einer polarisierenden Überstruktur aufweist, wobei die jeweiligen Beugungsstrukturen die Polarisation des einfallenden Lichts unterschiedlich beeinflussen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dad u rch geken nzeich net,
dass die Belichtung in zumindest zwei sukzessiven Belichtungsschritten erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 17,
dad u rch geken nzeich net,
dass die Belichtungsschritte bei unterschiedlicher Wellenlänge und/oder unterschiedlichem Belichtungswinkel und/oder unterschiedlicher
Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18,
dad u rch geken nzeich net,
dass einer der Belichtungsschritte bei einer Wellenlänge von 600 nm bis 660 nm, bevorzugt von 620 nm bis 640 nm, und ein weiterer der
Belichtungsschritte bei einer Wellenlänge von 500 nm bis 560 nm, bevorzugt von 520 nm bis 550 nm durchgeführt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Polarisationsebenen des für zwei der Belichtungsschritte verwendeten Lichts um 45° bis 135°, bevorzugt um 90° unterscheiden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest einer der Belichtungsschritte vollflächig über die beiden Teilbereiche durchgeführt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest einer der Belichtungsschritte in einem Raster durchgeführt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Raster ein Punkt- oder Linienraster ist. 24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Raster eine Rasterweite von 50 μιτι bis 300 μιτι aufweist.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Mehrzahl von Belichtungsschritten durchgeführt wird, in welchen jeweils in zueinander versetzten Punktrastern belichtet wird.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net,
dass die Belichtung mit einer Lichtintensität von 2 mJ/cm2 bis 200 MJ/cm2, bevorzugt von 5 MJ/cm2 bis 50 MJ/cm2 erfolgt.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dad u rch geken nzeich net,
dass die Lichtintensität während der Belichtung zur Erzeugung eines Rasters periodisch moduliert wird.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dad u rch geken nzeich net,
dass der erste und/oder zweite Bereich ein Designelement,
insbesondere ein Symbol, Logo, Bild, alphanumerisches Zeichen, ausbildet.
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dad u rch geken nzeich net,
dass nach dem Belichten die Volumenhologrammschicht durch
Aushärten fixiert wird.
30. Master zur Verwendung mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, umfassend eine Oberflächenstruktur mit einem ersten und einen zweiten Teilbereich, welche sich in ihren optischen Eigenschaften unterscheiden.
31 . Master nach Anspruch 30,
dad u rch geken nzeich net, dass sich von den Teilbereichen gebeugtes oder reflektiertes Licht für eine vorgegebene Beugungsordnung und/oder Polarisation und/oder Reflektionsrichtung und/oder Wellenlänge um zumindest 10 %, bevorzugt um zumindest 50 % in der Intensität unterscheidet.
Master nach Anspruch 30 oder 31 ,
dad u rch geken nzeich net,
dass die Oberflächenstruktur ein Binärgitter, ein mehrstufiges
Phasengitter, ein Blazegitter, ein Fabry-Perot-Schichtsystem, eine Polarisationsfilterschicht oder Kombinationen daraus umfasst.
Master nach einem der Ansprüche 30 bis 32,
dad u rch geken nzeich net,
dass der Master einen metallischen Grundkörper, insbesondere Nickel, umfasst.
Master nach einem der Ansprüche 30 bis 33,
dad u rch geken nzeich net,
dass der Master zumindest eine weitere Oberflächenstruktur umfasst, die benachbart oder überdeckenden zu der Oberflächenstruktur angeordnet ist.
Master nach einem der Ansprüche 30 bis 34,
dad u rch geken nzeich net,
dass der Master eine Lackschicht umfasst, welche die
Oberflächenstruktur bedeckt.
36. Sicherheitselennent mit einer Volumenhologrammschicht, in welcher ein Volumenhologramm mit zumindest zwei Bereichen unterschiedlicher Farbe ausgebildet ist, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29.
37. Sicherheitselement nach Anspruch 36,
dad u rch geken nzeich net,
dass die Volumenhologrammschicht aus einem Photopolymer, insbesondere aus Omni DX 796 (DuPont), Silberhalogenid-Emulsionen oder dichromatischer Gelatine, ausgebildet ist.
38. Sicherheitselement nach Anspruch 36 oder 37,
dad u rch geken nzeich net,
dass die Volumenhologrammschicht eine Schichtdicke von 3 μιτι bis 100 m aufweist.
39. Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 36 bis 38. 40. Sicherheitsdokument nach Anspruch 39,
dad u rch geken nzeich net,
dass das Sicherheitsdokument als Ausweisdokument, Passdokument, Visadokument, Kreditkarte, Banknote, Wertpapier oder dergleichen ausgebildet ist.
EP16700341.7A 2015-01-14 2016-01-11 Verfahren und master zum herstellen eines volumen-hologramms Withdrawn EP3245562A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015100513.1A DE102015100513A1 (de) 2015-01-14 2015-01-14 Verfahren und Master zum Herstellen eines Volumenhologramms
PCT/EP2016/050391 WO2016113226A1 (de) 2015-01-14 2016-01-11 Verfahren und master zum herstellen eines volumenhologramms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3245562A1 true EP3245562A1 (de) 2017-11-22

Family

ID=55085659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP16700341.7A Withdrawn EP3245562A1 (de) 2015-01-14 2016-01-11 Verfahren und master zum herstellen eines volumen-hologramms

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10642221B2 (de)
EP (1) EP3245562A1 (de)
CN (1) CN107111275B (de)
DE (1) DE102015100513A1 (de)
WO (1) WO2016113226A1 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112859222B (zh) * 2015-06-02 2022-08-12 凸版印刷株式会社 层叠体及其制造方法
KR20190116571A (ko) * 2017-04-04 2019-10-14 레이아 인코포레이티드 멀티레이어 멀티뷰 디스플레이 및 방법
WO2019049990A1 (ja) * 2017-09-08 2019-03-14 大日本印刷株式会社 光変調素子および情報記録媒体
EP3688370A4 (de) * 2017-09-27 2021-04-28 LEIA Inc. Mehrfarbige statische mehrfachansichtsanzeige und verfahren
CN109087577A (zh) * 2018-10-09 2018-12-25 深圳市深大极光科技有限公司 一种批量生产体全息防伪标识的方法及装置
US11366425B2 (en) * 2019-05-20 2022-06-21 Facebook Technologies, Llc Freeform polarization volume hologram
CN110989316B (zh) * 2019-12-23 2021-11-26 南京南智先进光电集成技术研究院有限公司 微型立体全息成像装置
EP4123347A4 (de) * 2020-08-25 2023-12-27 Lg Chem, Ltd. Verfahren zur replikation eines grossflächigen holographischen optischen elements und dadurch repliziertes grossflächiges holographisches optisches element
CN111913244A (zh) * 2020-08-26 2020-11-10 上海华虹宏力半导体制造有限公司 光栅器件的形成方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3623798A (en) * 1970-01-21 1971-11-30 Xerox Corp Blazed hologram fabrication
GB8814232D0 (en) * 1988-06-15 1988-07-20 Chubb Electronics Ltd Data carriers
JPH06118863A (ja) * 1992-09-30 1994-04-28 Toppan Printing Co Ltd カラーリップマンホログラムの作製方法
GB9411561D0 (en) 1994-06-07 1994-08-03 Richmond Holographic Res Stereoscopic display
EP0712012A1 (de) 1994-11-09 1996-05-15 International Business Machines Corporation Authentizitätslabel und Authentizitätsmuster mit Beugungsstruktur und Methode zu deren Herstellung
US7215451B1 (en) 1996-04-15 2007-05-08 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Reflection type diffuse hologram, hologram for reflection hologram color filters, etc., and reflection type display device using such holograms
JP3722310B2 (ja) 1996-05-17 2005-11-30 大日本印刷株式会社 ホログラム記録媒体の作製方法
DE102006016139A1 (de) * 2006-04-06 2007-10-18 Ovd Kinegram Ag Mehrschichtkörper mit Volumen-Hologramm
DE102006061220A1 (de) * 2006-12-20 2008-06-26 Bundesdruckerei Gmbh Holographisches Sicherheitselement mit einfarbigen Pixeln
DE102007052952A1 (de) * 2007-10-31 2009-05-07 Bundesdruckerei Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hologrammen mit wasserzeichenartiger Struktur
DE102007052951B4 (de) * 2007-10-31 2021-11-18 Bundesdruckerei Gmbh Verifizierungsvorrichtung für ein Hologramm
JP5289834B2 (ja) 2008-06-23 2013-09-11 シャープ株式会社 帯電制御装置、帯電装置および画像形成装置
JP2010286768A (ja) * 2009-06-15 2010-12-24 Dainippon Printing Co Ltd 偽造防止体積ホログラム積層体
DE102012105571B4 (de) * 2012-06-26 2017-03-09 Ovd Kinegram Ag Dekorelement sowie Sicherheitsdokument mit einem Dekorelement

Also Published As

Publication number Publication date
CN107111275B (zh) 2020-11-24
US10642221B2 (en) 2020-05-05
WO2016113226A1 (de) 2016-07-21
CN107111275A (zh) 2017-08-29
DE102015100513A1 (de) 2016-07-14
US20180004156A1 (en) 2018-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3245562A1 (de) Verfahren und master zum herstellen eines volumen-hologramms
DE10328760B4 (de) Optisches Sicherheitselement
DE102012105571B4 (de) Dekorelement sowie Sicherheitsdokument mit einem Dekorelement
EP3065002B1 (de) Sicherheitselement sowie verfahren zur herstellung eines sicherheitselements
EP2114673B1 (de) Sicherheitsdokument
DE102007023560B4 (de) Mehrschichtkörper
EP2117840B1 (de) Sicherheitselement für ein sicherheitsdokument und verfahren zu seiner herstellung
DE102004044458B4 (de) Sicherheitsdokument
EP1644871B1 (de) Optisches sicherheitselement und system zur visualisierung von versteckten informationen
EP3339048A1 (de) Sicherheitselement mit reflektivem flächenbereich
WO2014006173A1 (de) Verfahren zur herstellung von farbig personalisierbaren sicherheitsdokumentenrohlingen, farbig personalisierte sicherheitsdokumente und verfahren zur personalisierung
EP3242801B1 (de) Verfahren zur herstellung eines sicherheitselements sowie ein sicherheitselement
DE102004003984A1 (de) Gitterbild mit einem oder mehreren Gitterfeldern
EP1599344B1 (de) Sicherheitselement
EP2593310B1 (de) Sicherheitselement mit hologrammstrukturen
DE102016109633A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Volumenhologrammfolie mit als Übertragungsabschnitte ausgebildeten Sicherheitselementen
DE102009004251B3 (de) Sicherheitselement sowie Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements
EP3307551B1 (de) Sicherheitsetikett mit kippeffekt
DE102019008021A1 (de) Herstellverfahren für ein Sicherheitselement und Sicherheitselement

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20170703

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: LEONHARD KURZ STIFTUNG & CO. KG

Owner name: OVD KINEGRAM AG

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20200730

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20230218