JP2002278435A - 主および補助ホログラムを備えているホログラフィック光学要素を作製する方法およびセキュリティデバイスとして使用される要素の真正を確立する関連方法 - Google Patents

主および補助ホログラムを備えているホログラフィック光学要素を作製する方法およびセキュリティデバイスとして使用される要素の真正を確立する関連方法

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JP2002278435A
JP2002278435A JP2001390582A JP2001390582A JP2002278435A JP 2002278435 A JP2002278435 A JP 2002278435A JP 2001390582 A JP2001390582 A JP 2001390582A JP 2001390582 A JP2001390582 A JP 2001390582A JP 2002278435 A JP2002278435 A JP 2002278435A
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holographic optical
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Sylvia H Stevenson
ヒューイット スティーブンソン シルビア
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セキュリティ用途における要求を満足させ得
る、ホログラフィック光学要素を作製する方法およびセ
キュリティデバイスとして使用される要素の真正を確立
する関連方法を提供すること。 【解決手段】 感光層と表面レリーフホログラムとが、
直接接触、および、それぞれが１を超える屈折率をもつ
１つまたは複数の媒体により分離されることで構成され
ているグループから選択された関係にあるようにして、
表面レリーフホログラムに隣接して感光層を配置し、少
なくとも１つの主ホログラムと少なくとも１つの補助ホ
ログラムとを備えている反射ホログラムとして、感光層
と表面レリーフホログラムを可干渉性光ビームにさらし
て表面レリーフホログラムを感光層に記録し、画像形成
された感光層から表面レリーフホログラムを分離するこ
とで体積ホログラフィック光学要素を得る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、（本明細書におい
て定義される）主ホログラム、および、（本明細書にお
いて定義される）補助ホログラムで構成されているホロ
グラフィック光学要素（ＨＯＥ）を作製する方法に関す
る。この要素はセキュリティデバイスとして特に役立
つ。本発明は、また、ＨＯＥ自身と同様に、セキュリテ
ィホログラムとして使用される時にＨＯＥの真正を確立
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常のホログラム、たとえば、マスター
ホログラムの接触コピーは、感光性樹脂ホログラフィッ
ク記録フィルム（ＨＲＦ）のような体積感光性記録材料
において作られることができ、主ホログラムに対して接
触または光学的結合のいずれかをさせてＨＲＦを配置
し、可干渉性（ｃｏｈｅｒｅｎｔ）光ビームがホログラ
ムを照射すると、再生されてＨＲＦを照射する物体波
（ｏｂｊｅｃｔ ｗａｖｅ）として働く画像（イメー
ジ）が形成される。同時に、可干渉性光ビームは、参照
波として働くために記録フィルムを照射する。物体波お
よび参照波の相互作用により、マスターホログラムの接
触コピーを生成するためにＨＲＦに記録されている干渉
パターンが生ずる。図１は、物体波がＳＩＧ、参照波が
ＲＥＦとして示されている反射ホログラムの接触コピー
（ｃｏｐｙｉｎｇ）を示している。反射ホログラムの接
触コピーにおいて、可干渉性光ビームは、最初に、ＨＲ
Ｆ（１）を、次に、マスターホログラム（５）（コピー
される元）に当たり、それにより、マスターホログラム
からの再生が同じ領域でＨＲＦに当たり、従って、ＨＲ
Ｆに記録されるホログラムが得られる干渉パターンを生
成する。接触コピーは、ホログラム（５）と記録媒体
（１）の間の距離がゼロである精密な接触コピー、およ
び、ホログラム（５）と記録媒体（１）の間の距離が小
さい、通常、ｃｍまたはそれより小さい、「接触に近
い」コピーの両方を含んでいる。こうした接触コピー
は、当技術分野では公知であり、Ｗｉｌｌｉａｍ Ｔ．
Ｒｈｏｄｅｓ著「Ｈｏｌｏｇｒａｍ Ｃｏｐｙｉｎ
ｇ」、または、Ｈ．Ｊ．Ｃａｕｆｉｅｌｄにより編集さ
れた「Ｔｈｅ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ Ｈａｎｄｂｏｏ
ｋ」、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、ｐｐ．３７３〜
８、１９７９年のような参考文献において文書化されて
いる。
【０００３】ホログラムは、たとえば、文書および／ま
たはクレジットカードのような他の重要な物品の真正を
確立する方法を提供するなどのセキュリティ用途におい
て役立つ。セキュリティ用途におけるホログラムの使用
は、ホログラフィック画像化が広く知られていないし、
偽造者気取りの者により容易には実施されないため、ま
た、愉快で、美学的に興味ある画像を容易に提供できる
ために魅力的である。しかし、接触コピーは任意のマス
ターホログラムをコピーするのに使用されることができ
るため、これらホログラムは、セキュリティ用途におけ
る使用が制限されており、また、偽造を受けるかもしれ
ない。ホログラムを偽造する方法は、有効なホログラム
をマスターとして用い、有効なホログラム（マスター）
のコピーであるが、コピーされた偽造ホログラムがマス
ターと区別がつかないか、ほとんど区別がつかないため
に有効に見えるような偽造ホログラムを作るために、ホ
ログラフィック接触コピー技術を用いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ホログラフィック要素
およびコピーされることができないこれら要素の作製に
関連する方法に対する、セキュリティ用途における要求
が存在している。本発明は、この重要な要求に対する解
決策を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
つの主ホログラムと少なくとも１つの補助ホログラムで
構成されているホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）を
作製する方法を提供し、ホログラフィック光学要素は全
くコピーできなくされており、その結果、現在当技術分
野で公知のホログラフィック技術を用いては、偽造され
ることができない。本発明は、また、セキュリティ用途
で特に役立つホログラフィック光学要素を提供する。本
発明のホログラフィック光学要素の真正を検証するため
の方法を提供する。
【０００６】一実施形態において、本発明は、（ａ）感
光層と表面レリーフホログラムが、１）直接接触、およ
び、２）それぞれが１を超える屈折率をもつ１つまたは
複数の媒体により分離されることで構成されているグル
ープから選択された関係にあるようにして、表面レリー
フホログラムに隣接して感光層を配置するステップと、
（ｂ）少なくとも１つの主ホログラムと少なくとも１つ
の補助ホログラムを備えている反射ホログラムとして表
面レリーフホログラムを感光層に記録するために、感光
層と表面レリーフホログラムを可干渉性光ビームにさら
すステップと、（ｃ）体積ホログラフィック光学要素を
得るために、画像形成された感光層から表面レリーフホ
ログラムを分離するステップとを含む、セキュリティデ
バイスとして役立つホログラフィック光学要素を作製す
る方法である。
【０００７】別の実施形態において、本発明は、（ａ）
ホログラフィック光学要素の表面に対する垂直線に対し
て計測された角度θで、白色光でホログラフィック光学
要素を照射し、同時に、ホログラフィック光学要素を垂
直線に沿って観察し、それにより、｜θ｜がおよそ１５
°〜５５°の範囲にある、第１カラーを有しているホロ
グラフィック画像を見るステップと、（ｂ）ホログラフ
ィック光学要素の表面に対する垂直線に対して計測され
た、およそ角度δ＝−θ±１５°で、白色光でホログラ
フィック光学要素を照射し、同時に、ホログラフィック
光学要素を垂直線に沿って観察し、第１カラーの波長よ
り長い波長を特徴とする第２カラーを有しているホログ
ラフィック画像が観察できるかを確認するステップと、
（ｃ）第１カラーのホログラフィック画像がステップ
（ａ）で観察され、第２カラーのホログラフィック画像
がステップ（ｂ）で観察される時のみ、ホログラフィッ
ク光学要素が本物であると立証するステップとを含む、
本発明のホログラフィック光学要素の真正を確立する方
法である。
【０００８】別の実施形態において、本発明は、（ａ）
ホログラフィック光学要素の中心面に対する垂直線に対
して計測された角度θで、白色光でホログラフィック光
学要素の第１表面を照射し、同時に、ホログラフィック
光学要素の第１表面を垂直線に沿って観察し、それによ
り、｜θ｜がおよそ１５°〜５５°の範囲にある、第１
カラーを有しているホログラフィック画像を見るステッ
プと、（ｂ）ステップ（ａ）から、今度は照射が第２表
面上に入射するように照射を続けながら、ホログラフィ
ック光学要素の中心面の軸のまわりに１８０°ホログラ
フィック光学要素を回転し、同時に、ホログラフィック
光学要素の第２表面を垂直線に沿って観察し、第１カラ
ーの波長より長い波長を特徴とする第２カラーを有して
いるホログラフィック画像が観察できるかを確認するス
テップと、（ｃ）第１カラーのホログラフィック画像が
ステップ（ａ）で観察され、第２カラーのホログラフィ
ック画像がステップ（ｂ）で観察される時のみ、ホログ
ラフィック光学要素が本物であると立証するステップと
を含む、本発明のホログラフィック光学要素の真正を確
立する別の方法である。
【０００９】第１表面は、可干渉性光源に対する露出に
より画像形成が行われるホログラフィック光学要素の側
であり、第２表面は、第１表面の反対側（可干渉性光源
に最も近い側の反対側）である。
【００１０】ホログラムを立証する上述の実施形態にお
いて、ＨＯＥを（垂直線に沿って）０°で白色光で照射
し、垂直線に沿っていない角度に沿ってカラーを確認す
るために、ホログラムを観察することも可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】接触コピー工程（ｐｒｏｃｅｓ
ｓ）により、表面レリーフホログラム（「浮き彫り（ｅ
ｍｂｏｓｓｅｄ）マスター」）から体積媒体へコピーす
ることにより、体積反射ホログラムを作成する時、ある
条件下で補助ホログラムが形成される。接触コピー工程
は、体積媒体を、直接、表面レリーフホログラムに張り
合わせるか、体積媒体を、実質上１より大きな屈折率を
もつカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）液体により、表
面レリーフホログラムにカップリングするかのいずれか
により行われることができる。
【００１２】カップリング媒体を有しているコピー用ス
タックの例は図２に示されている。図２において、説明
されているコピー用スタックは、記録媒体基板（１
０）、記録媒体（２０）（たとえば、ＨＲＦの感光性樹
脂層）、カップリング媒体（３０）および表面レリーフ
（随意に金属被覆された）ホログラム（９０）の順序で
構成されている。図２に示されているように、表面レリ
ーフホログラム９０は、随意の金属被覆された層８５で
構成されている。表面レリーフマスターホログラムを
「表面レリーフ側を上」に向ける必要はない。すなわ
ち、「表面レリーフ側を上」および「表面レリーフ側を
下」のいずれの方向にも使用する可能性があり、個々の
状況に対する特定の事情がよりよい選択を指示すること
ができる。「表面レリーフ側を上」の方向が図２に示さ
れている。
【００１３】金属被覆された表面レリーフホログラムを
使用することが絶対に必要とはいえないが、表面レリー
フホログラムの金属被覆は効率を改善し、また、通常ほ
とんどのラベルおよび他の用途において使用されてい
る。図２に示されているように、表面レリーフホログラ
ム９０は金属被覆された層８５を有している。表面レリ
ーフホログラムの金属被覆は、それに限定されるもので
はないが、以下の金属、すなわち、銀およびアルミニウ
ムを用いて行われることができる。表面レリーフホログ
ラムの金属被覆は、ホログラムの表面レリーフ側の上
か、または、下側（反対側）の上のいずれかであるが、
レリーフ側の上に行われるのが好ましい。金属被覆によ
り得られる信号増強が無い状態で、やはり表面レリーフ
ホログラムは照射時に反射信号を示すが、この反射は弱
いであろう。金属被覆無しでは、強い信号は送信された
回折信号であろう。
【００１４】カップリング媒体は、１層以上であっても
よく、また、液体または同様ではあるが必ずしも同一で
はない屈折率をもつ、密着して（ｉｎｔｉｍａｔｅｌ
ｙ）接触された他の媒体の２つ以上の層で構成されても
よいが、それらの全ては、同様ではあるが、記録材料の
屈折率と必ずしも同一である必要はない。こうした媒体
は、それに限定されるわけではないが、ホウ珪酸塩ガラ
ス、キシレンおよび（Ｅｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉ
ｏｎにより製造された）Ｉｓｏｐａｒ（登録商標）溶剤
であってもよい。
【００１５】回折格子により特徴付けられている表面レ
リーフホログラムの表面が光源照射により照射される
時、いくつかの回折された信号ビームが生成されてもよ
い。それぞれの回折されたビームは、回折方程式の関係 ｓｉｎ（θＣ）＝（ｍλＣ／ｄ）−ｓｉｎ（ｉＣ） （１） に従うであろう。ここで、λＣは光源照射の波長、ｄは
表面レリーフ回折格子の間隔、ｉＣは表面レリーフホロ
グラムの表面に対する垂直線に対して計測された光源照
射の角度、ｍは整数、θＣは表面レリーフホログラムの
表面に対する垂直線に対して計測された信号ビームの角
度である。（θＣはｍ＝１の回折されたビームに対して
図３において説明されている）
【００１６】回折格子方程式は、たとえば、Ｍａｔｔ
Ｙｏｕｎｇによる著「Ｏｐｔｉｃｓａｎｄ Ｌａｓｅｒ
ｓ」、Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ、Ｓｐｒｉｎｇｅ
ｒ−Ｖｅｒｌａｇ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９８４年のよ
うな種々の参考文献において議論されている。
【００１７】方程式（１）の説明は、図３に示されてお
り、表面レリーフホログラム９０上にｉＣ＝４５°で入
射するビーム５０を提供する出力（光線源からの回折ま
たは反射ビーム）を計算するために、ｄ＝１０００ｎｍ
の通常の回折格子間隔値とλ Ｃ＝５１４ｎｍが使用され
た。ビーム７０は、ｍ＝０に対応する反射され、かつ、
回折されない光線である。ビーム６０は、ｍ＝１に対応
する回折されたビームである。ビーム８０は、ｍ＝３に
対応する回折されたビームである。ｍ＜０またはｍ＞３
における回折されたビームは禁止されている。方程式
（１）および（他の図と同様に）図３において、ビーム
の方向（すなわち、ＨＲＦサンプルに向けられるか、サ
ンプルから離れて向けられるか）に関わらず、ビーム角
度の符号は、フィルム垂直線（ｆｉｌｍ ｎｏｒｍａ
ｌ）１００から時計まわりに計測された角度に対して正
で、フィルム垂直線１００から反時計まわりに計測され
た角度に対して負である。図３に対しては特に、光源ビ
ームが垂直線１００に対して時計まわりになるように観
察されるために、図示されているように光源照射
（ｉＣ）の角度は正である。また、図示されている図３
に対して、信号ビームが垂直線１００（図３の破線）に
対して反時計まわりになるように観察されるために、図
示されているように信号ビーム（θＣ）の角度は負であ
る。
【００１８】図３に示されている、この例において、表
面レリーフ回折格子特徴（ｆｅａｔｕｒｅｓ）は対称で
あるため（通常そうである）、信号の奇数次のみ発生す
ることがさらに仮定されてきた。（たとえば、Ｍａｔｔ
Ｙｏｕｎｇ著「Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ
ｓ」、Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ、Ｓｐｒｉｎｇｅ
ｒ−Ｖｅｒｌａｇ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９８４年のよ
うな種々の参考文献においてよく文書化されている、次
数、回折パタ−ン輝度および回折格子特徴の公知の関係
から、これは当然の結果である。）しかし、一般的に、
偶数次数もまた許される。「０」次は常に許され、ビー
ムの回折されない部分を表わしている。θ Ｃの値を計算
するために方程式（１）を使用する時、禁じられた条件
｜ｓｉｎ（θＣ）｜＞１を生成しないｍの値を使用する
ように制限される。方程式（１）は、入射ビームｉＣの
どの角度が一定の回折次数ｍをもつ出力信号を生成でき
るかを判定するために再配置されてもよい。これによ
り、「基準Ａ」と定義され、空気中における回折次数ｍ
の存在にとって十分である、以下に示されるような要求
（２）が提供される。 （１＋ｍλＣ／ｄ）≧ｓｉｎ（ｉＣ）≧（ｍλＣ／ｄ−１） （２）
【００１９】表面レリーフホログラムからの信号ビーム
が、１以外の屈折率ｎをもつ媒体に回折される時には、
状況が異なる。この場合、方程式（１）は以下に示され
るように方程式（３）になる。 ｓｉｎ（θＣ′）＝ｍλＣ／ｎｄ−ｓｉｎ（ｉＣ′） （３）
【００２０】ここで、θＣ′とｉＣ′は、図３で与えら
れている慣習（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ）を用いて、スネ
ルの法則に従って、ｓｉｎ（θＣ′）＝ｓｉｎ（θＣ）
／ｎおよびｓｉｎ（ｉＣ′）＝ｓｉｎ（ｉＣ）／ｎとし
て表現されてもよい、媒体中の角度値である。スネルの
法則は、当技術分野では公知であり、Ｍａｘ Ｂｏｒｎ
とＥｍｉｌ Ｗｏｌｆによる著「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ
ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ」、Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓ
ｓ、６ｔｈ ｅｄ．、１９８０年のような参考文献にお
いて文書化されている。今、一定の回折次数の存在に対
する基準は、｜ｓｉｎ（θＣ）／ｎ｜≦１または （ｎ＋ｍλＣ／ｄ）≧ｓｉｎ（ｉＣ）≧（ｍλＣ／ｄ−ｎ） （４） となる。
【００２１】（４）として示された上述の要求は、「基
準Ｂ」として定義され、屈折率ｎの媒体中および空気中
の両方における回折次数ｍの信号の存在に対して十分で
ある。
【００２２】この状況の例は、入射ビームが図２のスタ
ックの上で生じ、図３の表面レリーフマスター（たとえ
ば、浮き彫りされたマスター）上に入射する事例であ
る。この状況は、図４に説明されている。図４におい
て、光源ビーム２００は、スタック２６０上に入射し、
記録媒体基板１０において最初に屈折する。基板１０を
横切った後、ビームは、その後記録媒体２０、カップリ
ング媒体３０の順序で横切り、そして、ビームは、反射
か、回折かいずれかを行う、表面レリーフホログラム９
０上に入射する。ビーム２２０はｍ＝０の反射されたビ
ームである。ビーム２１０はｍ＝＋１の回折されたビー
ムである。ビーム２３０は、トラップされるが、それで
も記録媒体を横切り、ｍ＝−１に対応するホログラムを
記録する信号ビームである、ｍ＝−１の回折されたビー
ムである。ビーム２４０はｍ＝３の回折されたビームで
ある。破線２５０はスタック２６０に垂直な線である。
【００２３】図４に示されているように、この場合、基
準Ｂは、記録媒体に達し、体積ホログラムの記録に寄与
するであろう信号ビームを記述している。（方程式
（４）のｎの値は、カップリング媒体および記録媒体の
屈折率より小さいと指定されている。）それぞれの信号
ビームに対して、体積媒体は、信号ビームと入射光源
（参照）ビームの間の干渉を記録するであろう。干渉パ
ターンのコントラストはホログラムの効率（ｅｆｆｉｃ
ｉｅｎｃｙ）を決定するため、レーザのような可干渉性
光源はこれらホログラムを記録する実用的な選択であ
る。
【００２４】図４に説明されているように、体積記録媒
体に回折格子（ｇｒａｔｉｎｇ）を記録する信号ビーム
の中には、図３に示されているものと同じ次数のものが
ある。これらは、基準Ａと基準Ｂの両方を満足する回折
次数である。これらは、白色光において、入射露光角度
で照射された時に、回折角度と同じか、回折角度よりフ
ィルム垂直線に近い角度で、およそレーザ波長で再生す
るであろうホログラムを記録する。これらのホログラム
（とるにたらないｍ＝０次数は除外する）は、主ホログ
ラムであると定義される。（再生波長は、実際には、照
射角度とともに幾分変わるであろう。実際、たとえば、
ある照射（設計）角度で照射された時、表面レリーフホ
ログラムが垂直線で再生するならば、従って、設計角度
よりも垂直線に近い照射角度を用いてコピーされるなら
ば、コピーにおける再生は、レーザ波長よりも少し青く
なるであろう。また、設計角度よりも垂直線より遠い照
射角度を用いてコピーされるならば、コピーにおける再
生は、少し赤くなるであろう。）
【００２５】他のビーム、たとえば、図４に説明されて
いるビーム２３０は、基準Ｂを満足するが、基準Ａは満
足しない可能性がある。これらビームは、やはりホログ
ラムを記録するために、記録媒体に達する。これらホロ
グラムは、空気中には存在できない信号ビームから生成
されるであろう。そして、そのために、形成される回折
格子は、白色光において見ることができる再生を生成し
ても、しなくてもよい間隔と方向を有しているであろ
う。こうした再生が生成される時、本明細書においては
補助ホログラムであると定義される。
【００２６】通常、表面レリーフホログラムは、都合の
良い読み取り角度で照射された時、空気中で、ｍ＝０と
ただ１つのｍ＝｜１｜の次数の信号ビームを生成するだ
けであるように設計されている。これらホログラムのコ
ピーは、ただ１つの主ホログラム、１つのｍ＝｜１｜次
数を有している。（１つのｍ＝｜１｜次数はｍ＝＋１
か、ｍ＝−１のいずれかであるが、両方ではあり得な
い。）ある表面レリーフマスターホログラムにより生成
される支配的な補助ホログラムは、主ホログラムがｍ＝
＋１次である時ｍ＝−１次で、主ホログラムがｍ＝−１
次である時ｍ＝＋１次である。通常、この支配的な補助
ホログラムは、ホログラムの同じ表面上に入射するが、
主ホログラムを再生する方向と反対の方向にホログラム
を照射することにより、白色光において観察される。補
助ホログラムにおける深さ情報（たとえば、ホログラム
画像が観察者にとって体積記録材料の内部にあるように
見えるか、体積記録材料の外部（前面）にあるように見
えるか）は、このように照射されると、主ホログラムに
対して反転しており、補助ホログラムは、通常、主ホロ
グラムの波長より大きな波長で再生する。
【００２７】体積回折格子におけるホログラフィック参
照および信号波は、ベクトル関係
【００２８】
【数１】
【００２９】に従う。ここで、
【００３０】
【外１】
【００３１】は、それぞれ、信号と参照波の伝播波ベク
トルであり、
【００３２】
【外２】
【００３３】は特性回折格子ベクトルである。波ベクト
ル
【００３４】
【外３】
【００３５】、波ベクトル
【００３６】
【外４】
【００３７】は、２πｎ／λの大きさを有しており、そ
れぞれ、信号および参照波の伝播方向に平行である。回
折格子ベクトル
【００３８】
【外５】
【００３９】は、２π／Λの大きさを有いており、Λは
簡単のために「平面」と呼ばれる、体積回折格子特徴の
特性（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）間隔である。
【００４０】
【外６】
【００４１】は回折格子平面の方向に垂直な方向に向い
ている。上述のベクトル関係は、ブラッグ条件として知
られており、当技術分野では公知である。ベクトル関係
は、Ｈ．Ｋｏｇｅｌｎｉｋ著「Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｗａｖ
ｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒ Ｔｈｉｃｋ Ｈｏｌｏｇｒ
ａｍ Ｇｒａｔｉｎｇｓ」、Ｔｈｅ Ｂｅｌｌ Ｓｙｓ
ｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ、Ｖｏ
ｌ．４８（９）、ｐｐ．２９０９〜４８、１９６９年に
記載されている。
【００４２】以下に提示される議論に関連して、体積反
射ホログラムに対する白色光観察条件は、以下の標準化
された条件であるとして、本明細書において定義されて
いる。ホログラムは空気中で観察される。観察角度は、
０°で固定され（すなわち、たとえば、図５で説明され
ているように垂直線に沿って見る）、照射角度と観察さ
れるカラーは、体積反射ホログラム、より具体的には体
積反射ホログラムの回折格子に対するブラッグ条件によ
り決定される。それぞれの信号ビームだけが記録される
１つのホログラムとして結果されることが理解されるべ
きである。ある表面レリーフホログラムをコピーする
時、あらゆる入射角度の選択が補助ホログラムの記録を
もたらすわけではない。記録される補助ホログラムのど
れもが白色光で観察できるとは限らない。表面レリーフ
ホログラムの接触体積コピーを作成する時、そのホログ
ラムからの、ある回折された次数に対して、４つの場合
が定義されることができる。 ＣａｓｅＩ）信号ビームが両方の基準に合う。主ホログ
ラムが記録される。 ＣａｓｅＩＩ）信号ビームが基準Ｂのみに合う。ホログ
ラムが観察可能であるような波長と角度で、白色光にお
けるブラッグ条件を満たす補助ホログラムが生成され
る。 ＣａｓｅＩＩＩ）信号ビームは基準Ｂのみに合う。波長
＜４５０ｎｍまたは＞７００ｎｍでの白色光観察に対す
るブラッグ条件を満たすか、または、−５°と＋５°の
間の照射角度を要求する補助ホログラムが生成される。
前者の場合、波長は可視範囲の外側で、後者の場合、照
射および観察角度はおよそ同じであるため、ホログラム
は見ることができない。 ＣａｓｅＩＶ）信号ビームは基準Ｂのみに合う。白色光
ブラッグ観察条件をもつホログラムは記録されない。
【００４３】〔代数公式〕ある表面レリーフホログラム
（浮き彫りマスター）からＣａｓｅＩ〜ＩＶのホログラ
ムを生成するであろう露光角度に対する代数表現を導出
することが可能である。これら表現は、この節の最後の
表１に要約されている。
【００４４】ＣａｓｅＩ〜ＩＶの任意のものに対する必
要な条件は基準Ｂを満足することである。さらに、基準
Ａが満足されると、ホログラムはＣａｓｅＩ（主ホログ
ラム）に該当する。
【００４５】上述の方程式は以下に与えられている関係
（方程式５ａと５ｂ）として書きかえることができる。
【００４６】ＣａｓｅＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶを記述す
る代数表現は、以下で示されるようにして導出された。
体積回折格子は関係 −ｓｉｎ（θＣ′）＝ｓｉｎ（ｉＣ′）−λＣｓｉｎ（Φ）／（ｎｆΛ） （５ａ） と −ｃｏｓ（θＣ′）＝ｃｏｓ（ｉＣ′）−λＣｃｏｓ（Φ）／（ｎｆΛ） （５ｂ） に従う。ここで、ｉＣ′とθＣ′は屈折率ｎｆの記録媒
体内部での（空気中で）波長λＣの２つのビームの角度
である。（この場合、屈折率は特に記録媒体のみの屈折
率である。）量ΦおよびΛは、体積ホログラムを形成す
るために記録される干渉回折格子の、それぞれ、特性傾
斜角度および間隔を記述している。
【００４７】浮き彫りマスターの接触コピーの場合、角
度ｉＣ′は入射ビームを、角度θＣ′は基準Ｂを満足す
る浮き彫りマスターからの任意の信号ビームを記述して
いる。 ｉＣ′＝ｓｉｎ−１｛ｓｉｎ（ｉＣ）／ｎｆ｝ （６ａ） と θＣ′＝ｓｉｎ−１｛ｍλＣ／（ｎｆｄ）−ｓｉｎ（ｉＣ′）｝ （６ｂ） ここで、ｄは表面レリーフ回折格子間隔、ｎｆは体積記
録フィルムの屈折率である。
【００４８】方程式（５）と（６）は Λ＝（λＣ／ｎｆ）｛２＋２ｃｏｓ（ｉＣ′−θＣ′）｝−１／２ （７ ａ） と Φ＝ｓｉｎ−１｛［ｓｉｎ（ｉＣ′）＋ｓｉｎ（θＣ′）］［２＋２ｃｏｓ （ｉＣ′−θＣ′）］−１／２｝ （７ｂ） に対して解かれる。
【００４９】このホログラムは、 ｓｉｎ（θｉ）−λｓｉｎ（Φ）／Λ＝０ （８ａ） と −ｎｒ＝｛ｎｒ ２−ｓｉｎ２（θｉ）｝１／２−λｃｏｓ（Φ）／Λ （ ８ｂ） に従って入射角度θｉと波長λで０°で観察され、 λ＝２ｎｒΛｃｏｓ（Φ） （９ａ） と θｉ＝ｓｉｎ−１｛２ｎｒｓｉｎ（Φ）ｃｏｓ（Φ）｝ （９ｂ） に対して解かれる。ここで、ｎｒは処理後の体積記録媒
体の屈折率である。
【００５０】この再生は、｜２ｎｒｓｉｎ（Φ）ｃｏｓ
（Φ）｜＞１の時（ＣａｓｅＩＶ）禁じられる。Ｃａｓ
ｅＩＩとＩＩＩに対して必要な条件は、｜２ｎｒｓｉｎ
（Φ）ｃｏｓ（Φ）｜≦１である。さらに、ＣａｓｅＩ
Ｉのホログラムは基準４５０ｎｍ≦２ｎｒΛｃｏｓ
（Φ）≦７００ｎｍおよび｜ｓｉｎ−１｛２ｎｒｓｉｎ
（Φ）ｃｏｓ（Φ）｝｜＞５°を満たす。
【００５１】これらの表現は表１に要約されている。
【００５２】
【表１】
【００５３】ｎｒ＝露光され、処理された記録媒体の屈
折率 Φ＝記録された体積回折格子の傾斜角度＝ｓｉｎ
−１｛［ｓｉｎ（ｉＣ′）＋ｓｉｎ（θＣ′）］［２＋
２ｃｏｓ（ｉＣ′−θＣ′）］−１／２｝ Λ＝記録された体積回折格子の間隔＝（λＣ／ｎｆ）
｛２＋２ｃｏｓ（ｉＣ′−θＣ′）｝−１／２ ｉＣ′＝記録媒体における入射露光ビーム角度＝ｓｉｎ
−１｛ｓｉｎ（ｉＣ）／ｎｆ｝ ｉＣ＝空気中における入射露光ビーム角度（すなわち、
スタックの外） θＣ′＝記録媒体における回折された信号ビーム角度＝
ｓｉｎ−１｛ｍλＣ／（ｎｆｄ）−ｓｉｎ（ｉＣ′）｝ ｎｆ＝露光中の記録媒体の屈折率 ｄ＝表面レリーフ回折格子の間隔 λＣ＝露光ビームの波長 ｍ＝信号ビームの回折次数 基準Ａは（１＋ｍλＣ／ｄ）≧ｓｉｎ（ｉＣ）≧（ｍλ
Ｃ／ｄ−１）である。基準Ｂは（ｎ＋ｍλＣ／ｄ）≧ｓ
ｉｎ（ｉＣ）≧（ｍλＣ／ｄ−ｎ）であり、ここで、ｎ
は、回折されたビームが、接触コピー工程中に、表面レ
リーフホログラムから記録媒体を通過する途中で出会う
最も小さい屈折率である。
【００５４】（ΦとΛの定義に対しては、Ｈ．Ｋｏｇｅ
ｌｎｉｋ著「Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ
ｆｏｒ Ｔｈｉｃｋ Ｈｏｌｏｇｒａｍ Ｇｒａｔｉ
ｎｇｓ」、Ｔｈｅ Ｂｅｌｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈ
ｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ、Ｖｏｌ．４８（９）、ｐ
ｐ．２９０９〜４８、１９６９年を参照されたい）
【００５５】〔数値例〕補助ホログラムを生成する角度
の範囲は、浮き彫りマスターの回折格子間隔ｄにより変
わる。ｄに対する通常値は、２０°≦ｉＣ≦６０°の範
囲、３０°≦ｉ Ｃ≦４５°がこの範囲で最も普通に使用
される部分であるが、この範囲の任意の角度の都合のよ
い照射角度により、０°で観察される表面レリーフホロ
グラムに対する要求により指示される。ｍ＝１信号は、
θＣ＝０°に近くなるように設計されている。こうした
ホログラムは、１０００ｎｍを通常値として、およそ７
００〜１５００ｎｍの範囲の間隔ｄを有している。通
常、１次のみに再生を制限するために、より大きな間隔
は避けられる。
【００５６】表２は、通常の浮き彫りホログラムからの
ｍ＝−１次補助ホログラムを記録するための入射角度範
囲を与えている。
【００５７】
【表２】
【００５８】ＣａｓｅＩＩに適した範囲は、露光波長λ
の関数というよりも表面レリーフ回折格子間隔ｄのより
強い関数である。表３は例を与えている。
【００５９】
【表３】
【００６０】〔カラー同調（ｔｕｎｉｎｇ）〕同調フィ
ルムを用いたカラー同調は、本発明の画像形成されたＨ
ＲＦに存在しているホログラムの再生波長を調整するの
に利用されることができる。ホログラムのカラー同調
は、Ｓｍｏｔｈｅｒｓらの米国特許第４９５９２８３号
明細書、Ｓｍｏｔｈｅｒｓらの米国特許第５０２４９０
９号明細書およびＧａｍｂｏｇｉらの米国特許第５１８
２１８０号明細書に記載されている。カラー同調は、画
像形成されたＨＲＦのカラー同調フィルムへの張り合わ
せステップとカラー同調フィルムから画像形成されたＨ
ＲＦへの成分の拡散を行うために、特定の時間と温度に
対して、積層板を過熱するステップとを含み、それによ
り、再生波長の変化が生ずる。カラー同調が利用される
時、カラー同調はＵＶ露光後で、ベーキング（すなわ
ち、スクロール炉における）の前に行われる。ＵＶ露光
とスクロール炉におけるベーキングに対する通常の条件
の詳細については例１を参照されたい。
【００６１】〔例１〕この例において、およその大きさ
１２７ｍｍ×１７７．８ｍｍ（５″×７″）の金属被覆
された表面レリーフホログラムがマスターホログラムと
して使用された。ホログラムは、垂直入射で、波長４７
６ｎｍの波長の光で照射される時、ホログラム面（「フ
ィルム垂直線」）に垂直な方向から約±３１°で役目を
果たすように設計されている。この金属被覆された表面
レリーフホログラムの回折格子間隔ｄは約９２５ｎｍで
あった。
【００６２】デュポンＯｍｎｉＤｅｘ（登録商標）７０
６ホログラフィック記録フィルム（ＨＲＦ、光源：イー
・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニ
ー、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）のおよその大きさ１
２７ｍｍ×１７７．８ｍｍ（５″×７″）のシートが、
この記録に使用された。このフィルムは、青と緑の化学
放射線に感度を持ち、ポリエステルフィルムベース、感
光性樹脂層および保護カバーシートで構成されている。
フィルムは処理時に少し縮む。ほの暗い、赤い安全光の
下で、保護カバーシートはＨＲＦシートから取り除か
れ、（カバーシート無しの）ＨＲＦシートはマスターホ
ログラムの金属被覆された側に張り合わせられた。得ら
れた積層構造は、マスターホログラム／感光性樹脂層／
ポリエステルフィルムベースであった。
【００６３】積層板は光学テーブル上に、マスター側を
下にして、平らに配置された。安定性を提供し、平坦さ
を確保するために、角がテーブルにテープで止められ
た。３０秒の設定期間後、積層板は、テーブルの上で、
フィルム垂直線から３０°の方向から入射する、アルゴ
ンイオンレーザからのＳ偏光された４７６ｎｍ光の平行
ビームで照射された。合計露光エネルギーは５０ｍＪ／
ｃｍ２であった。
【００６４】上述のレーザ露光後、積層板は、ＵＶ
「Ａ」放射線（ＵＶ「Ａ」放射線は、Ａｌｅｘ Ｒｙｅ
ｒによる著「Ｌｉｇｈｔ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｈ
ａｎｄｂｏｏｋ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉ
ｇｈｔ，Ｉｎｃ．、Ｎｅｗｂｕｒｙｐｏｒｔ，ＭＡ、
（１９９７年）において、波長３１５〜４００ｎｍの紫
外光であると定義されている）で、全露光量１００ｍＪ
／ｃｍ２で、感光性樹脂層／ポリエステルフィルムベー
ス側から露光され、次に、画像形成されたＨＲＦを提供
するために、ＯｍｎｉＤｅｘ（登録商標）Ｓｃｒｏｌｌ
Ｏｖｅｎ（イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・
アンド・カンパニー、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）に
おいて、１４０℃で８分間ベーキングされた。（Ｓｃｒ
ｏｌｌ Ｏｖｅｎにおけるベーキングのために、積層板
は、ＰＥＴベースの粘着テープを用いてＭｙｌａｒ（登
録商標）ＰＥＴウェブに固定され、次に、ベーキング中
は強制空気（ｆｏｒｃｅｄ−ａｉｒ）炉であるＳｃｒｏ
ｌｌ Ｏｖｅｎを、花綱のように（ｉｎ ｆｅｓｔｏｏ
ｎ ｆａｓｈｉｏｎ）移動させられた。）
【００６５】上で明細に述べたように、積層板をベーキ
ングした後、マスターは感光性樹脂層の画像形成された
ＨＲＦから除去され、感光性樹脂層は、両面のある透き
通った感圧性接着剤（Ｍａｃｔａｃ ＩＰ２１００、Ｍ
ｏｒｇａｎ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ Ｃｏ．、Ｓｔｏｗ，
ＯＨ）の一方の面に張り合わせられた。１枚のＣｒｏｎ
ａｒ（登録商標）ｂｌａｃｋ ＰＥＴ（イー・アイ・デ
ュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー、Ｗｉｌ
ｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）が両面のある接着剤の他方の面
に張り合わせられた。（この処置は、露光／硬化が行わ
れたホログラフィック記録フィルムにおいて、この時点
で存在しているならば、任意の表面レリーフパターンを
破壊するために行われた。この処理の後で観察可能なホ
ログラムは体積ホログラムであり、表面レリーフホログ
ラムではない。）得られた画像形成されたＨＲＦサンプ
ルは、観察領域のサイズ、約７３．５ｍｍ×１２２．５
ｍｍ（３″×５″）に調整された。
【００６６】画像形成されたＨＲＦサンプルの一方の側
の表面上に入射した（すなわち、光が、レーザ画像化が
行われたのと同じ側で、ＨＲＦのポリエステルフィルム
ベース上に入射した）、広帯域白色光源からの広帯域白
色光で照射された時、画像形成されたＨＲＦサンプル
は、およそ記録角度で照射された時、元の表面レリーフ
ホログラムのコピーを表示した。（４００が画像形成さ
れたＨＲＦ、４１０が画像形成されたＨＲＦの一方の側
の表面、４０５が広帯域白色光源である、個々の層は示
されないで図６に概略的に示されているように、）画像
形成されたＨＲＦサンプルの平面に垂直か、または、ほ
ぼ垂直に観察された時、観察されたホログラムは青であ
った。図６において、ある部分の位置決めが回転時にど
のように変わるかを説明するために、４１５は画像形成
されたＨＲＦ４００のある任意の部分を表わしている。
画像形成されたＨＲＦサンプルにおいて観察された、こ
の青いホログラムは、ｍ＝＋１次の回折光から得られた
主ホログラムであるという特徴をもった体積ホログラム
である。
【００６７】次に、図７で説明されているように、画像
形成されたＨＲＦサンプル４００は、一方の側の表面４
１０に垂直な軸４２０のまわりに１８０°回転させら
れ、そして、広帯域白色光源４０５は、回転後に、広帯
域白色光が、画像形成されたＨＲＦサンプルの一方の側
の表面の別の部分に入射するように、固定かほぼ固定さ
れるかのいずれかの状態にされた。
【００６８】回転に続いて、図８に説明されているよう
に、画像形成されたＨＲＦサンプル４００の一方の側の
表面４１０の別の部分に入射した、広帯域白色光源４０
５からの広帯域白色光で照射された時、画像形成された
ＨＲＦサンプル４００は、およそ記録角度での照射によ
り、元の表面レリーフホログラムのコピーを表示した。
観察されたホログラムは、（図８で説明されているよう
に、）画像形成されたＨＲＦサンプルの平面に垂直か、
または、ほぼ垂直に観察された時、明るい緑がかった金
であった。画像形成されたＨＲＦサンプルにおいて観察
された、この緑がかった金のホログラムは、ｍ＝−１次
の回折光から得られた補助ホログラムであるという特徴
をもった体積ホログラムである。
【００６９】同じ画像形成されたＨＲＦサンプル４００
がＨＲＦサンプルの表面に垂直な方向に入射する白色光
で照射された時、元の表面レリーフホログラムから観察
された再生と同じ２つの再生信号が観察されることがで
きた。１つの信号は、ほぼ元の入射露光角度で観察さ
れ、青であった。他の信号は、第１の信号の角度に対し
て、大きさが同じだが、符号（正または負）が反対の角
度で観察された。この信号はカラーが緑がかった金であ
った。
【００７０】この例におけるｍ＝＋１次に対して、傾斜
角度（Φ１）と間隔（Λ１）は、それぞれ１０°と１５
９ｎｍであった。
【００７１】この例におけるｍ＝−１次に対して、傾斜
角度（Φ−１）と間隔（Λ−１）は、それぞれ−１１°
と１８３ｎｍであった。
【００７２】上述の傾斜角度と間隔はｎ＝１．５１５
（使用されたタイプの感光性樹脂フィルムに対する通常
値である）を仮定して計算された。
【００７３】〔例２〕この例において使用された画像形
成されたＨＲＦサンプルは、表面レリーフホログラムか
ら除去された後に感光性樹脂に貼り付けられた感圧接着
剤が、黒裏張りフィルムと組み合わされた両面のある接
着剤の代わりに片面透明接着剤（Ｍｏｒｇａｎ Ａｄｈ
ｅｓｉｖｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｓｔｏｗ，Ｏｈｉｏか
ら利用できるＭａｃｔａｃ ＩＰ７０００）であったこ
とを除いて、例１において定義された体積ホログラムと
同様にして準備された。
【００７４】図７を参照して、画像形成されたＨＲＦサ
ンプルは、この例においては５００として示されている
（例１においては、４００で示された）。図９において
示されているように、５１０は画像形成されたＨＲＦサ
ンプル５００の第１表面であり、５１０は画像化が初期
に行われた、画像形成されたＨＲＦの側である。図７に
おいて、５１５はある部分の位置きめが回転時にどのよ
うに変わるかを説明するために、画像形成されたＨＲＦ
５００の任意のある部分を表わしている。広帯域白色光
源５０５による第１表面５１０の照射時に、画像形成さ
れたＨＲＦ５００は、およそ記録角度での照射により、
元の表面レリーフホログラムのコピーを表示した。（５
００が画像形成されたＨＲＦ、５１０が画像形成された
ＨＲＦの（一方の側の）第１表面、５０５が使用された
広帯域白色光源である、個々の層は示されないで図９に
概略的に示されているように、）画像形成されたＨＲＦ
サンプルの平面に垂直か、または、ほぼ垂直に観察され
た時、観察されたホログラムは青であった。この第１表
面５１０は、可干渉光源を用いて画像化が行われたＨＲ
Ｆの側、すなわち、この例ではポリエステルフィルムベ
ース側である、画像化中に可干渉光が入射した側であ
る。画像形成されたＨＲＦサンプルにおいて観察され
た、この青いホログラムは、ｍ＝＋１次の回折光から得
られた主ホログラムであるという特徴をもった体積ホロ
グラムである。
【００７５】次に、図１０において説明されているよう
に、画像形成されたＨＲＦサンプル５００は、画像形成
されたＨＲＦサンプル５００の中心面にある軸５２０の
まわりに１８０°回転させられ、そして、広帯域白色光
源５０５は、回転後に、広帯域白色光が、画像形成され
たＨＲＦサンプル５００の（他方の側の）第２表面５３
０に入射するように、固定かほぼ固定されるかのいずれ
かの状態にされた。
【００７６】回転に続いて、図１１に説明されているよ
うに、画像形成されたＨＲＦサンプル５００の第２表面
５３０上に入射した、広帯域白色光源５０５からの広帯
域白色光で照射された時、画像形成されたＨＲＦサンプ
ル５００は、およそ記録角度での照射により、元の表面
レリーフホログラムのコピーを表示した。観察されたホ
ログラムは、（図１１で説明されているように、）画像
形成されたＨＲＦサンプルの第２表面５３０に垂直か、
または、ほぼ垂直に観察された時、明るい緑がかった金
であった。画像形成されたＨＲＦサンプルにおいて観察
された、この緑がかった金のホログラムは、ｍ＝−１次
の回折光から得られた補助ホログラムであるという特徴
をもった体積ホログラムである。
【００７７】〔比較例１〕この例のＨＯＥは、以下の例
外をもつものとして、例１において説明された体積ホロ
グラムと同様にして準備された。
【００７８】（Ａ）使用されたマスターホログラムは例
１において準備された体積ホログラムであり、表面レリ
ーフホログラムではなかった。未露光の感光性樹脂フィ
ルムが張り合わされた側は、第１ホログラムの「ポリエ
ステルベース」側、すなわち、貼り付けられた黒のＣｒ
ｏｎａｒ（登録商標）をもつ側と反対側であった。
【００７９】（Ｂ）画像化に使用された入射レーザビー
ムの角度は、例１において使用された角度と同様であっ
たが、同じではなかった。角度は、例１と同じ位置と方
向に、レーザビーム内で例１のホログラムを配置し、観
察されるホログラフィック画像が、観察者により決定さ
れる効率が最大化されるまで、入射レーザビーム角度を
調整することにより決定された。このレーザ照射下で、
例１のホログラムは１つの画像再生角度のみを示した。
例１と同様に、露光と処理を行った後に、この例におい
て作成された、画像形成されたＨＲＦは、広帯域白色光
で照射された（例１に対する図６において示されている
のと同様に）。記録された体積ホログラムはおよそ記録
角度での照射で、元の表面レリーフホログラムのコピー
を表示した。観察されたホログラムは青で、ｍ＝＋１の
主ホログラムであるという特徴をもっていた。記録され
たホログラムが記録時に使用された軸に対して１８０°
回転させられた時（回転は図６において示されているの
と同様である）、ホログラムは観察されなかった。
【００８０】〔比較例２〕例１においてマスターとして
使用された元の表面レリーフホログラムは、３０°の照
射角度で、種々の波長（４７６ｎｍ、４８８ｎｍ、５１
４ｎｍ、５３２ｎｍおよび６４７ｎｍ）のレーザ光で照
射された。それぞれの波長に対して、他の波長が存在し
ない状態で観察されると、ホログラフィック画像はフィ
ルム垂直線に近い再生角度で見ることができた。他の任
意の角度では他の再生は観察されなかった。入射レーザ
光が、最初の観察で使用された側に対して、フィルム垂
直線の反対側から入射するように、ホログラムがホログ
ラムの平面に垂直な軸のまわりに１８０°回転させられ
た時（図６において示されているのと同様な回転）、同
じレーザカラーの再生画像が、フィルム垂直線方向近く
で再び観察された。
【００８１】〔例３〕この例は、表面レリーフホログラ
ムの金属被覆された側または金属被覆されていない側の
いずれかが、本発明における表面レリーフホログラムを
コピーするために使用されることができることを説明し
ている。
【００８２】この例の２つのＨＯＥは、以下の例外をも
つものとして、例１において説明されている体積ホログ
ラムと同様にして準備される。
【００８３】（Ａ）マスターホログラムが除去された後
にＨＯＥに貼り付けられた感圧接着剤が、片面透明接着
剤（Ｍａｃｔａｃ ＩＰ７０００、Ｍｏｒｇａｎ Ａｄ
ｈｅｓｉｖｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｓｔｏｗ，Ｏｈｉ
ｏ）であり、両面接着剤ではなかった。黒い材料は貼り
付けられていなかった。
【００８４】（Ｂ）この例において準備されたＨＯＥの
１つは、例１においてと同様に、表面レリーフホログラ
ムの金属被覆された側に張り合わせられた後、露光され
た。他のＨＯＥは表面レリーフホログラムの他の側（金
属被覆されていない）に張り合わせられた後、露光され
た。
【００８５】両方のＨＯＥは例１および２において述べ
られ、図６および７において説明されているように、広
帯域白色光において観察された。例１および２に述べら
れている再生信号は、元の表面レリーフホログラムの金
属被覆された側から生成されたＨＯＥと金属被覆されて
いない側から生成されたＨＯＥの両方に対して観察され
た。
【００８６】〔預言的な例１〕この例のＨＯＥは、以下
の例外をもつものとして、例１の技術および材料を用い
て、準備される。
【００８７】（Ａ）感光性樹脂（ＨＲＦ、光源：イー・
アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニ
ー、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）は赤の化学放射線に
反応する。
【００８８】（Ｂ）露光波長は６４７ｎｍである。
【００８９】得られたＨＯＥはおよそ記録角度で入射す
る広帯域白色光で照射される。画像形成されたＨＲＦサ
ンプルの平面に垂直か、または、およそ垂直に観察され
る時、観察されるホログラムは赤である。
【００９０】白色光源は、固定か、およそ固定のいずれ
かのままであり、図７において説明されているように、
ＨＯＥはフィルム面に垂直な軸のまわりに１８０°回転
させられる。ホログラフィック再生は観察されない。次
に、ホログラムは暗視ビュア（ｖｉｅｗｅｒ）のような
ＩＲ感受性デバイスを通して観察される。（反転された
深さ情報をもつ）元のホログラムのＩＲ画像は、白色光
源が記録角度に近い角度で、ビュアがフィルム面に垂直
な角度に位置する時に観察される。
【００９１】ホログラムは、白色光源が固定か、およそ
固定のままにされた状態で、元の位置へ戻され、ＨＯＥ
が、図１０におけるのと同様に、フィルム面、そして、
反射面内にある軸のまわりに１８０°回転させられる。
ホログラフィック再生は観察されない。次に、ホログラ
ムは暗視ビュアのようなＩＲ感受性デバイスを通して観
察される。元のホログラムのＩＲ画像は、白色光源が記
録角度に近い角度で、ビュアがフィルム面に垂直な角度
に位置する時に観察される。
【００９２】〔例４〕この例は、本発明において、体積
位相材料における表面レリーフホログラムのコピーに関
する深さ情報を説明している。
【００９３】この例のＨＯＥは、以下の例外をもつもの
として、例１において述べられている体積ホログラムと
同様にして準備された。
【００９４】（Ａ）マスターホログラムが除去された後
にＨＯＥに貼り付けられた感圧接着剤が、片面透明接着
剤（Ｍａｃｔａｃ ＩＰ７０００、Ｍｏｒｇａｎ Ａｄ
ｈｅｓｉｖｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｓｔｏｗ，Ｏｈｉ
ｏ）であり、両面接着剤ではなかった。黒い材料は貼り
付けられていなかった。
【００９５】（Ｂ）この例でマスターとして使用された
表面レリーフホログラムは、画像の一部がフィルムの平
面内に存在するように見え、一部がフィルムの背後で
「浮いている」ように見える、すなわち、ホログラムが
明かな「深さ」を有している、ホログラムであった。そ
の他の点では、再生特性は、例１の表面レリーフホログ
ラムにおいて使用されたものとほぼ同じであったため、
全ての記録された傾斜角度と間隔もまた例１の記録され
たＨＯＥのものとほぼ同じであった。
【００９６】この例のＨＯＥは、画像形成されたＨＲＦ
サンプルの一方の側の表面上に入射する広帯域白色光に
おいて最初に観察され、およそ記録角度での照射時に、
元の表面レリーフホログラムのコピーを表示した。観察
されたホログラムは、図６において説明されているよう
に、およそフィルム面に垂直に観察される時、青であっ
た。このホログラムは、元の表面レリーフホログラムか
らのｍ＝＋１次の回折光の記録から得られた主ホログラ
ムであるという特徴をもっていた。
【００９７】次に、画像形成されたＨＲＦサンプルは、
図８において説明されている位置に、図７において説明
されているように、フィルム面に垂直な軸のまわりに１
８０°回転させられた。広帯域白色光源は、ホログラム
がおよそ記録角度で照射されるように、およそ固定され
たままにされた。観察されたホログラムは、明るい、緑
がかった金であって、元のホログラムの「深い」部分は
ホログラムの前で浮いているように見えたため、画像
は、フィルム面を通して反転されてはいるが、元の画像
のように見えた。このホログラムは、元の表面レリーフ
ホログラムからのｍ＝−１次の回折光の記録から得られ
た補助ホログラムであるという特徴をもっていた。
【００９８】次に、画像形成されたＨＲＦサンプルと白
色光源が元の位置に戻された、その結果、観察された再
生は、再び、元の表面レリーフホログラムの青のコピー
となった。次に、ホログラムが、背面からではあるが、
およそ記録角度で照射されるように、ＨＯＥは、フィル
ム面、そして、図１０における反射面に存在する軸のま
わりに１８０°、図１１において示されている位置まで
回転させられた。観察されたホログラムは、明るい、緑
がかった金であって、その他の点では、元のホログラム
と同じであった。このホログラムは、共役方向で照射さ
れた、上述したのと同じ補助ホログラムであった。
【００９９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ホログラフィック光学要素は全くコピーできなくされて
おり、その結果、現在当技術分野で公知のホログラフィ
ック技術を用いては偽造されることができないこととし
たので、セキュリティ用途における要求を満足させ得
る、ホログラフィック光学要素を作製する方法およびセ
キュリティデバイスとして使用される要素の真正を確立
する関連方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】物体波がＳＩＧで、参照波がＲＥＦで示されて
いる、反射ホログラムの接触コピーのいくつかの基本的
な特徴を説明する図である。
【図２】記録媒体２０（たとえば、ＨＲＦ）を表面レリ
ーフホログラム９０に光学的に結合するために存在して
いるカップリング媒体３０（たとえば、カップリング液
体）を有している通常のコピーをするためのスタック
（ｓｔａｃｋ）を説明する図である。
【図３】説明的であるが、通常の回折格子間隔値（ｄ＝
１０００ｎｍ）と光源照射波長（λＣ＝５１４ｎｍ）に
対して、表面レリーフホログラム（９０）からの空気中
における再生を説明する図である。（光線は、奇数およ
びゼロ次数の回折に対してのみ示されている）
【図４】表面レリーフホログラム（９０）からの感光性
樹脂媒体（たとえば、約１．５の屈折率を有しているＨ
ＲＦ）における再生を説明する図である。
【図５】白色光ビームの入射角度が変わる時に（この図
において示されているように、角度θに対して青、角度
δに対して金）、観察者により見られる、異なるカラー
の２つのホログラムを説明する図である。これらの異な
るカラーのホログラムを観察することは、本発明のホロ
グラフィック光学要素の真正を確立する方法の１つであ
る。
【図６】視線をＨＯＥに垂直にした状態で、広帯域白色
光源（４０５）でＨＯＥの一方の側４１０から照射した
時に、本発明のホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）
（４００）の観察者により見られた時の、ホログラフィ
ック画像の特徴を説明する図である。この図は、また、
セキュリティデバイスとして本発明のＨＯＥを立証する
１つの方法である。
【図７】視線をＨＯＥに垂直にした状態で、広帯域白色
光源（４０５）でＨＯＥの一方の側４１０から照射した
時に、本発明のホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）
（４００）の観察者により見られた時の、ホログラフィ
ック画像の特徴を説明する図である。この図は、また、
セキュリティデバイスとして本発明のＨＯＥを立証する
１つの方法である。
【図８】視線をＨＯＥに垂直にした状態で、広帯域白色
光源（４０５）でＨＯＥの一方の側４１０から照射した
時に、本発明のホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）
（４００）の観察者により見られた時の、ホログラフィ
ック画像の特徴を説明する図である。この図は、また、
セキュリティデバイスとして本発明のＨＯＥを立証する
１つの方法である。
【図９】最初にＨＯＥの一方の側（５１０）から、その
後、ＨＯＥの他方の側（５３０）から、広帯域光源（５
０５）で照射した時に、本発明のＨＯＥ（５００）の観
察者により見られた時の、ホログラフィック画像の特徴
を説明する図である。この図は、また、セキュリティデ
バイスとして本発明のＨＯＥを立証する別の方法であ
る。
【図１０】最初にＨＯＥの一方の側（５１０）から、そ
の後、ＨＯＥの他方の側（５３０）から、広帯域光源
（５０５）で照射した時に、本発明のＨＯＥ（５００）
の観察者により見られた時の、ホログラフィック画像の
特徴を説明する図である。この図は、また、セキュリテ
ィデバイスとして本発明のＨＯＥを立証する別の方法で
ある。
【図１１】最初にＨＯＥの一方の側（５１０）から、そ
の後、ＨＯＥの他方の側（５３０）から、広帯域光源
（５０５）で照射した時に、本発明のＨＯＥ（５００）
の観察者により見られた時の、ホログラフィック画像の
特徴を説明する図である。この図は、また、セキュリテ
ィデバイスとして本発明のＨＯＥを立証する別の方法で
ある。
【符号の説明】
１ ＨＲＦ（ホルグラフィック記録フィルム） ５ マスターホログラム ＳＩＧ 物体波 ＲＥＦ 参照波 １０ 記録媒体基板 ２０ 記録媒体 ３０ カップリング媒体 ５０ 入射ビーム（ｉｃ＝４５°） ６０ ｍ＝＋１の回折されたビーム ７０ ｍ＝０の反射され、回折されていないビーム ８０ ｍ＝３の回折されたビーム ８５ 金属被覆された層 ９０ 表面レリーフホログラム １００ フィルム垂直線 ２００ 光源ビーム ２１０ ｍ＝＋１の回折されたビーム ２２０ ｍ＝０の反射されたビーム ２３０ ｍ＝−１の回折されたビーム ２４０ ｍ＝３の回折されたビーム ２５０ スタック２６０に垂直な破線 ２６０ スタック ３００ 画像形成されたＨＲＦサンプル ３１０ 広帯域白色光源 ３２０ 画像形成されたＨＲＦの一方の側の表面 ４００、５００ 画像形成されたＨＲＦサンプル、ホロ
グラフィック光学要素 ４０５、５０５ 広帯域白色光源 ４１０、５１０ 画像形成されたＨＲＦの一方の側の表
面、ホログラフィック光学要素の一方の側 ４１５、５１５ 画像形成されたＨＲＦの任意の部分 ４２０ ４１０に垂直な軸 ５２０ 画像形成されたＨＲＦサンプルの中心面内にあ
る軸 ５３０ 画像形成されたＨＲＦサンプルの第２表面、ホ
ログラフィック光学要素の一方の側
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シルビア ヒューイット スティーブンソ ン アメリカ合衆国 19810 デラウェア州 ウィルミントン インディアン フィール ド ロード 35 Ｆターム(参考） 2K008 AA13 BB04 EE04 FF11 FF17 GG01 HH19

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セキュリティデバイスとして役立つ体積
    ホログラフィック光学要素を作製する方法であって、 （ａ）感光層と表面レリーフホログラムが、１）直接接
    触、および、２）それぞれが１を超える屈折率をもつ１
    つまたは複数の媒体により分離されることからなるグル
    ープから選択された関係にあるような形で、表面レリー
    フホログラムに隣接して感光層を配置するステップと、 （ｂ）少なくとも１つの主ホログラムと少なくとも１つ
    の補助ホログラムを備えている反射ホログラムとして表
    面レリーフホログラムを感光層に記録するために、前記
    感光層と前記表面レリーフホログラムを可干渉性光ビー
    ムにさらすステップと、 （ｃ）体積ホログラフィック光学要素を得るために、画
    像形成された前記感光層から前記表面レリーフホログラ
    ムを分離するステップとを備えることを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項２】 以下の関係 ｜２ｎｒｓｉｎ（Φ）ｃｏｓ（Φ）｜＜１ ４５０ｎｍ≦２ｎｒΛｃｏｓ（Φ）≦７００ｎｍ ｜ｓｉｎ−１｛２ｎｒｓｉｎ（Φ）ｃｏｓ（Φ）｝｜≧
    ５° を満たすような値を有している、ｎｒ、ΛおよびΦで実
    行され、それにより、前記ホログラフィック光学要素に
    おいて生成された少なくとも１つの補助ホログラムが見
    られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記感光層が、カップリング剤、エチレ
    ンで非飽和の（ｅｔｈｙｌｅｎｉｃａｌｌｙ ｕｎｓａ
    ｔｕｒａｔｅｄ）モノマーおよび光開始剤（ｐｈｏｔｏ
    ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）または光開始剤システムを備えて
    いる感光性樹脂層であることを特徴とする請求項１に記
    載の方法。
  4. 【請求項４】 前記配置するステップが、前記感光層を
    前記表面レリーフホログラムと直接接触させて配置する
    ことにより行われることを特徴とする請求項１に記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 前記配置するステップが、前記感光性層
    を前記表面レリーフホログラムから、それぞれが１を超
    える屈折率を有している１つまたは複数の媒体だけ離す
    ことにより行われることを特徴とする請求項１に記載の
    方法。
  6. 【請求項６】 請求項１の方法により作製されることを
    特徴とするホログラフィック光学要素。
  7. 【請求項７】 正の整数である回折次数ｍ１を有してい
    る少なくとも１つの主ホログラムと、ｍ２がｍ１に等し
    くないという条件で、負または正の整数である回折次数
    ｍ２を有している少なくとも１つの補助ホログラムとを
    備えていることを特徴とする請求項６に記載のホログラ
    フィック光学要素。
  8. 【請求項８】 前記少なくとも１つの主ホログラムが正
    の奇数である回折次数ｍ１を有しており、また、前記少
    なくとも１つの補助ホログラムが負の奇数である回折次
    数ｍ２を有していることを特徴とする請求項７に記載の
    ホログラフィック光学要素。
  9. 【請求項９】 ｍ１が＋１であり、また、ｍ２が＝−１
    であることを特徴とする請求項８に記載のホログラフィ
    ック光学要素。
  10. 【請求項１０】 ホログラフィック光学要素の真正を確
    立する方法であって、 （ａ）ホログラフィック光学要素の表面に対する垂直線
    に対して計測された角度θで、白色光でホログラフィッ
    ク光学要素を照射し、同時に、ホログラフィック光学要
    素を垂直線に沿って観察し、それにより、｜θ｜がおよ
    そ１５°〜５５°の範囲にある、第１カラーを有してい
    るホログラフィック画像を見るステップと、 （ｂ）ホログラフィック光学要素の表面に対する垂直線
    に対して計測された角度δ＝−θ±１５°で、白色光で
    ホログラフィック光学要素を照射し、同時に、ホログラ
    フィック光学要素を垂直線に沿って観察し、第１カラー
    の波長より長い波長を特徴とする第２カラーを有してい
    るホログラフィック画像が観察できるかを確認するステ
    ップと、 （ｃ）第１カラーのホログラフィック画像がステップ
    （ａ）で観察され、第２カラーのホログラフィック画像
    がステップ（ｂ）で観察される時のみ、ホログラフィッ
    ク光学要素が本物であると立証するステップとを備える
    ことを特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】 ホログラフィック光学要素の真正を確
    立する方法であって、 （ａ）ホログラフィック光学要素の中心面に対する垂直
    線に対して計測された角度θで、白色光でホログラフィ
    ック光学要素の第１表面を照射し、同時に、ホログラフ
    ィック光学要素の第１表面を垂直線に沿って観察し、そ
    れにより、｜θ｜が１５°〜５５°の範囲にある、第１
    カラーを有しているホログラフィック画像を見るステッ
    プと、 （ｂ）ステップ（ａ）からの照射が、今度は第２表面上
    に入射するように、照射を続けながら、ホログラフィッ
    ク光学要素の中心面の軸のまわりに１８０°ホログラフ
    ィック光学要素を回転し、同時に、ホログラフィック光
    学要素の第２表面を垂直線に沿って観察し、第１カラー
    の波長より長い波長を特徴とする第２カラーを有してい
    るホログラフィック画像が観察できるかを確認するステ
    ップと、 （ｃ）第１カラーのホログラフィック画像がステップ
    （ａ）で観察され、第２カラーのホログラフィック画像
    がステップ（ｂ）で観察される時のみ、ホログラフィッ
    ク光学要素が本物であると立証するステップとを備える
    ことを特徴とする方法。
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