JP2008527449A - ホログラフィックセキュリティ機能を有するオブジェクトおよび当該機能を作製するための方法 - Google Patents

Abstract

例えば、銀行券または別のセキュリティ文書に対する光学的セキュリティ機能には、互いの上に配置された第１および第２ホログラフィック層（６，７）が含まれる。各層は、例えば２つのガウスビームの干渉パターンによって記録可能な比較的簡単な反射形体積ホログラム（８，９）を含んでいる。体積ホログラム（８，９）は、格子間隔および／または方向が異なり、また広がりも異なるため、見る人は、これらの体積ホログラムを簡単に区別して検証することができる。これらのホログラムは単純であるため、セキュリティ機能を簡単に作製することができる。その一方で、その２層構造により、そのコピーが困難になりかつ高い回折効率が得られる。

Description

本発明は、第１反射形体積ホログラムを含む第１ホログラフィック層と、第２反射形体積ホログラムを含みかつまた第１ホログラフィック層の上に設けられた第２ホログラフィック層とを備えたホログラフィックセキュリティ機能を有するオブジェクトに関する。本発明はまたこのようなセキュリティ機能を作製する方法に関する。

背景技術
セキュリティ機能にホログラムを使用して偽造を防止することには公知である。

US 6 529 297には３つの反射形体積ホログラムを有するホログラムが記載されており、これらの反射形体積ホログラムは、拡散ビームによって記録されて、相異なる３つの知覚可能な位置に相異なる色の３つの拡散ビームスポットが形成される。

発明の開示
本発明の一般的な目的は、いくつかの体積ホログラフィック層を有する上記のタイプのセキュリティ機能を有するオブジェクトを提供することであり、またこのオブジェクトを容易に作製かつ検証可能にすることである。このようなセキュリティ機能を作製する方法を提供することも本発明の目的である。

本発明の上記の目的と、説明が進むにしたがってさらに容易に明らかになるさらに別の目的とを実現するために、本発明の第１の様相では、第１体積ホログラムも第２体積ホログラムも共にそれぞれ２つのガウスビーム間の干渉パターンに相応する。真の「ガウスビーム」は、実質的に球形の位相面を有しかつ強度がガウス分布している光ビームのことであるが、本発明のコンテキストでは、マスクを通過した後に一部がマスクされる真のガウスビームもガウスビームと考えることにし、ここでこのマスクにより、ビームの周辺部においてこのビームの一部が切り取られる。

本発明の第１の様相による作製方法において、各ホログラフィック層は２つのコヒーレントガウスビームによって照明されて、第１および第２の反射体積ホログラムがそれぞれ形成される。

ガウスビームの特別なケースが平面波である。上記の定義の意味において、平面波の周縁部をカットするマスクを通過した平面波もなお平面波と見なされる。

したがって本発明の第２の様相において、第１体積ホログラムも第２体積ホログラムも共に、所定の格子ベクトルを有する均一なブラック回折格子である。このような体積ホログラムはそれぞれ、２つの平面波の干渉パターンを記録することによって作製することができる。第１および第２体積ホログラムの格子ベクトルは、方向および／または長さが異なっており、これによってこれらの体積ホログラムは、異なる色の光を反射するかまたは別の方向に反射する。したがってこれらのホログラムは、作製が容易なだけではなく、また容易に区別して検証することも可能である。

同様に、本発明の第３の様相において、第１および第２体積ホログラムはそれぞれ、方向についての第１の範囲および第２の範囲にビームを反射する。ここでこの第１および第２の範囲は互いに異なる。したがってここでもこのようなホログラムは、容易に区別できまた検証することができる。これらの第１および第２の範囲は有利には重なり合ってはおらず、これによってこれらの２つの層からの反射を容易に区別することができる。

有利には本発明のすべての様相において、拡散白色光による照明の下で、第１ホログラムの最大反射率が、第２ホログラムの最大反射率とは異なる方向および異なる波長において得られるようにするとよい。これにより、オブジェクトを拡散白色光によって照明しながらさまざまな角度からオブジェクトを見ることによってホログラムを検証することができる。見る角度に依存して、第１または第２ホログラフィ層からの色の異なる反射が顕著になる。

上で示した本発明の様相の別の有利な実施形態において、第１ホログラムおよび第２ホログラムは異なる形状を有する。言い換えると、上記のホログラフィック層に平行な方向において、第１ホログラムの空間的な広がりと、第２ホログラムの空間的な広がりとは異なるのである。この場合に、これらのホログラムは、適当な方向から見た場合、別の形状で「ライトアップ」されることになり、これによってさらに第１ホログラムからの反射と、第２ホログラムからの反射とを容易に区別することができる。

上記のオブジェクトは有利には、銀行券または偽造を困難にすべきであるパスポート、ＩＤカード、運転免許証、小切手、クレジットカード、包装、貴重品用のタグ、データ媒体、またはレターヘッドなどの別のセキュリティ文書とすることが可能である。

本発明のコンテキストにおいて、「反射」形の体積ホログラムを有するホログラフィック層は、層の第１の面側から読み取り光で照明した場合にこの層の第１の面側から光を反射して出す体積ホログラムを有する層のことを指し示すと理解されたい。すなわち、このホログラムの格子ベクトルは、第１の面を通って入射する入射光と、この同じ第１の面を通って出射する出射光とに対してブラッグ条件が満たされるようになっているのである。

本発明において、「均一なブラッグ回折格子」という用語は、ホログラム全体にわたって同じ格子ベクトルを有するブラッグ回折格子からなる体積ホログラムを指し示すために使用される。格子の振幅（amplitude）はホログラフィック層にわたって変化することが可能であり、また格子がホログラフィック層の一部において欠落していてもよいが、格子が存在する場所においてはどこであってもホログラフィック層全体にわたって格子面の方向および間隔は同じである。

図面の簡単な説明
本発明の以下の詳細な説明を考察すれば、本発明をより一層理解でき、また上記の目的とは別の目的も明らかになろう。この説明では添付の図面を参照し、ここで：
図１は、ホログラフィックセキュリティ機能を有する銀行券を示しており、
図２は、図１の線II−IIに沿った断面図であり、
図３は、平面波によるホログラフィック層の書き込みを示しており、
図４は、拡散ガウスビームによるホログラフィック層の書き込みを示している。

本発明の実施形態
図１には本発明によるオブジェクトが銀行券の形態で示されている。この銀行券は、紙のような薄くフレキシブルな材料からならなる支持体１を有しており、これには慣用のセキュリティ機能２、画像３およびテキスト内容４が被着されている。この銀行券にはさらに、以下に説明するセキュリティ機能５が含まれている。

図２から最もよくわかるようにセキュリティ機能５には、２つ（またはそれ以上の）ホログラフィック層６，７が含まれている。第１ホログラフィック層６は、支持体１の上に配置されており、またこれに付着している。第２ホログラフィック層７は、第１ホログラフィック層６の上に配置されている。各ホログラフィック層６，７は、少なくとも１つの反射形体積ホログラム８，９をそれぞれ含んでいる。ホログラフィック層６，７に平行な方向におけるホログラム８，９の空間的な広がりはそれぞれ異なっている。図１および２の実施形態において、第１ホログラム８は円を塗りつぶすように広がっているのに対して、第２ホログラム９は、グリフ「１００」を塗りつぶすように広がっている。

２つの体積ホログラム８，９は、上で述べた意味での反射形体積ホログラムである。すなわち、セキュリティ機能５を支持している側から支持体１を照明すると、ホログラムによって光が反射されて戻る。図２には、拡散白色光による照明に伴う、第１および第２体積ホログラム８，９からの反射の角度範囲１０，１１がそれぞれ略示されている。有利には範囲１０，１１は異なっており、また好ましくは重なり合わない。これによってこれを見る人が、異なる体積ホログラム８，９からの反射光を容易に区別できるようにする。

図１および２の実施形態において２つの体積ホログラム８，９は、均一なブラッグ回折格子である。すなわち、これらのホログラムは、ホログラム層の吸収率および／または屈折率を周期的に変化させることによって形成されるのである。このような周期的な変化は、ふつう（位置に依存する）局所的な振幅および格子ベクトルによって表される。ここで使用される意味での均一なブラッグ回折格子において、与えられたホログラムの格子ベクトルは、いずれの箇所においても同じである。すなわち、ホログラム全体にわたって方向および格子間隔（grating spacing）は同じままであり、これに対して振幅がこのホログラム内の位置に依存し得るのである。例えば、第１体積ホログラム８においてこの振幅は、円内で固定値をとるのに対して、円の外ではゼロに低下する。

２つの体積ホログラム８，９の格子ベクトルは、方向および／または大きさが異なり、これによって相異なる反射の範囲１０，１１および／または相異なる反射色が得られる。一般的には拡散白色光の下で図１および図２の実施形態を見ると、第１体積ホログラム８からの反射は、第１角度範囲１０から第１スペクトル範囲において見ることができるのに対して、第２体積ホログラム９からの反射は、第２角度範囲１１から第２スペクトル範囲において見ることができる。一般的に２つの体積ホログラム８からの光の角度およびスペクトル範囲は異なる。

反射光の輝度、角度範囲およびスペクトル範囲はふつう、ホログラフィック層の屈折率、格子ベクトルおよび振幅ならびにホログラムの厚さなどの複数のパラメタに依存する。

２つの体積ホログラム８，９を単一の層において重ね合わせるのではなく、これらを別個のホログラフィック層に配置することによって、ホログラムの厚さを小さく維持しながら反射の効率を高めることができる。ホログラムの厚さが小さいことは有利である。それは、厚いホログラムの角度選択性は高く、したがって見るのが一層難しいからである。

容易に見ることができる反射を得るために有利な体積ホログラム８，９の厚さは、各ホログラムに対して１０〜１５μｍであるが、セキュリティ機能５の所望の光学的特性に依存して一層厚いまたは薄いホログラムも使用可能である。

図１および２の体積ホログラムを作製する方法は図３に示されている。ここで提案する手順において、体積ホログラム８，９は、コヒーレントな２つの単色平面波２２，２３の干渉パターンによって、単一の感光性ホログラフィック層２０（当業者には公知のようにこれは層６，７のうちの１つまたは別個のマスタホログラムとすることができる）を互いに別個に照明することによって作製される。横方向にホログラムを構造化するため、ホログラフィック層２０の少なくとも一方の側にマスク２１を配置することができる。マスク２１が防止するのは、ホログラフィック層２０の所望の領域外に干渉パターンが形成されてしまうことである。照明の間、ホログラフィック層２０は、基板上または適切な基板対（図示せず）の間に配置することができる。

ホログラムを形成したくないエリアをマスクする代わりに、これらのエリアをまず均一光によって照明し、その後、ホログラフィック層２０全体を干渉パターンにする。この場合、この干渉パターンは、前に照明されていない領域だけに記録される。

照明の後、マスク２１を取り除き、また例えば、熱、化学または光化学処理によってホログラフィック層２０内にホログラムを定着することができる。

ホログラムの記録および定着の詳細は、ホログラフィック層２０に使用される記録材料に依存する。さまざま記録材料が公知である。例えばWO 03/036389を参照されたい。

図１および２のセキュリティ機能５を作製するため、所望の形状および方向のホログラムをそれぞれ有する上記のようなホログラフィック層２０を２つ作製することができ、つぎにこれらを互いにまた支持体１に積層する。

図３に示した作製ステップは、マスク２１との組み合わせで単純な平面波２２，２３を使用しているため、この作製ステップは容易に行うことができる。同程度に簡単な方法が図４に示されており、ここでは平面波の代わりに２つのガウスビーム２４，２５が使用される。当業者には公知のようにガウスビーム２４，２５は、平面波と同程度に容易に（時として平面波よりも容易に）形成可能である。平面波とは異なり、ガウスビームの位相面はふつう曲がっており、またビームは収束性または発散性である。

このようにして作製されるホログラムは、２つのガウスビーム間の干渉パターンに相当し、またふつう、相応に変化する局所的な格子ベクトルを有することになる。拡散白色光において見ると、これらのホログラムからの反射光は、再び実質的にガウスビームに相当することになる。

図３および４の作製法においてホログラフィック層６，７は、別個に作製され、つぎに組み合わされてセキュリティ機能５が形成され、これを支持体１に被着することができる。択一的には第１ホログラフィック層６をまず支持体１に被着して、つぎに第２ホログラフィック層７を第１ホログラフィック層６の上に被着することができる。

有利にはセキュリティ機能５は、支持体１の「暗い」部分、例えば、支持体１が暗い印刷パターンを支持する部分に被着される。これによって体積ホログラム８，９から反射される光が見易さが改善される。言い換えると、最良の結果を得るため、セキュリティ機能５は、体積ホログラム８，９の最大反射率よりも反射率の小さい支持体１のエリアに配置するとよい。体積ホログラム８，９の反射率が異なる場合、セキュリティ機能５のエリアにおける支持体１の反射率は、第１ホログラフィック層６の最大反射率よりも小さく、かつ第２ホログラフィック層９の最大反射率よりも小さくするとよい。支持体１はセキュリティ機能の領域において非透明とするとよい。

図１および２の実施形態において、ホログラフィック層６，７は支持体１の上に配置される。択一的には層６，７のうちの１つまたは両方を支持体１に埋め込むことができる。

上記の結果、本発明によるセキュリティ機能は、容易に作製および検証可能である。相異なる層に相異なる体積ホログラムを有するそのマルチレイア特性によって、偽造およびコピーが困難になる。殊に、ホログラフィック密着コピー処理（holographic contact copy process）を使用したマルチレイア構造の複製は困難である。

体積ホログラム８，９は別個のホログラフィック層６，７に別々に作製されるため、ホログラフィック層６に別の後処理ステップを施すことが可能になる。例えば、各層６，７は、同じビーム幾何学形状を有する同じレーザを使用して記録することができるが、引き続いて１つのホログラフィック層だけに収縮処理、例えば熱または化学処理を施して、その格子ベクトルを、収縮させていない層の格子ベクトルと比べて変化させることができる。

ここまで、現時点における本発明の有利な実施形態を図示して説明したが、本発明はこれらに制限されることはなく、特許請求の範囲内でさまざまに実現および実施できることを明瞭に理解されたい。

ホログラフィックセキュリティ機能を有する銀行券を示す図である。 図１の線II−IIに沿った断面図である。 平面波によるホログラフィック層の書き込みを示す図である。 拡散ガウスビームによるホログラフィック層の書き込みを示す図である。

Claims (12)

1. 支持体（１）と、
   第１反射形体積ホログラム（８）を含む第１ホログラフィック層（６）と、
   第２反射形体積ホログラム（９）を含みかつ前記の第１ホログラフィック層（６）上にある第２ホログラフィック層（７）とを含む、ホログラフィックセキュリティ機能を有するオブジェクトにおいて、
   前記の第１および第２体積ホログラム（８，９）はそれぞれ、２つのガウスビーム間の干渉パターンに相当することを特徴とする、
   ホログラフィックセキュリティ機能を有するオブジェクト。
2. 支持体（１）と、
   第１の反射形体積ホログラム（８）を含む第１ホログラフィック層（６）と、
   第２の反射形体積ホログラム（９）を含みかつ前記の第１ホログラフィック層（６）上にある第２ホログラフィック層（７）とを含む、ホログラフィックセキュリティ機能を有するオブジェクトにおいて、
   前記の第１および第２体積ホログラム（８，９）はそれぞれ、あらかじめ定めた格子ベクトルを有する均一なブラッグ回折格子であり、
   前記の第１および第２体積ホログラム（８，９）の格子ベクトルは、方向および／または長さが異なることを特徴とする、
   例えば請求項１に記載されたホログラフィックセキュリティ機能を有するオブジェクト。
3. 支持体（１）と、
   第１の反射形体積ホログラム（８）を含む第１ホログラフィック層（６）と、
   第２の反射形体積ホログラム（９）を含みかつ前記の第１ホログラフィック層（６）上にある第２ホログラフィック層（７）とを含む、ホログラフィックセキュリティ機能を有するオブジェクトにおいて、
   照明を拡散するために、前記の第１および第２の体積ホログラム（８，９）は、方向についての第１および第２の範囲（１０，１１）にそれぞれビームを反射し、当該の第１および第２の範囲（１０，１１）は相異なることを特徴とする、
   例えば、請求項１または２に記載のホログラフィックセキュリティ機能を有するオブジェクト。
4. 前記の第１および第２の範囲（１０，１１）は重なり合わない、
   請求項３に記載のオブジェクト。
5. 白色光による拡散照明の下で、前記の第１反射形体積ホログラム（８）の最大反射率は、第２反射形体積ホログラム（９）の最大反射率とは異なる方向および異なる波長にて得られる、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載のオブジェクト。
6. 前記の第１ホログラフィック層（６）は、支持体（１）の上に配置されている、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載のオブジェクト。
7. 前記のホログラフィック層（６，７）に平行な方向にて、前記の第１反射形体積ホログラム（８）の空間的な広がりと、第２反射形体積ホログラム（９）の空間的な広がりとが異なる、
   請求項１から６までのいずれか１項に記載のオブジェクト。
8. 前記オブジェクトは、セキュリティ文書、例えば、銀行券である、
   請求項１から７までのいずれか１項に記載のオブジェクト。
9. 前記のセキュリティ機能は、反射率が第１ホログラフィック層（６）の最大反射率よりも小さくかつ第２ホログラフィック層（７）の最大反射率より小さい前記の支持体（１）のエリアに配置されている、
   請求項１から８までのいずれか１項に記載のオブジェクト。
10. 前記の各反射形体積ホログラム（８，９）の厚さは、１０〜１５μｍである、
    請求項１から９までのいずれか１項に記載のオブジェクト。
11. オブジェクトに対してセキュリティ機能を作製する方法であって、
    該方法は、
    第１ホログラフィック層（６）を照明して、当該第１ホログラフィック層（６）に第１反射形体積ホログラム（８）を形成するステップと、
    第２ホログラフィック層（７）を照明して、当該第２ホログラフィック層（７）に第２反射形体積ホログラム（９）を形成するステップと、
    前記の第１および第２ホログラフィック層（６，７）を結合するステップとを有しており、
    前記の第１および第２ホログラフィック層（６，７）をそれぞれ、コヒーレントな２つのガウスビーム（２２，２４；２３；２５）によって、例えばコヒーレントな２つの平面波（２２，２３）によって照明して、前記の第１および第２の反射形体積ホログラム（８，９）を形成することを特徴とする、
    オブジェクトに対してセキュリティ機能を作製する方法。
12. 前記のホログラフィック層（６，７）のうちの少なくとも第１の層に収縮処理を施して、第２ホログラフィック層（７）と比べて第１ホログラフィック層（６）の格子間隔を変化させる、
    請求項１１に記載の方法。

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