JP2010513959A - 一色ピクセルを有するホログラフィック安全要素 - Google Patents

Abstract

本発明は、ホログラフィック記録可能フィルム（６）の中に多色の二次元パターンがホログラムという形で形成されている、ホログラフィック記録可能フィルム（６）を有するホログラフィック安全要素（１）に関するものであり、その際、前記のパターンがピクセル（２ａ〜ｃ）によって形成され、各ピクセル（２ａ〜ｃ）には複数の色から一色だけが割り当てられているが、それぞれのピクセル（２ａ〜ｃ）はその色を有する場合と色を有しない場合とがある。また、本発明は、そのような安全要素を含むセキュリティエレメントおよび／または有価証券、ならびにそれらの製造方法にも関している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラフィック記録可能フィルムの中に多色の二次元パターンが第１ホログラムという形で形成され、その際このパターンがピクセルによって形成されているホログラフィック記録可能フィルムを有するホログラフィック安全要素と、このような安全要素をもつセキュリティドキュメントおよび / または有価証券、その製造方法および読み取り方法、ならびにその読み取り方法のための装置に関する。

安全要素は、セキュリティドキュメントおよび / または有価証券の偽造またはコピーを防ぐ役割がある。安全要素には、例えば、シリアル番号、識別番号、バイオメトリックデータ、写真（証明写真）などといった個別データもしばしば用いられる。これらのものは、平の文章または絵の形で準備されるか、あるいは光学的にコーディングされたり、機械での読み取りが可能なように準備したりすることができる。

個別化された情報をもつホログラムを製造する場合の基本的な手順は、例えば、文献ＥＰ０８９６２６０Ａ２で説明されている。以下にその主な特徴を簡単に説明する。まず、マスターホログラムを使ってホログラフィマスターを作成する。次に、例えば平面に接触した状態で、場合によっては保護シートで分けた状態で、このホログラフィマスターをホログラフィク記録可能フィルムの後部に置く。ホログラフィマスターとは反対側のホログラフィック記録可能フィルム面に、レーザーなどのコヒーレント光が照射される。一般的に、レーザーの波長および入射角は、ホログラフィマスターによって再現されるホログラフィックパターンに応じて決定される。コヒーレント光はホログラフィック記録可能フィルムを通過した後、ホログラフィマスターによって屈折または反射させられる。その際、入射光による干渉によってホログラムが再現され、ホログラフィック記録可能フィルムの光化学過程または光物理過程を介して、ホログラフィック記録可能フィルムの中に表示、保存される。その際、ホログラフィックマスターは、多数の波長に感受性があり、これらの波長を適切に屈折させるように設計されている。

従って周知の方法では、カラーの空間光変調装置を使用して、白色レーザー光または通常のカラートライアングルにおける３色のレーザー光でカラー露光が行われる。カラーで再現されるホログラフィマスターを使ってホログラムを作成するために、全面露光または走査ビームによる露光が行われ、その際、例えばピクセルごとによる調整、あるいはラインごとによる調整など、適切な方法で露光が調節される。そのため、周知の方法は形態が複雑であり、適切にカラー変調可能な空間光変調装置が必要である。さらに、カラートライアングルの様々な色が１つの同じ箇所あるいはホログラムのピクセルの中で重なり合っているために、波長ごとの屈折率が非常に小さい。

その他、カラーホログラムの作成は、例えば文献ＥＰ０７１５２３２Ａ２から知られている。この場合も前述と同じ欠点が当てはまる。

実地から、空間光変調装置に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を用いて作動するデジタルプロジェクターが知られている。機能方法はスライドの映写と同じであり、スライドの代わりに空間光変調装置が用いられる。１つのバリエーションでは、１つのＬＣＤではなく、３つのＬＣＤが使用される。この場合、それぞれのＬＣＤには、三原色の１つが割り当てられており、その色の単色画像が、特別に配置された投射システム、例えばダイクロイックミラーなどによってまとめられ、１つのカラー画像となる。

さらに、実地から、空間光変調装置としてデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ） を有するデジタルプロジェクターが知られている。このＤＭＤは、各三原色の単色画像によって連続的に制御され、ＤＭＤの後ろには三原色のセグメントを交互に配置した回転カラーホイールが接続されている。その際、単色画像を用いるＤＭＤの制御は、ＤＭＤが常にその単色画像によって制御されるという条件つきで、カラーホイールの回転運動と同期して行われ、その単色画像は光路にあるカラーセグメントの色に対応している。このとき、カラーホイールの色の変更周波数は非常に高く、人間の目では単色画像を区別することができないため、単色画像が１つの全体像にまとまって見えるのである。１つの変更例においては、３枚のＤＭＤを用いて、三原色のそれぞれの色に専用のＤＭＤが作動する。これらのＤＭＤは、それぞれの三原色に割り当てられた単色画像によって制御される。全体像は、例えばプリズムなど、適切なレンズを介して単色画像から形成される。

同様に、実地から、レーザープロジェクターのプロトタイプが知られており、この場合、三原色の３つのレーザー光が回転するミラーホイールを使って、受像管の電子ビームと同様に、投影面上を一列に走査するものである。

文献ＤＥ２００５０５４３９６Ａ１から、対象物をマークするために、空間光変調装置にデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を使用することが知られている。

カラーホログラムを作成するための露光にこれらの方法を応用するとしても、やはり、カラートライアングルの様々な色が同じ一箇所あるいはホログラムのピクセルの中に重なり合っていることから、波長ごとの屈折率が非常に小さいという欠点が残るであろう。

従って、本発明の課題は、屈折率を改良したカラーのホログラフィック安全要素を作ることにある。

定義
安全要素は、少なくとも１つのセキュリティ特性を有する構成ユニットである。安全要素は、貼り付けなどの方法によって、セキュリティドキュメントおよび / または有価証券と接続可能な独立した構成ユニットであり、しかしまた、セキュリティドキュメントおよび / または有価証券に統合された構成部品でもあり得る。前者の例としては、セキュリティドキュメントおよび / または有価証券の上に貼り付け可能なビザがある。後者の例としては、ラミネートなどにより紙幣や証明書に統合されたホログラムがある。

セキュリティ特性とは、単純なコピーとは逆に、製造や複製が非常に困難である構造、または無許可に製造したり、複製したりすることのできない構造を言う。

１つのパターンは、例えば、互いに隣り合って配置されている多数のパターンユニットもしくはピクセルから構成されている。あるパターンのパターンユニットまたはピクセルは互いに配分され、一般的には二次元で所定の方法により相互に横並びに配置されており、全体的に見ると、イラスト、シンボル、ロゴ、書体（文字、数字、英数字）、またはコード（バーコードなど）となる。

本発明で示されている技術の枠内では、ホログラムにおけるピクセルの定義を修正して使用している。従来の技術や前述の説明においては、１つのピクセルは、三原色から作られる任意の色をもつことができる一方で、本発明の絶縁されたピクセルは、ただ１つの色、すなわち各ピクセルに割り当てられる基本色しか有することができない。本発明の定義におけるピクセルは、従来の技術ではサブピクセルとなるであろう。また、本発明にとってピクセルという表現は、単純化するために用いられるものである。本発明における色の印象は、発明に基づくピクセルの密度が高いこと、人間の目がそれらを区別できないことによって生じるため、いわば異なる基本色をもつ隣接したピクセルの様々な屈折率または「輝度」が混ざり合って、ホログラムの該当範囲に表示される色が現れるのである。発明に基づくピクセルは、典型的には１μｍ^２〜１０^６μｍ^２の面積があり、とくに１０^２μｍ^２〜１０^５μｍ^２である。

色の不在というのは、色が認識できないことを意味する。発明に基づく、色が不在であるピクセルは、例えば黒、グレー、白または透明の場合である。

本発明における上位ピクセルとは、あるパターンの部分領域であり、例えば、ｎ×ｎまたはｎ×ｍのマトリックスである。これらは異なる色のピクセルを有していることから、これらの異なる色のピクセルを制御することにより、人間の目で観察した場合に混合色が生じる。上位ピクセルにおいては、発生した屈折率および見た目には「輝度」という点でピクセルが区別されるため、該当するピクセルの基本色の輝度を変更することが可能となる。最大屈折率と最小屈折率との間に中間レベルがなく作動する場合は、該当する基本色のｇ＝ｐ＋１という輝度ステージを生じさせることができる。この場合、ｐは上位ピクセルにおいて１つの色をもつピクセルの数である。もちろん、最大と最小の間の中間レベルでピクセルの屈折率をさらに変化させることもできる。それに応じて、発明に基づく上位ピクセルの該当する基本色の輝度ステージの数が多くなる。

セキュリティドキュメントおよび／または有価証券としては、次のような例が挙げられる。すなわち、身分証明書、パスポート、ＩＤカード、入場認可証、ビザ、制御文字、チケット、免許証、車検証、紙幣、小切手、郵便切手、クレジットカード、ＩＣカードおよび粘着ラベル（例えば製品偽造防止のため）などである。このようなセキュリティドキュメントおよび／または有価証券は、基板、印刷層および選択的に透明シートを有している。基板は担体であり、その上に、情報、イラスト、パターン、その他同様のものを記録した印刷層が取り付けられている。基板の材料としては、紙および／またはプラスチックをベースとするあらゆる標準的な素材が考えられる。

空間光変調装置（ＳＬＭ）によって、光の強度を変調することによって、大抵は平坦な対象物を二次元に空間分解する照射が可能となる。この場合に関係しているのが、ＤＭＤ (Digital Micromirror Device) チップ、ＬＣＤ (Liquid Crystal Display) トランスミッションディスプレイ、またはＬＣＯＳ (Liquid Crystal on Silicon) ディスプレイである。これらのディスプレイは同様に、多数のＳＬＭピクセルによって構成されており、それぞれのＳＬＭピクセルが他のＳＬＭピクセルとは無関係にオンまたはオフになったりすることができるため（その中間の状態も可能である）、ピクセルを適切に制御することによりパターンまたは象を投影することが可能となる。自在な制御が可能であるため、例えば証明写真のような形で、様々な像やパターンを連続して次々に発生させることも問題なくできる。

１つのコードまたはパターンが人や物の大きな総体の中の一個人または物、あるいは人や物の集団にとって唯一である場合、そのコードやパターンは個別化していることになる。ある国の住民全体で、あるグループを個別化するコードとしては、居住地である町が例に挙げられる。一人の人間を個別化しているコードとしては、身分証明書の番号や証明写真などがある。すべての紙幣の中で、ある紙幣の集団を個別化しているコードは、価数である。１つの紙幣を個別化しているのは通し番号である。個別化していないコードまたはパターンの例は、ワッペン、印章、国章などがある。

ホログラフィック記録可能フィルムは、光感受性材料による１つの層であり、露光による不可逆性あるいは可逆性の光化学および／または光物理過程を介して、その中にホログラフィを記録することができるものである。本発明において使用されている材料は不可逆性である。知られている材料はすべて使用可能であることから、当業者の文献を参照することができる。例として、ホログラフィにおいては、一般的な感光性樹脂が挙げられるであろう。

本発明における色の定義は、波長またはスペクトル線として解釈される。混合色は、様々な複数の波長またはスペクトル線を有している。従って、色の定義は、目に見える範囲の他に紫外線や赤外線も含んでいる。

技術的課題を解決するために、本発明は、ホログラフィック記録可能フィルムの中にホログラムという形で多色の二次元パターンが形成されているホログラフィック記録可能フィルムによるホログラフィック安全要素を提示する。この場合、そのパターンはピクセルによって形成されており、それぞれのピクセルには多色の中の一色だけが割り当てられ、各ピクセルはそのいずれかの色を有しているか、色をもたないようにすることができる。

別の言葉で表現すれば、本発明は、三原色を混ぜることによって任意の色を呈する従来技術における「普通の」ピクセルを、発明に基づく多数の個々のピクセルに分解することであり、この場合、個々のピクセルはそれぞれ一色のみを有することができるか、色をもたない。色を有する場合は、当然その屈折率と見た目の輝度を変更できるが、この時、その色は変化しないままである。

本発明により、割り当てられた波長に対してピクセルの屈折率を向上させることが可能となる。なぜなら、従来の技術とは異なり、１つのピクセル内では様々な色の重なり合いがないからである。

詳細には、様々な発展形態が考えられる。好ましくは、各ピクセルには複数の色、とくに３つの異なる色、例えば「赤」、「緑」、「青」からなる基本色のグループから１つの色を選んで割り当てる。

基本的に、ピクセルの二次元配分は任意にすることができる。しかし、有利なことに、実際には、周期的に両方の次元で繰り返されるｎ×ｎまたはｎ×ｍマトリックスに関係しており、この場合、ｎとｍは２〜２０、とりわけ３〜１０の範囲内で互いに無関係に置くことができる。例としては、３×３と９×３の他にも、実施例に示されているように、４×５または５×４と５×５のマトリックスがある。周期的配分というのは、マトリックスまたはその色の割り当てが両方の次元において繰り返すことを意味する。従って、マトリックスは反復単位となる。その際、それぞれの色のピクセル数ｚは、そのマトリックス内において均等には配分されていない。しかし、ある変更例においては、マトリックス内において正確に等しい数で配分されているか、または適切に近似されて均等に配分されている場合が好ましい。後者の場合、ｚは主として、式ｚ＝｜ｎ×ｍ／ｆ｜に従って計算され、その場合、ｆは異なる色の数であり、ｚ×ｆとｎ×ｍまたはｍ×ｍの差から生じるピクセルにはｆ色の１つの色、または幾つかの色が割り当てられる。例えば、３色による５×５のマトリックスにおいては、第１と第２の色が８ピクセル、第３の色が９ピクセルとなる。同様に、４×５のマトリックスでは、第１と第２の色が７ピクセル、第３の色が６ピクセルとなる。３×３のマトリクッスの場合、各色に３ピクセルが配置されるであろう。

しかしながら、上位ピクセルは正方形または長方形のマトリックスとして形成される必要はないことを付け加えておく。上位ピクセルには、例えば、円形や三角形の形態も考えられる。その場合、上位ピクセル内においては、前述の実施形態と同様に、複数の色のピクセルが、できる限り均等に配分されていることが好ましい。例えば、上位ピクセルが基本色のそれぞれ異なる色をもつ３つのピクセルによって構成されている場合もある。その場合、ピクセルは正三角形の角に配置されている。

マトリックス内における異なる色のピクセルの空間的な配分は、とりわけ、小さなピクセルの場合は任意である。なぜなら、人間の目は、いずれにしても表面的に見た場合、マトリックスの個々のピクセルを分解しているのではなく、むしろ１つのマトリックスが単独の上位ピクセルとして認識されるからである。従って、マトリックス全体のサイズが極めて小さいために、上位ピクセルを分解あるいは個分けして認識することはあり得ない。

ピクセルの形は、例えば円形など、基本的に任意にすることができる。しかしながら、ピクセルは、主として側面の長さがＡの正方形または側面の長さがＡおよびＢの長方形であるのが好ましい。ＡおよびＢは、互いに無関係に、１μｍ〜１０００μｍ、とくに１０μｍ〜３００μｍの範囲内とすることができる。

同じ色の長方形のピクセルの場合、これらのピクセルは、例えば、側面の比率を本質的にＡ：Ａ／ｚとすることができ、側面の長さがＡの正方形になるように、互いに隣接しながら、同じ方向に配置することができる。従って、ｚは、直接隣り合って配置されている同じ色のピクセル数である。すると、マトリックス内における同色の長方形ピクセルによって、１×ｚまたはｚ×１のサブマトリックスが形成される。ｚは２〜１０、例えば３とすることができる。

配置とは互いに無関係に、長方形のピクセルはサイズを最適化または最小化することができる。なぜならば、マスターコピープロセスの際に、最小化できるピクセルのサイズを、（ホログラフィック記録可能フィルム面における）ｘとｙの両方の空間方向で異なるようにすることができるからである。このことは、例えば４５°など特定の角度でｙ方向から入射する光が、マスターに対して直角に、すなわち９０°で反射するように、マスターの摺りガラススクリーンが構成されているような場合である。ホログラフィック記録可能フィルムとマスターとの間の距離は、保護シートまたは同様のものが中間に置かれるため、実際には０ではないことが多い。従って、説明されているケースでは、ピクセルの最小サイズは規定され、入射する光とマスターによって（逆方向に）屈折された光との間における必要な干渉により決定されている（マスターと光源は、大抵、ホログラフィック記録可能フィルムの反対側にある）。光路の構造を見れば分かるように、マスターとホログラフィック記録可能フィルムとの距離が大きければ大きいほど、ｙ方向へのピクセルの最小サイズは大きくなる。前述に示した角度の例では、ｘ方向へのそのような制限はない。それぞれの条件が角度の比率に左右されることは明白であり、当業者は、角度を考慮した上で、光路の構造をもとにして簡単にこれを識別し、計算することができる。

基本的にピクセルは、長い方の対称軸がその空間方向と平行であるという条件によって、互いに平行に方向づけられ、その空間方向において、入射角と屈折角とに基づいてピクセルの最大の最小範囲が生じる。

輝度ステージまたはピクセルのグレースケールは、例えば、露光の吸収線量が吸収線量の僅かな一部であるように調整することができ、使用されているホログラフィック記録可能フィルムで最大の屈折率を達成するためにはその僅かな一部が必要である。次に色の不在は、最大達成可能な屈折率の実質０％によって定義されている。従って、色があるということは、屈折率が０％よりも大きい、好ましくは１０％よりも大きいことによって定義されている。基本的に、最大到達可能屈折率の０％と１００％との間にあるすべての中間値を設定することができ、その場合、実際には、個々の中間値の制限数が設けられており、例えば両方の制限値（３〜１２の異なる個々の値）の中で１〜１０の中間値が準備される。当業者は、使用するホログラフィック記録可能フィルムを考慮して、ピクセルの露光時間および／または強度を設定することにより、難なくそれぞれの希望する屈折率を設定することができる。

輝度またはグレースケールを設定するもう１つの（または追加の）方法は、上位ピクセルの異なる数の同色ピクセルを（特定の屈折率、例えば最大屈折率によってカラーに）オンにしたり、オフにしたりすることによって行うことができる。それによって、様々な輝度ステージを実現することができ、その数は１つの上位ピクセル内のピクセル数によって決定され、上位ピクセルの数をｐとすると、ｇ＝ｐ＋１となる。この実施形態は、屈折率の非線形挙動の強い材料も、吸収線量の機能としてホログラフィック記録可能フィルムのために使用できるという利点がある。そうでなければ、このような材料の場合、前述のように入射する吸収線量によって輝度またはグレースケールを設定することは困難になるであろう。

本発明において、１つのピクセルに対して一色を割り当てる、または色を割り当てないということの代わりに、あるいはそれに追加して、それぞれ１つの特定および規定の輝度および／またはグレースケースをピクセルに割り当てるか、ピクセルの範囲中で調整することが可能である。それによって、例えば、該当する上位ピクセルのピクセル輝度またはグレースケールを選択し、調整することによって上位ピクセルのグレースケースが得られる。

この変更例においては、二次元パターンを黒／白だけで、すなわちカラーではなく形成することもできる。さらに、前述および以下の実施形態が同様に使用される。

本発明は、さらにセキュリティドキュメントおよび／または有価証券を製造するための発明に基づく安全要素の適用に関する。その際、安全要素はセキュリティドキュメントおよび／または有価証券の上または中に取り付けられるか、その上あるいはその中に形成される、ならびにそのようなセキュリティドキュメントおよび／または有価証券自体である。セキュリティドキュメントおよび／または有価証券の上に取り付ける場合は、例えば、貼り付けなどによって行うことができる。セキュリティドキュメントおよび／ または有価証券の中に取り付ける場合は、例えば、ラミネートなどの方法によって行うことができる。セキュリティドキュメントおよび / または有価証券の中に形成する場合は、例えば、特許文献ＤＥ１０２００４０５３３６７Ａ１に従って行うことができ、この場合、ホログラフィック記録可能フィルムは基板の容積内に配置されている。従って、本発明は、発明に基づく安全要素を有するセキュリティドキュメントおよび／または有価証券にも関する。

発明に基づく安全要素は、様々な方法で製造することがきる。以下に、発明に基づく製造方法の幾つかの例を詳しく説明する。

基本的に、以下に説明されている発明に基づく安全要素またはセキュリティドキュメントおよび／または有価証券のすべての製造方法は、共通して以下の段階を有している。ａ） 例えば証明写真などのカラーのパターンがピクセルから構成される二次元のマトリックスに変換され、その際、各ピクセルにはｎ個の異なる色のうち一色だけが割り当てられている、ｂ） 二次元のピクセルマトリックスから、ｎ個の単色画像が作られ、その際、各単色画像は任意で最低２つの参照ピクセルを有している、ｃ） 段階ｂ）の単色画像が少なくとも１つの空間光変調装置用の変調信号に変換される、ｄ） ホログラフィック記録可能フィルムが、段階ｃ）の信号によって変調された空間光変調装置の介入により、少なくとも１つのホログラフィマスターを介し、単色画像を使って露光され、その際、各単色画像の露光は、その単色画像に割り当てられている色のコヒーレント光によって行われ、その際、任意で、すべての単色画像の参照ピクセルが同一にコピーされる。参照ピクセルは、複数の異なる空間光変調装置（例えば１つの色ごとに）を使って行うような場合に必要となる。従って、各単色画像が３つの参照ピクセルを有しているのが好ましい。唯一の空間光変調装置を使って行う場合、参照ピクセルは必要ない。

例えば写真などのカラーパターンを二次元マトリックスに変換することは、カラーのテレビ画像の受信および処理などと同様に行われる。このようにして作成された単色の画像は、互いに方向づけられ、配置されていなければならない。というのも、正しく一致している場合のみ、カラーパターンまたは写真が再び作成されるからである。このために、必要な場合、参照ピクセルが働く。２つの参照ピクセル、できれば３つの参照ピクセルは、数学的に一義的な方向と配置の割り当てに必要となる。例えば、ある参照エッジ（referenzkante）が使用される場合、このことは、参照エッジに沿って配置されるピクセル数に対応する数の参照ピクセルを使用することと同じ意味をもっている。

発明に基づく方法の第１の実施形態では、単色画像によるホログラフィック記録可能フィルムの露光が連続的に行われる。この場合、基本的に、異なる色のコヒーレント光が順番に生じ、空間光変調装置に投射される。このとき、空間光変調装置はそれぞれ入射する色に割り当てられた単色画像と同期して制御される。

もっとも単純な場合には、すべての単色画像による露光が、唯一の空間光変調装置によって行われる。まず、１つの光源が、例えば異なる色の複数のレーザーから構成され、第１の色に対して作動し、同時またはその前に空間光変調装置が、第１の色に割り当てられた単色画像によって制御される。特定の露光時間が過ぎると、光源が作動停止または空間光変調装置がオフになる。この工程が割り当てられた単色画像によって第２の色と第３の色でも繰り返される。それぞれの露光所要時間または吸収線量は、該当する波長での希望するホログラフィック記録可能フィルムの屈折率に合わせられるため、色によって様々に異なってくる。

光源の色の交換は、この場合、例えば、それぞれ希望する色のレーザー光を通し、その他のレーザー光を遮断するシャッターによって行うことができる。また、レーザーの作動電流に合わせて変調を行うことも可能である。すなわち、空間光変調装置が単色画像によって制御され、その単色画像に割り当てられている色のレーザーだけが作動電流を受け取る。例えば、電気光学的変調または音響光学的変調などを用いる従来技術も可能である。

基本的に、カラーホイールを使って、デジタルプロジェクターの技術を用いることも可能である。この場合、投影される（単色の）画像の連続が断続的であり、高周波数で繰り返される場合も、同様に中心となるのはシーケンシャル技術である。異なる色と色との間の切換えは、カラーホイールのセグメントによって行われる。空間光変調装置の制御同期切換えは、常にセグメントの切換えと組み合わされており、空間光変調装置は、それぞれのカラーセグメントまたはその色に割り当てられている単色画像を使って制御される。この方法の場合も、異なる波長でのホログラフィック記録可能フィルムの感受性の違いを考慮することができる。そのためには、該当する色またはその色のレーザー強度に対するホログラフィック記録可能フィルムの感受性に応じて、複数のカラーセグメントのセグメント角度を選択することだけでよい。例えば、希望する（同じ）屈折率にするために、波長Ａの場合は１００ｍＪ／ｃｍ^２、波長Ｂの場合は１０ｍＪ／ｃｍ^２のみ必要である場合、両方の波長でそれぞれ同じレーザー強度の場合、色Ｂのセグメントに関して、色Ｂのセグメントをより長くすることによって、より長い露光時間と、それによって必要な線量とを調整することが可能となる。

また、連続走査を用いて行うことも可能である。簡単な場合では、まず、第１の色に割り当てられた単色画像が空間光変調装置に切り換えられる。該当する色のビームまたは走査ビームは、空間光変調装置を介して継続的または段階的に走査される。すなわち、走査ビームは、その長手方向に対して垂直方向に揺動する。次に、このことが各色で繰り返される。

最後に、例えばレーザーテレビにおける方法と同様に、ホログラフィック記録可能フィルムのピクセルごとの露光も連続方式に属している。ここでも、異なる色のピクセルが重なり合わないことに注意しなければならない。

発明に基づく方法の２番目の実施形態では、単色画像によるホログラフィック記録可能フィルムの露光が多重操作の中で行われる。この場合、空間光変調装置の様々な部分領域が、異なる色のコヒーレント光で照射され、その際、部分領域はそれぞれ、入射する色に割り当てられた単色画像の、その部分領域に対応する部分と同期して制御される。

このことは、例えば、空間光変調装置を介した様々な色の光を走査することにより実施することができる。例えば、空間光変調装置が第１色の第１の光バーを使って照射され、横に間隔を置いて、すなわち重なり合わない第２の光バーが第２の色で同時に照射されるというようにすることができる。この場合、照射される空間光変調装置の各バーは、それぞれのバーに割り当てられた単色画像部分の状態によって制御されており、単色画像はその該当する色に割り当てられているものである。規定の露光時間が過ぎると、次の露光が行われる。その際には、前記のバーが別の色の光によって照射されるか、あるいは他のバーが同色または別の色で照射される（もちろん、空間光変調装置の適切な制御を伴う）。このことは、空間光変調装置の面全体がすべての色で照射されるまで繰り返される。それによって露光は終了する。一連の露光の中では、様々な単色画像の様々な部分における、いわば露光の重なり合い、すなわち多重露光が起こる。

複数の露光バーを（任意に）切り換える代わりに、走査する露光バーを使うことも可能である。この場合、露光バーは、方向装置によって、露光バーの長手方向に対し直交する方向、ここでは垂直方向に継続的または段階的に空間光変調装置の上を移動する。空間光変調装置の制御は、この場合、割り当てられている単色画像による制御がそれぞれの走査と同期するように行われる。

走査ビームを使用する方法との関連において、いくつかの発展形態が可能である。列による（一列は１つの露光バーに該当する）走査の際に、重なり合う赤／緑／青（ＲＧＢ）のレーザーで、カラーホイールを使用することによって、または該当するレーザーを同時にオン・オフにすることによって色を変えることができる。この同期化は、それぞれの列／行における走査ビームの停滞時間に関する列情報の変化（該当する色における列の単色画像）に適合することである。このことは、例えば、走査ビームの移動速度をカラーホイールの回転数またはレーザーの操作時間と正確に一致させることによって達成することができる。走査ビームを継続的に偏向させるのではなく（しかしながら、これは排除されない）、段階的に偏向させることによって、走査ビームが規定時間、各例に留まっているようにするのが好ましい。このような段階的偏向は、例えば、ＤＭＤのミラーを傾けることによって、あるいはディスク形のホログラフ光学要素（ＨＯＥ）によって達成可能である。このＨＯＥは、例えば７２０列の幅がある場合、０．５°ごとに７２０の角度エレメントに分割され、これらの角度エレメントはそれぞれ、前の角度エレメントよりもやや強い角度で照射を偏向するため、レーザービームは空間光変調装置の次の列に達する。反射設計の場合は、ビームの経路に応じて、ミラーホイールも使用することができる。すでに述べたように、それぞれの列を変更する際には、その色に割り当てられた単色画像の列が同時に変わり、空間光変調装置が適切に制御される。

必要な全露光時間に関して、多重法の有利な変更例は以下のように進められる。第１色（例えば赤）の走査ビームまたは露光バーは、単色画像（空間光変調装置に関して）のａ列にある。同時に、第２色（例えば緑）の走査ビームは、ａ＋ｎ列にある。第３色（例えば青）の走査ビームは、a＋ｎ＋ｍにある。ａ、ｎ、ｍは自然数であり、ｎとｍは同じであっても、異なっていてもよい。空間光変調装置は、走査ビームの該当する色の一部によって、列±ｂの範囲で制御される。その際、ｂはｎまたはｍよりも小さい。例えば、赤い単色画像の一部によって制御される範囲はａ±ｂであり、緑の単色画像の一部によって制御される範囲はａ＋ｎ±ｂであり、青い単色画像の一部によって制御される範囲はａ＋ｎ＋ｍ±ｂである。しかし、この場合、非対称範囲を用いることも可能である。すなわち、＋ｂ１および−ｂ２、この場合ｂ１＋ｂ２＝２ｂであり、ｂ１とｂ２は異なる。様々な色の様々な（対称または非対称の）範囲ｂ_ｒ、ｂ_ｇ、ｂ_ｂでも可能である（この指数は１つの色に対してである）。それぞれの場合、露光状態において、異なる色の範囲が重なり合わないことが重要である。非対称部分および様々な色の様々な範囲での実施形態は、以下に挙げる例の１つに説明されている。

第３の実施形態では、単色画像による露光が同時に行われ、その際、ｎ個の空間光変調装置が取り付けられ、それぞれの空間光変調装置はｎ個の異なる色によって照射される。また、ｎ番目の空間光変調装置は、ｎ番目の色に割り当てられているｎ番目の単色画像によって制御される。この場合、空間光変調装置は、複数の空間光変調装置のピクセルが重なり合わないように配置されている。このことは、例えば、制御回路によって実現することができる。制御回路の場合は、例えば、１つのＣＣＤカメラがホログラフィック記録可能フィルムに露光された写真をモニタし、ピクセルが重なり合う場合には、異なる色のピクセルに対してピクセルの重なり合いが起こらないように、例えば偏向ミラーの同時移行などによって、１つまたは複数のレーザービームが移行する。同時露光の場合は、割り当てられている空間光変調装置の全面露光をそれぞれの色に対して行うことができるが、走査も可能である。

発明に基づく安全要素１を拡大した部分断面図である。 図１のピクセル２ａ〜ｃの代わりに、それぞれ１つのサブマトリックス２ａ〜ｃが同じ色のピクセルを有している、１つの変更例である。 コヒーレント光の光源４、空間光変調装置５（例えば黒／白ＬＣＤ５）、ホログラフィック記録可能フィルム６およびマスターホログラム７が示されている。 ｔ＝ｔ１〜ｔ＝ｔ４の時間的経過を示している。 ｔ＝ｔ１〜ｔ＝ｔ４の時間的経過を示している。 ｔ＝ｔ１〜ｔ＝ｔ４の時間的経過を示している。 ｔ＝ｔ１〜ｔ＝ｔ４の時間的経過を示している。

以下に、実施例に基づいて本発明を詳しく説明する。

例１：発明に基づく安全要素

図１は、発明に基づく安全要素１を拡大した部分断面図である。安全要素はホログラフィック記録可能フィルムを有し、その中に多色の二次元画像がホログラムの形で形成されている。その画像は、ピクセル２ａ〜ｃによって構成されており、その際、各ピクセル２ａ〜ｃには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のうち一色だけが割り当てられている。この実施例における１ピクセルの実際の側面の長さＡは、２０μｍである。ピクセル２ａ〜ｃは割り当てられた色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を有しているか（「オン」）、または該当する色が欠けているか（「オフ」）、のどちらかである。オンとオフのピクセルの横の配分に応じて、人間の目で見た場合、小さなピクセル２ａ〜ｃを分解する能力に欠陥があるため、カラーの画像が現れる。

前記ピクセルは、両方の次元で周期的に繰り返される３×３のマトリックス３の中に配置されていることが分かる。その際、それぞれの３×３マトリックス３には、３つの赤（Ｒ）ピクセル２ａ、３つの緑（Ｇ）ピクセル２ｂ、３つの青（Ｂ）ピクセルが設置されている。マトリックス３内部におけるピクセル２ａ〜ｃの配分は、３つの赤（Ｒ）ピクセル２ａが３×３マトリックス３の対角線を形成するようになっており、３つの緑（Ｇ）ピクセル２ｂならびに３つの青（Ｂ）ピクセル２ｃは、３×３マトリックス３の中で、３×３マトリックス３の各段および各列がそれぞれ１個の赤（Ｒ）ピクセル２ａ、１個の緑（Ｇ）ピクセル２ｂ、１個の青（Ｂ）ピクセル２ｃを含むように配分されている。

図２は、図１のピクセル２ａ〜ｃの代わりに、それぞれ１つのサブマトリックス２ａ〜ｃが同じ色のピクセルを有している、１つの変更例である。各サブマトリックス２ａ〜ｃは、それぞれ３つの同じ色のピクセル２ａ１、２ａ２、２ａ３、２ｂ１、２ｂ２、２ｂ３、３ｃ１、２ｃ２、２ｃ３を有している。例えば、サブマトリックス２ａの異なるピクセル２ａ１、２ａ２、２ａ３をオン（特定の屈折率、例えば最大屈折率によって色がついている）やオフにすると、赤（Ｒ）のサブマトリックス２ａを様々な輝度に段階分け（例えば４段階）することが可能となる。緑（Ｇ）のサブマトリックス２ｂ、ｃのピクセル２ｂ１、２ｂ２、２ｂ３、３ｃ１、２ｃ２、２ｃ３も同様のことが当てはまる。

各サブマトリックス２ａ〜ｃの３つのピクセル２ａ１、２ａ２、２ａ３、２ｂ１、２ｂ２、２ｂ３、３ｃ１、２ｃ２、２ｃ３は、互いに隣り合う直方体であり、その側面の比率は、主としてＡ：Ａ／３である。その際、すべてのピクセル２ａ１、２ａ２、２ａ３、２ｂ１、２ｂ２、２ｂ３、３ｃ１、２ｃ２、２ｃ３は、同じ方向に向いている。この配置は、本詳細の一般部分で指摘された利点を有する。

図２の実施例では、９×３のマトリックスとなっている。

例２:発明に基づく安全要素を作成するための装置

図３には、コヒーレント光の光源４、空間光変調装置５（例えば黒／白ＬＣＤ５）、ホログラフィック記録可能フィルム６およびマスターホログラム７が示されている。光源４は、スポット照射またはライン照射を同時または順次空間光変調装置５に当てるか、またはこれらの全面を照らすように調整されている。この場合、空間光変調装置の各ピクセルは、常に一色のみで照らされる。放射されるビームの色、形、方向または経路に関する光源４の制御は、制御ユニット８によって行われる。その際、図に示されていない個々のレーザーは、制御に応じて、オンまたはオフに切り換えられるか、またはそのビームの方向を変えたり、暗くなったりする。具体的に希望する製造方法に合わせて光源４の内部構造を形成し、個々の面で適合させることについては、同業者が簡単に行えることであり、とくに詳しく説明する必要はない。

空間光変調装置５は、同様に制御ユニット８に接続されている。最終的に、制御ユニット８はインターフェース９を有しており、これを介してホログラムに変換されない画像、例えば証明写真などを保存することができる。

制御装置８では、本詳細の一般部分の多くの変更例において説明したように、インプットされた画像処理と、光源４および空間光変調装置５の同期制御とが行われる。

例３：発明に基づく安全要素を製造するためのマルチプレックス法

部分図４ａ〜ｄは、ｔ＝ｔ１〜ｔ＝ｔ４の時間的経過を示している。

空間光変調装置５を上から見たそれぞれの図に、走査ビーム１０Ｒ（赤）、１０Ｇ（緑）、１０Ｂ（青）が示されている。また、それぞれの図には、範囲ｂ_Ｒ（空間光変調装置５が赤い単色画像で制御される範囲）、範囲ｂ_Ｇ（空間光変調装置５が緑の単色画像で制御される範囲）ｂ_Ｂ（空間光変調装置５が青い単色画像で制御される範囲）が示されている。範囲ｂ_Ｒ、ｂ_Ｇ、ｂ_Ｂは、走査ビーム１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂによって、それぞれｂ_Ｒ１、ｂ_Ｒ２またはｂ_Ｇ１、ｂ_Ｇ２またはｂ_Ｂ１、ｂ_Ｂ２の部分領域に分けられている。

最初のｔ＝ｔ１（図４ａ）では、赤い範囲ｂ_Ｒが空間光変調装置５の全範囲に広がっていることが分かる。赤い走査ビーム１０Ｒは空間光変調装置５の下端にある。

ｔ＝ｔ２（図４ｂ）では、赤い走査ビーム１０Ｒが上方へ移動している。赤い部分領域ｂ_Ｒ１がそれに応じて小さくなり、一方、赤い部分領域ｂ_Ｒ２は、赤い走査ビーム１０Ｒの位置に対して変化していない。さらに、緑の範囲ｂ_Ｇが空間光変調装置５の下部分に形成され、この範囲に緑の走査ビーム１０Ｇが入射する。緑の部分領域ｂ_Ｇ１とｂ_Ｇ２は同じである。

ｔ＝ｔ３（図４ｃ）では、赤い走査ビーム１０Ｒがさらに上方へ移動している。赤い部分領域ｂ_Ｒ１がそれに応じて小さくなり、一方、赤い部分領域ｂ_Ｒ２は、赤い走査ビーム１０Ｒの位置に対して変化していない。緑の範囲ｂ_Ｇは、赤と青の走査ビーム１０Ｒ、１０Ｂと同じ距離を上方に移動し、その際、緑の部分範囲ｂ_Ｇ１とｂ_Ｇ２は、緑の走査ビーム１０Ｇの位置に対して変化せずにとどまっている。最後に、青い範囲ｂ_Ｇが空間光変調装置５の下部分に形成され、この範囲に青の走査ビーム１０Ｂが入射する。青の部分領域ｂＢ_１とｂＢ_２は（最初は）同じである。

ｔ＝ｔ４（図４ｄ）では、赤い走査ビーム１０Ｒと緑の走査ビーム１０ｇが空間光変調装置５の上方へ去り、それに応じて赤い範囲ｂ_Ｒと緑の範囲ｂ_Ｇもなくなっている。青い走査ビーム１０Ｂと青い範囲ｂ_Ｂの配置は、図４ａの反転対称図に対応している。

図４ａ〜４ｄのすべての位相において、空間光変調装置５は、それぞれのピクセルが常に割り当てられた一色の光に対してのみ透過性となるように制御されている。図４ａでは、例えば、緑と青のピクセルはすべて不透過に制御され、一方、赤のピクセルは赤い単色画像によって制御されている。このことは、その他の図にも当てはまる。

Claims (16)

1. ホログラフィック記録可能フィルム（６）の内部に多色の二次元パターンがホログラムという形で形成されている、前記ホログラフィック記録可能フィルム（６）を有するホログラフィック安全要素（１）であって、前記パターンがピクセル（２ａ〜ｃ）によって形成され、前記各ピクセル（２ａ〜ｃ）には、とくに可視光線、赤外線または紫外線における複数の色から一色だけが割り当てられ、それぞれの前記各ピクセル（２ａ〜ｃ）が前記の色を有するか、または前記の色を有しない場合とがある、ホログラフィック安全要素（１）。
2. 前記各ピクセル（２ａ〜ｃ）に、それぞれ３種類の異なる色のうち一色が、好ましくは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）からなるグループの中から選択されて、割り当てられている、請求項１に記載のホログラフィック安全要素（１）。
3. 前記ピクセル（２ａ〜ｃ）の前記の色割当てが、一次元と二次元とにおいて周期的に繰り返させるｎ×ｎまたはｎ×ｍのマトリックス（３）であり、ｎとｍとは互いに無関係に２〜２０をとることができ、前記各ｎ×ｍマトリックスにおいて、前記グループの中に含まれるすべての異なる色の中から一色を割り当てられた前記ピクセルが、それぞれ少なくとも１つ配置されている、請求項１または２に記載のホログラフィック安全要素（１）。
4. １つの前記ｎ×ｍマトリックスの内部に、前記の各色に対して１つのサブマトリックス（２ａ〜ｃ）があり、前記サブマトリックス（２ａ〜ｃ）のピクセル（２ａ１〜２ｃ３）が前記の同じ色を有している、請求項１〜３の１つに記載のホログラフィック安全要素（１）。
5. 前記各ピクセル（２ａ〜ｃ）が、主として側面の長さＡの正方形または側面の比率Ａ：Ａ／ｚの長方形（ｚ＝１〜１０）である、請求項１〜４の１つに記載のホログラフィック安全要素（１）。
6. 前記各サブマトリックス（２ａ〜ｃ）が３つの前記ピクセル（２ａ１〜２ｃ３）を有し、前記各ピクセル（２ａ１〜２ｃ３）に前記の同じ色（Ｒ、Ｇ，Ｂ）が割り当てられている、請求項４に記載のホログラフィック安全要素（１）。
7. 前記各サブマトリックス（２ａ〜ｃ）の３つの前記ピクセル（２ａ１〜２ｃ３）が互いに隣り合う直方体を形成し、その側面の比率は主としてＡ：Ａ／３であり、すべての前記ピクセル（２ａ１〜２ｃ３）が同じ方向に向けられている、請求項６に記載のホログラフィック安全要素（１）。
8. 前記安全要素（１）がセキュリティドキュメントおよび / または有価証券の上または中に取り付けられるか、その上またはその中に形成される、前記セキュリティドキュメントおよび / または有価証券を製造するための、請求項１〜７の１つに記載の安全要素（１）の適用。
9. 請求項１〜９の１つに記載の安全要素（１）を有する、セキュリティドキュメントおよび / または有価証券。
10. ａ） １つのカラーパターンが前記ピクセル（２ａ〜ｃ）から構成される二次元の前記マトリックスに変換され、その際、前記各ピクセル（２ａ〜ｃ）にはｎ個の異なる色のうち一色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）だけが割り当てられており、
    ｂ） 二次元の前記ピクセルマトリックスからｎ個の単色画像が作られ、その際、前記各単色画像は任意で最低２つの参照ピクセルを有し、これらの前記参照ピクセルは様々な前記単色画像において常に合同であり、前記の各単色画像は前記ｎ色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のうち一色だけを有し、
    ｃ） 前記段階ｂ）の前記単色画像が少なくとも１つの空間光変調装置（５）用の変調信号に変換され、
    ｄ） １つのホログラフィック記録可能フィルム（６）が、前記段階ｃ）の前記信号によって変調された前記空間光変調装置（５）の介入により、前記単色画像によって露光され、その際、前記の各単色画像の前記露光は、その前記単色画像に割り当てられている前記の色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のコヒーレント光によって行われ、任意ですべての前記単色画像の前記参照ピクセルが同一にコピーされる、
    以上の工程段階を有する、請求項１〜７の１つに記載の安全要素（１）の製造方法または請求項９に記載のセキュリティドキュメントおよび／または有価証券の製造方法。
11. 複数の前記空間光変調装置を有する実施形態において、任意で前記の各単色画像が３つの前記参照ピクセルを有する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記単色画像による前記露光が連続的に行われる、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 異なる前記の色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の前記コヒーレント光が順番に生じ、前記空間光変調装置（５）に当てられ、その際、前記空間光変調装置（５）が、それぞれ、入射する前記の色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に割り当てられている前記単色画像と同時に制御される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記単色画像による前記露光がマルチプレックス法または走査法において行われる、請求項１０または１１に記載の方法。
15. 前記空間光変調装置（５）の異なる部分領域が前記の様々な色（Ｒ、Ｇ、Ｂなど）の前記コヒーレント光によって照射され、前記部分領域は、それぞれ、入射する前記の色（Ｒ、Ｇ、Ｂなど）に割り当てられた前記単色画像の対応する部分と同時に制御される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記単色画像による前記露光が同時に行われ、ｎ個の前記空間光変調装置（５）が取り付けられ、これらの前記空間光変調装置（５）がそれぞれｎ個の異なる前記の色（Ｒ、Ｇ、Ｂなど）によって照射され、その際、ｎ番目の前記空間光変調装置（５）はｎ番目の前記単色画像によって制御され、この前記単色画像はｎ番目の前記の色（Ｒ、Ｇ、Ｂなど）に割り当てられている、請求項１０または１１の１つに記載の方法。

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