JPH0338596B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 可干渉な光源からの光線を照射して物体光を
生成する工程と、 ホログラフイツク記録媒体において前記物体光
と前記光源からの参照光とを干渉させる工程とか
らなるグラフイツク合成物の製法であつて、前記
物体光が識別しうるイメージを包含しない物体光
を生成する細長いランダム拡散板により生成さ
れ、前記ランダム拡散板により生成された物体光
がレンズシステムを透過することなく前記参照光
と干渉する ことを特徴とするグラフイツク合成物の製法。

２ 前記ランダム拡散板がスリガラス拡散板から
なることを特徴とする請求の範囲第１項記載の製
法。

３ 前記ランダム拡散板がオパールガラス拡散板
からなることを特徴とする請求の範囲第１項記載
の製法。

４ 前記物体光と前記参照光とを干渉させる工程
において、前記物体光および前記参照光の少なく
とも一つによる露光をホログラフイツク記録媒体
の特定の領域に制限するためにマスクが使用され
てなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の
製法。

５ 前記マスクがホログラフイツク記録媒体に接
触して用いられてなることを特徴とする請求の範
囲第４項記載の製法。

６ 前記物体光と前記参照光とを干渉させる工程
において、個々の露光による干渉パターンをコン
トロールするために前記参照光または前記物体光
から特定の色成分を選択するフイルターが用いら
れることを特徴とする請求の範囲第１項記載の製
法。

７ 可干渉な光源と、 前記光源からの光線が照射されて物体光を生成
する要素と、 ホログラフイツク記録媒体において前記物体光
と前記光源からの参照光とを干渉させる機構と、
前記ホログラフイツク記録媒体の露光領域を制限
するためのマスク とからなるグラフイツク合成物作成装置であつ
て、 前記物体光を生成する要素が識別しうるイメージ
を包含しない物体光を生成する細長いランダム拡
散板であり、 前記物体光と前記参照光とを干渉させる機構に
おける前記ランダム拡散板からの物体光が通過す
る光路にレンズシステムが配設されていないこと
を特徴とするグラフイツク合成物作成装置。

８ 個々の露光による干渉パターンをコントロー
ルするために前記参照光または前記物体光から特
定の色成分を選択するフイルターが配設されてな
ることを特徴とする請求の範囲第７項記載のグラ
フイツク合成物作成装置。

先行出願に対する相互対照 この出願は1980年11月５日に出願された米国特
許出願第203563号の一部継続出願である。

技術分野 本発明はグラフイツクアート、光学的回折の装
飾的使用、及びホログラフイに関する。さらに具
体的には、本発明は、色及び芸術的及び装飾的合
成物の中のテツクスチヤー及び見掛上の動きを提
供するために、所定の特性をもちホログラフイー
的につくられた回折パターンを使用する方法及び
同方法用装置を提供することを目的とする。

背景技術 ホログラフイーは回折格子（米国特許第
3578845号）、物体及び背景の３次元像（米国特許
第3506327号、同第3580655号、同第3758186号）
をつくるために広く使用されている。回折格子を
つくるために、２つまたはそれ以上の相互可干渉
光波面（普通には、一つの球面波又は平面波、及
び他の球面、円筒、又は平面の波面）の間の干渉
によつて形成される干渉パターンが、リツプマン
感光乳剤、ホトポリマー、ホトレジスト、又は二
色ゼラチンのような高分解能の光学的記録媒体の
上に記録される。そのような格子は分光測光器、
ヘツドアツプデイスプレイ、あるいは他の光学機
械に使用される。

３次元像を作るために、球面又は平面波と、物
体の表面からの可干渉光の反射（又は物体を通過
する可干渉光の透過）によつて形成される複合波
面との間の干渉によつて形成される干渉パターン
は、高分解能写真記録媒体上に記録される。ある
いは又、３次元像が、物体の多くの２次元像を記
録することによつて米国特許第4206965号の中で
述べられているように合成されてもよい。その場
合、普通各記録ステツプは、球面又は平面参照光
波面と、２次元像を伝達する球面、平面又は他の
波面との間の干渉だけからなる。

米国特許第3633989号で述べられていた３次元
像を記録するためのホログラフイーの改良された
形、いわゆるベントンホログラムは、鉛直パララ
ツクス（垂直方向の視差）を減少させあるいはす
べてを除去し、それによつて白色光源を用いても
ぼやけていない再生を可能にする。従つて、像は
ほぼ完全な虹色に現われる。最近の技術の進歩に
より、異なつた記録条件の複数の複合像を包含し
て、多色の三次元像をつくることができるように
なつた。

放射方向に対称で機械的に線を引いた回折格
子、特にら旋状回折格子は、装飾用色効果を提供
するために使用されている。ら旋状回折格子のセ
グメントは回折モザイクパターンを形成するため
に結合される。これらの格子及び格子モザイク
は、表面レリーフパターンとしてつくられ、サー
モプラスチツクのエンボス（型押し）によつて複
製されている。エンボスされた格子モザイクは印
刷グラフイツクの基盤として使用されている。

いくつかの例において、簡単なホログラフイ的
につくられた回折格子はエンボスによつて複製さ
れ、装飾材料として使用される。そのような例に
おいて、回折格子は、選択された任意のテツクス
チヤー効果、所定の均一な色彩及び見掛上の動き
のような、ここに開示される方法によつてつくら
れる効果を提供することができず低周波数で非常
に単純でノンランダムなパターンに制限されてい
た。

発明の開示 本発明は芸術的合成物、所定の色の装飾パター
ン、見かけ上のテツクスチヤー、及び見掛上の動
きを形成するために（従来はペイント又はカラー
インキが使用されていたような）グラフイツクア
ートにおいてホログラフイツク的に作成された回
折パターンを使用する。これらの合成物及びパタ
ーンは、ホログラフイのゴールである三次元像で
ない。それらはつくられた表面に制限されている
もの、すなわち二次元像である。テツクスチヤー
の見掛上の動きを越えた三次元性は期待されな
い。

典型的には、この回折パターンを用いたグラフ
イツク合成物は、多数回露光により形成されるい
くつかの領域内に存在する異なつた個々の回折パ
ターンからなつている。これらの回折パターン
は、ランダム拡散板を通して作成される二次元的
ホログラムなどである。

ここで、「ランダム拡散板」とは、ともかくそ
れ自身ではイメージを作り出さない拡散板であ
る。その典型例としては、スリガラス拡散板、オ
パールガラス拡散板などがあげられる。

微小テツクスチヤーの所定の均一な色を有する
二次元的回折パターンは、従来のホログラムの代
りに表面粗さが細かいランダム拡散板を代用する
ことによつてつくられる。特別の見掛上の動きは
細かい拡散板の代りに表面粗さがあらい散乱板を
使用することによつてつくられる。

グラフイツク合成物は、最初の露光をある範囲
に制限するために、第１マスクをホログラフイツ
ク記録媒体上に配置し、所定の範囲の第２の組の
上に第２回折パターンを記録するためにマスクを
変えまた構成を変え、そしてこの方法を所望の合
成物が形成されるまで続けることによつてホログ
ラフイツク記録媒体上に直接作られる。そしてこ
の合成物は、接触印刷、エンボス、射出成型や他
の適当な手段によつて浮彫りにされてもよい。

この回折パターンは、パターンそれ自身をコン
タクトプリントマスクとして使用してグラフイツ
クデザインを合成するために使用されてもよい。

この場合、ホログラフイツク記録媒体は接触し
て置かれた所望のコンタクトプリント可能な回折
パターンを通して露光され、露光は選ばれたマス
クによつて所定の範囲に制限される。さらに他の
回折パターンとマスクとを使用して行う露光は、
所望のグラフイツクデザインを合成するために使
用される。

露光を所定の範囲に制限するためにマスクを使
用する代りに、従来の投影装置が、ホログラフイ
ツク記録媒体に接触して置かれた選ばれた回折パ
ターンの上に選ばれた像を投影するために使用さ
れ、それによつて記録媒体上にグラフイツクデザ
イン又は多色像を合成してもよい。

その他、グラフイツク合成物は各種の回折パタ
ーンを有するセグメントを機械的に結合すること
によつて形成されてもよい。

本発明の目的は、グラフイツク合成物におい
て、新しくかつ有用な色、テツクスチヤー及び見
掛上の動きを生む方法を提供することである。

本発明の他の目的は、一般のホログラフイで使
用する複雑で高価な装置を必要とせず、比較的簡
単で安価な装置を利用する回折効果を組入れたグ
ラフイツクパターンを容易に合成する手段を提供
することである。

本発明の他の目的は、確認書類、ラベル、スタ
ンプ、通貨、身分証明書、及びそれらの真ぴよう
性によつて評価される物の偽造が困難であるグラ
フイツク合成物の製造方法を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、一部自明であり、また一
部は以下で明らかになるだろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、テツクスチヤー回折パターンをつく
るために使用される従来のホログラムをつくるた
めの典型的な配置の等角図である。

第２図は、所定の色及びテツクスチヤー効果を
提供する回折パターンをつくるための典型的配置
を示す等角図である。

第３図は、回折色及びテツクスチヤーを有する
グラフイツクパターン又は回折パターンのための
典型的観察配置を示す等角図である。

第４図は、投影接触プリントによる回折グラフ
イツク合成物をつくるための代表的システムの等
角図である。

第５図は、透明画（スライド）からのグラフイ
ツクパターンの投影による回折グラフイツク合成
物をつくるための代表的システムの等角図であ
る。

第６図は、ホツトスタンピングによつて３ステ
ツプで回折グラフイツク合成物を形成するために
設計された一組のエンボスプレートの等角図であ
る。

第７図は、ホツトスタンピング機械中で第７図
のプレートを使用することによつて形成された回
折合成物の上平面図である。

第８図は、コンサートチケツトの偽造防止素子
として使用される回折グラフイツク合成物の等角
図である。

第９図は、偽造防止素子として使用される回折
グラフイツク合成物の例の等角図である。

発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施例を第２図にしたがつて説
明する。

第１図は参考までにいくつかの異なつたテツク
スチヤー表面の従来のホログラムの製造方法を示
したものである。テツクスチヤー表面１００はレ
ーザ光によつて照明される。テツクスチヤー表面
１００からの散乱光はホログラフイツク板（ホロ
グラム記録板）１１０に入射する。ホログラフイ
ツク板１１０は、光線１２０と同じレーザから取
出された平行レーザ光１３０によつて照明され
る。ホログラフイツク板１１０はテツクスチヤー
表面１００に対して傾いていて、ホログラフイツ
ク板１１０とテツクスチヤー表面１００との延長
平面は線１５０で交差し、その中心は１６０であ
る。平行光１３０と、テツクスチヤー表面１００
から散乱されてホログラフイツク板１１０に達し
た光とから形成される干渉パターンは、ホログラ
フイツク板１１０が所定の角度１７０傾いている
ことを除けば、テツクスチヤー表面１００の従来
のホログラムである。

第２図は、平行レーザ光ビーム２２０を使用し
てランダム拡散板２００を透過させた後、マスク
２１４により露光領域が制限されたホログラフイ
ツク板２１０に照射することによりグラフイツク
合成物を製造する方法を示す。

ビーム２２０と同じレーザ光源からの光が、ホ
ログラフイツク板２１０を照明するために点２３
０から発散させられ、それによつてマスク２１４
を通してホログラフイツク板２１０上の所定領域
に干渉パターンを形成する。マスク２４０のよう
な手段が上記干渉に寄与するランダム拡散板２０
０の部分を選択するために採用されている。点２
３０は線２５０上に置かれ、線２５０は点２６０
とランダム拡散板２００の中心とを通る線であ
る。線２７０はランダム拡散板２００の延長面と
ホログラフイツク板２１０の交差点であり、点２
６０は線２７０の中点である。

ホログラフイツク板２１０上の回折パターン
は、第３図に略図的に示されるように照明され
る。マスク２４０によつて規定されるランダム拡
散板２００の各水平ストリツプ２８０の役割は、
光源３２０から出て（第２図に示す）点２６０を
通る線３３０と、線３３０とホログラフイツク板
２１０から垂直に延びた線３１０との交点を見つ
けることにより決まる点３００において、所定の
色彩を形成することである。単色結像による特定
の色は、回折パターン２１０を形成するために使
用されるレーザ光の色とホログラフイツク板２１
０の中心点から点２３０と水平ストリツプ２８０
を見たときのなす角度による。点３００で実際に
観察されるものは、テツクスチヤー表面と実質上
同一な像の重ね合せであつて、各像は異なつた色
である。結果として、それらは、表面のテツクス
チヤーと、第２図のマスク２４０によつて決めら
れる色配分とを有する回折パターンである。

種々のパターンを有する複合マスク２４０は、
視点が異なることによつて変化する色配分の種々
の模様を有する複合パターンを作ることができ
る。ランダム拡散板２００の細い水平ストリツプ
だけの再生の結果として、ホログラフイツク板２
１０上の回折パターンは位置３００に単色映像領
域を生むだろう。ランダム拡散板２００の各水平
ストリツプは、点２３０、点２６０及びランダム
拡散板２００がすべて一直線上にある場合のみ、
位置３００に異なつた色の単色映像面を作る。も
しランダム拡散板２００がテツクスチヤー表面に
平行（そしてホログラフイツク板２１０に平行）
になると、点２６０は無限遠に移動する。従つ
て、もしランダム拡散板２００の水平ストリツプ
が単色映像面を作る場合には、点３００及び光源
３２０もまた無限遠に移動する。

回折パターンが太陽のような離れた（実際上は
無限遠）の光源で照明され、パターンが非常に離
れた距離、例えば道路の向う側から観察したい場
合には、ランダム拡散板２００はホログラフイツ
ク板２１０に平行に置かれ、点２３０はランダム
拡散板２００の延長面内にあるべきである。

もし上記配置が採用されない場合には、垂直方
向に変化する色分布がもたらされる。

単一参照光束及び複合物体光を使用して所定の
色分布の回折パターンを作ることが望まれるが、
複合参照光束を使用することもまた実用的であ
る。この光学系の本質的特徴は、干渉パターンそ
れ自身が上述の方法によつて作られるパターンに
似ているということである。そのような干渉パタ
ーンはそれがつくり出す回折効果によつて特徴づ
けられる。すなわち、水平方向に均一に多少散乱
し、また所定の色混合をなす角度分布によつて鉛
直方向に光を散乱する。その干渉がそのようなパ
ターンをつくるところの光波面は、水平方向の空
間非可干渉性の実質上の度合と、垂直方向の空間
非可干渉性の選択された分布によつて特徴づけら
れる。ここで使用されている「空間非可干渉性」
は、無視し得る時間従属性をもつ高い空間周波数
の複合空間位相従属性を意味する。

ホログラフイツク板２１０上に直接いくつかの
テツクスチヤーと色のグラフイツク合成物を作る
ために、露光は、各露光のために異なつたランダ
ム拡散板２００とマスク２４０を使用してホログ
ラフイツク板２１０上になされる。個々のマスク
２１４は、各露光をホログラフイツク板２１０の
異なつた所定の領域に制限するために使用され
て、グラフイツク像又はパターンを合成するため
に使用されてもよい。

ここで使用されている用語「グラフイツク合成
物」は、ある面上の着色されまたはテツクスチヤ
ー化された領域の配列を意味し、その配列それ自
身が所望の絵、像又はパターンを形成する。ここ
で述べられている色及びテツクチヤー効果は、塗
料がグラフイカル合成物のようなものを形成する
ために使用されるのとほぼ同じ方法で使われる。

ランダム拡散板による可視テツクスチヤーは、
ランダム拡散板から発散する空間非可干渉光の自
己干渉によるスペツクルパターンとなるだろう。

ランダム拡散板（ランダム拡散スクリーン）２
００を使用して作られる回折パターンから形成さ
れるグラフイツク合成物は、広い範囲で利用で
き、またホログラム板を使用して形成されるもの
よりも容易に作ることができる。

第２図のようにして形成される回折パターン
は、望ましくは、第４図に図示されるように使用
される。マスク４２０は、光４３０が前もつて選
ばれた領域４４０により制限された回折パターン
を通過してホログラフイツク板４００を露光する
ことを許し、これによつて領域４４０内のホログ
ラフイツク板の上に回折パターンのレプリカを接
触プリントする。さらに、所望のグラフイツクパ
ターンを露光するためにさまざまなパターン４１
０とマスク４２０が使用されてホログラフイツク
板４００上に露光がなされてもよい。もしパター
ン４１０がホログラフイツク板４００に十分に近
接して接触するならば、露光は白熱球又はアーク
光源からの光で行われてもよい。しかしながら、
レーザ光源の使用はホログラフイツク板４００と
回折パターン４１０との間のホコリの存在によつ
て引起こされる多くの問題を避けることができ
る。

マスク４２０の代りにまたはこれに加えて、グ
ラフイツクパターンは第５図に示される方法によ
つて形成されてもよい。従来のプロジエクター５
４０は、パターン５３０を、回折パターン４１０
を通してホログラフイツク板４００上に投影する
ようになつている。プロジエクター５４０は、透
明画をホログラフイツク板４００及び回折パター
ン４１０上に投影するために、レーザ、アーク光
又は白熱電球である光源からの光を使用する。

この技術についての注目すべきかつ有用ないく
つかの変形が可能である。例えば、もし光源５２
０が赤、緑及び青のように広い範囲の色を形成す
るならば、透明画５００はカラー像となる。フイ
ルター５２２は光源５２０から特定の色を選び、
それによつて透明画５００の特定の色成分を選び
だす。ホログラフイツク板４００上に分離した回
折パターン４１０を通してなされる個々の露光
は、透明画５００の中の像の真実の色又は擬似色
のコピーを作ることができる。

上に述べられた回折効果は、平らな形だけに利
用できるものではない。発明の本質的なアスペク
トは、例えば球、円環体、円筒、円錐その他の形
のものにも等しく応用できる。さらに、以下で使
用する「鉛直」及び「水平」は、光学系と形成さ
れる回折パターンとの間の関係を示し、「鉛直」
は「水平」に対し直角をなす方向であり、「水平」
は最終的グラフイツク合成物を表示しまた観察す
るために使用される配列のなかで、観察者の２つ
の目を結ぶ線に実質上平行なパターンの方向であ
る。

上述のホログラフイツク回折パターンを作るた
めに使用された参照光は、感光記録媒体のいずれ
か一方の側に入射される。すなわち、ホログラフ
イパターンはフロントビーム型であつてもバツク
ビーム型であつてもよい。しかしながら、パター
ンが表面レリーフパターンとして複製される等の
多くの応用についてはフロントビーム型の方が都
合よい。

ここで開示された方法による回折性の色（回折
色）とテツクスチヤー効果を組込んだグラフイツ
ク合成物を作る特別の例は、以下の通りである。

加法混色の三原色の３つの透過回折パターンの
組は、ランダム拡散板としてオパールガラスの長
く、細い水平ストリツプを使用して第２図の構成
のようにつくられる。プレート（オパールガラス
板）２００はアグフア8E75ホログラフイプレー
ト２１０から30.5センチメートル離して配置され
る。参照光源（その焦点位置にピンホールフイル
ターを有する顕微鏡対物レンズ）が配置され、角
度２９０は第１のパターンに対して38゜であり、
第２のパターンに対し46°であり、第３のパター
ンに対し58゜である。露光は、プレート（ホログ
ラフイツク板）製造者の推奨により決められ、そ
して光源としてヘリユウムイオンレーザを使用す
る。３つのプレートの各々はＤ−19の現像液で現
像され、ヨー素−メタノール漂白剤の中で漂白さ
れる。プレートが43.2センチメートル離れ（第３
図の角度290が）40゜である位置に置かれたせん光
球によつて照明されるとき、約１メートル離れた
観察者は第１プレートを一様の赤いフイールドと
して、第２のプレートを一様の緑のフイールドと
して、第３のプレートを一様の青いフイールドと
して見る。これらのプレートはコンタクトプリン
ト可能な回折パターンとして使用されてもよい。

本発明の使用例としては、一連の回折パターン
が最初、表面レリーフ媒体、例えばフオトレジス
ト又は重クロム酸ゴムの中で形成される。各パタ
ーンの金属プレートレプリカは、表面レリーフ媒
体又はそのレプリカの上にニツケルの無電解沈殿
によつて形成され、次に電気鋳造法の技術に熟練
した人達によく知られた技術による電着がなされ
る。このようにして形成されたニツケルプレート
はこの技術分野で熟練した人によく知られた技術
によつて複製されるようなものがある。

回折グラフイツク合成物は、以下のようにニツ
ケルプレートレプリカを使用するエンボスプレー
トとして形成することができる。

最初に、レプリカはホトレジストによつてコー
トされる。プレートの領域は露光され、所定のパ
ターンで金属を露出するために現像される。露出
された範囲の金属は６００、６３０、６６０のよ
うに深くエツチングされ、レジストは被われた範
囲６１０、６４０、６７０から取除かれる。でき
あがつたプレートは第６図のようになり、高い
（エツチングされない）部分は、レリーフ回折パ
ターンとなる。これらのプレートは形７００、７
１０、７２０を組合せている（第７図に示すよう
な）グラフイツク合成物をつくるために順次エン
ボス鋳型として使用されてもよい。

回折グラフイツク合成物をエンボスする代りの
方法は、単一金属プレートの上に合成物を形成す
るか又は異なつたプレートから部品を機械的に接
合して単一プレートを形成するというようなもの
であることは明らかである。ここで用語「エンボ
ス」とは、鋳造、モールデイング、ホツトスタン
ピング又はカレンダリングのような方法によつて
表面にレリーフパターンを形成することを意味す
る。

また別の使用例としては、防犯のための素子ま
たは偽造防止素子がある。複合回折パターンから
形成されたグラフイカル合成物は偽造が極めて難
しい。それらは最も細かい彫刻よりも精密であ
り、しかもそれらは肉眼で容易に見分けられる。
例えば、コンサートチケツト（第８図）、株券あ
るいはそれが真正であることによつてその価値が
定まるような物は、そのなかにエンボスされ、あ
るいはそれに付着される特別の回折グラフイツク
合成物８００、８１０、８２０を有すればよい。
その物の偽造は回折合成物の偽造を必要とする
が、回折合成物の偽造は写真複写のようなプリン
ターを普通に使用する方法によつては不可能であ
る。

もし合成物が反射光又は透過光のどちらからで
も観察できるならば、及びもし合成物がエンボス
されたものであれば、エンボスされた材料と異な
つた屈折率を有する材料の透明コートによつて被
つてもよい。もし合成物が反射光によつて観察で
き、及びエンボスされたものであれば、その反射
率を高くするためにアルミ又は他の材料の薄い層
をコートし、次に透明材料で重ねてコートしても
よい。エンボス面を損傷から保護すること、また
エンボスパターンから直接機械的にコピーするこ
とを妨げることの双方のため、透明コートの下に
エンボス面を埋めることが重要である。紙自身は
通常エンボスするためには適した材料ではない
が、ポリエチレンのようなサーモプラスチツクに
よつてコートされた紙は適している。

もし反射式でエンボスされた回折合成物が防犯
のための素子として採用されるならば、強力に付
着する透明材によつて保護されているのがベスト
である。強い付着を確保しまたアルミニユームの
ような内部反射層を有するものをつくる一つの方
法は、合成物の細部に比較して小さい寸法の多く
点で内部層を取除くか又は移動させること、及び
被覆層をこれらの点において内部層までまつすぐ
に溶解させることである。紙基盤（第９図）上の
実際上偽造不可能であるエンボスされた回折合成
物を形成する方法は、エンボス可能な材料の多数
の小さな非連続点９２０を基盤９４０に付するこ
とである。あるいは、（欠落点を有するような）
複合的に連結されたエンボス可能な材料の層が利
用されてもよい。合成物はエンボス可能な材料の
頂上面９１０の上にエンボスされ、次にアルミニ
ユームが付けられる。紙基盤９３０の繊維に染込
む透明オーバーコート９００が付される。できあ
がつた構成は回折パターンを破壊することなしに
取外すことは、非常に困難である。

ここで使用される「複合的に連結された（マル
チプリーコネクテイツド）」とは、位相数学の分
野で普通に与えられる意味である。

ここで開示された発明の形は本発明の好ましい
実施例を構成する。他の多くの形及び実施例が可
能であり、ここに可能なすべての発明の均等形、
変形及び分岐を説明することは不可能であるし、
そのつもりもない。使用された用語は制限的では
なく、説明の用語であるということが理解される
であろう。また、形、関係寸法、波長、方向、部
品及びステツプの配列、記録材料、及び記録の形
状寸法のようなものの色々の変更は、ここで述べ
た発明の精神及び範囲から逸脱することなくなさ
れてもよいことも理解されるであろう。