SK281216B6 - Spôsob identifikovania vopred určenej farby hologramu a hologram - Google Patents

Abstract

Hologramy a difrakčné mriežky, pri ktorých prítomnosť "kľúčovej farby" (Magenta) umožňuje pozorovateľovi zistiť polohu, z ktorej možno jednoznačne určiť všetky ostatné farby predmetného hologramu. Vytvoria sa také dve súpravy spektier (60 a 70), že referenčný lúč (10) dopadajúceho bieleho svetla, osvetľujúci hologram alebo kompozíciu difrakčných mriežok pod vopred stanoveným uhlom (13), spôsobí, že pozorovateľ (11) uvidí farbu "Magenta", ktorá sa má použiť ako referenčná "kľúčová farba".ŕ

Description

Oblasť techniky

Tento vynález sa týka všeobecne oblasti svetlo difraktujúcich obrazcov, ako sú difrakčné mriežky a povrchové reliéfne hologramy. Vynález sa špeciálne zameriava, i keď sa na ne neobmedzuje, na dúhové hologramy a difrakčné mriežky, ktoré sa používajú na vytváranie dekoratívnych alebo grafických kompozícií, pričom obraz sa vytvára z dvoch alebo viacerých farieb prostredníctvom kontrastujúcich oblastí difraktovaného svetla. Vynález sa zameriava na spôsob použitia holograficky vytvorených difrakčných obrazcov alebo hologramov s viacerými spektrálnymi farbami, pričom sa vytvára „kľúčová farba“ (Magenta), ktorá dovoľuje identifikovať správnu pozorovaciu pozíciu, z ktorej musí pozorovateľ pozorovať obraz, aby videl všetky ostatné farby v ich správnych odtieňoch.

Doterajší stav techniky

Použitie difrakčných mriežok na tvorbu obrazcov a viacfarebných vzorov bez použitia akýchkoľvek bežných farieb alebo pigmentov už bolo opísané, napríklad v US patente 1 354 471, kde sa šperky, štítky, odznaky a iné výrobky ozdobujú farbami získanými difrakciou dopadajúceho bieleho svetla na írisujúce spektrálne farby. Svetlo difraktujúce obrazce, ako sú opísané v uvedenom US patente, sa vytvárajú mechanicky vyrytím jemných rovnobežných čiar do vhodnej podložky, pričom rôzne kombinácie odtieňov a farieb sa dosahujú zmenou počtu a smeru čiar. Spôsob tvorby difrakčných mriežok optickými prostriedkami je opísaný v US patente 3 578 845 s použitím dvoch lúčov koherentného svetla z lasera na vytvorenie holografickej difrakčnej mriežky.

Použitie holograficky vytvorených difrakčných mriežok na výrobu dekoratívnych obrazcov, ktoré môžu byť vtlačené do plastických látok, opísal M. C. Hutley v jarnom vydaní National Physical Laboratory Newsletter 1979, str. 6 až 7. Pri tomto spôsobe sa používa viacero komplementárnych fotografických masiek na vytvorenie niekoľkých povrchových reliéfnych mriežok vo fotoreziste, aby sa vytvoril požadovaný dekoratívny obrazec. Prepracovanejší spôsob je opísaný v US patente 4 629 282, kde je dúhový hologram (ako je opísaný v US patente č. 3 633 989) vyrobený z rozptyIného povrchu (takého, ako je kus zemného skla), aby vznikli difrakčné farebné efekty. Obmena tohto spôsobu je opísaná v US patente č. 4 998 785, kde je štrbinový laserový transmisný hologram nahradený šošovkovým poľom.

Pri oboch týchto spôsoboch sa difrakčná mriežka vytvára vo fotoreziste prostredníctvom vzájomnej interferencie dvoch alebo viacerých koherentných monochromatických lúčov svetla z lasera, aby vznikol povrchový reliéfny obrazec na následné vtláčanie do plastickej látky alebo iného materiálu vhodného na vtlačenie vzoru. Spôsob kopírovania povrchových reliéfnych hologramov vytvorených vo fotoreziste na vytvorenie niklových razníc, ktoré sa následne použijú na vtláčanie hologramov do plastických materiálov, detailne opísali viacerí autori (pozri napríklad Bartolini a spol., Applied Optics, zv. 9 až 10, október 1970, str. 2283 až 2290). Tieto spôsoby boli ďalej zdokonalené na vytváranie vtláčaných hologramov a difrakčných mriežok na dekoračné a bezpečnostné účely, napríklad US patent č. 4 913 504 opisuje spôsob vtláčania hologramov na vytvorenie bezpečnostného zariadenia na značkovanie dokumentov alebo cenných predmetov.

Vtláčané hologramy a difrakčné mriežky zabezpečujú vysoký stupeň ochrany v porovnaní s bežnými tlačenými značkami alebo obrazcami, pretože difrakčné dúhové farby vtláčaných hologramov a difrakčných mriežok nemožno kopírovať bežnými tlačiarenskými technikami ani fotokopírovaním ani fotografickými metódami.

Dúhové hologramy a kompozície difrakčných mriežok predstavujú nie drahé prostriedky na zaručenie autentičnosti dokumentu alebo označenie výrobku ako pravého a nie falšovaného tovaru.

Vďaka svojej užitočnosti vo forme bezpečnostných značiek pre dokumenty a na značkovanie výrobkov sa používanie vtláčaných hologramov rozšírilo po celom svete, ale široká verejnosť má malé pochopenie pre hologramy a nie je zvyknutá rozoznávať viacfarebné hologramové obrazy alebo difrakčné kompozície.

Jedným z hlavných problémov pre nezasvätených pozorovateľov viacfarebných dúhových hologramov a kompozícií difrakčných mriežok je to, že difrakčné farby nezostávajú konštantné, ale menia odtieň v závislosti od uhla pozorovania alebo od osvetlenia. Pozorovatelia, ktorí sú zvyknutí na pigmentové farby, nemajú problémy rozoznať „červenú“ od „zelenej“, keď farby tvoria bežné farbivá alebo pigmenty, ale často bude pre nich ťažké rozoznať jednu difrakčnú farbu od druhej, pretože všetky farby prechádzajú celým spektrom pri pohybe hlavy pozorovateľa alebo hologramu alebo pri zmene uhla osvetlenia.

So zvyšujúcim sa množstvom vtláčaných viacfarebných hologramov a vzorov difrakčných mriežok vzrastá potreba, aby pozorovateľ bol schopný zistiť správnu pozorovaciu polohu, z ktorej má na hologram pozerať. Predmetom tohto vynálezu je poskytnúť prostriedky, pomocou ktorých možno kinetické difrakčné farby vo viacfarebnom holograme alebo v kompozícii difrakčnej mriežky jednoznačne definovať.

Podstata vynálezu

Tento vynález rieši uvedené problémy vytvorením viacfarebných hologramov alebo difrakčných kompozícií s „kľúčovou farbou“, ktorá dovoľuje pozorovateľovi jednoznačne identifikovať správnu polohu na pozorovanie hologramu alebo difrakčnej kompozície.

Takýto hologram je prakticky nemožné alebo je prinajmenšom oveľa komplikovanejšie kopírovať, a teda predstavuje účinnejší ochranný znak na zabezpečenie autentickosti dokumentov alebo na označenie pravosti komerčných výrobkov a tovarov, na ktorých sú hologramy alebo difrakčné kompozície aplikované.

Hologram alebo difrakčná kompozícia podľa tohto vynálezu obsahuje v obraze viacero difrakčných farieb s aspoň jednou časťou obrazu zobrazujúcou „kľúčovú farbu“ (Magenta), zloženou z dvoch prekrývajúcich sa zón takej spektrálnej disperzie, že poloha, kde sa obidve zóny kombinujú, je na najodľahlejšom konci viditeľného spektra jednej zóny tesne pred infračervenou, a na najodľahlejšom konci viditeľného spektra druhej zóny tesne pred ultrafialovou.

Tieto dve prekrývajúce sa zóny sú vytvorené sekvenčnou dvojitou expozíciou od objektového lúča a od referenčného lúča, pričom referenčný lúč sa medzi dvoma expozíciami pohne o vopred stanovený uhol posunu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález sa bližšie vysvetlí pomocou priložených obrázkov.

SK 281216 Β6

Obrázok 1 znázorňuje usporiadanie na tvorbu hologramu alebo difrakčnej mriežky podľa doterajšieho stavu techniky. Obrázok 2 znázorňuje osvetlenie dúhového hologramu alebo difrakčnej mriežky v bielom svetle podľa doterajšieho stavu techniky. Obrázok 3 znázorňuje disperziu spektrálnych farieb v dúhovom holograme alebo difrakčnej mriežke. Obrázok 4 znázorňuje posuny dúhového hologramu alebo difrakčnej mriežky alebo osvetľovacieho zdroja, ktoré spôsobujú farebný posun. Obrázok 5 znázorňuje „kľúčovú farbu“ Magenta podľa tohto vynálezu vytvorenú, ako bolo uvedené, kombináciou dvoch spektier usporiadaných tak, že ich polohy sa veľmi málo prekrývajú len v jednej polohe a akákoľvek malá zmena buď uhla dúhového hologramu alebo difrakčnej mriežky alebo osvetľovacieho zdroja spôsobí, že jedno alebo druhé zo spektier sa posunie do neviditeľnej oblasti spektra, alebo do infračervenej alebo do ultrafialovej. Obrázok 6 znázorňuje plnofarebný dúhový hologram alebo kompozíciu difrakčných mriežok, v ktorej sa Magenta používa na určenie správneho pozorovacieho uhla, pod ktorým sa má pozorovateľ dívať na obraz, aby ho videl v prirodzenej farbe.

Príklady uskutočnenia

Ako vidieť na obrázku 1, lúč koherentného monochromatického svetla 1 z lasera osvetľuje fotosenzitívnu dosku 2 a interferuje s druhým lúčom 3, ktorý možno nazvať „objektovým“ lúčom, vychádzajúcim z laserového transmisného hologramu 4, ktorý taktiež môže vychádzať z difúzneho rastra alebo šošovkového poľa, alebo z iného prostriedku, ktorý nasmeruje objektový lúč na dosku, aby sa vytvoril požadovaný typ hologramu alebo difrakčnej mriežky. Detaily expozície a následného spracovania dosky sú opísané v doterajšom stave techniky.

Keď sa hologram osvetlí bielym svetlom (pozri obr. 2), lúč 10, či už slnečný alebo z domáceho svetelného zdroja, osvetlí dosku 2 a vytvorí skutočný obraz laserového transmisného hologramu 4 ako disperzné spektrum 40, kde každá vlnová dĺžka v bielom svetle vytvorí zvlášť reálny obraz laserového transmisného hologramu.

Obrázok 3 znázorňuje spektrálny disperzný hologram alebo difrakčnú mriežku, ako ich vidí pozorovateľ. Hologramová doska 2 je osvetlená lúčom 10 bieleho svetla, znázorneným kvôli prehľadnosti nerozloženým, pod uhlom 12, ktorý poskytuje disperzné spektrum 40, pričom farbou, ktorú vidí pozorovateľ 11 v polohe 41, je červená na samom konci viditeľného spektra, zelená v polohe 42, stredovom bode disperzného spektra, a modrá v polohe 43 na opačnom konci viditeľného spektra.

Ak sa doska 2 nahne do polohy 20 alebo 21 (pozri obr. 4), alebo osvetľujúci lúč 10 sa pohne do polohy 101 alebo 102, potom sa farba, ktorú uvidí pozorovateľ 11 v polohe 40, bude meniť. Podobne sa farba, ktorú uvidí pozorovateľ 11, bude meniť, ak sa hologramová doska 2 posunie zvisle nahor do polohy 31 alebo nadol do polohy 32. Práve tak sa farba, ktorú uvidí pozorovateľ 11, bude meniť, ak sa pozorovateľ posunie zvisle nahor do polohy 33 alebo nadol do polohy 34.

Obrázok 5 znázorňuje konfiguráciu, ktorú využíva tento vynález, pričom sa vytvoria dve súpravy spektier 60 a 70 také, že referenčný lúč 10 dopadajúceho bieleho svetla, osvetľujúci hologram alebo kompozíciu difrakčnej mriežky pod vopred určeným uhlom 13 spôsobí, že pozorovateľ 11 uvidí farbu Magenta, ktorá sa má použiť ako referenčná „kľúčová farba“. Farba Magenta sa získa kombináciou ďalekého modrého konca 63 prvej spektrálnej disperzie 60 s ďalekým červeným koncom druhej spektrálnej disperzie 71. Akýkoľvek malý pohyb pozorovateľa alebo posunutie dosky (ako je znázornené na obr. 4) spôsobí, že „kľúčová farba“ Magenta zmizne, pretože buď spektrálna disperzia 60 zmizne za bodom 63 do ultrafialovej časti spektra, alebo spektrálna disperzia 70 zmizne za bodom 71 do infračervenej časti spektra.

Uvedené dve prekrývajúce sa zóny spektrálnej disperzie, ktoré spolu vytvárajú difrakčnú zónu „kľúčovej farby“ Magenta, možno vyrobiť sekvenčnou dvojitou expozíciou objektového lúča a referenčného lúča, pričom referenčný lúč sa medzi týmito dvoma expozíciami pohne o vopred stanovený uhol posunu. Presné uhly oboch polôh referenčného lúča vzhľadom na dosku, ktoré sú potrebné na vytvorenie difrakčnej zóny „kľúčovej farby“ Magenta, závisia od vlnovej dĺžky použitého lasera a od požadovaného optimálneho uhla pozorovania.

Podľa iného spôsobu možno prekrývajúce sa zóny vyrobiť sekvenčnou dvojitou expozíciou referenčného lúča v spojení s objektovým lúčom, ktorý sa posunie o vopred stanovenú hodnotu medzi dvoma následnými expozíciami. Zvislé posunutie objektového lúča, závislé od štrbiny alebo difiizéra alebo šošovkového poľa laserového transmisného hologramu, taktiež závisí od vlnovej dĺžky lasera a od požadovaných parametrov pozorovania, potrebných pre hologram alebo difrakčnú kompozíciu.

„Kľúčovú farbu“ Magenta možno použiť v spojení s ľubovoľnými ďalšími difrakčnými farbami, ktoré sa dajú vytvoriť jednoduchými alebo viacnásobnými expozíciami, ktoré sa vykonajú bežným spôsobom podľa doterajšieho stavu techniky. Po dohotovení viacfarebného dúhového hologramu alebo kompozície difrakčných mriežok sa „kľúčová farba“ Magenta používa ako referenčný bod na jednoznačné stanovenie polohy na pozorovanie a definovanie farieb v obraze, pretože je viditeľná len na krátky okamih pred kolapsom jednej alebo druhej z oboch spektrálnych disperzných zón, z ktorých sa skladá. Ak sa iné farby v holograme alebo difrakčnej mriežke urobia s použitím ľubovoľných uhlov alebo náhodných kombinácií dvojitých a trojitých expozícií s rôznymi hodnotami jasnosti, výsledný hologram bude mať farebné hodnoty, ktoré sú špecifické a veľmi ťažko sa budú dať presne odkopírovať. Zložitú zmes farieb je za normálnych okolností veľmi ťažké rozoznať, ale s použitím „kľúčovej farby“ Magenta ako referenčného bodu na stanovenie presnej polohy, z ktorej sa farby majú pozorovať, môže pozorovateľ identifikovať a preskúmať veľmi jemné zmesi difrakčných farieb.

Rovnako, ako sa dá „kľúčová farba“ Magenta použiť ako referenčný prostriedok na stanovenie presnej polohy na sledovanie farieb, ktoré boli vytvorené náhodne, „kľúčová farba“ Magenta sa dá tiež použiť ako prostriedok na určenie správnej polohy na pozorovanie hologramu alebo difrakčnej kompozície vytvorenej na zobrazenie obrazu v plne prirodzených farbách. V tomto prípade sa dve difrakčné zóny, ktoré spolu tvoria difrakčnú zónu „kľúčovej farby“ Magenta, zladia s treťou zónou spektrálnej disperzie tak, že sa spoločne sčítajú do neutrálnej difrakčnej zóny, zloženej z tej istej farebnej hodnoty ako biele svetlo použité na osvetlenie.

Obrázok 6 znázorňuje plnofarebný dúhový hologram alebo kompozíciu difrakčných mriežok, kde sa Magenta použila ako „kľúčová farba“ na definovanie správneho pozorovacieho uhla, z ktorého má pozorovateľ sledovať obraz, aby videl prirodzenú farbu. Na doske 80 sú oblasti difrakčnej farby, kde oblasť 81 je Magenta, zatiaľ čo 82, 83 a 84 sú iné oblasti difrakčných farieb také, že ak oblasť 81 bude mať farbu Magenta, oblasť 82 sa bude javiť ako zá3

SK 281216 Β6 kladná červená, oblasť 83 ako základná zelená a oblasť 84 ako základná modrá. Ak sú relatívne difrakčné uhly zón oblastí 82, 83 a 84 správne, potom sa oblasť 85 bude javiť ako svetlomodrá alebo tmavomodrá a oblasť 86 bude žltá. Potvrdenie, že difrakčné zóny z oblastí 82, 83 a 84 sú správne, vyplýva z oblasti 87, kde by sa difrakčné zóny mali sčítať do perfektnej neutrálnej bielej farby.

Pri výhodnom spôsobe by sa „kľúčová farba“ Magenta použila ako dominantná zložka obrazu, ale „kľúčovú farbu“ Magenta možno tiež použiť vo viacfarebnom dúhovom holograme alebo difrakčnej kompozícii ako súčasť celkového vzoru, alebo „kľúčová farba“ Magenta môže tvoriť oddelenú časť obrazu pozdĺž vzoru, ako je časť chromatického diagramu, ktorý slúži len ako referenčný pre pozorovateľa, aby stanovil správnu pozorovaciu vzdialenosť pre hologram alebo difrakčnú kompozíciu absolútne jednoznačne.

Claims (5)

1. Spôsob identifikovania vopred určenej farby hologramu alebo difrakčnej kompozície, vyznačujúci sa tým, že poloha hologramu, ktorá dovoľuje získať takúto vopred určenú farbu, je jednoznačne určená objavením sa referenčnej farby v holograme, získanej prekryvom dvoch zón spektrálnej disperzie.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedené dve zóny spektrálnej disperzie sú také, že poloha, kde sa obe zóny prekrývajú, je na samom konci tesne pred infračervenou farbou viditeľného spektra jednej zóny, a na samom konci tesne pred ultrafialovou farbou viditeľného spektra druhej zóny.

3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ak sa už raz referenčná farba objaví v holograme, malý náklon povrchu hologramu alebo zvislý posun polohy pozorovateľa alebo zmena uhla osvetľujúceho žiarenia spôsobí náhly posun vlnovej dĺžky vytvárajúcej referenčnú farbu z viditeľnej do neviditeľnej časti spektra, a preto referenčná farba zmizne.

4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že dve zóny spektrálnej disperzie, ktoré sa prekrývajú, aby vytvorili referenčnú farbu, sa vytvoria sekvenčnou dvojitou expozíciou referenčného lúča v spojení s objektovým lúčom, ktorý sa medzi dvoma následnými expozíciami posunie o vopred stanovenú hodnotu.

5. Hologram, vyznačujúci sa tým, že obsahujú vopred určenú farbu alebo obraz a referenčnú farbu vznikajúcu presahom prvej a druhej oblasti spektrálneho rozloženia.