ГОЛОГРАММЫ, ИМЕЮЩИЕ СТАНДАРТНЫЙ ЭТАЛОННЫЙ ЦВЕТ Российский патент 1998 года по МПК G03H1/02 

Данное изобретение относится к области структур для дифракции света, таких как дифракционные решетки и поверхностно-рельефные голограммы. Изобретение более точно касается радужных голограмм и дифракционных решеток, используемых для формирования декоративных или графических композиций, где изображение формируется из одного или боле цветов посредством контрастных областей дифрагирующего света. Изображение направлено на способ голографически образованных дифракционных структур или голограмм с цветами спектра, где предусмотрен "ключевой цвет" (Magenta), который дает возможность идентификации правильного положения просмотра, из которого наблюдатель должен рассматривать изображение, чтобы увидеть все остальные цвета и их правильные оттенки.

Использование дифракционных решеток для создания структур и многоцветного дизайна без использования обычных чернил и пигментов раскрыто, например, в патенте США 1354471, где ювелирные изделия, значки и другие изделия декорируются с помощью цветов, полученных от дифракции падающего белого света в цветах видимого спектра. Структуры для дифракции света, описанные в указанном патенте США, формируются путем механической разлиновки тонких параллельных линий в соответствующей подложке; различные комбинации теней и цветов достигаются путем изменения количества и направления линий.

Способ изготовления дифракционных решеток с помощью оптических средств описан в патенте США 3578845, использующем два луча когерентного света от лазера для формирования голографической дифракционной решетки. Использование голлографически сформированных дифракционных решеток для получения декоративных структур, которые могут быть отштампованы на пластике, описаны в статье M.C. Hytley, Spring 1979 выпуски Национальной физической лаборатории стр. 6 - 7. В этом способе используется множество взаимодополняющих фотографических масок для формирования нескольких поверхностно-рельефных решеток в фоторезисте для создания желаемой декоративной структуры.

Более совершенный способ описан в патенте США 4629282, где создается (аналогично патенту США N 3633989) радужная голограмма на диффузно рассеивающей поверхности (кусок матового стекла) для создания дифракционных цветовых эффектов. Видоизменение этого способа раскрыто в патенте США N 4998785, где щелевая лазерная голограмма заменена системой линз.

В обоих способах дифракционная решетка формируется в фоторезисте посредством взаимной интерференции двух или более когерентных монохроматических лучей света от лазера для создания структуры поверхностного рельефа для последующей штамповки в пластике или в других поддающихся штамповке материалах. Процесс репликации поверхностно-рельефных голограмм, формируемых в фоторезисте для получения никелевых пуансонов для штамповки, которые впоследствии используются для штамповки голограмм в пластических материалах, подробно описаны многими авторами (смотри, например, Bartolini et al. Applied Optics Vol. 9 - 10 октябрь 1970, стр. 2283 - 2290). Эти способы были усовершенствованы для производства штампованных голограмм и дифракционных решеток для декоративных и защитных целей. Например, патент США N 4913504 описывает процесс штамповки голограмм для формирования защитного приспособления для маркировки подлинности документов или изделий.

Штампованные голограммы и дифракционные решетки обеспечивают высокую степень защиты по сравнению с обычными отпечатанными маркировками или обозначениями, поскольку дифракционные радужные цвета штампованных голограмм и дифракционных решеток не могут быть воспроизведены с помощью обычных печатных технологий или фотокопирования, или фотографических способов.

Радужные голограммы и композиции на основе дифракционных решеток обеспечивают недорогую возможность гарантирования аутентичности документа или маркировки продукта, представляющего подлинный, а не поддельный товар.

Благодаря их полезности в качестве защитных знаков для маркировки документов и продуктов использование штампованных голограмм увеличивается во всем мире, в то время как основная масса населения имеет слабое представление о голограммах и не может отличить многоцветные голографические изображения и дифракционные композиции.

Одной из главных проблем для непосвященных зрителей многоцветных радужных голограмм и композиций на основе дифракционных решеток является то, что дифракционные цвета не остаются постоянными, а изменяют оттенок в зависимости от угла наблюдения или освещения. Зрители, имеющие опыт обращения с пигментными цветами, не имеют проблем с различением "красного" и "зеленого", когда цвета созданы обычными чернилами или пигментами, но часто ощущают трудности в различении одного дифракционного цвета от другого, поскольку все цвета проходят через весь видимый спектр, а голова наблюдателя или голограмма изменяет положение или изменяется угол освещения.

Поскольку распространение штампованных многоцветных голограмм и предметов дизайна с использованием дифракционных решеток увеличивается, существует возрастающая потребность для зрителей идентифицировать правильное положение просмотра, из которого рассматривается голограмма.

Целью настоящего изобретения является создание голограммы, имеющей стандартный эталонный цвет, в которой наличие средства, в котором изменяющиеся дифракционные цвета на многоцветной радужной голограмме или композиции на основе дифракционной решетки могут быть определены однозначно.

Данное изобретение преодолевает указанные выше недостатки путем создания многоцветной голограммы или дифракционной композиции с "ключевым цветом", которая позволяет зрителю идентифицировать однозначно правильное положение рассмотрения голограммы или дифракционной композиции.

Эта голограмма практически не поддается (или, по крайней мере, это очень сложно) репродуцированию и, таким образом, обеспечивает более эффективную защиту для обеспечения аутентичности документов или для индикации подлинности продуктов и товаров, на которые наносят голограмму или дифракционную композицию.

Голограмма или дифракционная композиция согласно изобретению содержит множество дифракционных цветов в изображении с по меньшей мере одной частью изображения, представляющей "ключевой цвет" (Magenta), содержащий две перекрывающихся зоны со спектральным распределением, так что положение, в котором две зоны объединяются, находится на дальнем конце видимого спектра одной зоны непосредственно перед инфракрасной областью и на дальнем конце видимого спектра другой зоны непосредственно перед ультрафиолетовой областью.

Эти две перекрывающихся зоны получают путем последовательной двойной экспозиции от объектного луча и эталонного луча, где эталонный луч передвигается под определенным углом смещения между двумя экспозициями.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным вариантом его воплощения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 изображает расположение оборудования для изготовления голограммы (или дифракционной решетки) согласно известному уровню техники; фиг. 2 изображает освещение радужной голограммы (или дифракционной решетки) белым светом согласно известному уровню техники; фиг. 3 изображает распределение цветов спектра на радужной голограмме (или дифракционной решетке) согласно изобретению; фиг. 4 изображает смещение радужной голограммы (или дифракционной решетки) или источника освещения, которые вызывают сдвиг цветов, согласно изобретению; фиг. 5 изображает "ключевой цвет" Magenta, сформированный, как указано, путем объединения двух спектров, расположенных так, что их положения перекрываются лишь кратковременно только в одном положении и любое легкое изменение либо угла радужной голограммы (или дифракционной решетки), либо источника освещения, вызывает смещение одного или другого спектра в невидимую область спектра, либо в инфракрасную, либо в ультрафиолетовую согласно изобретению; фиг. 6 изображает радужную голограмму или композицию на основе дифракционной решетки с полным набором цветов, в которой используется Magenta, для определения правильного угла зрения для зрителя, чтобы видеть изображение в натуральном цвете.

Луч когерентного монохроматического света 1 (фиг. 1) от лазера освещает фоточувствительную пластину 2 и интерферирует с вторым лучом 3, который может быть назван "объектным" лучом, исходящим от лазерной голограммы "на похождение" 4, который может быть лучом, исходящим от диффузионного экрана или системы линз, или некоторых других устройство для направления объектного луча на пластину, чтобы сформировать желаемый тип голограммы или дифракционной решетки. Подробности экспонирования и последующей обработки пластины описаны в литературе.

Когда голограмма освещена белым светом, луч 10 (фиг. 2) от солнца или искусственного источника освещения освещает пластину 2 для получения реального изображения лазерной голограммы "на похождение" 4 в дисперсном спектре 40, где каждая длина волны белого света по отдельности обеспечивает объемное изображение лазерной голограммы "на похождение".

Фиг. 3 представляет разброс спектра голограммы или дифракционной решетки как видит зритель. Пластина с голограммой 2 освещена лучом белого света 10, показанного для ясности нерасходящимся под углом 12, который обеспечивает разброс спектра 40. Цвет, видимый зрителем 11 в положении 41, является красным на дальнем конце видимого спектра, зеленым из положения 42 - это средняя точка разброса спектра, и голубым из положения 43, на другом конце видимого спектра.

Если пластина 2 наклонена к положению 20 или 21 (фиг. 4) или освещающий луч 10 передвигается в положение 101 или 102, то цвет, видимый наблюдателем 11 в положении 40, будет изменяться. Подобно этому, цвет, видимый наблюдателем 11, будет изменяться, если пластина с голограммой 2 сдвигается вертикально вверх в положение 31 или вниз в положение 32. Подобно этому, цвет, видимый наблюдателем 11, будет изменяться, если наблюдатель передвигается вертикально вверх в положение 33 или вниз в положение 34.

На фиг. 5 показана конфигурация, используемая в данном изобретении, где предусмотрено два набора спектров 60 и 70, так что при заданном угле 13 эталонный луч падающего белого света 10, освещающий голограмму или композицию на основе дифракционной решетки, заставит наблюдателя 11 видеть цвет Magenta, который использован в качестве эталонного "ключевого цвета". Цвет "Magenta" получают путем объединения дальнего голубого края 63 первого спектрального распределения 60 вместе с дальним красным краем второго спектрального распределения 73. Каждое легкое движение зрителя или перемещение пластины (фиг. 4) заставит "ключевой цвет" Magenta исчезнуть, поскольку либо спектральное распределение 60 исчезнет вдали от точки 63 в ультрафиолетовую область спектра, либо спектральное распределение 70 исчезнет вдали от точки 71 в инфракрасную область спектра.

Две перекрывающихся зоны спектральных распределений, которые вместе составляют дифракционную зону "ключевого цвета" Magenta, могут быть получены путем последовательной двойной экспозиции от "объектного" луча и эталонного луча, где эталонный луч передвигается на заданный угол смещения между двумя экспозициями. Точные значения углов по отношению к плоскости двух положений эталонного луча, требуемых для получения дифракционной зоны "ключевого цвета" Magenta, зависят от длины волны используемого лазера и от желаемого оптимального узла зрения.

В соответствии с другим способом две перекрывающихся зоны могут быть получены путем последовательной двойной экспозиции эталонного луча в сопряжении с объектным лучом, который передвигается на заданную величину между двумя последовательными экспозициями. Вертикальное перемещение объектного луча, производимого от щели лазерной диаграммы "на похождение" или от диффузора, или от системы линз, зависит от длины волны лазера и требуемых параметров осмотра, необходимых для голограммы или дифракционной композиции. "Ключевой цвет" может быть использован в сопряжении с любыми другими дифракционными цветами, которые могут быть получены при однократной или при многократных экспозициях, проводимых известным образом. По завершении многоцветной радужной голограммы или композиции на основе дифракционной решетки "ключевой цвет" Magenta используют как эталонную точку для однозначного определения точного положения для анализа и определения цветов изображения, поскольку оно видно в течение только краткого момента перед тем, как исчезает одна или другая из двух зон спектрального распределения, из которых он состоит. Если другие цвета в голограмме или дифракционной решетке получены с использованием произвольных углов или беспорядочных смешений при двойной или тройной экспозиции при различных значениях освещенности, полученная в результате голограмма будет иметь значения цветов, которые являются уникальными и которые очень трудно точно воспроизвести. Сложная смесь цветов является очень сложной для распознавания обычным путем, но при использовании "ключевого цвета" Magenta в качестве эталонной точки для определения точной позиции, с которой цвета могут быть проанализированы, можно идентифицировать и проверить очень тонкую смесь дифракционных цветов.

Наравне с использованием "ключевого цвета" Magenta в качестве эталонного средства для определения правильного положения для прочтения цветов, которые могут быть созданы произвольно, "ключевой цвет" Magenta может также быть использован в качестве средства для определения правильного положения осмотра голограммы или дифракционной композиции, предусмотренной для представления изображения в полном натуральном цвете. В этом случае две дифракционные зоны, обе из которых содержат дифракционную зону "ключевого цвета" Magenta, расположены вместе с третьей зоной спектрального распределения, так что совместно они являются дополнительными к нейтральной дифракционной зоне, составленной из тех же значений цвета, которые для освещения используют белый свет.

На фиг. 6 представлена цветная радужная голограмма или композиция на основе дифракционной решетки, где Magenta использована в качестве "ключевого цвета" для определения правильного угла для зрителя, чтобы рассматривать изображение и видеть натуральный цвет. На пластине 80 существуют области дифракционного цвета, а область 81 представляет Magenta, в то время как области 82, 83 и 84 являются областями с таким дифракционным цветом, что когда область 81 имеет цвет Magenta, область 82 имеет основной красный цвет, область 83 имеет основной зеленый цвет и область 84 имеет основной синий цвет. Если относительные углы дифракции зон областей 82, 83 и 84 являются правильными, тогда область 85 представляется слегка голубоватого или бирюзового цвета, а область 86 - желтого цвета. Подтверждением того, что дифракционные зоны от областей 82, 83 и 84 являются правильными, может быть получено от области 87, где дифракционные зоны должны быть дополнены до нейтрального белого.

В предпочтительном варианте осуществления способа "ключевой цвет" Magenta должен использоваться в качестве доминирующего компонента изображения, однако, "ключевой цвет" Magenta может быть также использован в многоцветной радужной голограмме или дифракционной композиции в качестве части общего дизайна. Или "ключевой цвет" Magenta может образовывать отдельную часть изображения наряду с дизайном, например часть диаграммы цветности, служащей только в качестве ссылки для зрителя, чтобы определить с абсолютной точностью правильное положение рассмотрения голограммы или дифракционной композиции.

Голограммы и дифракционные решетки, в которых наличие "ключевого цвета" дает возможность зрителю определить положение, в котором могут быть однозначно определены все другие цвета голограммы. Предусмотрены два набора спектров так, что при определенном угле эталонный луч падающего белого света, освещая композицию голограммы или дифракционной решетки, позволяет зрителю увидеть цвет, который должен использоваться в качестве "ключевого цвета". Технический результат - однозначное определение изменяющихся цветов на многоцветной радужной голограмме или композиция на основе дифракционной решетки. 6 ил.

Применение способа идентификации заданного цвета голограммы или дифракционной композиции, заключающееся в том, что положение голограммы, которое позволяет получить заданный цвет, однозначно определяют по появлению в голограмме эталонного цвета, получаемого благодаря перекрыванию двух зон спектрального распределения, причем две зоны спектрального распределения располагают так, что положение, где две зоны перекрываются, находятся на дальнем краю непосредственно перед инфракрасной областью видимого спектра для одной зоны и на дальнем краю непосредственно перед ультрафиолетовой областью видимого спектра для другой зоны для проверки аутентичности документов или коммерческих продуктов и товаров.