Голографический носитель информации и способы его изготовления - RU2361252C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Изобретение касается носителя информации с внутренним слоем и, по меньшей мере, одним смежным слоем, ламинированным на внутренний слой, причем внутренний слой состоит из голографического средства хранения информации в виде объемной голограммы. Далее изобретение касается способа изготовления носителя информации с внутренним слоем и, по меньшей мере, одним слоем, смежным с внутренним слоем, причем внутренний слой состоит из голографического средства хранения информации в виде объемной голограммы, причем, по меньшей мере, один слой, смежный с внутренним слоем, ламинирован на внутренний слой.

В качестве носителей информации в данном изобретении рассматриваются чип-карты, смарт-карты, персональные документы, удостоверения личности, водительские права, чеки, билеты, а также другие ценные бумаги и гарантийные документы и носители данных.

Сам носитель информации и способ изготовления такого рода носителя информации указанного вида описаны в документе DE 38 56 284 Т2. Элемент объемной голограммы в неотделяемой форме ламинируется на подложку для переноски на ценную бумагу.

В случае объемной голограммы или фазовой голограммы объемного типа в объеме светочувствительного материала с помощью когерентного излучения определенной длины волны создаются зоны с различным показателем преломления. Эти зоны называют также плоскостями Брэгга. После изготовления объемной голограммы при облучении объемной голограммы белым светом благодаря преломлению на плоскостях Брэгга и интерференции в отраженном свете восстанавливается трехмерное изображение. Отраженный свет возникает при этом только при длине волны и угле, на которых происходило изначальное облучение.

Из документа DE 4021908 С2 известен носитель информации, который содержит объемную голограмму, которая покрыта прозрачной тонкой защитной пленкой из поликарбоната (ПК) или других материалов.

В документе ЕР 0919961 В1 также описан носитель информации с объемной голограммой. Она нанесена на подложку и имеет благодаря локальным сжатиям и/или выпуклостям изменение плоскостей Брэгга.

В документе DE 69201698 Т2 описан способ изготовления многоцветной объемной фазовой голограммы, причем сначала светочувствительный пленочный элемент облучается когерентным светом для того, чтобы записать объемную голограмму на пленочный элемент. Затем пленочный элемент вводится в контакт с диффузионным элементом, который содержит мономер, причем мономер после контакта диффундирует в пленочный элемент. Благодаря диффузии мономера в пленочный элемент увеличивается длина волны отражаемого с помощью голограммы изображения. Голографическое изображение появляется, таким образом, в цвете, смещенном в красный спектр. Смещение длины волны фиксируется путем полимеризации мономера после диффузии и локально регулируется с помощью полимеризации, произошедшей перед диффузией. Это означает, что в зонах, в которых произошла полимеризация перед диффузией, полимеризация не сможет произойти и, таким образом, не произойдет также смещения длины волны. Тем самым возможны многоцветные изображения. Этот способ смещения длины волны является дорогостоящим, и его недостатком является то, что применяется дополнительная подложка, которая, возможно, может мешать, что может негативно повлиять на свойства носителя информации.

В основе изобретения лежит задача создать носитель информации указанного вида, у которого повышена защита от фальсификации по сравнению с носителями информации с простой объемной голограммой и предоставлена возможность последующей его индивидуализации. В дальнейшем должны быть найдены привлекательные решения в плане дизайна. Задача далее состояла в том, чтобы указать простой способ изготовления носителя информации подобного типа, который не является материалоемким и не связан с большими расходами.

Задача согласно изобретению решается таким образом, что слой, непосредственно смежный со смежным слоем, перед ламинированием на обращенную к внутреннему слою поверхность имеет шероховатость, которая способствует смещению длины волны изображения, которое восстанавливается с помощью объемной голограммы. Задача решается также с помощью способа изготовления носителя информации указанного вида согласно изобретению, в котором слой, непосредственно смежный с внутренним слоем, для ламинирования подготавливается заранее с помощью поверхности, обращенной к внутреннему слою, имеющей шероховатость, которая способствует смещению длины волны изображения, восстанавливаемого с помощью объемной голограммы.

Носитель информации согласно изобретению имеет большую защиту против фальсификации при привлекательных дизайнерских возможностях. Способ согласно изобретению не является материалоемким, не связан с большими расходами и позволяет осуществить его с помощью традиционных способов изготовления. За счет создания целенаправленных шероховатостей объемная голограмма, которая легко облучается и окончательно экспонированная и, в общем, изготавливается, может быть целенаправленно затем индивидуализирована. Носитель информации согласно изобретению демонстрирует далее неожиданное преимущество в том, что слой, непосредственно расположенный над внутренним слоем, очень хорошо прилипает к внутреннему слою и тем самым очень трудно удаляется при попытке совершить подлог. При попытке совершить подлог объемная голограмма была бы разрушена. Объемная голограмма носителя информации с точки зрения длины волны когерентного света, с которой она была изготовлена, согласно изобретению дает смещение в голубой спектр, т.е. смещение к меньшим длинам волн, которое с помощью величины шероховатости смежного слоя может целенаправленно регулироваться. Таким образом, фальсификатору очень затруднительно воспроизвести объемную голограмму, так как для попытки копирования необходим когерентный свет с различными длинами волн, а непрерывные смещения длины волны сложно копировать. Фальсифицированный носитель информации или его копию можно будет распознать благодаря неполному проявлению объемной голограммы и тем самым недостаточной информации.

В благоприятном варианте среднее значение шероховатости составляет примерно от 5 мкм до 25 мкм, предпочтительно от 10 мкм до 15 мкм. Таким образом, достигается смещение длины волны восстановленного изображения в направлении более коротких длин волн, по меньшей мере, на 20 нм. В дальнейшем под указанными средними значениями шероховатости будет пониматься усредненная глубина шероховатости Rz, соответствующая норме DIN-EN ISO 4288, определение этой величины будет приведено далее. Шероховатость измеряется на поверхности, например, при помощи иглы, которой ощупывают поверхность и записывают путь иглы ортогонально к поверхности, в данном случае перпендикулярно к поверхности слоя. Так называемая усредненная глубина шероховатости Rz определяется тем, что вычисляется среднее арифметическое из пяти отдельно взятых величин глубины шероховатости R_i пяти следующих друг за другом отдельных измеряемых участков поверхности. Отдельная глубина шероховатости - это расстояние между измеренными высшей и низшей точками поверхности, ощупанной иглой.

Согласно изобретению шероховатость стохастически распределена, т.е. высоты и глубины шероховатости нерегулярно расположены на поверхности слоя, смежного с внутренним слоем, обращенной к внутреннему слою. Только таким образом обеспечивается хорошая защита против фальсификации, в особенности применительно к попыткам разъединения и манипулирования. Очень хорошая управляемость цветовым смещением получается, если поверхность слоя, смежного с внутренним слоем, имеет равномерный профиль. Это может быть, к примеру, пикообразный профиль или профиль с закругленными углами. Такой профиль может быть выдавлен на поверхности слоя, смежного с внутренним слоем, перед ламинированием с помощью микроштампа для тиснения.

Имеется возможность получить хорошую конструкцию носителя информации в том случае, когда слой, смежный с внутренним слоем, перед ламинированием имеет на поверхности, обращенной к внутреннему слою, зоны с различными шероховатостями. Различные зоны могут иметь форму цифр, букв, окружностей, прямоугольников или других геометрических форм, а также изображений. Зоны на носителе информации могут распознаваться благодаря отличающейся длине волны топографического изображения. Таким образом может быть представлена дополнительная информация. Способ изготовления, связанный с таким вариантом исполнения, включает дополнительный этап, заключающийся в том, что определенные зоны, которые должны иметь меньшую шероховатость, чем окружающие зоны, выполняют сглаженными или с регулярным рельефом. Этого можно достичь, к примеру, с помощью штампа для тиснения.

Так как слои из поликарбоната (ПК) имеют особенно хорошие свойства в отношении прочности при изгибе и деформации, то в предпочтительном варианте, по меньшей мере, слой, смежный с внутренним слоем, выполняется из поликарбоната.

В объемную голограмму может быть интегрировано дополнительное цветовое оформление, если она имеет локальные сжатия или выпуклости. В результате плоскости Брэгга увеличиваются или уменьшаются, так что длина волны восстановленного изображения, соответственно, уменьшается или увеличивается. Особенно безопасное относительно фальсификаций и привлекательное в плане дизайна решение получается тогда, когда сжатие или выпуклость в зоне объемной голограммы имеет градиент в направлении поверхности носителя информации. Таким образом достигаются цветовые переходы.

Изобретение далее разъясняется более подробно с помощью вариантов его выполнения, которые представлены на чертежах:

фиг.1 - вид сверху носителя информации согласно изобретению;

фиг.2 - поперечное сечение носителя информации согласно изобретению;

фиг.3 - поперечное сечение составных частей носителя информации согласно изобретению перед ламинированием;

фиг.4 - фрагмент поверхности слоя, обращенной к внутреннему слою носителя информации согласно изобретению перед ламинированием;

фиг.5 - фрагмент поверхности слоя, смежного с внутренним слоем, обращенной к внутреннему слою, согласно варианту выполнения носителя информации перед ламинированием;

фиг.6 - следующий вариант выполнения носителя информации согласно изобретению на виде сверху;

фиг.7 и 8 - два фрагмента из различных зон поверхности слоя, смежного с внутренним слоем, обращенной к внутреннему слою для данного варианта выполнения изобретения, перед ламинированием.

На фиг.1 показан носитель информации 1 согласно изобретению, который имеет различные элементы защиты. Элементами защиты являются элементы, которые повышают защиту носителя информации от фальсификации. Например, на носитель информации 1 нанесены изображение 3 обладателя носителя информации и печатные данные 4, касающиеся обладателя носителя информации, предпочтительно с помощью печати или с помощью лазерной надписи на активном при лазерном облучении или чувствительном к лазерному излучению слое носителя информации. Носитель информации может содержать другие электронные компоненты, такие как радиочастотный приемопередатчик-идентификатор, чип-модули или антенны для двухинтерфейсных модулей. Носитель информации имеет также зоны 5, в которых расположен элемент объемной голограммы. Зоны 5 могут частично или полностью охватывать носитель информации. Такого рода объемные голограммы могут восстанавливать изображения, рисунки, информацию, состоящую из букв или цифр, которые могут быть оценены визуально или с помощью машины. Визуальный анализ осуществляется посредством человеческого глаза, который проверяет, совпадают ли восстановленные изображения, рисунки или информация с заданным изображением, рисунком или информацией. Автоматизированная проверка может производиться путем проверки цвета посредством определения длины волны восстановления и/или степени дифракции. В результате можно прийти к выводу о подлинности носителя информации на основании этого элемента защиты. Машинным методом или визуально сложно оценивать также остальные элементы защиты на носителе информации.

Представленный на фиг.1 носитель информации изображен схематически в поперечном сечении на фиг.2. Носитель информации 1 имеет несколько слоев, причем позицией 14 обозначены последующие слои, а позицией 15 - фотополимерная пленка, которая содержит объемную голограмму. Этот внутрилежащий слой в дальнейшем будет обозначаться как внутренний слой 15. Внутренний слой может быть также промежуточным слоем. В данном варианте сверху внутреннего слоя расположен слой 14, а ниже внутреннего слоя 15 расположены два дополнительных слоя 14. В других вариантах могут быть сверху и/или внизу внутреннего слоя 15 расположены, по меньшей мере, один дополнительный слой или любое большее количество дополнительных слоев. Эти слои могут состоять из поликарбоната (ПК), и/или ПВХ (поливинилхлорида), и/или полиэстера (например, полиэтилентерефталата (ПЭТ)), и/или полиолефина (например, полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП)), и/или АБС (акрилнитрил-бутадиен-стирол(-сополимер)), и/или полиуретана (ПУ), и/или полиэтерэтеркетона (ПЭЭК), и/или других термопластичных, поддающихся обработке материалов или соединений материалов, и/или бумагообразных материалов, с, по меньшей мере, одним ламинированным слоем, и/или бумагообразных материалов, таких как Teslin. В другом варианте исполнения в последовательности слоев носителя информации может быть множество внутренних слоев 15. Не требуется, чтобы слои, в том числе слой 15, проходили на всю ширину носителя информации, как в представленном на фиг.2 варианте исполнения. Они также могут занимать только части ширины или длины носителя информации. Внутренний слой 15 состоит из фотополимерной пленки или из серебряно-галогенидной пленки. Внутренний слой может, кроме того, содержать другие используемые в голографии материалы или носители для записи голограмм. Ассортимент такого рода материалов указан в документе DE 69201698 Т2 и в «Ullmanns Chemische Enzyklopädie», электронное издание 2003 г. под рубрикой «Materials unsed in Holography», которые тем самым включены в описание путем их цитирования.

На фиг.3 еще раз представлены отдельно друг над другом расположенные слои носителя информации согласно изобретению в поперечном сечении перед ламинированием. Фотополимерный слой 15 имеет обычно толщину, по меньшей мере, 5 мкм, предпочтительно от 5 до 50 мкм, наиболее предпочтительно от 10 мкм до 20 мкм. Остальные слои 14 имеют толщину, по меньшей мере, 5 мкм, предпочтительно от 5 мкм до 500 мкм, и наиболее предпочтительно от 50 мкм до 100 мкм. В готовом носителе информации в направлении наблюдателя слой, смежный с внутренним слоем 15 и лежащий над ним, в дальнейшем для лучшего разграничения с остальными слоями будет обозначаться как 14а. Обращенная к внутреннему слою поверхность 141 слоя 14а, смежного с внутренним слоем 15, представлена еще раз на фиг.4 во фрагменте 17. Поверхность 141 имеет стохастическую шероховатость, т.е. неравномерно распределенные выпуклости и впадины. Глубина 19 шероховатости для этого фрагмента отмечена двойной стрелкой. Пунктирные линии указывают на максимальную высоту и максимальную глубину шероховатости. В предпочтительном варианте исполнения средняя шероховатость составляет от 5 мкм до 25 мкм, предпочтительно от 10 мкм до 15 мкм. При выборе такой шероховатости после ламинирования носителя информации может быть достигнуто смещение длины волны восстановленного с помощью объемной голограммы изображения, по меньшей мере, на 20 нм, по меньшей мере, в сторону меньшей длины волны (смещение в голубой спектр). При этом средняя шероховатость пропорциональна величине смещения.

Следующий вариант исполнения конструкции обращенной к внутреннему слою поверхности 142 слоя 14а, граничащего со слоем 15, представлен на фиг.5. Эта поверхность 142 имеет регулярный рельеф пикообразной формы, причем глубина шероховатости 20 в данном случае показывает расстояние между пикообразной впадиной и пикообразной вершиной. В следующем варианте исполнения регулярный рельеф может состоять из скругленных пиков. Представленная на фиг.5 поверхность 142 и другие поверхностные рельефы могут быть с помощью микротиснения выдавлены на поверхности 142. Средняя шероховатость должна при этом предпочтительно находиться в вышеуказанном диапазоне. Тиснение должно осуществляться перед сборкой слоев перед ламинированием.

Как показано, изображенные на фиг.3 составные части носителя информации согласно изобретению собраны вместе и затем соединены в процессе изготовления с помощью известного способа ламинирования. К известным ламинирующим устройствам относятся, среди прочих, роликовые ламинаторы или термопередающие прессы. Перед сборкой слоев объемная голограмма уже помещена с помощью известных способов в фотополимерный слой внутреннего слоя 15 и при необходимости подготовлена посредством удаления защитной и/или передающей пленки. Для этого может быть использован, например, способ, представленный в документе DE 19809503 А1, который включен в описание посредством ссылки. Объемная голограмма может при этом содержать индивидуальные данные и/или постоянные данные. Под индивидуальными данными понимаются данные, которые непосредственно или опосредованно относятся к владельцу носителя информации или собственно носителю информации и являются индивидуальными для этого владельца. Такого рода индивидуальными данными могут быть, например, изображение владельца носителя информации или номер документа. Постоянные данные, напротив, одинаковы для всех владельцев носителей информации или для соответствующего типа носителя информации. В качестве постоянных данных могут быть, например, эмблема или обозначение в виде кода страны. При ламинировании к пленочной стопке прикладывают давление в несколько бар и температуру как минимум 100°С. Благодаря ламинированию смежные друг с другом зоны соответствующих пленок размягчаются и возникает возможность получения прочного взаимного сцепления пленок после окончания ламинирования. Таким образом, получается термопластичное соединение. При необходимости перед ламинированием между отдельными пленками может быть нанесено связующее вещество. Однако между внутренним слоем 15 и шероховатой поверхностью 141 смежного слоя 14а может не наноситься связующее вещество. В дальнейших вариантах исполнения могут быть, например, ламинированы друг с другом только слои 14а и 15, а также оба слоя 14, а затем оба слоя соединены на следующем этапе ламинирования. Также возможно после ламинирования слоев 14а и 15 на слое 14а на обращенной к внутреннему слою 15 поверхности выполнить тиснение, которое, например, содержит данные владельца носителя информации. Слои 14 и 14а могут также уже иметь тиснение перед ламинированием. В других вариантах исполнения слои 14 и 14а могут быть также снабжены лазероактивными или лазерочувствительными пигментами, которые позволяют вносить данные и/или изображения в слои с помощью лазеров. Благодаря лазерной надписи достигается изменение цвета пигментов, так что тем самым может быть представлена информация. Лазерная надпись носителя информации может производиться перед ламинированием, и/или между различными этапами ламинирования, и/или после ламинирования слоев.

Следующий вариант выполнения изобретения представлен на фиг.6. Носитель информации 1 согласно изобретению имеет в зоне объемной голограммы 5 два компонента: первую зону 50 и вторую зону 51, которые видны для наблюдателя в различных цветах. Например, зона 50 имеет голубой цвет, а зона 51 - красный цвет. Зона 51 имеет форму букв «АВС», а зона 51 могла бы иметь любую другую форму, например цифры, узоры или изображения. В зоне 51 слой, смежный с внутренним слоем, на обращенной к внутреннему слою поверхности перед ламинированием сглажен с помощью штампа для тиснения. Следовательно, шероховатость в этой зоне может быть уменьшена. Различие шероховатостей в обеих зонах показано схематически на фиг.7 и 8. На фиг.7 представлена шероховатость обращенной к внутреннему слою поверхности 141 слоя, смежного с внутренним слоем, в зоне 51 перед ламинированием. Глубина 19 шероховатости этого фрагмента отмечена двойной стрелкой. Средняя шероховатость зоны 50 соответствует средней шероховатости, представленной на фиг.3 и 4. На фиг.8, напротив, показана шероховатость обращенной к внутреннему слою поверхности 143 смежного слоя в зоне 51 перед ламинированием. Глубина 21 шероховатости отмечена также двойной стрелкой, и она меньше, чем глубина 19 шероховатости зоны 50 на фиг.7. Соответственно, средняя шероховатость в зоне 51 меньше, чем средняя шероховатость в зоне 50. При ламинировании меньшая средняя шероховатость в зоне 51 приводит к меньшему смещению плоскостей Брэгга и тем самым к меньшему сдвигу длины волны восстановленного изображения объемной голограммы. Если объемная голограмма создана с помощью когерентного излучения в видимой и красной области длин волн, то восстановленное из зоны 51 изображение все еще оказывается красным, в то время как восстановленное из зоны 50 изображение сдвинуто в голубую зону спектра. Таким образом, наблюдатель может обнаружить в цвете разницу между восстановленными из зон 50 и 51 изображениями объемной голограммы.

В следующем варианте выполнения зона 51 может быть снабжена определенным равномерным тиснением, которое имеет более высокую или более низкую среднюю шероховатость, чем зона 50. Тем самым зона 51 окажется сильнее или меньше смещенной в голубой спектр, чем зона 50.

Чтобы добиться дополнительных цветовых композиций, можно с помощью целенаправленного варьирования температуры ламинирования на поверхности носителя информации достичь целенаправленного сжатия и выпуклостей плоскостей Брэгга объемной голограммы. В частности, с помощью градиента температуры в направлении к поверхности носителя информации можно получить градиент длины волны в изображении, восстановленном с помощью объемной голограммы. Для наблюдателя такого рода градиент проявляется в виде радужного изменения цвета. Например, при перепаде температуры около 20 °С на длине 1 см может быть получено непрерывное изменение цвета примерно в 300 нм.

Особенно привлекательными с точки зрения защиты от фальсификации являются варианты исполнения изобретения, в которых изменение цвета восстановленного изображения объемной голограммы происходит от длины волны невидимой зоны в видимую длину волны или от длины волны видимой зоны в длину волны невидимой зоны. Цветовое смещение происходит благодаря изменениям шероховатости смежного слоя перед ламинированием или за счет сжатий и выпуклостей. Так, при достаточно больших шероховатостях слоя, расположенного над внутренним слоем, перед ламинированием происходит смещение длины волны из инфракрасного в видимую зону длины волны или из видимой зоны длины волны в ультрафиолетовую зону длины волны. Таким образом, например, реконструируется объемная голограмма, облучаемая в видимой голубой зоне, после соединения со смежным шероховатым слоем может быть восстановлена только при облучении ультрафиолетовым излучением. Восстановленное изображение и его свойства могут быть выявлены только с помощью машины. Таким образом, скрытая машиночитаемая информация может быть затем интегрирована в объемную голограмму. В следующем примере объемная голограмма создается путем облучения электромагнитным излучением в инфракрасной зоне (например, Nd: YAG-лазер с 1064 нм). После ламинирования с шероховатым слоем, расположенным над объемной голограммой, с указанной средней шероховатостью голограмма может быть восстановлена в зоне видимых длин волн.

В другом варианте исполнения смежный с внутренним слоем слой 14а или другие слои 14 могут быть снабжены линзовидными структурами или другими оптически активными структурами.

Когда восстановление изображения и/или данных, содержащихся в объемной голограмме внутреннего слоя, происходит через смежный слой 14а, то смежный слой должен быть, по меньшей мере, частично прозрачным, по меньшей мере, для зоны длины волны, в которой происходит восстановление изображения и/или данных. В следующем варианте исполнения смежный слой 14а, который перед ламинированием имеет шероховатость, может быть также расположен на стороне внутреннего слоя 15, через которую не происходит реконструкция содержащихся в объемной голограмме данных и/или изображений.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что описанные смещения длины волны могут применяться к дифракции на любой структуре.

Реферат

Изобретение относится к голографии. Изобретение раскрывает носитель информации с внутренним слоем (15) и, по меньшей мере, одним смежным слоем (14а), ламинированным на внутренний слой, и соответствующий способ изготовления. Указанный внутренний слой выполнен из голографического средства хранения информации в виде объемной голограммы. Обращенная к внутреннему слою поверхность слоя, смежного с внутренним слоем, имеет перед ламинированием на внутреннем слое шероховатость, которая вызывает смещение длины волны изображения, восстановленного объемной голограммой. Технический результат - повышение защиты от фальсификации. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула