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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Hologrammen und hergestellte Hologramme, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen von für Sicherheitszwecke nutzbaren Mikrotexthologrammen, bei denen in einem herkömmlichen Volumenhologramm Muster, wie beispielsweise kleindimensionierter Text, aufgezeichnet sind, sowie ein Mikrotexthologramm, das nach diesem Verfahren hergestellt ist.
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Stand der Technik
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Ein als Volumenhologramm aufgezeichnetes kleindimensioniertes Muster liegt herkömmlicherweise in einer Größenordnung von etwa 100 µm vor. Es gibt außerdem Beispiele für Reliefhologramme, bei denen Mikromuster in einer Größenordnung von etwa 30 µm als Hologramme aufgezeichnet sind.
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Beim Aufzeichnen von für das bloße Auge unsichtbaren Mustern, beispielsweise Mikrotextmustern, werden bislang auf Druckfilmen und dergleichen erstellte Muster als Master verwendet und als Hologramme aufgezeichnet (Patentveröffentlichung 1) oder es werden auf Druckfilmen und dergleichen erstellte Muster in engen Kontakt mit Hologrammaufzeichnungsmaterialien gebracht und dann die Hologrammaufzeichnungsmaterialien in einer Musterform deaktiviert, wodurch das Hologrammmuster gebildet wird (Patentveröffentlichung 2).
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Dokumente zum Stand der Technik
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Patentveröffentlichungen
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- Patentveröffentlichung 1: JP 2003 - 29 607 A
- Patentveröffentlichung 2: JP H11 - 24 538 A
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Die Patentveröffentlichung
EP 1 278 107 A2 offenbart ein Hologrammaufzeichnungsfilm mit einem Bild eines dreidimensionalen Objekts, z.B. ein dreidimensionales Modell, das in einem lichtempfindlichen Volumenhologrammmaterial aufgezeichnet ist und ferner ein Hologrammbild eines ebenen Farbmusters aufweist.
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Die Patentveröffentlichung
DE 10 2004 006 771 A1 offenbart ein Verfahren zum Erzeugen eines planaren oder gekrümmten Gitterbildes und umfasst das Definieren einer Ausrichtung für das Gitterbild in dem Raum, in dem ein Bild sichtbar sein soll.
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Die Patentveröffentlichung
DE 698 34 447 T2 offenbart eine holographisch geformte reflektierende Anzeige ein erstes und ein zweites Substrat, ein Flüssigkristallmaterial, das sich zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat befindet, und mehrere anisotrope Polymerfolien umfasst.
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Die Patentveröffentlichung
DE 10 2006 016 139 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtkörpers, der ein Volumenhologramm mit mindestens zwei unterschiedlichen Bildinformationen aufweist, wobei eine photosensitive Schicht des Mehrschichtkörpers unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines transparenten optischen Mediums in Kontakt mit der Vorderseite eines Masters gebracht wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung
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Bei den bislang mit Volumenhologrammen gebildeten Mikromustern handelt es sich um Muster in einer Größenordnung von etwa 100 µm, wobei diese Mikromuster unter Verwendung von Lupen oder anderen einfachen optischen Mitteln zur Vergrößerung leicht sichtbar gemacht werden können.
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Bei der Bildung von Mikromustern als abzubildende Muster in Reliefhologrammen ist es möglich, Muster in Größenordnungen von einigen µm zu bilden, hierbei erfolgt die Aufzeichnung jedoch nicht als Hologramm, sondern auf physikalischem Weg.
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Bei der Aufzeichnung von Musterstrukturen als Volumenhologramm nach bekannten Verfahren musste zudem bei der holografischen Aufzeichnung zwischen einem Hologrammaufzeichnungsmaterial und der Musterstruktur ein transparentes Substrat, etwa eine Folie oder Glas, gelegt werden, was dazu führte, dass die Mindestgröße der Musterstruktur in einer Größenordnung von etwa 100 µm liegt.
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Mikromustern zum Aufzeichnen und Wiedergeben in Volumenhologrammen weisen daher bislang eine gewisse Größe auf und sind nicht immer für das bloße Auge unsichtbar, weshalb sie die an Hologramme für Sicherheitszwecke gestellten Anforderungen nicht zureichend erfüllen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mikrotexthologramme bereitzustellen, in denen Muster, beispielsweise in Form von kleindimensionierten, mit, bloßem Auge unsichtbaren Texten, in einer Größenordnung von etwa 10 µm aufgezeichnet sind.
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Mittel zur Lösung der Aufgabe
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Das erfindungsgemäße Hologramm ist ein Hologramm in Form eines Volumenhologramms vom reflektierenden Typ, in dem ein beliebiges physikalisches Objekt wiedergebbar aufgezeichnet ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass in ihm mehrschichtig ein Muster aufgezeichnet ist, das von zumindest zu einem Teil in Bezug auf die Hologrammaufzeichnungsebene in etwa parallel nebeneinander liegen den Interferenzstreifen gebildet wird, und bei senkrechtem Einfall weißen Beleuchtungslichts von oben auf die Hologrammaufzeichnungsebene in einer bestimmten Richtung entlang der Aufzeichnungsebene die Wiedergabefarbe an den beiden Rändern des Musters eine andere ist als diejenige, mit der dessen Mitte wiedergeben wird, während in der die bestimmte Richtung orthogonal kreuzenden Richtung entlang der Aufzeichnungsebene das gesamte Muster in derselben Wiedergabefarbe betrachtbar ist.
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In diesem Fall misst eine Seitenkante des Musters oder sein Durchmesser vorzugsweise höchstens 50 µm.
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Außerdem ist das vorbezeichnete Muster vorzugsweise in einer Mehrzahl von Bereichen des Hologramms aufgezeichnet, wobei der Abstand zwischen den vorbezeichneten Bereichen mindestens das 50-fache einer Abmessung des vorbezeichneten Musters beträgt.
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Des Weiteren nimmt ein Bereich, in dem das vorbezeichnete Muster aufgezeichnet ist 1/10000 der Hologrammfläche oder weniger ein.
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Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von Hologrammen, bei dem ein Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial an der Seite, auf der Kopierbeleuchtungslicht auf ein Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ einfällt, angeordnet wird und durch Interferenz des in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial einfallenden Kopierbeleuchtungslichts mit dem vom Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ kommenden gebeugten Licht in dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial das Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ reproduziert wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen das Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ und das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial eine reflektierende Platte mit einem regelmäßig reflektierendem Bereich eingelegt wird, in den Bereich dieser reflektierenden Platte, der einen regelmäßig reflektierenden Abschnitt aufweist, ein anderes Kopierbeleuchtungslicht als das vorbezeichnete Kopierbeleuchtungslicht in etwa senkrecht zum Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial eingekoppelt wird und durch Interferenz des in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial einfallenden Beleuchtungslichts zum Kopieren des vorbezeichneten, regelmäßig reflektierenden Bereichs mit dem von dem regelmäßig reflektierenden Abschnitt der reflektierenden Platte regelmäßig reflektierten Licht in dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial in das Hologramm, in dem das Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ reproduziert ist, der vorbezeichnete regelmäßig reflektierende Abschnitt als Hologramm mehrschichtig aufgezeichnet wird.
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Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zum Herstellen von Hologrammen, wobei ein Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial an der Seite, auf der Kopierbeleuchtungslicht auf ein Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ einfällt, angeordnet wird und durch Interferenz des in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial einfallenden Kopierbeleuchtungslichts mit dem vom Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ kommenden, gebeugten Licht in dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial das Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ reproduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf der einen regelmäßig reflektierenden Abschnitt aufweisenden reflektierenden Platte ein anderes als das vorbezeichnete Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial angeordnet wird, in dieses andere Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial von der Seite dieses anderen Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials ein Beleuchtungslicht zum Reproduzieren des regelmäßig reflektierenden Abschnitts, das ein anderes ist als das vorbezeichnete Kopierbeleuchtungslicht, eingekoppelt wird, und durch Interferenz des in das vorbezeichnete andere Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial einfallenden Beleuchtungslichts zum Reproduzieren des regelmäßig reflektierenden Abschnitts mit dem vom regelmäßig reflektierenden Abschnitt der reflektierenden Platte regelmäßig reflektierten Licht in dem vorbezeichneten anderen Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial der regelmäßig reflektierende Abschnitt der reflektierenden Platte als Hologramm aufgezeichnet wird, sowie im Anschluss hieran das Hologramm, durch das das Volumenhologramm-Master vom reflektierenden Typ in dem vorbezeichneten Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial reproduziert ist, und das Hologramm, in dem der vorbezeichnete regelmäßig reflektierende Abschnitt in dem vorbezeichneten anderen Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial als Hologramm aufgezeichnet ist, übereinander geschichtet angeordnet werden.
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Vorteile der Erfindung
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Da in der vorliegenden Erfindung das Aufzeichnen bei der Hologrammreproduktion direkt auf holografischem Wege ohne mehrmaliges Reproduzieren von einen regelmäßig reflektierenden Bereich aufweisenden reflektierenden Platten erfolgt, ist ein holografisches Aufzeichnen von kleindimensionierten Mustern in Größenordnungen von 10 µm, beispielsweise in Form von für das bloße Auge unsichtbaren Mikrotexten, durch Überlagerung von als Hologramm aufgezeichneten Abbildern ohne Einbußen in Hinblick auf das Auflösungsvermögen möglich, weshalb die an Hologramme für Sicherheitszwecke gestellten Anforderungen hinreichend erfüllt werden können. Da in den durch die Erfindung erhältlichen Hologrammen Hologramme mit farblichen Veränderungen an beiden Rändern des Musters und übliche Hologramme sich überlagernd bzw. mehrschichtig gemischt vorliegen, sind die Hologramme auch in hervorragender Weise gegen Fälschungen gesichert.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1: eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Mikrotexthologrammen,
- 2: eine schematische Darstellung die Form von Interferenzstreifen in derselben Schnittebene wie der Schnitt in 1, die von dem regelmäßig reflektierten Licht, das von einem in einem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial aufgezeichneten regelmäßig reflektierenden Muster reflektiert wird, gebildet werden,
- 3: eine Vorderseitenansicht, die das wiedergegebene Bild eines kleindimensionierten Musters zeigt, das wie im Fall von 2 aufgezeichnet wurde,
- 4: eine analoge Darstellung wie in.1 eines Abwandlungsbeispiels des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels,
- 5: eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Mikrotexthologrammen,
- 6: eine analoge Darstellung wie in 2 im Falle von 5,
- 7: eine analoge Darstellung wie in 5 eines Abwandlungsbeispiels des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels,
- 8: eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Mikrotexthologrammen,
- 9: eine Darstellung zur Erläuterung der Höhe von Mikrotext, der als ein kleindimensioniertes Muster verwendet wird, das in einem erfindungsgemäßen Hologramm aufgezeichnet ist, und
- 10: eine Darstellung zur Erläuterung des Aufzeichnens kleindimensionierter Muster in mehreren Bereichen des erfindungsgemäßen Hologramms.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Im Folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Hologrammen sowie hergestellte Hologramme anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
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Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass, wenn nach einem Verfahren zum Herstellen von Hologrammen von einem Volumenhologramm-Master, in dem ein Bild eines beliebigen Objekts als Hologramm vom reflektierenden Typ aufgezeichnet ist, ein mastergleiches Volumenhologramm hergestellt bzw. reproduziert wird, eine Musterplatte, in der kleindimensionierte, für das bloße Auge unsichtbare reflektierende Muster, beispielsweise Text, ausgebildet sind, zwischen dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial und dem Volumenhologramm-Master angeordnet wird und diese in einem als Hologrammspiegelmuster reproduzierten Hologramm mehrschichtig aufgezeichnet wird. Da kleindimensionierte, regelmäßig reflektierende Muster in engem Kontakt zum Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial aufgebracht oder so nahe wie möglich angeordnet werden, können kleindimensionierte Muster in einem Größenbereich von 10 µm holografisch aufgezeichnet werden.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Mikrotexthologrammen. Um nach einem Verfahren zum Herstellen von Hologrammen von einem reflektierenden Volumenhologramm-Master 1 mastergleiche Volumenhologramme zu reproduzieren, wird auf der Seite des Volumenhologramm-Masters 1, auf die Kopierbeleuchtungslicht 11 einfällt, ein Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterial 2, beispielsweise Fotopolymer, angeordnet. Zwischen diesem Volumenhologramm-Master 1 und dem Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterial 2 ist erfindungsgemäß eine Musterplatte 5 angeordnet. Auf der dem Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterial 2 zugewandten Oberfläche eines das Plattenmuster bildenden transparenten Substrats 4, beispielsweise Glas, ist ein für das bloße Auge unsichtbares, regelmäßig reflektierendes Mikromuster 3, beispielsweise Text, aufgebracht, das von einer reflektierenden Schicht, beispielsweise aus Chrom, gebildet wird. Hierbei liegen das Volumenhologramm-Master 1, die Musterplatte 5 und das Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterial 2 direkt aneinanderliegend übereinander, es kann jedoch auch eine Flüssigkeit mit übereinstimmendem Brechungsindex dazwischen vorgesehen sein. In dieser Anordnung wird von der Seite des Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterials 2 her Kopierbeleuchtungslicht 11 schräg einfallend eingekoppelt. Der schräge Einfallswinkel θ des Kopierbeleuchtungslichts 11 ist beim Aufzeichnen von Volumenhologramm-Mastern 1 üblicherweise gleich dem Einfallswinkel des Referenzlichtes oder von diesem in geringem Maße abweichend. Das auf das Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterial 2 eingefallene Kopierbeleuchtungslicht 11 durchläuft das Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterial 2 und das durch den transparenten, von regelmäßig reflektierenden Mustern 3 freien Bereich der Musterplatte 5 hindurchgegangene Kopierbeleuchtungslicht 11 fällt dann auf das Volumenhologramm-Master 1 ein, wodurch auf der Einfallsseite des Kopierbeleuchtungslichts 11 gebeugtes Licht 12 gebildet wird, das das aufgezeichnete Abbild eines physikalischen Objekts wiedergibt. Das gebeugte, durch den transparenten Bereich der Musterplatte 5 hindurchgegangene Licht 12 und das einfallende Kopierbeleuchtungslicht 11 interferieren im Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2, wodurch in letzterem Interferenzstreifen gebildet werden. Ein Teil des auf den reflektierenden Bereich der Musterplatte 5, in dem deren regelmäßig reflektierendes Muster 3 vorliegt, eingefallenen Kopierbeleuchtungslichts 11 wird unter Beibehaltung der Form des regelmäßig reflektierenden Musters 3 als regelmäßig reflektiertes Licht 13 reflektiert, und dieses reflektierte Licht 13 und das eingefallene Kopierbeleuchtungslicht 11 interferieren nun im Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2, wodurch, in Überlagerung der das im Master-Volumenhologramm 1 aufgezeichnete Abbild eines physikalischen Gegenstandes wiedergebenden Interferenzstreifen, in der Ebene der Aufzeichnungsschicht des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 parallel nebeneinander verlaufende Interferenzstreifen 14 gebildet werden. In dem von diesen Interferenzstreifen 14 gebildeten Bereich überlagern sich des Kopierbeleuchtungslicht 11 und das schräge regelmäßig reflektierte Licht 13, weshalb sie in dem Querschnitt, der das Kopierbeleuchtungslicht 11 und die Normale der Aufzeichnungsschicht enthält, ausweislich 1 ein Parallelogramm und in dem zur Ebene in 1 senkrechten Querschnitt ein Rechteck bilden.
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2 zeigt schematisch die Form der Interferenzstreifen 14, die das von dem im Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 aufgezeichneten, regelmäßig reflektierenden Muster 3 regelmäßig reflektierte Licht 13 innerhalb desselben Schnitts wie der Schnitt in 1 bildet, und 3 zeigt als Vorderansicht das wiedergegebene Abbild 15 des in diesem Fall aufgezeichneten kleindimensionierten Musters. In diesem Fall ist das wiedergegebene Abbild 15 des kleindimensionierten Musters ein längliches Rechteck, das die Richtung des Kopierbeleuchtungslichts 11 orthogonal kreuzt. Die Interferenzstreifen 14 sind so aufgezeichnet, dass sie die das im Master-Volumenhologramm 1 aufgezeichneten Abbild eines physikalischen Gegenstandes wiedergebenden Interferenzstreifen überlagern, und verlaufen mit konstanter Beabstandung nebeneinander und parallel in Bezug auf die Ebene der Aufzeichnungsschicht des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2. Diese Interferenzstreifen 14 werden auch als Hologrammspiegel bezeichnet und können als Hologramm für Sicherheitszwecke genutzt werden, da beispielsweise bei senkrechtem Einfall von weißem Beleuchtungslicht 21 von oberhalb des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 her von dem Bereich, in dem die Interferenzstreifen 14 aufgezeichnet sind, d.h. von dem Bereich mit derselben Struktur wie das regelmäßig reflektierende Muster 3 der Musterplatte 5 Licht mit einer dem Abstand zwischen den Interferenzstreifen 14 entsprechenden Wellenlänge senkrecht nach oben reflektiert (gebeugt) wird und daher, wenn das regelmäßig reflektierende Muster 3 kleindimensioniert ist und etwa als für das bloße Auge unsichtbarer Text vorliegt, auch von dem reproduzierten Volumenhologramm (Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2) ein gleichartiges kleindimensioniertes, etwa als für das bloße Auge unsichtbarer Text vorliegendes Muster 15, mit einem Mikroskop oder ähnlichem abgelesen werden kann.
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Die Größe (Auflösung) des regelmäßig reflektierenden Musters 3 liegt vorzugsweise bei etwa der Hälfte der Aufzeichnungswellenlänge, noch bevorzugter jedoch bei 1/10 und weniger der Aufzeichnungswellenlänge. Unter praxisorientierteren Gesichtspunkten liegt die Abmessung der Seitenkante des regelmäßig reflektierenden Musters 3 bzw. die Abmessung dessen Durchmessers bei höchstens 50 µm.
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Der Bereich, in dem die Interferenzstreifen 14 ausgebildet sind, hat, wie bereits oben beschrieben, in dem das Kopierbeleuchtungslicht 11 und die Normale der Aufzeichnungsschicht beinhaltenden Schnitt (Ebene von 2) wie gezeigt die Form eines Parallelogramms und wird gebildet von einem Bereich 16, in dem von der Oberseite bis zur Rückseite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 Interferenzstreifen parallel zur Ebene der Aufzeichnungsschicht nebeneinander angeordnet sind, und, an dessen beiden Enden, von jeweils einem Bereich 17, in dem die Interferenzstreifen von oben nach unten bzw. von unten nach oben graduell kürzer werden. In diesen Bereichen 17 an den beiden Enden nehmen die Abstände zwischen den Endabschnitten der Interferenzstreifen 14, da zur Oberseite oder zur Rückseite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 hin keine Interferenzstreifen aufgezeichnet sind, etwa aufgrund der von den aufzeichnungsfreien Rand ausgehenden Diffusion von Monomeren und dergleichen leicht zu. Aus diesem Grund wird, beispielsweise bei senkrechtem Einfall von weißem Beleuchtungslicht von oberhalb des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 her auf den Bereich der Interferenzstreifen 14 wenn vom Bereich 16 beispielsweise Licht 22 mit grüner Wellenlänge reflektiert wird, von den Bereichen 17 Licht 23 mit etwas längerer Wellenlänge, z.B. orangefarbiges Licht, reflektiert. Das bedeutet, dass in dem das Kopierbeleuchtungslicht 11 und die Normale der Aufzeichnungsschicht beinhaltenden Schnitt ein Aufzeichnungsmuster aufgezeichnet ist, bei dem die Ränder des Musterabschnitts besagten Aufzeichnungsmusters von dem Betrachter in einer sich von der Wiedergabefarbe der Mitte des Musterabschnitts unterscheidenden, langwelligeren Wiedergabefarbe wahrgenommen werden. In der zu dem das Kopierbeleuchtungslicht 11 und die Normale der Aufzeichnungsschicht beinhaltenden Schnitt senkrechten Richtung wiederum ist das Aufzeichnungsmuster so aufgezeichnet, dass der Bereich des Schnitts, in dem die Interferenzstreifen 14 ausgebildet sind, ein Rechteck bildet und, da hier keine Endabschnitte (etwa die Bereiche 17 im Schnitt in 2) vorliegen, ausweislich 3 in der Richtung des Musterabschnitts des Aufzeichnungsmusters (d.h. in der das Kopierbeleuchtungslicht orthogonal schneidenden Richtung) dem Betrachter die Farbe, in der die Mitte des Musterabschnitts wiedergegeben wird, und die Farbe, in der die beiden Ränder wiedergegeben werden, gleich erscheinen.
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Wenn von einem Master-Volumenhologramm 1 in ein Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 nach einem Verfahren zum Herstellen von Hologrammen mit der in 1 gezeigten Anordnung mastergleiche Volumenhologramme reproduziert werden, kann im übrigen ein Abdeckfilm auf der dem Master-Volumenhologramm 1 zugewandten Seite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 angeordnet sein oder auf der Seite der Musterplatte 5, auf der das regelmäßig reflektierende Muster 3 vorgesehen ist, angeordnet werden. In diesen Fällen ergibt sich zwischen dem regelmäßig reflektierenden Muster 3 und dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 ein Abstand entsprechend den Abmessungen des Abdeckfilms und durch den Einfluss des Streulichts vom Rand des regelmäßig reflektierenden Musters 3 wird das Auflösungsvermögen des wiedergegebenen Abbilds 15 des aufgezeichneten Musters. Dies sei unter Bezugnahme auf 4 näher besprochen. In diesen Fällen deckt der Abdeckfilm 6 das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 auf dessen zum Volumenhologramm-Master 1 weisenden Seite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 ab, so dass das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2, die Musterplatte 5 und das Volumenhologramm-Master 1 übereinander geschichtet angeordnet sind, zwischen denen sich eine Flüssigkeit mit übereinstimmendem Brechungsindex befindet oder sich direkt dicht kontaktieren. In dieser Anordnung wird nun an der Seite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 Kopierbeleuchtungslicht 11 schräg eingekoppelt und geht durch das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2. Da Kopierbeleuchtungslicht 11, das durch den transparenten Bereich der Musterplatte 5, in dem kein regelmäßig reflektierendes Muster 3 vorgesehen ist, auf das Volumenhologramm-Master 1 einfällt, entsteht gebeugtes Licht 12 auf der Einfallsseite des Kopierbeleuchtungslichts 11. Aufgrund der Interferenz von gebeugtem Licht 12, das durch die Musterplatte 5 hindurch gegangen ist, und von eingefallenem Kopierbeleuchtungslicht 11 im Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 werden hierin Hologramm-Interferenzstreifen gebildet. In diesem Punkt gibt es keine Unterschiede zu dem Fall in 1. Hingegen wird Kopierbeleuchtungslicht 11, das auf den reflektierenden Bereich der Musterplatte 5, in dem das regelmäßig reflektierende Muster 3 vorgesehen ist, als regelmäßig reflektiertes Licht 13 reflektiert, das über den Abdeckfilm 6 in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 einfällt und aufgrund der Interferenz mit dem Kopierbeleuchtungslicht 11 bilden sich, in Überlagerung der das im Master-Volumenhologramm 1 aufgezeichnete Abbild eines physikalischen Gegenstandes wiedergebenden Interferenzstreifen, parallel zur Ebene der Aufzeichnungsschicht des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 nebeneinander angeordnete Interferenzstreifen 14. Da jedoch zwischen dem regelmäßig reflektierenden Muster 3 und dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 ein der Dicke des Abdeckfilms 6 entsprechender Abstand vorliegt, interferiert auch das von den Rändern des regelmäßig reflektierenden Musters 3 ausgehend entstandene Streulicht 18 mit dem Kopierbeleuchtungslicht 11, wodurch die Interferenzstreifen 14 am dem Rändern des regelmäßig reflektierenden Musters 3 gestört werden. Bei einem senkrechten Einfall von weißem Beleuchtungslicht 21 von oberhalb des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 (vgl. 2) werden die Grenzen der Ränder der Interferenzstreifen 14 etwas unscharf und das Auflösungsvermögen des Abbilds 15 (2, 3) des aufgezeichneten Musters nimmt ab. In der Praxis bleibt dieser Einfluss gering, wenn die Dicke des Abdeckfilms 6 auf 500 µm oder weniger bemessen wird.
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Bei nach dem obigen Verfahren erstellten Mikrotexthologrammen erscheint das Abbild 15 des aus Interferenzstreifen 14 gebildeten kleindimensionierten Musters in einer bestimmten Richtung entlang der Aufzeichnungsebene (Richtung innerhalb des das Kopierbeleuchtungslicht 11 und die Normale der Aufzeichnungsschicht beinhaltenden Schnittes) an den beiden Rändern des Musters in einer anderen Wiedergabefarbe als in seiner Mitte, während in der diese bestimmte Richtung orthogonal kreuzenden Richtung das gesamte Muster in derselben Farbe erscheint. Daher kann bei der Betrachtung des Abbilds 15 des in einem Mikrotext-Hologramm aufgezeichneten kleindimensionierten Musters unter einem Mikroskop oder Ähnlichem beurteilt werden, ob das Mikrotext-Hologramm echt oder gefälscht ist.
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Im Übrigen müssen die Interferenzstreifen 14 nicht durch Interferenz des wie in 1 gezeigt schräg einfallenden Kopierbeleuchtungslichts 11 mit dem schräg reflektiert werdenden regelmäßig reflektierten Licht 13 aufgezeichnet werden, vielmehr kann das Aufzeichnen auch durch Interferenz von senkrecht in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 eingekoppeltem Kopierbeleuchtungslicht mit senkrecht reflektiertem regelmäßig reflektiertem Licht erfolgen. In diesem Fall wird das Auflösungsvermögen des Mikrotext-Hologramms höher als im Falle des in 1 demonstrierten Verfahrens. Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel nach diesem Verfahren zum Herstellen von Hologrammen unter Bezugnahme auf 5 bis 8 besprochen.
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5 bezieht sich auf ein mehrschichtiges Aufzeichnen unter Nutzung jeweils unterschiedlichen Kopierbeleuchtungslichts für die Hologrammreproduktion vom Volumenhologramm-Master 1 und die Reproduktion des regelmäßig reflektierenden Musters 3 als Hologrammspiegel; wie in 1 sind hier das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2, die Musterplatte 5 und das Volumenhologramm-Master 1 übereinanderliegend angeordnet, wobei sich zwischen ihnen eine Flüssigkeit mit übereinstimmendem Brechungsindex befindet oder sie sich direkt dicht kontaktieren. Zur Hologrammreproduktion vom Volumenhologramm-Master 1 wird, wie im Falle von 1, an der Seite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 Kopierbeleuchtungslicht 11 schräg eingekoppelt, das in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 schräg eingekoppelte Kopierbeleuchtungslicht 11 geht durch das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 hindurch und fällt, wenn es durch den transparenten Bereich der Musterplatte 5 ohne regelmäßig reflektierendes Muster 3 durchgegangen ist, in das Volumenhologramm-Master 1 ein, wodurch reflexionsseitig gebeugtes Licht 12 entsteht, das das aufzuzeichnende physikalische Objekt wiedergibt. Durch die Interferenz des durch den transparenten Bereich der Musterplatte 5 hindurch gegangenen, gebeugten Lichts 12 mit dem Kopierbeleuchtungslicht 11 im Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 werden hierin mit dem Volumenhologramm-Master 1 übereinstimmende Hologramm-Interferenzstreifen gebildet, wodurch das Volumenhologramm-Master 1 im Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 als Hologramm reproduziert wird.
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Wenn nun von derselben Seite aus wie das Kopierbeleuchtungslicht 11 senkrecht zu demjenigen Bereich der Musterplatte 5, in dem das regelmäßig reflektierende Muster 3 vorliegt, ein anderes Kopierbeleuchtungslicht 31 zeitgleich oder vorher bzw. nachher in das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 eingekoppelt wird, geht dieses durch das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 hindurch und wird von dem regelmäßig reflektierenden Muster 3 der Musterplatte 5 als regelmäßig reflektiertes Licht 32 unter Beibehaltung der Struktur besagten Musters reflektiert. Durch Interferenz dieses regelmäßig reflektierten Lichts 32 mit dem eingekoppelten Kopierbeleuchtungslicht 31 im Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 werden nun, in Überlagerung der das im Master-Volumenhologramm 1 aufgezeichnete Abbild eines physikalischen Gegenstandes wiedergebenden Interferenzstreifen, parallel zur Ebene der Aufzeichnungsschicht des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 nebeneinander angeordnete Interferenzstreifen 14 gebildet.
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Im Falle dieses Verfahrens zum Herstellen von Hologrammen bilden die aufgezeichneten Interferenzstreifen 14 ausweislich 6 in allen Schnittebenen ein Rechteck, da sowohl das Kopierbeleuchtungslicht 31 als auch das regelmäßig reflektierte Licht 32 senkrecht zur Aufzeichnungsebene stehen. Bei beispielsweise senkrechtem Einfall von weißem Beleuchtungslicht 21 von oberhalb des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2 her wird von dem Bereich, in dem die Interferenzstreifen 14 aufgezeichnet sind, d.h. von dem Bereich mit derselben Struktur wie das regelmäßig reflektierende Muster 3 der Musterplatte 5 Licht mit einer den Abständen zwischen den Interferenzstreifen 14 Wellenlänge (z.B. Licht 22 mit einer grünen Lichtwellenlänge) senkrecht nach oben reflektiert (gebeugt), weshalb, wenn das regelmäßig reflektierende Muster 3 als kleindimensionierter, für das bloße Auge unsichtbarer Text oder dergleichen vorliegt, das von diesem kleindimensionierten, für das bloße Auge unsichtbaren Text o. ä. gebildete Muster 15 beispielsweise mit einem Mikroskop auch von dem reproduzierten Volumenhologrammen (Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2) abgelesen werden kann. und somit eine Nutzung als Hologramm für Sicherheitszwecke möglich ist. Die nach diesem Verfahren aufgezeichneten Interferenzstreifen 14 sind frei von in 2 mit 17 bezeichneten Endbereichen, weshalb hier eine richtungsspezifische Wiedergabe der Ränder einerseits und der Mitte des Musterabschnittes andererseits in jeweils anderer Wiedergabefarbe nicht auftritt und der gesamte dem regelmäßig reflektierenden Muster 3 entsprechende Bereich in derselben Wiedergabefarbe wiedergegeben wird.
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5 demonstriert ein Verfahren zum mehrschichtigen Aufzeichnen unter Nutzung jeweils unterschiedlichen Kopierbeleuchtungslichts für die Hologrammreproduktion vom Volumenhologramm-Master 1 und die Reproduktion des regelmäßig reflektierenden Musters 3 als Hologrammspiegel; die Hologramme können jedoch auch so erstellt werden, dass auf dem Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 ein Bereich zur Reproduktion des Master-Volumenhologramms 1 und ein Bereich für die Reproduktion des regelmäßig reflektierenden Musters 3 als Hologrammspiegel zugewiesen werden. 7 zeigt ein Beispiel hierfür. Auf ein und demselben Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2 sind hier ein Bereich zum Einkoppeln von jeweils der Reproduktion des Master-Volumenhologramms 1 dienendem Kopierbeleuchtungslicht 11 sowie des vom Volumenhologramm-Master 1 kommenden gebeugten Lichts 12 und ein Bereich zum Einkoppeln von jeweils der Reproduktion des regelmäßig reflektierenden Musters 3 der Musterplatte 5 dienendem Kopierbeleuchtungslicht 31 und dem entsprechenden regelmäßig reflektiertem Licht 32 voneinander getrennt vorgesehen, wobei in ersterem die vom Volumenhologramm-Master 1 reproduzierten Hologramme und im letzteren die Hologrammspiegel zur Wiedergabe kleindimensionierter Muster mit derselben Struktur wie das regelmäßig reflektierende Muster 3 aufgezeichnet werden.
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Außerdem können die vom Volumenhologramm-Master. 1 reproduzierten Hologramme und die vom regelmäßig reflektierenden Muster 3 der Musterplatte 5 reproduzierten Hologramme getrennt voneinander erstellt und danach übereinander angeordnet werden. Ein Beispiel hierfür zeigt 8. Hier werden zwei Volumenhologramm-Aufzeichnungsmaterialien 2A, 2B verwendet. Auf das eine Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2A wird ausweislich 8 (a), mit oder ohne Flüssigkeit mit übereinstimmendem Brechungsindex dazwischen, die Musterplatte 5 mit dem regelmäßig reflektierenden Muster 3 dicht aufgebracht (8(a)). Kopierbeleuchtungslicht 31 zur Reproduktion des regelmäßig reflektierenden Musters 3 der Musterplatte 5 wird von der Seite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2A her senkrecht eingekoppelt, geht durch dieses hindurch und das auf den reflektierenden Bereich der Musterplatte 5 mit dem regelmäßig reflektierenden Muster 3 eingefallene Kopierbeleuchtungslicht 31 wird unter Beibehaltung der Struktur besagten Musters 3 senkrecht als nun regelmäßig reflektiertes Licht 32 reflektiert, durch dessen Interferenz mit dem eingekoppeltem Kopierbeleuchtungslicht 31 ein Hologrammspiegel aufgezeichnet wird, der ein mit dem regelmäßig reflektierenden Muster 3 formidentisches kleindimensioniertes Muster wiedergibt.
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Auf dem anderen Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2B wird ausweislich 8 (b) das Volumenhologramm-Master 1, ggf. mit einer Flüssigkeit mit übereinstimmendem Brechungsindex und/oder einem Distanzstück dazwischen, dicht aufgebracht und dann, wie in 1, an der Seite des Volumenhologrammaufzeichnungsmaterials 2B Kopierbeleuchtungslicht 11 schräg eingekoppelt, das nach Durchgang durch das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2B in das Volumenhologramm-Master 1 eingekoppelt wird, wobei reflexionsseitig das aufgezeichnete physikalische Objekt wiedergebendes, gebeugtes Licht 12 entsteht und dann, bedingt durch dessen Interferenz mit dem eingekoppelten Kopierbeleuchtungslicht 11 im Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2B ein vom Volumenhologramm-Master 1 reproduziertes Hologramm gebildet wird.
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Anschließend werden dann ausweislich 8 (c) das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2A, in dem ein Hologramm eines kleindimensionierten, mit dem regelmäßig reflektierenden Muster 3 formidentischen Musters aufgezeichnet ist, und das Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial 2B, in dem eine Reproduktion (als Hologramm) des Master-Volumenhologramms 1 aufgezeichnet ist, einstückig übereinander geschichtet, um das Hologramm mit einem überlagernden Mikrotext-Hologramm für Sicherheitszwecke fertig zu stellen.
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Was die Abmessungen des für das bloße Auge unsichtbaren Text o. ä. wiedergebenden Musters 15 des nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren erstellten Hologramms angeht, wurde in Untersuchungen festgestellt, dass das aus dem Reproduktionsprozess resultierende Muster 15 in einem gewissen Maß unscharf ausfällt, selbst wenn das regelmäßig reflektierende Muster 3 der Musterplatte 5 in kleinstdimensionierte Strukturen erlaubenden Verfahren, etwa in Fotomaskentechnik, erstellt wird, da das Muster 15 durch holografische Reproduktion des regelmäßig reflektierenden Musters 5 als Hologrammspiegel erhalten wird. In der Praxis hat das als für das bloße Auge unsichtbarer Text o. ä. wiedergegebene Muster 15 eine Kantenlänge bzw. einen Durchmesser von mindestens 10 µm, aber es ist möglich, zu kleiner dimensionierten Größen als die bislang beim Stand der Technik möglichen 50 µm zu gelangen. So kann, wenn als Muster 15 Mikrotext verwendet wird, wie in 9 gezeigt, für den Textbereich 15' eine Höhe a von 10 bis 50 µm realisiert werden. Wenn versucht wird, derartigen Mikrotext mit einfachen optischen Hilfsmitteln wie etwa Lupen vergrößert zu betrachten, ergeben sich bei dem hier üblichen Vergrößerungsfaktor von 10 bis 20 selbst bei einer Höhe a von 50 µm Abmessungen von etwa 0,5 bis 1,0 mm. Die Mikrotextaufzeichnung ist daher nur schwer ausfindig zu machen, weshalb die erfindungsgemäßen Hologramme als Hologramme für Sicherheitszwecke geeignet sind.
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Wenn Hologramme mit darin aufgezeichneten kleindimensionierten Mustern 15, beispielsweise Mikrotext, wie das in 10 gezeigte Hologramm 10 ausgeführt werden, werden Muster 15, wie in 10 gezeigt, vorzugsweise an mindestens zwei, noch bevorzugter jedoch an drei verschiedenen Stellen im Hologramm 10 vorgesehen, da es, wenn es nur an einer Stelle aufgezeichnet wird, aufgrund von Beschädigungen oder Verschmutzung o. ä. unbetrachtbar werden kann.
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Außerdem kann durch eine Wahl des Abstandes b zwischen den an einer Mehrzahl von Stellen aufgezeichneten Muster 15 mit dem mindestens 50-fachen der Abmessung a einer Seitenkante des Musters 15 das Ausfindigmachen der Muster 15 erschwert werden, da es bei einer derartigen Beabstandung bei der Betrachtung unter einem Mikroskop o. ä. nicht dazu kommt, dass sich zwei Muster im gleichen Mikroskopsichtfeld befinden verhindert werden; ferner wird das Eintreten von Zuständen verhindert, in denen durch Beschädigungen oder eine Verschmutzung die kleindimensionierten Muster 15 unbetrachtbar sind.
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Wenn in das Hologramm 10 kleindimensionierte Muster wie beispielsweise Mikrotext aufgezeichnet werden, um es für Sicherheitszwecke zu verwenden, wird der Bereich, in dem das Muster 15 aufgezeichnet wird, vorzugsweise begrenzt, wobei der Bereich des kleindimensionierten Musters 15 vorzugsweise bei höchstens 1/10000 der Hologrammfläche, noch bevorzugter jedoch bei höchstens 1/20.000 der Hologrammfläche liegt. Dies erschwert die Auffindbarkeit der kleindimensionierten Muster 15 für Sicherheitszwecke und verbessert somit die Eignung für derartige Verwendungen.
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Oben wurden Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Hologrammen und für nach diesen Verfahren hergestellte Hologramme besprochen, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf eingeschränkt und kann in verschiedener Art abgewandelt werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Hologrammen und die hiernach erstellten Hologramme ermöglichen, da das Aufzeichnen bei der Hologrammreproduktion direkt auf holografischem Wege ohne mehrmaliges Reproduzieren reflektierender Platten mit regelmäßig reflektierenden Bereichen erfolgt, ein holografisches Aufzeichnen von kleindimensionierten Mustern in Größenordnungen von 10 µm, beispielsweise in Form von für das bloße Auge unsichtbaren Mikrotexten, in Überlagerung des als Hologramm aufgezeichneten Abbilds ohne Einbußen in Hinblick auf das Auflösungsvermögen, weshalb den an Hologramme für Sicherheitszwecke gestellten Anforderungen hinreichend Rechnung getragen werden kann. Da in den durch die Erfindung erhältlichen Hologrammen Hologramme mit farblichen Veränderungen an beiden Rändern des Musters und übliche Hologramme sich überlagernd oder mehrschichtig gemischt vorliegen, sind die Hologramme auch in hervorragender Weise gegen Fälschungen gesichert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Volumenhologramm-Master,
- 2
- Volumenhologrammaufzeichnungsmaterial,
- 2A, 2B
- Volumenhologrammaufzeichnungsmaterialien,
- 3
- regelmäßig reflektierendes Muster,
- 4
- transparentes Substrat,
- 5
- Musterplatte,
- 6
- Abdeckfilm,
- 10
- Hologramm (erfindungsgemäß),
- 11
- Kopierbeleuchtungslicht,
- 12
- gebeugtes Licht,
- 13
- regelmäßig reflektiertes Licht,
- 14
- Interferenzstreifen,
- 15
- wiedergegebenes Abbild des kleindimensionierten Musters (Mikromusters),
- 15'
- Mikro-Textbereich,
- 16
- Mittelbereich ,
- 17
- Randbereiche,
- 18
- Streulicht,
- 21
- weißes Beleuchtungslicht,
- 22
- Licht mit grüner Wellenlänge (vom Mittelbereich reflektiertes Licht),
- 23
- orangefarbiges Licht (von den Randbereichen reflektiertes Licht),
- 31
- anderes Kopierbeleuchtungslicht,
- 32
- regelmäßig reflektiertes Licht.
