EA020989B1 - Microoptic system for forming images in transmitted and reflected light - Google Patents

Microoptic system for forming images in transmitted and reflected light Download PDF

Info

Publication number
EA020989B1
EA020989B1 EA201200926A EA201200926A EA020989B1 EA 020989 B1 EA020989 B1 EA 020989B1 EA 201200926 A EA201200926 A EA 201200926A EA 201200926 A EA201200926 A EA 201200926A EA 020989 B1 EA020989 B1 EA 020989B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
kinoform
microrelief
image
micro
images
Prior art date
Application number
EA201200926A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201200926A1 (en
Inventor
Антон Александрович ГОНЧАРСКИЙ
Александр Владимирович ГОНЧАРСКИЙ
Святослав Радомирович ДУРЛЕВИЧ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Компьютерной Голографии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Компьютерной Голографии" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Компьютерной Голографии"
Priority to EA201200926A priority Critical patent/EA020989B1/en
Publication of EA201200926A1 publication Critical patent/EA201200926A1/en
Publication of EA020989B1 publication Critical patent/EA020989B1/en

Links

Landscapes

  • Credit Cards Or The Like (AREA)
  • Inspection Of Paper Currency And Valuable Securities (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

The micro-optical system for forming dynamic visual images being claimed as the invention relates primarily to devices which can be used for certifying the authenticity of articles, and can be effectively used for protecting bank notes, securities, documents, plastic cards, bank payment cards, excise, identity and control marks, and also various popular goods from forgery. The micro-optical system according to the invention consists of elementary domains, in each flat phase elements of two types are recorded, the first of which represents a kinoform is liable for forming images in transmitted light, and the second represents diffraction gratings, forming an image in reflected light, wherein the depth microrelief of the kinoform exceeds the depth microrelief of the diffraction gratings. The claimed combination of the essential features of the invention ensures the achievement of the technical result that consists in increasing the reliability of the visual control of products protected using this invention by creating the easily checkable images in transmitted and reflected light. The realization of the micro-optical system for forming dynamic visual images can be implemented with the use of existing standard equipment.

Description

Заявляемая в качестве изобретения микрооптическая система для визуального контроля подлинности относится к области оптических защитных технологий, преимущественно к приспособлениям, т.н. защитным меткам, используемым для удостоверения подлинности банкнот, пластиковых карт, ценных бумаг и т.д.The inventive micro-optical system for visual authentication is related to the field of optical protective technologies, mainly to devices, the so-called security tags used to authenticate banknotes, plastic cards, securities, etc.

В настоящее время для удостоверения подлинности банкнот, пластиковых карт, ценных бумаг широко используются оптические защитные технологии. Большая часть защитных оптических элементов работает на отражение, когда наблюдатель и источник света находятся по одну сторону от оптического элемента. Последнее касается как защитных элементов с металлизированным микрорельефом, так и прозрачных оптических элементов (паспортный ламинат).Currently, optical security technologies are widely used to authenticate banknotes, plastic cards, and securities. Most protective optical elements operate on reflection when the observer and the light source are on the same side of the optical element. The latter applies to both protective elements with a metallized microrelief and transparent optical elements (passport laminate).

В настоящее время прогресс в области технологии производства банкнот и пластиковых карт предоставил возможность создавать так называемые окна (\ут<бо\У5). Это дает практическую возможность включать в банкноты и пластиковые карты прозрачные оптические элементы, которые работают как на прохождение света, так и на его отражение. С точки зрения защищенности от подделки такие оптические элементы, безусловно, являются перспективными.Currently, progress in the field of technology for the production of banknotes and plastic cards has provided the opportunity to create so-called windows (\ ut <bo \ U5). This gives a practical opportunity to include transparent optical elements in banknotes and plastic cards that work both on the passage of light and its reflection. From the point of view of security against falsification, such optical elements are certainly promising.

Наиболее близким к заявляемому изобретению техническим решением по совокупности признаков является микрооптическая система, описанная в патенте И8 6417968 В1 (прототип).The closest to the claimed invention, the technical solution for the totality of features is a micro-optical system described in patent I8 6417968 B1 (prototype).

Известная микрооптическая система представляет собой поверхностную структуру, включающую в себя элементы, которые расположены в мозаичном порядке и представляют собой дифракционные решетки с разным профилем и направлением штрихов. Другими словами в указанном патенте описана микроскопическая система, состоящая из элементарных участков, в каждом из которых записана симметричная или асимметричная дифракционная решетка. Все решетки имеют приблизительно одинаковую глубину, но разный профиль и разную ориентацию. Описанный в патенте оптический элемент работает на отражение и обеспечивает эффект изменения интенсивности отраженного света от областей голограммы при наблюдении под разными углами. Описанный в патенте оптический элемент может формировать эффект смены изображений при наклоне или повороте оптического элемента и т.п.The known micro-optical system is a surface structure that includes elements that are arranged in a mosaic order and are diffraction gratings with different profiles and strokes. In other words, the said patent describes a microscopic system consisting of elementary regions, in each of which a symmetric or asymmetric diffraction grating is recorded. All gratings have approximately the same depth, but different profiles and different orientations. The optical element described in the patent works on reflection and provides the effect of changing the intensity of reflected light from areas of the hologram when viewed from different angles. The optical element described in the patent can form the effect of changing images when the optical element is tilted or rotated, etc.

К недостаткам известной микрооптической системы можно отнести недостаточную защищенность от подделок. Кроме того, использование в качестве базового оптического элемента дифракционных решеток сильно ограничивает возможности формирования диаграммы направленности оптического элемента.The disadvantages of the known micro-optical system include insufficient protection from fakes. In addition, the use of diffraction gratings as the basic optical element severely limits the possibilities of forming the directivity pattern of the optical element.

Задачей настоящего изобретения является создание микрооптической системы с более высокой степенью защиты от подделок и имитаций. В соответствии с изобретением описывается микрооптическая система формирования изображений, структура которой представляет собой плоский оптический элемент, состоящий из элементарных областей, каждая из которых представляет собой прямоугольник, размер которого не превышает 100 мкм, при этом в каждом прямоугольнике записаны плоские фазовые элементы двух видов, первый из которых представляет собой киноформ, отвечающий за формирование изображений в проходящем свете, а второй - дифракционные решетки, которые формируют изображение в отраженном свете, причем глубина микрорельефа киноформа более чем в 3 раза превосходит глубину микрорельефа дифракционных решеток.The objective of the present invention is to provide a micro-optical system with a higher degree of protection against fakes and imitations. In accordance with the invention, a micro-optical imaging system is described, the structure of which is a flat optical element, consisting of elementary regions, each of which is a rectangle, the size of which does not exceed 100 μm, while in each rectangle two-phase planar elements are recorded, the first of which is a kinoform, responsible for the formation of images in transmitted light, and the second - diffraction gratings, which form an image in reflection In this case, the depth of the microrelief of the kinoform is more than 3 times greater than the depth of the microrelief of diffraction gratings.

В частном случае реализации заявленной микроскопической системы для формирования изображения в проходящем свете используется бинарный киноформ, при этом в проходящем свете наблюдатель на точечном источнике видит два симметричных изображения относительно нулевого порядка дифракции.In the particular case of the implementation of the claimed microscopic system, a binary kinoform is used to form the image in transmitted light, while in transmitted light the observer sees two symmetric images with respect to the zero diffraction order at a point source.

В другом частном случае для формирования изображения в проходящем свете используется многоградационный киноформ, при этом в проходящем свете наблюдатель на точечном источнике видит два различных изображения - не симметричных относительно нулевого порядка дифракции.In another particular case, multigradation kinoforms are used to form the image in transmitted light, while in transmitted light the observer sees two different images at a point source, which are not symmetrical with respect to the zero diffraction order.

Использование в заявляемом изобретении оптических элементов с разной глубиной микрорельефа принципиально, так как именно это позволяет формировать изображение как в проходящем, так и в отраженном свете.The use in the claimed invention of optical elements with different depths of the microrelief is important, since this is what allows you to form an image in both transmitted and reflected light.

Центральным моментом заявляемого изобретения является использование плоских фазовых оптических элементов. Каждый плоский фазовый оптический элемент характеризуется своей фазовой функцией и наоборот, зная фазовую функцию, можно рассчитать микрорельеф плоского фазового оптического элемента.The central point of the claimed invention is the use of flat phase optical elements. Each flat phase optical element is characterized by its phase function, and vice versa, knowing the phase function, one can calculate the microrelief of a flat phase optical element.

Задачу синтеза плоских оптических элементов можно разделить на две составляющие: расчет фазовой функции и синтез микрорельефа плоского фазового оптического элемента.The problem of synthesis of planar optical elements can be divided into two components: calculation of the phase function and synthesis of the microrelief of a planar phase optical element.

В настоящее время существуют эффективные алгоритмы решения обратных задач синтеза плоских оптических элементов. Различают два подхода. Первый позволяет рассчитать гладкую фазовую функцию (Сотри1ег Орйск & Сотри1ег Но1одгарЬу Ъу Л.У. ОопсЬаткку, А.А. ОопсЬаткку, Моксоте ишуегкЪу Ртекк, Моксоте, 2004). Во втором подходе фазовая функция не является гладкой, может быстро осциллировать. Такие элементы получили название киноформов.Currently, there are effective algorithms for solving inverse problems of the synthesis of plane optical elements. There are two approaches. The first makes it possible to calculate a smooth phase function (Sotrieg Orysk & Sotrieg Hoboduyu L.U. Oopsbatkku, A.A. In the second approach, the phase function is not smooth; it can oscillate rapidly. Such elements are called kinoforms.

Киноформ как оптический элемент был представлен в работе Ь.В. Ьекет, Р.М. НйксЬ, ТАТт. 1огбап. ТЬе кшоГотт: а пе\у \\ауеГгоШ гесопкйисйоп беуюе, 1ВМ 1. Ке8. Иеу., 13 (1969), 105-155. Существуют два вида киноформов: бинарные и многоградационные. В отличие от тонких голограмм, записанных путемKinoform as an optical element was presented in the work of L.V. Leket, R.M. NYX, TATT. 1gbap. Thu kshoGott: but ne \ y \\ aeGgoSh hesopkyyysop beuyue, 1BM 1. Ke8. Yeah., 13 (1969), 105-155. There are two types of kinoforms: binary and multi-gradation. Unlike thin holograms recorded by

- 1 020989 регистрации интерференционной картины, многоградационный киноформ формирует на заданной длине волны изображение с высокой эффективностью. Многоградационный киноформ имеет максимальную теоретическую эффективность при формировании произвольных изображений, близкую к 100%. В отличие от объемных фазовых голограмм, обладающих также 100%-ной дифракционной эффективностью, многоградационный киноформ допускает массовое тиражирование с оригинала, при этом энергетическая эффективность тиражных копий также теоретически близка к 100%. Эффективность бинарных киноформов не превышает 50%.- 1,020,989 registration of the interference pattern, multi-gradation kinoform forms at a given wavelength image with high efficiency. Multi-gradation kinoform has the maximum theoretical efficiency in the formation of arbitrary images, close to 100%. Unlike volume phase holograms, which also have 100% diffraction efficiency, multi-gradation kinoforms can be mass-replicated from the original, while the energy efficiency of printed copies is also theoretically close to 100%. The effectiveness of binary kinoforms does not exceed 50%.

Существующие алгоритмы позволяют рассчитать микрорельеф дифракционного оптического элемента - киноформа, если заданы геометрические параметры, характеристики источников света и изображение, которое нужно сформировать. Если глубина микрорельефа дифракционных решеток, формирующих в отраженном свете изображение для визуального контроля, составляет 0,1-0,2 мкм, то глубина киноформа, формирующего изображение в проходящем свете, составляет для бинарных элементов 0,5-0,7 мкм, а для многоградационных киноформов глубина микрорельефа достигает 1-1,5 мкм (СотрЫег Орйск & СотрЫег Но1одгарЬу Ьу А.У. ОопсЬагкку, А.А. ОопсЬагкку, Моксоте ишуегкйу Ргекк, Моксо\у, 2004).Existing algorithms make it possible to calculate the microrelief of a diffractive optical element - a kinoform, if geometric parameters, characteristics of light sources and the image to be formed are specified. If the microrelief depth of the diffraction gratings forming an image for visual inspection in reflected light is 0.1-0.2 μm, then the depth of the kinoform forming the image in transmitted light is 0.5-0.7 μm for binary elements, and for of multi-gradation kinoforms, the depth of the microrelief reaches 1-1.5 μm (SotryG Orysk & SotryG Nolodgaru LU A.U. Oopsbagku, A.A.

Базовой технологией для формирования микрорельефа плоских оптических элементов в оптическом диапазоне является технология электронно-лучевой литографии. Указанная технология позволяет формировать микрорельеф микрооптической системы, заявленной в изобретении, с необходимой точностью. Оборудование для электронной литографии весьма дорогостоящее, технология наукоемка и имеет ограниченное распространение. Все это создает надежный барьер для защиты заявленной системы от подделок.The basic technology for the formation of the microrelief of flat optical elements in the optical range is the technology of electron beam lithography. The specified technology allows you to form the microrelief of the microoptical system of the invention, with the necessary accuracy. Equipment for electronic lithography is very expensive, technology is knowledge-intensive and has limited distribution. All this creates a reliable barrier to protect the claimed system from fakes.

Для массового тиражирования плоских оптических элементов, заявленных в изобретении, может быть использовано оборудование для голографических технологий: гальваника, установка мультипликации, оборудование для прокатки, нанесение клеевых покрытий и т.п. (СотрЫег ОрОск & СотрЫег Но1одгарЬу Ьу А.У. ОопсЬагкку, А.А. ОопсЬагкку, Моксоте ИтуегкИу Ргекк, Моксоте, 2004).For mass replication of flat optical elements claimed in the invention, equipment for holographic technologies can be used: electroplating, installation of animation, equipment for rolling, application of adhesive coatings, etc. (Shocked Orosk & Shredded Hodgarduu A.U. Oopsbagku, A.A.

В заявленной микрооптической системе изображение в отраженном и проходящем свете наблюдается визуально. Технология изготовления оригиналов не является общедоступной. Технология массового тиражирования обеспечивает низкую цену при массовом производстве.In the claimed micro-optical system, the image in reflected and transmitted light is observed visually. Manufacturing technology of originals is not publicly available. The technology of mass replication provides a low price for mass production.

На фиг. 1 приведена схема наблюдения изображения на прохождение; на фиг. 2 - схема наблюдения изображения на отражение;In FIG. 1 shows a scheme for observing an image for passage; in FIG. 2 is a diagram for observing a reflection image;

на фиг. 3 - схема разбиения области оптического элемента на элементарные области;in FIG. 3 is a diagram of dividing a region of an optical element into elementary regions;

на фиг. 4 - вариант расположения области формирования изображения в проходящем свете (киноформа) в элементарной области - прямоугольнике;in FIG. 4 - a variant of the location of the image forming region in transmitted light (kinoform) in the elementary region — the rectangle;

на фиг. 5 - вариант расположения области формирования изображения в отраженном свете (дифракционной решетки) в элементарной области - прямоугольнике; на фиг. 6 - фрагмент микрорельефа дифракционной решетки; на фиг. 7 - фрагмент микрорельефа бинарного киноформа; на фиг. 8 - фрагмент микрорельефа многоградационного киноформа; на фиг. 9 - фрагмент профиля микрорельефа в элементарном прямоугольнике; на фиг. 10 - пример изображения, формируемого на прохождение бинарным киноформом; на фиг. 11 - пример изображения, формируемого на прохождение многоградационным киноформом;in FIG. 5 - a variant of the arrangement of the image forming region in reflected light (diffraction grating) in the elementary region - a rectangle; in FIG. 6 - fragment of the microrelief of the diffraction grating; in FIG. 7 is a fragment of a microrelief of a binary kinoform; in FIG. 8 is a fragment of the microrelief of a multi-gradation kinoform; in FIG. 9 is a fragment of the profile of the microrelief in the elementary rectangle; in FIG. 10 is an example of an image formed by passing a binary kinoform; in FIG. 11 is an example of an image formed on the passage of a multi-gradation kinoform;

на фиг. 12 - фрагмент плоского оптического элемента, формирующего на прохождение изображение, представленное на фиг. 10, а в отраженном свете изображение, представленное на фиг. 13;in FIG. 12 is a fragment of a planar optical element forming the image shown in FIG. 10, and in reflected light, the image shown in FIG. thirteen;

на фиг. 13 - пример изображения, формируемого для наблюдателя в отраженном свете.in FIG. 13 is an example of an image formed for an observer in reflected light.

Оптическая схема формирования изображения на прохождение представлена на фиг. 1. Луч света от точечного источника (1) падает на прозрачный оптический элемент (2), расположенный в прозрачном окне. Прошедшее рассеянное плоским оптическим элементом излучение формирует изображение для наблюдателя (изображение в проходящем свете). Оптическая схема формирования изображения на отражение представлена на фиг. 2. Луч света от точечного источника падает на оптический элемент. Отраженное рассеянное плоским оптическим элементом излучение формирует изображение для наблюдателя. На фиг. 3 приведена схема разбиения области оптического элемента на элементарные области, каждая из которых представляет собой элементарный прямоугольник размером не более 100 мкм. Каждый элементарный прямоугольник содержит плоские оптические элементы двух видов: киноформ и дифракционные решетки. На фиг. 4 приведен условный вариант размещения области киноформа в каждой элементарной области - прямоугольнике (область киноформа закрашена темным цветом). Соответственно на фиг. 5 область, заполненная дифракционными решетками, закрашена темным цветом. На фиг. 4 и 5 область, содержащая дифракционные решетки, может не быть круглой, а представлять собой, например, квадрат или прямоугольник или представлять собой несколько прямоугольников, заполненных дифракционными решетками. Соответственно вся оставшаяся часть элементарной области заполняется киноформом. На фиг. 6 приведен фрагмент микрорельефа плоского оптического элемента - дифракционной решетки. На фиг. 7 приведен пример микрорельефа плоского оптического элемента - бинарного киноформа. На фиг. 6, 7 глубина микрорельефа пропорциональна потемнению в каждой точке рисунка. На фиг. 8 приведенAn optical transmission imaging scheme is shown in FIG. 1. A ray of light from a point source (1) falls on a transparent optical element (2) located in a transparent window. The radiation transmitted by the plane optical element forms an image for the observer (image in transmitted light). An optical reflection imaging circuit is shown in FIG. 2. A ray of light from a point source falls on the optical element. The reflected light scattered by the plane optical element forms an image for the observer. In FIG. Figure 3 shows a diagram of dividing the region of an optical element into elementary regions, each of which is an elementary rectangle with a size of not more than 100 μm. Each elementary rectangle contains two flat optical elements: kinoforms and diffraction gratings. In FIG. Figure 4 shows a conditional variant of placing a kinoform region in each elementary region — a rectangle (the kinoform region is shaded with dark color). Accordingly, in FIG. 5, the region filled with diffraction gratings is darkened. In FIG. 4 and 5, the region containing the diffraction gratings may not be round, but represent, for example, a square or a rectangle, or represent several rectangles filled with diffraction gratings. Accordingly, the entire remaining part of the elementary region is filled with kinoform. In FIG. Figure 6 shows a fragment of the microrelief of a planar optical element — a diffraction grating. In FIG. 7 shows an example of the microrelief of a flat optical element — a binary kinoform. In FIG. 6, 7, the depth of the microrelief is proportional to the darkening at each point in the figure. In FIG. 8 given

- 2 020989 фрагмент микрорельефа плоского оптического элемента - многоградационного киноформа. На фиг. 9 приведен пример фрагмента профиля микрорельефа в элементарном прямоугольнике (сечение по линии А-А на фиг. 5). Видно, что глубина микрорельефа киноформа (1) отличается от глубины микрорельефа дифракционных решеток (2) более чем в три раза. На фиг. 10 приведен пример изображения, формируемого бинарным киноформом на прохождение. На фиг. 11 приведен пример изображения, формируемого многоградационным киноформом на прохождение. Изображение, формируемое многоградационным киноформом, принципиально отличается от изображения, формируемого бинарным киноформом. Бинарный киноформ формирует изображения, одинаковые в плюс первом и минус первом порядках дифракции. Многоградационный киноформ позволяет формировать изображения, разные в плюс первом и минус первом порядках дифракции.- 2 020989 fragment of the microrelief of a flat optical element - a multi-gradation kinoform. In FIG. Figure 9 shows an example of a fragment of a microrelief profile in an elementary rectangle (section along the line A-A in Fig. 5). It can be seen that the depth of the microrelief of the kinoform (1) differs from the depth of the microrelief of diffraction gratings (2) by more than three times. In FIG. 10 shows an example of an image formed by a binary kinoform for passage. In FIG. 11 shows an example of an image formed by a multi-gradation kinoform for passing. The image formed by the multi-gradation kinoform is fundamentally different from the image formed by the binary kinoform. Binary kinoform forms images that are identical in plus first and minus first diffraction orders. Multi-gradation kinoform allows you to create images that are different in plus the first and minus first diffraction orders.

Изготовление микрорельефа многоградационных киноформов для оптического диапазона длин волн представляет собой сложную задачу, поскольку точность изготовления микрорельефа должна составлять 20-30 нм (Гончарский А.А. Об одной задаче синтеза нанооптических элементов// Вычислительные методы и программирование, 2008, т. 9, № 2). Формирование на прохождение визуальных асимметричных изображений, таких как показано на фиг. 11, является гарантией защиты микрооптической системы от подделок. Именно использование многоградационных киноформов (предпочтительный вариант) является центральным моментом изобретения и отличает заявленное изобретение от прототипа. На фиг. 12 приведен фрагмент плоского оптического элемента, формирующего на прохождение изображение, приведенное на фиг. 10, в то же время на отражение оптический элемент формирует изображение, представленное на фиг. 13. Размер фрагмента оптического элемента, представленного на фиг. 12, составляет 500x500 мкм. Типичная площадь оптического элемента в прозрачном окне, используемого для защиты банкнот, составляет несколько квадратных сантиметров. Область киноформа обозначена цифрой 1.The manufacture of the microrelief of multi-gradation kinoforms for the optical wavelength range is a difficult task, since the accuracy of the manufacture of the microrelief should be 20-30 nm (A. Goncharsky, On a Problem of the Synthesis of Nano-Optical Elements // Computational Methods and Programming, 2008, v. 9, No. 2). Formation of asymmetric visual images such as those shown in FIG. 11 is a guarantee of protection of the micro-optical system from fakes. It is the use of multi-gradation kinoforms (preferred option) that is the central point of the invention and distinguishes the claimed invention from the prototype. In FIG. 12 shows a fragment of a planar optical element forming the image shown in FIG. 10, at the same time, the optical element forms the image shown in FIG. 13. The fragment size of the optical element shown in FIG. 12 is 500x500 microns. A typical area of an optical element in a transparent window used to protect banknotes is a few square centimeters. The area of kinoform is indicated by the number 1.

Важным моментом изобретения является специальная структура разбиения плоского оптического элемента на элементарные области. Размер фрагментов дифракционных решеток, формирующих отраженное изображение, не превосходит 100 мкм, при этом расстояние между соседними фрагментами дифракционных решеток также не выше 100 мкм. Это обеспечивает растровую структуру изображения, формируемого на отражение. Изображение формируется отдельными непересекающимися пикселями. Однако ограниченное разрешение человеческого глаза при выбранных параметрах разбиения (размер элементарной области меньше 100 мкм) не позволяет человеческому глазу увидеть отдельные элементы растра в сформированном изображении.An important point of the invention is the special structure of dividing a planar optical element into elementary regions. The size of the fragments of diffraction gratings forming a reflected image does not exceed 100 μm, while the distance between adjacent fragments of diffraction gratings is also not higher than 100 μm. This provides a raster structure of the image formed on reflection. The image is formed by separate disjoint pixels. However, the limited resolution of the human eye with the selected parameters of the partition (the size of the elementary region is less than 100 microns) does not allow the human eye to see individual elements of the raster in the generated image.

Специальная структура разбиения, предложенная в заявке на изобретение, позволяет сформировать изображение на прохождение, инвариантное (не зависящее) от сдвига источника внутри прозрачного окна. Расчет микрорельефа киноформа, формирующего изображение на прохождение, осуществляется во всей области прозрачного окна, за исключением областей локализации дифракционных решеток. На фиг. 12 эта область обозначена цифрой 1. Важной характеристикой киноформа является то, что каждая часть киноформа формирует одно и то же изображение. Последнее обеспечивает возможность небольших сдвигов источника (или наблюдателя), при которых формируемое изображение не меняется.The special partitioning structure proposed in the application for an invention makes it possible to form an image for passage that is invariant (independent of) the source shift inside a transparent window. The calculation of the microrelief of the kinoform forming the image for passage is carried out in the entire region of the transparent window, with the exception of the regions of localization of diffraction gratings. In FIG. 12, this area is indicated by the number 1. An important characteristic of the kinoform is that each part of the kinoform forms the same image. The latter provides the possibility of small shifts of the source (or observer), at which the formed image does not change.

Основные отличия заявленной микрооптической системы от прототипа.The main differences of the claimed microoptical system from the prototype.

1. В настоящем изобретении для формирования изображения на прохождение в отличие от прототипа, оперирующего только с дифракционными решетками, используется киноформ, что существенно расширяет возможности в формировании изображений.1. In the present invention, for the formation of an image for passage, in contrast to the prototype, which operates only with diffraction gratings, kinoforms are used, which significantly expands the possibilities in image formation.

2. В настоящем изобретении фрагменты оптического элемента, формирующие изображение на прохождение и отражение, имеют глубину микрорельефа, отличающуюся более чем в три раза. Именно различие глубины в элементах, формирующих изображения в отраженном свете и в проходящем свете, позволяют микрооптической системе работать при разных положениях источника и наблюдателя относительно контролируемого оптического элемента. Если глубина микрорельефа киноформа и дифракционных решеток мало отличаются друг от друга, то либо одно изображение, либо оба изображения (в отраженном или проходящем свете) будут иметь существенно меньшую яркость, что будет затруднять визуальный контроль.2. In the present invention, fragments of an optical element forming an image for transmission and reflection have a microrelief depth that differs by more than three times. It is the difference in depth in the elements that form the images in reflected light and in transmitted light that allows the micro-optical system to work at different positions of the source and observer relative to the controlled optical element. If the depth of the microrelief of the kinoform and diffraction gratings differs little from each other, then either one image or both images (in reflected or transmitted light) will have significantly lower brightness, which will complicate visual control.

3. В настоящем изобретении предложена специальная конструкция оптического элемента, в которой оптический элемент разбивается на элементарные области - прямоугольники размером не более 100 мкм так, что в каждой элементарной области содержатся фрагменты оптического элемента, работающие на прохождение и на отражение. Такая конструкция обеспечивает инвариантность формируемого на прохождение изображения при сдвигах источника света. Формируемое оптическим элементом изображение в проходящем свете не меняется, пока источник света виден через прозрачное окно.3. The present invention proposes a special design of the optical element, in which the optical element is divided into elementary regions — rectangles no larger than 100 μm in size so that each elementary region contains fragments of the optical element, which work for transmission and reflection. This design ensures the invariance of the image formed during the passage under shifts of the light source. The image formed by the optical element in transmitted light does not change while the light source is visible through a transparent window.

Заявленная микрооптическая система позволяет обеспечить простой и надежный визуальный контроль для наблюдателя. Технология изготовления оригиналов плоских оптических элементов, включающих в себя многоградационные киноформы и дифракционные решетки разной глубины, не является общедоступной, что обеспечивает надежную защиту заявленных микрооптических систем от подделок. Технология массового тиражирования доступна и обеспечивает низкую цену микрооптических систем при массовом тиражировании.The claimed micro-optical system allows for simple and reliable visual control for the observer. The manufacturing technology of the originals of flat optical elements, including multi-gradation kinoforms and diffraction gratings of different depths, is not publicly available, which provides reliable protection of the claimed micro-optical systems from fakes. The technology of mass replication is available and provides a low price for micro-optical systems for mass replication.

В настоящее время предложенные в изобретении микрооптические системы можно реализовать.Currently proposed in the invention micro-optical systems can be implemented.

- 3 020989- 3,020,989

Более того, возможно и массовое тиражирование микрооптических систем. Для изготовления оригиналов микрооптических систем может быть использована электронно-лучевая технология. Электронно-лучевая технология уникальна тем, что обеспечивает очень высокое разрешение. Современные литографы позволяют формировать микрорельеф штампами порядка 0,1 на 0,1 мкм, лучшие из них имеют размер штампа вплоть до 20 на 20 нм. Точность формирования микрорельефа по высоте также составляет порядка 20-30 нм. Глубина микрорельефа плоского оптического элемента может составлять порядка 1-1,5 мкм. Такой глубины достаточно для формирования оптических элементов, работающих на отражение и прохождение. Электронно-лучевая технология позволяет с высокой точностью изготовить симметричный и асимметричный микрорельеф микрооптических систем для формирования изображений в проходящем и отраженном свете (Сотри1ег ОрОск & СотрШег Но1одгарЬу Ьу А.У. СопсЬагкку, А.А. СопсЬагкку, Моксоте Ишуегкйу Ргекк, Моксоте, 2004).Moreover, mass replication of micro-optical systems is possible. For the manufacture of originals of micro-optical systems, electron beam technology can be used. Electron beam technology is unique in that it provides a very high resolution. Modern lithographs make it possible to form a microrelief with stamps of the order of 0.1 by 0.1 microns, the best of them have stamp sizes up to 20 by 20 nm. The accuracy of microrelief formation in height also amounts to about 20-30 nm. The microrelief depth of a flat optical element can be on the order of 1-1.5 microns. Such a depth is sufficient for the formation of optical elements operating on reflection and transmission. Electron beam technology makes it possible to fabricate with high accuracy a symmetric and asymmetric microrelief of micro-optical systems for imaging in transmitted and reflected light (Sotrieg OrOsk & Soter Sogloduyu A.U. .

Для мультиплицирования оригинала могут быть использованы технологии УФ-мультипликации (81ер-апй-Кереа1 ИУ 1трйп1 ЬйЬодгарЬу Гог \УаГег-Ьеуе1 Сатега МапиГасШйпд Ву С. Кгешбк Т. СЬикпега, К. Как!а, Ό. Тге1Ь1тауга, К. МШег, СЫр §са1е Кеу1е№, 1и1у-Аидик1 2011). Для массового тиражирования можно использовать установки УФ-прокатки (Ко11 !о го11 ИУ етЬоккшд 1есЬпо1оду Ьу Иаби АЬтеб, ТЬе Но1одгарЬу Тшек, ЫоуетЬег 2004), а так же стандартное оборудование для производства голограмм (Орйса1 Эоситет Зесигйу, ТЫгб Ебйюп Ьу Кибо1Г Ь. уап Кепекке, АйесЬ Ноике, 2005).UV-replication technologies can be used to replicate the original (81er-apy-Kerea1 UI 1trp1 Ljodgaryu Gog \ WaGeg-Leuye1 Satega MapiGasShypd Wu S. Kgesbck T. Sikpega, K. How! A, Ό. sa1e Keu1e№, 1i1u-Aidik1 2011). For mass replication, you can use UV-rolling machines (Ko11! Oh go11 uyuyuyuuuuuuuuuuuuuuuuuu, Tieuuuuuu Tzhek, Ouyuyuyu 2004), as well as standard equipment for the production of holograms (Oryuyu Eosyet Zesuyuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuyu , Ayes Noike, 2005).

Визуальный эффект, формируемый в заявке на изобретение, легко контролируем. Микрооптическая система хорошо защищена от подделок.The visual effect formed in the application for an invention is easily controlled. Micro-optical system is well protected from fakes.

Нижеприведенный пример конкретного выполнения изобретения подтверждает возможность его осуществления, не ограничивая его объем.The following example of a specific implementation of the invention confirms the possibility of its implementation, without limiting its scope.

Пример.Example.

В качестве примера рассчитывают и изготавливают микрооптическую систему для формирования визуальных изображений в проходящем и отраженном свете. В отраженном свете наблюдают изображение, представленное на фиг. 13. В проходящем свете на точечном источнике наблюдатель видит изображение, представленное на фиг. 10. Поставленная задача решается с помощью плоского оптического элемента, фрагмент микрорельефа которого представлен на фиг. 12. Размер оптического элемента составил 10 на 10 мм. Плоский оптический элемент разбивают на элементарные области - прямоугольники размером 100 на 100 мкм так, что число элементарных областей составляет 10000. В каждой элементарной области дифракционные решетки формируют в круге (см. рис. 5), площадь которого составляет 20% от площади элементарной области. Во всей оставшейся области (см. рис. 4) записывают бинарный киноформ, формирующий на точечном источнике изображение, представленное на фиг. 10. Глубина микрорельефа дифракционных решеток составляет 0,15 мкм. Глубина микрорельефа киноформа составляет 0,7 мкм. Оригинал плоского оптического элемента изготавливают с помощью электронно-лучевой литографии с использованием установки электронно-лучевого экспонирования ΖΒΛ21 производства Карл Цейс Йена с минимальным размером штампа 0,1 на 0,1 мкм. С помощью гальванопластики изготавливают мастер матрицы и рабочие матрицы. С помощью установки ультрафиолетовой прокатки изготавливают образцы микрооптической системы, заявленные к патентованию.As an example, a micro-optical system for calculating visual images in transmitted and reflected light is calculated and manufactured. In reflected light, the image shown in FIG. 13. In transmitted light on a point source, the observer sees the image shown in FIG. 10. The problem is solved using a flat optical element, a fragment of the microrelief of which is presented in FIG. 12. The size of the optical element was 10 by 10 mm. A flat optical element is divided into elementary regions — rectangles of 100 per 100 μm in size so that the number of elementary regions is 10000. In each elementary region, diffraction gratings are formed in a circle (see Fig. 5), whose area is 20% of the area of the elementary region. In the entire remaining region (see Fig. 4), binary kinoform is recorded, which forms the image shown in FIG. 10. The depth of the microrelief of the diffraction gratings is 0.15 μm. The depth of the microrelief of the kinoform is 0.7 μm. The original flat optical element is produced using electron beam lithography using an electron beam exposure apparatus ΖΒΛ21 manufactured by Karl Zeiss Jena with a minimum stamp size of 0.1 to 0.1 μm. Using electroforming, master matrices and work matrices are made. Using the installation of ultraviolet rolling, samples of the micro-optical system are made, which are claimed for patenting.

Проведенные исследования показали высокую эффективность предложенных в заявке решений.Studies have shown the high efficiency of the solutions proposed in the application.

Claims (3)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Микрооптическая система для формирования визуальных изображений в проходящем и отраженном свете, представляющая собой плоский оптический элемент, отличающаяся тем, что указанный элемент состоит из элементарных областей, представляющих собой прямоугольники, размер которых не превышает 100 мкм, при этом в каждом прямоугольнике записаны киноформ, отвечающий за формирование изображений в проходящем свете, и дифракционные решетки, формирующие изображение в отраженном свете, причем глубина микрорельефа киноформа более чем в 3 раза превосходит глубину микрорельефа дифракционных решеток.1. A micro-optical system for generating visual images in transmitted and reflected light, which is a flat optical element, characterized in that said element consists of elementary regions, which are rectangles, the size of which does not exceed 100 microns, with kinoforms recorded in each rectangle, responsible for the formation of images in transmitted light, and diffraction gratings that form the image in reflected light, and the depth of the microrelief of the kinoform is more than 3 times greater than The depth of the microrelief of the diffraction gratings is measured. 2. Микрооптическая система по п.1, в которой для формирования изображения в проходящем свете используется бинарный киноформ, при этом в проходящем свете наблюдатель на точечном источнике видит два симметричных изображения относительно нулевого порядка дифракции.2. The microoptical system according to claim 1, in which a binary kinoform is used to form the image in transmitted light, while in transmitted light the observer sees two symmetric images with respect to the zero diffraction order at a point source. 3. Микрооптическая система по п.1, в которой для формирования изображения в проходящем свете используется многорадационный киноформ, при этом в проходящем свете наблюдатель на точечном источнике видит два различных изображения относительно нулевого порядка дифракции.3. The micro-optical system according to claim 1, in which a multi-radiation kinoform is used to form the image in transmitted light, while in transmitted light the observer sees two different images at a point source with respect to the zero diffraction order.
EA201200926A 2012-02-16 2012-02-16 Microoptic system for forming images in transmitted and reflected light EA020989B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201200926A EA020989B1 (en) 2012-02-16 2012-02-16 Microoptic system for forming images in transmitted and reflected light

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201200926A EA020989B1 (en) 2012-02-16 2012-02-16 Microoptic system for forming images in transmitted and reflected light

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201200926A1 EA201200926A1 (en) 2013-08-30
EA020989B1 true EA020989B1 (en) 2015-03-31

Family

ID=49036128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201200926A EA020989B1 (en) 2012-02-16 2012-02-16 Microoptic system for forming images in transmitted and reflected light

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA020989B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018080342A1 (en) * 2016-10-24 2018-05-03 Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Компьютерной Голографии" Micro-optic system for forming visual images with kinematic effects of movement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5784200A (en) * 1993-05-27 1998-07-21 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Difraction grating recording medium, and method and apparatus for preparing the same
US5886798A (en) * 1995-08-21 1999-03-23 Landis & Gyr Technology Innovation Ag Information carriers with diffraction structures
RU2326007C2 (en) * 2003-11-03 2008-06-10 Овд Кинеграм Аг Difraction protective element with a grey-scale image
RU2438155C2 (en) * 2006-04-06 2011-12-27 Овд Кинеграм Аг Multilayer object having three-dimensional hologram

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5784200A (en) * 1993-05-27 1998-07-21 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Difraction grating recording medium, and method and apparatus for preparing the same
US5886798A (en) * 1995-08-21 1999-03-23 Landis & Gyr Technology Innovation Ag Information carriers with diffraction structures
RU2326007C2 (en) * 2003-11-03 2008-06-10 Овд Кинеграм Аг Difraction protective element with a grey-scale image
RU2438155C2 (en) * 2006-04-06 2011-12-27 Овд Кинеграм Аг Multilayer object having three-dimensional hologram

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018080342A1 (en) * 2016-10-24 2018-05-03 Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Компьютерной Голографии" Micro-optic system for forming visual images with kinematic effects of movement

Also Published As

Publication number Publication date
EA201200926A1 (en) 2013-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11529822B2 (en) Micro-optic device with integrated focusing element and image element structure
RU2591089C2 (en) Protective element with optically variable surface pattern
US20140268327A1 (en) Optically variable device exhibiting non-diffractive three-dimensional optical effect
RU2430836C1 (en) Multilayer protective element with alternate optical effect and counterfeit-proof document
JP2016513028A (en) Security equipment
AU2016101590B4 (en) A 3d micromirror device
JP2017529558A (en) Optical anti-counterfeiting element with all parallax diffraction optical variable image
GB2549779A (en) Security elements and methods of manufacture thereof
JP2007223100A (en) Information printed matter
EP2546070B1 (en) Micro-optical system for forming visual images
WO2015132607A1 (en) Method of forming a security document
US20180117950A1 (en) A security document or token
RU190048U1 (en) Micro-optical system for the formation of 2D images
WO2012171061A1 (en) Diffraction grating
RU149690U1 (en) MICROOPTICAL SYSTEM FOR FORMING VISUAL IMAGES
KR20160083603A (en) Hologram with polarization image
EA020989B1 (en) Microoptic system for forming images in transmitted and reflected light
EP3466712B1 (en) Micro-optic system for forming visual images with kinematic effects of movement
AU2017100679A4 (en) Optical security device and method
RU140180U1 (en) MICRO-OPTICAL IMAGE FORMING SYSTEM FOR VISUAL AND INSTRUMENTAL CONTROL
RU152465U1 (en) MICROOPTICAL SYSTEM FOR IMAGE FORMATION FOR VISUAL CONTROL OF AUTHENTICITY OF PRODUCTS
RU140190U1 (en) MICRO-OPTICAL IMAGE FORMING SYSTEM FOR VISUAL AND INSTRUMENTAL CONTROL
EA017829B1 (en) Microoptic system for visual control of product authenticity
KR20100088464A (en) Security film with hidden diffractive pattern
AU2015100387B4 (en) A Security Document or Token

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU

NF4A Restoration of lapsed right to a eurasian patent

Designated state(s): RU

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU

NF4A Restoration of lapsed right to a eurasian patent

Designated state(s): RU