JPH08313712A - Diffraction grating pattern and its production - Google Patents

Diffraction grating pattern and its production

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JPH08313712A
JPH08313712A JP11845495A JP11845495A JPH08313712A JP H08313712 A JPH08313712 A JP H08313712A JP 11845495 A JP11845495 A JP 11845495A JP 11845495 A JP11845495 A JP 11845495A JP H08313712 A JPH08313712 A JP H08313712A
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JP
Japan
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light
diffraction grating
pattern
substrate
photosensitive material
Prior art date
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Application number
JP11845495A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshitaka Toda
敏貴 戸田
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a production method of a Lippman diffraction grating pattern having cells comprising diffraction gratings as the structural units by using a simple device and operation. CONSTITUTION: A light-reflecting body having a reflecting surface in which the direction of reflection or diffusion of light or scattering property of light is specified for each area is used as a master substrate. A photosensitive material is disposed near the substrate. Coherent light is made to irradiate the photosensitive material so that the light transmitting through the photosensitive material interferes with the light transmitting through the photosensitive material and reflected by the substrate to duplicate the substrate pattern on the photosensitive material by exposure.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基板の表面に微細な回
折格子(グレーティング)をセル(ドット)毎に配置す
ることにより形成される回折格子パターンに関し、特
に、レーザー光を干渉させることによって、ドット状の
回折格子からなるパターンを作製する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diffraction grating pattern formed by arranging a fine diffraction grating (grating) for each cell (dot) on the surface of a substrate, and more particularly, by interfering laser light. , A method for producing a pattern composed of a dot-shaped diffraction grating.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザー光の2光束干渉によって、基板
の表面に回折格子からなる複数の微少なドットを所望に
配置し、回折格子パターンからなるディスプレイを得る
方法として、以下に挙げる手法が公知である。
2. Description of the Related Art The following method is known as a method for obtaining a display having a diffraction grating pattern by arranging a plurality of minute dots made of a diffraction grating on a surface of a substrate by interference of two light beams of laser light. is there.

【0003】2光束干渉法として、本出願人による特開
昭60−156004号公報や特開平5−241007
号公報などに代表される一連の方法が公知である。この
方法は、2本のコヒーレント光(レーザービーム)を感
光材料上で交叉させ、ドット単位で露光することにより
双方のコヒーレント光を干渉させて、ドットに形成され
る微少な干渉縞(回折格子)を、そのピッチ・方向・光
強度を適宜変化させて、次々と露光記録し、回折格子ド
ット(セル)の集まりからなるパターンを作製する方法
である。
As a two-beam interference method, Japanese Patent Laid-Open No. 60-156004 and Japanese Laid-Open Patent Application No. 5-241007 by the present applicant.
A series of methods typified by Japanese Patent Publications and the like are known. In this method, two coherent light beams (laser beams) are crossed on a photosensitive material, and the coherent light beams are made to interfere with each other by exposing in dot units, so that minute interference fringes (diffraction grating) formed on the dots. Is a method of forming a pattern composed of a collection of diffraction grating dots (cells) by sequentially changing the pitch, the direction, and the light intensity and performing exposure recording.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】既知の2光束干渉法で
は、複雑な光学系(少なくとも、レーザー光源,シャッ
ター,ビームの分岐手段,ビームを交叉させるための結
像系,感光材料を搭載するステージ,ステージを所望に
駆動させる手段)が必要であると共に、回折格子の空間
周波数(格子縞のピッチ)や方向(格子縞の方向)を変
える際には、空間周波数毎あるいは方向毎に光学系の一
部を制御して、光の入射角度あるいは入射方向を変える
などの機械的動作が必要となる。また、大きいサイズあ
るいは複雑な回折格子パターンを作製する場合には非常
に時間と労力を要する。
In the known two-beam interferometry method, a complicated optical system (at least a laser light source, a shutter, beam splitting means, an imaging system for intersecting the beams, and a stage on which a photosensitive material is mounted are mounted. , A means for driving the stage as desired) is required, and when changing the spatial frequency (pitch of the grating stripes) or the direction (direction of the grating stripes) of the diffraction grating, a part of the optical system is required for each spatial frequency or direction. Is required to change the incident angle or the incident direction of light. In addition, it takes a lot of time and labor to produce a large-sized or complicated diffraction grating pattern.

【0005】本発明は、大きいサイズあるいは複雑な回
折格子パターンであっても、簡便な装置・動作によって
作製できる方法を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a method capable of producing a large-sized or complicated diffraction grating pattern by a simple device / operation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、下記の公知技術を組み合わせて利用する。
In order to achieve the above object, the following known techniques are used in combination.

【0007】(1) オパール効果を奏する画像形成体 「回折」ではなく「反射」の物理現象を利用して、特殊
な視覚効果をかもしだす画像形成体として、本出願人に
よる実公昭62−10116号公報に例示されるものが
公知である。
(1) Image Forming Body Producing Opal Effect As an image forming body that produces a special visual effect by utilizing the physical phenomenon of “reflection” rather than “diffraction”, the applicant of the present application, Sho 62-10116. What is illustrated in the publication is known.

【0008】前記画像形成体は、金属面(反射面)に、
万線状波形凹凸パターン群が複数組集合してなり、且つ
それぞれの前記パターン群における万線方向を種々の方
向に変化させてなるものであり、前記パターン群の断面
形状は略々正弦波状で、ピッチは0.08mm〜0.13mmで、ピ
ッチ幅とエンボス深度の割合が7:1〜10:1、であ
る。
The image forming body has a metal surface (reflection surface),
A plurality of line-shaped corrugated concavo-convex pattern groups are assembled, and the line direction in each of the pattern groups is changed in various directions, and the cross-sectional shape of the pattern group is substantially sinusoidal. , The pitch is 0.08 mm to 0.13 mm, and the ratio of the pitch width to the emboss depth is 7: 1 to 10: 1.

【0009】前記画像形成体は、その表面に形成するエ
ンボスパターンを構成するそれぞれの万線状凹凸パター
ン群における万線方向を種々の方向に振ってあるため、
パターン表面での反射光の反射方向が様々に変化するの
で、見る角度や方向を様々に変化させると、各万線状凹
凸パターン群の濃淡や輝きが動的に変化し(オパール効
果という)、極めて美麗な効果をかもしだすようになっ
ている。
In the image forming body, since the line direction in each line-shaped uneven pattern group forming the embossed pattern formed on the surface is swung in various directions,
Since the reflection direction of the reflected light on the pattern surface changes variously, when the viewing angle and direction are changed variously, the shade and brightness of each line-shaped uneven pattern group dynamically change (called opal effect), It produces an extremely beautiful effect.

【0010】(2) リップマン型ホログラムのコンタクト
・コピー リップマン型ホログラムのマスター(原版)に感光材料
を密着させ、感光材料側よりコヒーレント光を入射し、
感光材料を透過する光と、感光材料を透過して前記マス
ターから回折されるホログラム画像の再生光とを干渉さ
せ、感光材料に前記マスターのパターンを露光・複製す
る方法も周知である。
(2) Contact copy of Lippmann hologram A photosensitive material is brought into close contact with a master (original plate) of Lippmann hologram, and coherent light is incident from the photosensitive material side.
A method is also known in which the light transmitted through the photosensitive material and the reproduction light of the hologram image transmitted through the photosensitive material and diffracted by the master are interfered with each other to expose and duplicate the pattern of the master on the photosensitive material.

【0011】すなわち、本発明で提案する回折格子パタ
ーンの作製方法は、上記(1) の画像形成体(光反射体)
をマスター基板とし、前記基板に感光材料を近接して配
置し、感光材料側からレーザー光などのコヒーレント光
を入射し、感光材料を透過する光と、感光材料を透過し
て前記画像形成体で反射される光とを干渉させ、感光材
料に前記マスターのパターンを露光・複製することによ
って、特定方向にのみ光を反射もしくは拡散する回折格
子、または多方向に光を散乱する回折格子、からなるセ
ルを構成単位とする体積位相型(リップマン型)回折格
子パターンを作製する方法である。
That is, the method for producing a diffraction grating pattern proposed in the present invention is the same as the above-mentioned (1) image forming body (light reflector).
As a master substrate, the photosensitive material is disposed in close proximity to the substrate, coherent light such as laser light is incident from the photosensitive material side, and light that passes through the photosensitive material and the image forming body that passes through the photosensitive material. A diffraction grating that reflects or diffuses light only in a specific direction, or a diffraction grating that scatters light in multiple directions by interfering with reflected light and exposing and duplicating the master pattern on a photosensitive material. This is a method for producing a volume phase type (Lippmann type) diffraction grating pattern having cells as constituent units.

【0012】[0012]

【作用】上記公報に例示される2光束干渉法では、感光
材料上に形成される回折格子パターンは、レリーフ型
(干渉縞を凹凸の形態で記録。前記凹凸の深さは、1μ
m以下程度)である。本発明は、リップマン型の回折格
子パターンであり、感光材料の厚さ方向に、干渉縞を透
過率分布や屈折率分布の形態として記録することにな
る。
In the two-beam interference method exemplified in the above publication, the diffraction grating pattern formed on the photosensitive material is a relief type (interference fringes are recorded in the form of unevenness. The depth of the unevenness is 1 μm.
m or less). The present invention is a Lippmann type diffraction grating pattern, and interference fringes are recorded in the form of a transmittance distribution or a refractive index distribution in the thickness direction of the photosensitive material.

【0013】コンタクト・コピー法を利用するため、既
存の手法のように、レーザー光を2光束に分割し感光材
料上で交叉させる必要がなく、マスター基板に形成され
た各領域(反射面)をセル単位とするパターンが簡便に
作製される。
Since the contact copy method is used, it is not necessary to divide the laser beam into two light beams and cross them on the photosensitive material as in the existing method, and each area (reflection surface) formed on the master substrate is A cell unit pattern is easily produced.

【0014】光反射体からの反射光の方向に依存し、作
製される回折格子の空間周波数や方向が変化する。これ
らは、作製された回折格子を観察するときの、視覚可能
な方向や視覚される色などの条件を決定する。
The spatial frequency and the direction of the diffraction grating to be manufactured change depending on the direction of the reflected light from the light reflector. These determine conditions such as a visible direction and a visible color when observing the manufactured diffraction grating.

【0015】異なる方向に光を反射(または、拡散・散
乱)する複数の領域を有する光反射体を用いることで、
多方向からの観察を想定したパターンを、ただ一度の露
光によって作製することができる。
By using a light reflector having a plurality of regions that reflect (or diffuse / scatter) light in different directions,
A pattern that is supposed to be observed from multiple directions can be produced by a single exposure.

【0016】また、上記(1) の画像形成体(光反射体)
は、反射・拡散方向を決定するセル(領域)に形成され
ている万線状波形凹凸パターン群の断面形状は、既存の
回折格子パターンに形成されている格子縞の凹凸よりも
粗いものであるため、任意の前記画像形成体を作製する
ことは、従来方法による回折格子パターンの作製よりも
容易である。
Further, the image forming body (light reflector) of the above (1)
Is because the cross-sectional shape of the line-shaped corrugated concavo-convex pattern group formed in the cell (region) that determines the reflection / diffusion direction is rougher than the concavo-convex pattern of the lattice stripes formed in the existing diffraction grating pattern. It is easier to fabricate any of the image forming bodies than to fabricate a diffraction grating pattern by a conventional method.

【0017】[0017]

【実施例】図1に、本発明による作製方法の概要を示
す。光の反射(拡散)方向が領域毎に特定される光反射
面を有する光反射体(マスター基板)の上に、感光材料
を密接させて載置し、感光材料側から十分な広さの平行
光(コヒーレント光)を入射する。
EXAMPLE FIG. 1 shows an outline of a manufacturing method according to the present invention. Place the photosensitive material in close contact on a light reflector (master substrate) that has a light-reflecting surface in which the direction of light reflection (diffusion) is specified for each area, and make sure that the light-sensitive material is parallel with a sufficient width from the photosensitive material side. Light (coherent light) is incident.

【0018】図2は、前記マスター基板を構成する領域
である光反射面(鏡面。請求項4に対応)における光の
反射の様子を示している。この場合、入射光に対し、光
反射面の傾斜角θに依存して反射光の出射角γが決定す
る。入射光の入射角がαの時に、γ=2θ−αである。
FIG. 2 shows how light is reflected on a light-reflecting surface (mirror surface, corresponding to claim 4) which is an area constituting the master substrate. In this case, with respect to the incident light, the outgoing angle γ of the reflected light is determined depending on the inclination angle θ of the light reflecting surface. When the incident angle of the incident light is α, γ = 2θ−α.

【0019】図3は、光反射面の前に配置された感光材
料中での光の干渉を示している。すなわち、入射光が感
光材料に入射し、感光材料の透過率に依存して透過した
光が光反射面に到達する。光反射面では前述の反射角γ
で光が反射され、感光材料で入射光と反射光とが干渉し
合い、干渉縞が感光材料中で、透過率分布または屈折率
分布として記録される。
FIG. 3 shows the interference of light in a photosensitive material placed in front of a light reflecting surface. That is, incident light is incident on the photosensitive material, and the transmitted light reaches the light reflecting surface depending on the transmittance of the photosensitive material. On the light reflecting surface, the above reflection angle γ
The light is reflected by, and the incident light and the reflected light interfere with each other on the photosensitive material, and interference fringes are recorded in the photosensitive material as a transmittance distribution or a refractive index distribution.

【0020】図1の光反射体上には、これらの光反射面
を領域単位として、前記単位が所望に配置されている。
それぞれの光反射面は、予め決められた方向に光を反射
するため、個々の光反射面に応じて、感光材料中の個々
の領域に、反射光の出射方向に応じた回折格子が形成さ
れる。
On the light reflector shown in FIG. 1, these light reflecting surfaces are used as area units and the units are arranged as desired.
Since each light reflecting surface reflects light in a predetermined direction, a diffraction grating corresponding to the outgoing direction of the reflected light is formed in each region in the photosensitive material according to each light reflecting surface. It

【0021】従って、マスター基板の全面に渡る拡げら
れたコヒーレント光を1度露光するだけで、必要な領域
には回折格子パターンが記録される。
Therefore, a diffraction grating pattern is recorded in a necessary area by only exposing the coherent light spread over the entire surface of the master substrate once.

【0022】尚、拡げたコヒーレント光をマスター基板
の全面に露光するだけでなく、ビーム状のコヒーレント
光をマスター基板の全面に及ぶように走査露光を行う手
法もある。この場合は、一括露光に比べて露光に要する
時間が増大することは言うまでもないが、感光材料上の
単位面積に関しては露光時間を短くすることができ、光
学系の振動の影響などを受けにくくなる。さらに、露光
位置によって露光強度を適宜調節することも自在とな
る。
There is also a method in which not only the spread coherent light is exposed on the entire surface of the master substrate, but also scanning exposure is performed so that the beam-shaped coherent light is spread over the entire surface of the master substrate. In this case, needless to say, the time required for the exposure is longer than that of the batch exposure, but the exposure time can be shortened for the unit area on the photosensitive material, and the influence of the vibration of the optical system is less likely to occur. . Further, it becomes possible to freely adjust the exposure intensity depending on the exposure position.

【0023】または、位置によって露光/非露光を任意
に選択することによって、感光材料に回折格子パターン
が形成される箇所と形成されない箇所とを設けることが
自在となり、双方の箇所の差異(回折の有無)によっ
て、マスター基板に形成された各領域の組み合わせから
なるパターンとは異なるパターン表示を行うこともでき
る。
Alternatively, by arbitrarily selecting the exposure / non-exposure depending on the position, it becomes possible to provide the photosensitive material with a portion where the diffraction grating pattern is formed and a portion where the diffraction grating pattern is not formed. Depending on the presence / absence), a pattern display different from the pattern formed by the combination of the regions formed on the master substrate can be performed.

【0024】上記の、回折の有無によるパターン表示
は、走査露光によらずに、拡げたコヒーレント光を選択
的に透過させるマスクを介在させて露光することによっ
ても可能である。(請求項7に対応)
The above-mentioned pattern display depending on the presence or absence of diffraction can be performed not by scanning exposure but by exposing through a mask that selectively transmits the expanded coherent light. (Corresponding to claim 7)

【0025】光反射体(マスター基板)が、予め画像や
文字などを表現するように配置されていれば(請求項2
に対応)、得られた回折格子パターンはそれらを表示す
ることができる。
If the light reflector (master substrate) is arranged in advance so as to express an image or a character (claim 2)
Corresponding), the obtained diffraction grating pattern can display them.

【0026】この際、マスター基板に光反射面・光拡散
面がない領域については、感光材料に回折格子セルが形
成されないため、コントラストの高い像が得られる。
(請求項6,請求項7に対応)
At this time, since the diffraction grating cell is not formed in the photosensitive material in the region where the master substrate does not have the light reflecting surface and the light diffusing surface, an image with high contrast can be obtained.
(Corresponding to claim 6 and claim 7)

【0027】図4は、マスター基板を構成する領域の反
射面の角度が異なる複数種の光反射体(正反射面・拡散
反射面)の例を示す。同図に示す6種類の反射面は、そ
れぞれが一領域(作製される回折格子1セル)に対応す
る。
FIG. 4 shows an example of a plurality of types of light reflectors (regular reflection surface / diffuse reflection surface) in which the angles of the reflection surfaces of the regions constituting the master substrate are different. Each of the six types of reflecting surfaces shown in the same drawing corresponds to one region (one cell of the manufactured diffraction grating).

【0028】左のマスター基板が、反射面の傾斜角が一
番大きく、前記マスター基板を露光複製する場合に、反
射面からの反射光が全て感光材料に到達しないこと(鋸
歯状なため、遮られる成分)もあるので、感光材料の全
面に渡って回折格子が形成されない部分も生じてしま
う。
The left master substrate has the largest inclination angle of the reflecting surface, and when the master substrate is subjected to exposure duplication, all the reflected light from the reflecting surface does not reach the photosensitive material (since it has a sawtooth shape, it is shielded). There is also a component) which is not included in the entire surface of the photosensitive material.

【0029】感光材料をマスター基板に対して密接させ
るほど、上記要因は減少し、感光材料の全面に渡って回
折格子が形成される度合いが高くなる。このことは、正
反射面の場合も拡散反射面の場合も、鋸歯状のピッチが
等しいならば、右のマスター基板(反射面の傾斜角が小
さい)ほど顕著となる。また、反射面の傾斜角が等しい
ならば、鋸歯状のピッチが小さい(すなわち、反射面を
細かく分割した)場合に、同じことが言える。
As the photosensitive material is brought into close contact with the master substrate, the above factors are reduced, and the degree of forming the diffraction grating over the entire surface of the photosensitive material is increased. This is more remarkable in the case of the regular reflection surface and the diffuse reflection surface, as long as the sawtooth pitches are equal, the right master substrate (the inclination angle of the reflection surface is small). Also, if the inclination angles of the reflecting surface are equal, the same can be said when the sawtooth pitch is small (that is, the reflecting surface is finely divided).

【0030】図5は、各領域が正反射(鏡面反射)する
光反射体の例を示す。すなわち、この光反射体の各領域
(および、マスター基板全体)は、表面が一様な平面で
あり、前記平面の配置角度に依存する方向にのみ入射光
を正反射させる鏡面であって、前記配置角度が一様な場
合であり、特定の方向にのみ光を反射するため(請求項
4に対応)、作製される回折格子セルは非常に単純にな
り、特定の方向に対しては回折光の輝度も高い。特に、
鏡面反射面のない領域が、透光/光吸収特性を有する場
合(請求項6に対応)、このことは一層顕著である。
FIG. 5 shows an example of a light reflector in which each region is specularly reflected (specular reflection). That is, each region of the light reflector (and the entire master substrate) has a uniform flat surface and is a mirror surface that specularly reflects incident light only in a direction depending on the arrangement angle of the flat surface. Since the arrangement angle is uniform and the light is reflected only in a specific direction (corresponding to claim 4), the diffraction grating cell to be produced is very simple, and the diffracted light is reduced in a specific direction. Brightness is also high. In particular,
This is even more pronounced if the region without the specularly reflective surface has a light-transmitting / light-absorbing property (corresponding to claim 6).

【0031】図6は、各領域が1方向にのみ光拡散性を
有する(左の図で、反射点から紙面内での反射であり、
反射角度のみが異なって、ある分布を持って反射する)
光反射体の例を示す。拡散光は、各領域の傾斜の分布に
依存して、特定の分布を持って反射するため(請求項5
に対応)、作製される回折格子セルは特定の方向にのみ
光を拡散する機能を有する。拡散方向については、特定
の指向性(紙面内)の中で、広い角度から回折光を観察
することができる一方、それ以外からは回折光を観察し
づらい。
FIG. 6 shows that each region has a light diffusing property in only one direction (in the figure on the left, the reflection from the reflection point within the plane of the paper,
Only the reflection angle is different, and it reflects with a certain distribution)
An example of a light reflector is shown. Since the diffused light reflects with a specific distribution depending on the distribution of the inclination of each region (claim 5
The corresponding diffraction grating cell has a function of diffusing light only in a specific direction. Regarding the diffusion direction, it is possible to observe the diffracted light from a wide angle within a specific directivity (within the plane of the paper), but it is difficult to observe the diffracted light from other angles.

【0032】一方、光反射体として、光を散乱する機能
を有するものを用いると、作製される回折格子は複雑な
ものとなり、光を散乱する性質を持ち、広い範囲から回
折光を観察可能となる。
On the other hand, when a light reflector having a function of scattering light is used, the diffraction grating to be produced becomes complicated, has a property of scattering light, and diffracted light can be observed from a wide range. Become.

【0033】尚、本発明では、「拡散」とは特定の指向
性(図6において、一定の面内)を有し、角度に応じた
分布を持って反射することを意味し、「散乱」とは特定
の指向性を持たないで、すなわち、方向も角度も全くラ
ンダムに反射することを意味する。
In the present invention, "diffusion" means having a specific directivity (in a certain plane in FIG. 6) and reflecting with a distribution according to the angle, and "scattering". Means that there is no specific directivity, that is, the directions and angles are reflected at random.

【0034】図7は、正反射面(鏡面反射面)におけ
る、反射面と作製される回折格子との対応を示す。マス
ター基板の光反射面における万線のピッチDは、通常数
十μm以上のオーダーであり、化学的なエッチングある
いは物理的な切削などにより容易に形成できる。
FIG. 7 shows the correspondence between the reflection surface and the diffraction grating to be manufactured in the specular reflection surface (specular reflection surface). The pitch D of the lines on the light reflecting surface of the master substrate is usually on the order of several tens of μm or more, and can be easily formed by chemical etching or physical cutting.

【0035】一方、感光材料中に形成される回折格子の
ピッチd(通常、サブミクロンオーダー)は、露光時の
入射角と反射角に依存するものであり、従って光反射面
の傾斜角に依存する。
On the other hand, the pitch d (generally in the submicron order) of the diffraction grating formed in the photosensitive material depends on the incident angle and the reflection angle at the time of exposure, and therefore on the inclination angle of the light reflecting surface. To do.

【0036】また、リップマン型(体積位相型)の回折
格子(ホログラム)は、感光材料の表裏からの光線同士
の干渉により、厚さ方向に干渉縞が記録される。レリー
フ型(表面凹凸型)では、感光材料の片面からの光線同
士の干渉による干渉縞が、現像処理によって凹凸の形態
となる。(図11の概念図を参照)
Further, in the Lippmann type (volume phase type) diffraction grating (hologram), interference fringes are recorded in the thickness direction due to interference of light rays from the front and back of the photosensitive material. In the relief type (convex surface type), interference fringes due to interference of light rays from one surface of the photosensitive material become uneven due to development processing. (See the conceptual diagram in Figure 11)

【0037】本発明においては、比較的粗い光反射体
(マスター基板)を作製するだけで、簡便に、複雑で細
かい回折格子を形成することが可能である。
In the present invention, a complicated and fine diffraction grating can be easily formed simply by producing a relatively rough light reflector (master substrate).

【0038】例えば、図8に示すように、光反射体の外
形を任意の形状にすれば、作製される回折格子も同一の
形状となり、さらに複雑なパターンが非常に容易に形成
できることになる。
For example, as shown in FIG. 8, if the outer shape of the light reflector is arbitrary, the diffraction grating to be manufactured will also have the same shape, and a more complicated pattern can be formed very easily.

【0039】図9に、光反射体(マスター基板)の一例
を示す。例えば、a,bの部分が正反射面、cの部分が
光拡散面で形成されているとすると、作製される回折格
子パターンは図10のようになる。
FIG. 9 shows an example of the light reflector (master substrate). For example, assuming that the portions a and b are specular reflection surfaces and the portion c is a light diffusion surface, the diffraction grating pattern produced is as shown in FIG.

【0040】すなわち、回折格子パターンの領域A,B
は、それぞれ単純な回折格子で形成されているため、非
常に明るく、しかし限られた方向からのみ回折光が観察
される。
That is, the areas A and B of the diffraction grating pattern
Are formed by simple diffraction gratings, so they are very bright, but diffracted light is observed only from a limited direction.

【0041】Cの部分は相対的に鈍く光るが、A,Bに
比べ広い範囲から回折光が観察できる。従って、これら
単純な回折格子と複雑な回折格子との組み合わせによ
り、Cのような部分で観察者の注意を引き、A,Bのよ
うな部分で輝度の高い像を観察させる、などの効果を出
すことができる。
The portion C shines relatively dullly, but the diffracted light can be observed from a wider range than A and B. Therefore, by combining these simple diffraction gratings and complicated diffraction gratings, it is possible to obtain the effect of attracting the observer's attention at the portion C and observing a high-luminance image at the portions A and B. Can be issued.

【0042】また、それぞれの光反射体における光の反
射方向を適切に設計することで、これらの観察可能な視
点位置を適当に設定することにより、視点変化に伴い観
察される画像が変化するような効果も容易に実現でき
る。
Further, by appropriately designing the light reflection directions of the respective light reflectors and appropriately setting the observable viewpoint positions, it is possible to change the observed image with the viewpoint change. Various effects can be easily realized.

【0043】さらに、光散乱効果を有するパターンを同
時に形成すると、一層変化に富んだ画像を観察させるこ
とができる。
Further, when a pattern having a light scattering effect is formed at the same time, a more varied image can be observed.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明による顕著な効果を以下に列挙す
る。 a)感光材料およびマスター基板に対して、入射する光
は1光束でよいため、光学系が簡便なもので済み、振動
などの外部からの影響を受けにくく、安定して回折格子
パターンを作製できる。 b)粗い構造の光反射体から細かい回折格子が作製でき
るため、化学エッチングや物理的な切削などの簡易な手
法により、光反射体を適切に作れば、マスター基板を適
宜変更することが可能であり、複雑なパターンも容易に
作製できる。 c)空間周波数毎あるいは回折格子の方向毎に光学系を
制御して、それぞれ独立した露光を行う必要はなく、作
製工程が非常に簡便になる。 d)光反射体は斜面を有しているが、1つ1つの光反射
面の面積が十分小さければ、感光材料との距離は光反射
体上の全ての位置で十分近づけることができ、安定して
高精度な回折格子パターンが作製できる。従って、高画
質な画像も表現できる。 e)光反射体内の領域で平面状の鏡面である光反射面を
用いた場合には、対応する感光材料の部分には、直線的
な格子縞から成る単純な回折格子が記録され、観察可能
な視点は限られるが観察時の輝度が高い回折格子が作製
される。 f)光反射体内の領域で光拡散性の領域を用いた場合、
対応する感光材料の部分には、その拡散性に応じてある
程度広い範囲に光を回折する機能を有する回折格子が記
録され、特定範囲から光って見える比較的視域の広い回
折格子が作製される。 g)光反射体上の光反射面もしくは光拡散面以外の部分
に、光を吸収もしくは透過する機能を持たせることによ
り、光反射体での反射光(もしくは拡散光)のみを干渉
させることができ、S/Nの良い回折格子パターンが作
製できる。 h)光反射体内の領域で光散乱性の領域を用いた場合、
対応する感光材料の部分には、前記領域に対応する部分
は、非常に広い範囲に光を回折する機能を有する回折格
子が記録され、広範囲から光って見える視域の広い回折
格子が作製される。 i)位置によって露光/非露光を任意に選択することに
よって、感光材料に回折格子パターンが形成される箇所
と形成されない箇所とを設けることが自在となり、双方
の箇所の差異(回折の有無)によって、マスター基板に
形成された各領域の組み合わせからなるパターンとは異
なるパターン表示を行うこともできる。 j)複雑な回折格子パターンを簡便かつ安定に、しかも
極めて短時間に作製可能である。しかも、本発明によっ
て得られた回折格子パターンは光反射体に対応する各領
域毎に観察できる視点を設定でき、非常に複雑なものと
なり、視覚効果およびセキュリティ性が高い。
The remarkable effects of the present invention are listed below. a) Since only one light beam needs to be incident on the photosensitive material and the master substrate, the optical system can be simple, and it is less susceptible to external influences such as vibration, and a diffraction grating pattern can be stably produced. . b) Since a fine diffraction grating can be produced from a light reflector having a rough structure, if the light reflector is appropriately made by a simple method such as chemical etching or physical cutting, the master substrate can be changed appropriately. Therefore, a complicated pattern can be easily manufactured. c) It is not necessary to control the optical system for each spatial frequency or for each direction of the diffraction grating to perform independent exposure, and the manufacturing process becomes very simple. d) The light reflector has an inclined surface, but if the area of each light reflection surface is sufficiently small, the distance to the photosensitive material can be sufficiently close at all positions on the light reflector and is stable. Thus, a highly accurate diffraction grating pattern can be manufactured. Therefore, a high quality image can be expressed. e) When a light-reflecting surface, which is a flat mirror surface, is used in a region inside the light-reflecting body, a simple diffraction grating composed of linear grating fringes is recorded and observable in the corresponding photosensitive material portion. Although the viewpoint is limited, a diffraction grating with high brightness during observation is produced. f) When a light diffusing region is used in the region inside the light reflector,
A diffraction grating having a function of diffracting light in a relatively wide range according to its diffusivity is recorded in a corresponding photosensitive material portion, and a diffraction grating having a relatively wide visual range that appears to shine from a specific range is manufactured. . g) By making a portion of the light reflector other than the light reflecting surface or the light diffusing surface have a function of absorbing or transmitting light, only reflected light (or diffused light) from the light reflector can be interfered with. Therefore, a diffraction grating pattern with good S / N can be manufactured. h) When a light scattering area is used in the area inside the light reflector,
A diffraction grating having a function of diffracting light in a very wide area is recorded in a portion of the corresponding photosensitive material in the portion corresponding to the area, and a diffraction grating having a wide visual range that can be seen as shining from a wide area is manufactured. . i) By arbitrarily selecting the exposure / non-exposure depending on the position, it becomes possible to freely provide the photosensitive material with a portion where the diffraction grating pattern is formed and a portion where the diffraction grating pattern is not formed. It is also possible to display a pattern different from the pattern formed by the combination of the areas formed on the master substrate. j) A complicated diffraction grating pattern can be easily and stably manufactured in an extremely short time. In addition, the diffraction grating pattern obtained by the present invention can set an observable viewpoint for each region corresponding to the light reflector, becomes very complicated, and has high visual effects and security.

【0045】[0045]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による作製方法の概要を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of a manufacturing method according to the present invention.

【図2】光反射面(鏡面)における光の反射の様子を示
す説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing how light is reflected on a light reflecting surface (mirror surface).

【図3】感光材料中での光の干渉を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing light interference in a photosensitive material.

【図4】反射面の角度が異なる複数種の光反射体を示す
説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a plurality of types of light reflectors having different reflection surface angles.

【図5】各領域が鏡面反射する光反射体を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a light reflector in which each region is specularly reflected.

【図6】各領域が1方向にのみ光拡散性を有する光反射
体を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory view showing a light reflector in which each region has a light diffusing property in only one direction.

【図7】反射面と作製される回折格子との対応を示す説
明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a correspondence between a reflecting surface and a diffraction grating to be manufactured.

【図8】反射面の形状と作製される回折格子の形状との
対応を示す説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the correspondence between the shape of the reflecting surface and the shape of the diffraction grating to be produced.

【図9】光反射体(マスター基板)の一例を示す説明
図。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a light reflector (master substrate).

【図10】図9に対応して作製される回折格子の一例を
示す説明図。
10 is an explanatory diagram showing an example of a diffraction grating manufactured corresponding to FIG.

【図11】感光材料における干渉縞記録を概念的に示す
模式図。
FIG. 11 is a schematic view conceptually showing interference fringe recording on a photosensitive material.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光の反射方向、拡散方向、または光の散乱
性が、領域毎に特定される光反射面を有する光反射体を
マスター基板とし、 前記基板の光反射面側に感光材料を近接して配置し、 感光材料側よりコヒーレント光を入射し、 感光材料を透過する光と、感光材料を透過して前記基板
の光反射面で反射する光とを干渉させ、感光材料に干渉
縞を前記領域に対応した回折格子からなるセルとして記
録することによって、 前記セルを構成単位とする、前記基板に応じたパターン
を作製することを特徴とする回折格子パターンの作製方
法。
1. A master substrate is a light reflector having a light reflection surface whose light reflection direction, diffusion direction, or light scattering property is specified for each region, and a photosensitive material is provided on the light reflection surface side of the substrate. They are placed close to each other, and coherent light is incident from the side of the photosensitive material. The light that passes through the photosensitive material interferes with the light that passes through the photosensitive material and is reflected by the light reflecting surface of the substrate. Is recorded as a cell composed of a diffraction grating corresponding to the area, and a pattern corresponding to the substrate is prepared using the cell as a constituent unit.
【請求項2】光反射体の各領域を画素とし、前記画素の
集まりによって、光反射面に任意の画像や文字が形成さ
れた光反射体をマスター基板として用い、 任意の画像や文字が形成された回折格子パターンを作製
することを特徴とする請求項1に記載の回折格子パター
ンの作製方法。
2. Each area of the light reflector is used as a pixel, and a group of the pixels is used to form an arbitrary image or character by using the light reflector having an arbitrary image or character formed on the light reflecting surface as a master substrate. The method for producing a diffraction grating pattern according to claim 1, wherein the produced diffraction grating pattern is produced.
【請求項3】光反射体の各領域毎に、反射光強度や反射
角度が任意に異なるマスター基板を用い、前記基板に応
じて、回折格子パターンの各セルの色や明るさを任意に
変化させることを特徴とする請求項1または請求項2に
記載の回折格子パターンの作製方法。
3. A master substrate having a different reflected light intensity and a different reflection angle is arbitrarily used for each region of the light reflector, and the color and brightness of each cell of the diffraction grating pattern is arbitrarily changed according to the substrate. The method for producing a diffraction grating pattern according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】表面が一様な平面であり、前記平面の配置
角度に依存する方向にのみ入射光を正反射させる鏡面
を、光反射体の少なくとも一領域とするマスター基板を
用いることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに
記載の回折格子パターンの作製方法。
4. A master substrate having a uniform flat surface and having a mirror surface that specularly reflects incident light only in a direction depending on an arrangement angle of the flat surface as at least one region of the light reflector. The method for producing a diffraction grating pattern according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】特定方向にのみ光拡散性を有する光拡散性
反射面を、光反射体の少なくとも一領域とするマスター
基板を用いることを特徴とする請求項1〜請求項4の何
れかに記載の回折格子パターンの作製方法。
5. A master substrate having a light diffusive reflective surface having light diffusiveness only in a specific direction as at least one region of a light reflector is used. A method for producing the described diffraction grating pattern.
【請求項6】光を吸収もしくは透過する部分を有する光
反射体をマスター基板として用いることにより、前記基
板に応じて、回折格子の形成される箇所と、回折格子の
形成されない箇所と、からなるパターンを作製すること
を特徴とする請求項1〜請求項5の何れかに記載の回折
格子パターンの作製方法。
6. A light reflector having a portion that absorbs or transmits light is used as a master substrate, so that a portion where a diffraction grating is formed and a portion where a diffraction grating is not formed are formed according to the substrate. A method for producing a diffraction grating pattern according to claim 1, wherein a pattern is produced.
【請求項7】遮光部分によって特定のパターンが形成さ
れた透光性基板を、感光材料のどちらか片面に近接して
配置することにより、 マスター基板に応じた回折格子パターンの形成される箇
所と、 前記透光性基板の遮光部分に応じて、回折格子の形成さ
れない箇所と、からなる上記特定のパターンを作製する
ことを特徴とする請求項1〜請求項6の何れかに記載の
回折格子パターンの作製方法。
7. A light-transmissive substrate having a specific pattern formed by a light-shielding portion is disposed in proximity to either one side of a photosensitive material, thereby forming a diffraction grating pattern corresponding to a master substrate. The diffraction grating according to any one of claims 1 to 6, wherein the specific pattern is formed according to a light shielding portion of the translucent substrate and a portion where a diffraction grating is not formed. How to make a pattern.
【請求項8】特定方向に光を反射する回折格子、特定方
向に光を拡散する回折格子、広範囲に光を散乱させる回
折格子、回折格子の存在しない部分、などから適宜選択
される少なくとも2種のセルを構成単位とする体積位相
型回折格子パターン。
8. A diffractive grating that reflects light in a specific direction, a diffractive grating that diffuses light in a specific direction, a diffractive grating that scatters light in a wide range, and a portion where no diffractive grating exists, and at least two types are appropriately selected. Volume phase type diffraction grating pattern having the cells of as a constituent unit.
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