CZ20012199A3 - Method for making optically variable diffractive structures and apparatus for making the same - Google Patents

Method for making optically variable diffractive structures and apparatus for making the same Download PDF

Info

Publication number
CZ20012199A3
CZ20012199A3 CZ20012199A CZ20012199A CZ20012199A3 CZ 20012199 A3 CZ20012199 A3 CZ 20012199A3 CZ 20012199 A CZ20012199 A CZ 20012199A CZ 20012199 A CZ20012199 A CZ 20012199A CZ 20012199 A3 CZ20012199 A3 CZ 20012199A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
recording material
contact grid
optical
grid mask
transparent
Prior art date
Application number
CZ20012199A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ297552B6 (en
Inventor
Pavel Doc. Ing. Csc. Fiala
Ivan Dr. Ing. Richter
David Najdek
Original Assignee
České Vysoké Učení Technické V Praze, Fakulta Jaderná A Fyzikálně Inženýrská
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 České Vysoké Učení Technické V Praze, Fakulta Jaderná A Fyzikálně Inženýrská filed Critical České Vysoké Učení Technické V Praze, Fakulta Jaderná A Fyzikálně Inženýrská
Priority to CZ20012199A priority Critical patent/CZ297552B6/en
Publication of CZ20012199A3 publication Critical patent/CZ20012199A3/en
Publication of CZ297552B6 publication Critical patent/CZ297552B6/en

Links

Abstract

The invented method for making optically variable diffractive structures is characterized in that a contact grid mask (8), that can be rotated, is placed just before a recording material (10) and said recording material (10) is integrally exposed in front of said contact grid mask (8) to an optical information displayed by a lens (6) from a picture copy created on a transparent copy (5), whereby a required color of reconstruction of the given rotatably variable diffractive structure is obtained through the use of a contact grid mask (8) of a corresponding spatial frequency and a required orientation of said rotatably variable diffractive structure is obtained during reconstruction by setting said contact grid mask (8) into a preselected spatial orientation relative to the recording material (10) in a plane perpendicular to the direction of exposure. There is also disclosed an apparatus for making the above-described method, said apparatus comprising a system consisting of a quasi-coherent source (1), an optical shutter (2) for controlling the length of exposure, a beam expander (3), a lighting optical system (4), a transparent copy (5), a display lens (6) with a shutter (7), a contact grid mask (8) mounted within a rotary sleeve (9) with a scale, and a recording material (10) whereby all the aforementioned element are aligned in a common optical axis. The recording material (10) is disposed in the display lens (6). The center of the beam expander (3) diverging wave lies in the object plane of the lighting optical system (4) the image plane of which lies in the center of the display lens (6)shutter (7) and the lighting optical system (4) lies just before the transparent copy (5).�

Description

Způsob zhotovení opticky variabilních difraktivních struktur a zařízení k jeho provádění • ··· · 9 99 ··· · · · · · · · « ·· ·· ·· · · ·A method of making optically variable diffractive structures and apparatus for making the optically variable structures.

Oblast technikyTechnical field

Uvedené řešení se týká způsobu zhotovování ochranných optických prvků na bázi difraktivních prvků pro dokumenty a značkové zboží a zařízení k jeho provádění.The present invention relates to a method of manufacturing protective optical elements based on diffractive elements for documents and branded goods and to a device for carrying out the same.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Vzrůstající požadavky na ochranu dokumentů, stále dokonalejší formy presentace firem v reklamě, efektnější obalová technika značkového zboží, aj., kladou stále vyšší požadavky na nové prvky, které jsou zejména nezbytné u ochranných prvků na dokumenty. Mezi nejžádanější vlastnosti všech těchto prvků patří zejména optická variabilita obrazů, která je často nepostradatelným požadavkem orientační i profesionální kontroly u ochrany dokumentů. Jedna z nejvýznačnějších cest, jak tuto variabilitu řešit, je použití hologramů a syntetických difraktivních struktur. Např. u lisovaných duhových hologramů se jistá optická variabilita dosahuje i automaticky, a to duhovostí hologramů, tj. plynulou variabilitou rekonstruovaných barev téhož obrazu při pozorování ve směru dopadové roviny rekonstrukčního úhlu.Increasing requirements for document protection, ever more perfect forms of presentation of companies in advertising, more efficient packaging of branded goods, etc., impose ever higher demands on new elements, which are especially necessary for document security elements. Among the most desirable features of all these elements is especially the optical variability of images, which is often an indispensable requirement of orientation and professional control in the protection of documents. One of the most significant ways to solve this variability is the use of holograms and synthetic diffractive structures. E.g. in pressed rainbow holograms, certain optical variability is also achieved automatically, namely by the hologram rainbow, ie the continuous variability of the reconstructed colors of the same image when viewed in the direction of the incidence plane of the reconstruction angle.

Obecně je však při ochraně dokumentů žádána vyšší míra variability, související s celkovou změnou nebo i výměnou pozorovaného obrazu. U hologramů, či obecně u difraktivních struktur, je tato požadovaná vyšší míra variability možná. Dosahuje se jí například variabilitou obrazu ve vertikální rovině (jednorázovou výměnou obrazu u tzv. „flip-flop“ hologramů) nebo variabilitou obrazu při náklonu ve směru očí pozorovatele, kterou je možné spojit s určitým kinetickým efektem obrazu. Obecně však největší možnosti nabízejí syntetické difraktivní struktury a hologramy, u nichž se variability dosahuje při rotaci prvku kolem své normály, obecně tzv. rotačně variabilní difrakční struktury, kde je možné zakódovat různé kinetické efekty ···· ·· «« ,e e ·♦ · · · · · · ·· ···· 9 ···· · « · ··♦··· · · « · e· ··· obrazu, nebo naopak řešit požadavek statičnosti orientace obrazu i při otáčení prvku, apod.Generally, however, a higher degree of variability is required in the protection of documents related to the overall change or even the exchange of the observed image. For holograms, or generally for diffractive structures, this desired higher degree of variability is possible. This is achieved, for example, by the variability of the image in the vertical plane (one-time image exchange for so-called "flip-flop" holograms) or the variability of the image when tilting in the eye of the observer, which can be associated with a certain kinetic effect. Generally, however, the greatest possibilities are offered by synthetic diffractive structures and holograms, where the variability is achieved when the element rotates around its normal, generally the so-called rotationally variable diffraction structures, where various kinetic effects can be encoded ···· ·· ««, ee · ♦ 9 · · · e · e e obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu řešit obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu obrazu řešit řešit .

Dnes již klasické duhové hologramy, při nasvětlení bílým bodovým světlem z daného směru, mají difúzní výstupní pupilu zobrazení ve tvaru horizontální štěrbiny, to je zároveň místo, kam by se měl umístit zrak pozorovatele, tedy ve směru pozorovatelových očí, což umožňuje pozorovat hologram při bodovém směrovém nasvětlení referenční vlny v určitém zorném úhlu v horizontální rovině.Today, the classic rainbow holograms, illuminated by white point light from a given direction, have a diffuse exit pupil in the shape of a horizontal slit, which is also the place where the eye of the observer should be placed, that is. directional illumination of the reference wave at a particular viewing angle in the horizontal plane.

V dnešní době, právě v souvislosti se strukturami opticky variabilními, se nejčastěji užívají holografické motivy fokusované do roviny struktury, kdy výstupní pupila je velmi úzká a hologram je tvořen v podstatě po úsecích pravidelnou mřížkou a představuje tedy obecnější difraktivní strukturu. Toto, sice na jedné straně stěžuje pozorování oběma očima při rekonstrukci v bílém bodovém světle, například při nasměrované halogenové žárovce, na druhé straně však umožňuje zmíněnou vyšší variabilitu obrazů, kdy vznikají menší tzv. „přeslechy“ mezi vedlejšími obrazovými kanály. Kromě toho je možné i použití poměrně nekvalitního rekonstrukčního světla difúzního typu, definovaného pouze určitým prostorovým úhlem, neboť při tomto osvětlení dochází k částečnému rozšíření výstupní pupily na difúzní formu prostřednictvím difúzního rekonstrukčního zdroje. Takovéto hologramy mají dobrou difrakční účinnost a jsou dobře pozorovatelné i za horších světelných podmínek, což jsou významné faktory např. pro ochranu dokumentů.Nowadays, precisely in connection with optically variable structures, holographic motifs focusing on the plane of the structure are most often used, where the output pupil is very narrow and the hologram is formed in sections by regular grid and thus represents a more general diffractive structure. This, on the one hand, makes it difficult to observe with both eyes when reconstructed in white spotlight, for example with a directed halogen bulb, but on the other hand, it allows the above-mentioned higher variability of images, resulting in less so-called "crosstalk" between secondary video channels. In addition, it is also possible to use a relatively poor quality diffuse type reconstruction light, defined only by a certain spatial angle, since under such illumination the output pupil is partially expanded to the diffuse form by a diffuse reconstruction source. Such holograms have good diffraction efficiency and are well observable even in low light conditions, which are important factors for eg document protection.

Jelikož základem takovýchto prvků jsou pravidelné difrakční mřížky, určuje jejich prostorová frekvence za dohodnutých podmínek požadovanou rekonstrukční barvu, což je při úhlu pozorování ve směru kolmém na difraktivní strukturu a úhlu osvětlení zpravidla cca 45°, přičemž orientace této difrakční mřížky určuje prostorovou orientaci pro pozorování této barvy, opět vzhledem k dané smluvní konfiguraci rekonstrukčního zdroje.Since such elements are based on regular diffraction gratings, their spatial frequency determines the desired reconstruction color under agreed conditions, which is generally at an angle of observation perpendicular to the diffractive structure and an illumination angle of approximately 45 °, and the orientation of this diffraction grating determines the spatial orientation colors, again given the contractual configuration of the reconstruction source.

Hologram ve tvaru mikromřížek obecné difraktivní struktury pak umožňuje použití různých technik pro zhotovování optických masterů, sloužících jako tradiční předloha pro výrobu galvanoplastických matric pro masové lisování hologramů. Tyto techniky jsou založeny buď na interferenci pravidelných vln, nebo na záznamu mřížkové struktury bod po bodu.The hologram in the form of micro-grids of general diffractive structure allows the use of various techniques for producing optical masters, serving as a traditional template for the production of galvanoplastic matrices for the mass pressing of holograms. These techniques are based either on regular wave interference or point-to-point grid recording.

Ve stávající době se hologramy a difraktivní struktury uvedených typů vyrábějí lisováním z předloh, jehož základem je hologram zhotovený opticky - též tzv. optický master; tyto mastery se dosud vyrábějí výhradně syntetickým postupem vycházejícím z počítačového grafického návrhu po elementárních úsecích, a to v podstatě dvěma základními ideovými přístupy: buď expozicí difrakční struktury bod po bodu (různé typy bodových litografů - optických, elektronových, iontových), které postupně skanováním fokusované stopy paprsku zachycují mapy elementárních mřížek, nebo formou postupných expozic tzv. mřížkových razítek či bodových matic, to je elementárních pravidelných mřížek, kdy každé mřížkové razítko svou orientací a prostorovou frekvencí mikromřížky již daný bod předurčuje k dané rekonstrukční barvě a orientaci čtení. Tato technika, která je patentována v různých konstrukčních formách a chráněných názvech, se též nazývá „dot matrix“ podle způsobu generace mřížkového bodu, v angličtině „dot“.At present, holograms and diffractive structures of these types are produced by pressing from templates based on an optically hologram - also called an optical master; these masters have so far been produced exclusively by a synthetic process based on computer graphic design in elementary sections, essentially by two basic ideological approaches: either by exposing the diffractive structure point-by-point (different types of dot lithographs - optical, electron, ion) ray traces show maps of elementary grids, or in the form of sequential exposures of so-called grid stamps or point matrices, ie elementary regular grids, where each grid stamp with its orientation and spatial frequency of the microgrid predetermines a given point to a given reconstruction color and reading orientation. This technique, which is patented in various construction forms and protected names, is also referred to as the dot matrix according to the dot dot generation method.

Charakteristickým rysem obou stávajících technik je vysoká cena pořizovacího zařízení, která je zejména extrémně vysoká u elektronových litografů, kde dosahuje hodnot desítek mil. Kč. Doba zhotovení hologramu zpravidla nepřesahujícího formát nad cca 5x5 cm na litografů, představuje až desítky hodin. Technika „dot matrix“ umožňuje sice získat formáty větší, a poněkud zkrátit záznam oproti bodových technikám, avšak u většího hologramu s vyšším rozlišením je záznamová doba též poměrně dlouhá, neboť je třeba s daným rozlišením, které je až 3000 dpi, vyřádkovat celý záznam, i když se neřádkuje po bodech mikrostruktury, ale pozorované makrostruktury.A characteristic feature of both existing techniques is the high cost of the acquisition equipment, which is especially extremely high for electron lithographs, where it reaches tens of millions of CZK. The time of making a hologram, generally not exceeding 5x5 cm in size for lithographs, is up to tens of hours. While the dot matrix technique allows for larger formats and somewhat shorter recording than point techniques, a larger hologram with a higher resolution also has a relatively long recording time, as the entire recording needs to be spanned at a resolution of up to 3000 dpi, although it does not line up on the microstructure points but on the observed macrostructure.

Konvenční duhové nevariabilní hologramy je možno vyrábět pomocí masek. Zde se však užívají masky amplitudové a maska se osvětluje dvojicí interferujících vlnoploch; extrapolace této metody na variabilní struktury by byla velmi těžkopádná a pracná a není používaná. V tomto konvenčním záznamu se též někdy užívá optický prostorový modulátor, jehož informace je zobrazována přes štěrbinovou clonu na hologram, spolu se separátní referenční vlnou. I zde by extrapolace na variabilní struktury byla velmi těžkopádná, pracná a s nevalnou difrakční účinností v důsledku mnohonásobné expozice celé plochy záznamového prostředí referenční vlnou hologramu.Conventional rainbow non-variable holograms can be produced using masks. However, amplitude masks are used here and the mask is illuminated by a pair of interfering wavefronts; extrapolating this method to variable structures would be very cumbersome and laborious and not used. This conventional record also sometimes uses an optical spatial modulator, the information of which is displayed through a slit screen on the hologram, together with a separate reference wave. Here, too, extrapolation to variable structures would be very cumbersome, laborious and with poor diffraction efficiency due to multiple exposure of the entire recording medium area to the hologram reference wave.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Výše uvedené nevýhody odstraňuje způsob zhotovení rotačně variabilních difraktivních struktur podle předkládaného vynálezu. Jeho podstatou je, že do těsné blízkosti před záznamový materiál se otočně umístí kontaktní mřížková maska a tento záznamový materiál se integrálně exponuje přes tuto kontaktní mřížkovou masku optickou informací zobrazenou objektivem z obrazové předlohy vytvořené na transparentu. Požadovaná barva rekonstrukce dané rotačně variabilní difraktivní struktury se získává použitím kontaktní mřížkové masky příslušné prostorové frekvence a požadovaná orientace natočení této rotačně variabilní difraktivní struktury při rekonstrukci se získává nastavením kontaktní mřížkové masky do předvolené prostorové orientace vzhledem k záznamovému materiálu v rovině kolmé na směr expozice. Záznamový materiál se tedy integrálně exponuje při různých úhlech natočení téže kontaktní mřížkové masky nebo při postupném zařazování kontaktních mřížkových masek s různou prostorovou frekvencí.The above drawbacks eliminate the method of making the rotationally variable diffractive structures of the present invention. In essence, a contact grid mask is rotatably positioned in front of the recording material in close proximity, and the recording material is integrally exposed through the contact grid mask by optical information displayed by the lens from an image pattern created on a banner. The desired reconstruction color of the rotary variable diffractive structure is obtained by using a contact grid mask of the appropriate spatial frequency, and the desired rotation orientation of the rotary variable diffractive structure during reconstruction is obtained by adjusting the contact grid mask to a preset spatial orientation relative to the recording material in a plane perpendicular to the exposure direction. Thus, the recording material is integrally exposed at different angles of rotation of the same contact grid mask or in sequential engagement of contact grid masks of different spatial frequency.

Ve výhodném provedení je kontaktní mřížková maska pravidelná braggovská fázová mřížka definované prostorové frekvence, která difraktuje kolmo dopadající kulovou vlnu do braggovského difrakčního řádu tak, že intensitní poměr prošlých vln difrakčního řádu nultého a braggovského je v rozsahu 1:1 až 1:3, resp. až 3:1, přičemž prostorová frekvence ξ této mřížky, odečítaná v rovině mřížky, se spočte z mřížkové rovnice, ί = ψ [1] kde a je zvolený úhel rekonstrukční osvětlovací vlny a λ je vlnová délka požadované barvy rekonstruovaného světla, viditelného ze směru pozorování kolmého na rotačně variabilní difraktivní strukturu při rekonstrukci bílým světlem ze zvoleného rekonstrukčního úhlu a.In a preferred embodiment, the contact grid mask is a regular Bragg phase lattice of defined spatial frequency that diffracts a perpendicular incident spherical wave into a Bragg diffraction order such that the intensities of the transmitted waves of the zero and bragg diffraction order are in the range of 1: 1 to 1: 3, respectively. up to 3: 1, where the spatial frequency ξ of this grid, read in the plane of the grid, is calculated from the grid equation, ί = ψ [1] where a is the selected angle of the reconstruction illumination wave and λ is the wavelength observation perpendicular to the rotationally variable diffractive structure during white light reconstruction from a selected reconstruction angle a.

V jednom možném provedení se jako transparent obrazové předlohy použije počítačem řízený prostorový modulátor a transparent se osvětluje kvazikoherentním zdrojem, který se osvětlovacím optickým systémem fokusuje do vstupní pupily zacloněného zobrazovacího objektivu. Nastavením clony se dosahuje různé míry fourierovské filtrace prostorových frekvencí vycházejících z transparentu, čímž se reguluje míra dovoleného zobrazení jednotlivých pixelů prostorového modulátoru.In one possible embodiment, a computer-controlled spatial modulator is used as the image template transparent, and the banner is illuminated by a quasi-coherent source which is focused by the illumination optical system into the input pupil of the screened imaging lens. By adjusting the aperture, a different degree of Fourier filtering of the spatial frequencies emanating from the banner is achieved, thereby regulating the degree of allowable display of individual pixels of the spatial modulator.

Za účelem dosažení spojitého zobrazení plochy transparentu a odstranění obrazu jednotlivých pixelů z optického modulátoru v obrazové rovině je výhodné zobrazovací objektiv zaclonit na hodnotu clonového čísla (c) vyšší, než udává hodnota spočtená ze vztahu kde d je perioda vzdálenosti jednotlivých pixelů modulátoru, je vlnová délka záznamového světla hologramu, f je obrazová ohnisková vzdálenost použitého zobrazovacího objektivu, a je vzdálenost mezi transparentní předlohou a místem fokusace svazku z osvětlovacího optického systému.In order to achieve a continuous display of the transparent area and to remove the image of individual pixels from the optical modulator in the image plane, it is advantageous to screen the imaging lens at the aperture value (c) higher than the value calculated from The hologram recording light, f is the image focal length of the imaging lens used, and is the distance between the transparent original and the beam focusing location from the illumination optical system.

Za účelem dosažení vyššího rozlišení při viditelnosti jednotlivých pixelů z optického modulátoru a umožnění na každý pixel adresovat jinou informaci, je výhodné zobrazovací objektiv zaclonit na hodnotu clonového čísla (c) nižší než udává vztahIn order to achieve a higher resolution when each pixel is visible from the optical modulator and to allow different information to be addressed for each pixel, it is preferable to screen the imaging lens at an aperture value (c) lower than the relationship

d.fd.f

Ίλ^α [2] kde d je perioda vzdálenosti jednotlivých pixelů modulátoru, Xzh je vlnová délka záznamového světla hologramu, f je obrazová ohnisková vzdálenost použitého objektivu, a je vzdálenost mezi transparentní předlohou a místem fokusace svazku z osvětlovacího optického systému.Dλ ^ α [2] where d is the distance of each pixel of the modulator, X z h is the wavelength of the hologram recording light, f is the focal length of the lens used, and is the distance between the transparent original and the focusing point of the beam from the illumination optical system.

Uvedený způsob lze s výhodou aplikovat j pro zhotovení konvenčního dvoudimenzionálního duhového hologramu s difúzní výstupní pupilou. V tomto případě se použije kontaktní mřížková maska, která je zhotovena jako braggovský hologram zaznamenaný referenční kulovou vlnou, dopadající ve směru kolmém na tuto kontaktní mřížkovou masku o poloměru rovném vzdálenosti objektivu od « ♦ • · ··· záznamového materiálu a dále signální vlnou vystupující z difúzní štěrbiny. Tato difúzní štěrbina je orientovaná kolmo na rovinu dopadu, vzdálenost difúzní štěrbiny od hologramu odpovídá vzdálenosti očí pozorovatele od budoucího duhového hologramu a střední úhel dopadu této signální vlny odpovídá úhlu & dle rovnice, sin &Preferably, the method can be applied to produce a conventional two-dimensional rainbow hologram with a diffuse exit pupil. In this case, a contact grid mask is used which is constructed as a Bragg hologram recorded by a reference spherical wave, incident in a direction perpendicular to the contact grid mask with a radius equal to the lens distance from the recording material and a signal wave emerging from diffusion slits. This diffusion slit is oriented perpendicular to the plane of incidence, the distance of the diffusion slit from the hologram corresponds to the distance of the eye of the observer from the future rainbow hologram, and the mean angle of incidence of this signal wave corresponds to the angle &

λ [3] kde Xzm je vlnová délka laseru při záznamu kontaktní mřížkové masky, λ je vlnová délka požadované rekonstrukční barvy duhového hologramu a a je zvolený úhel rekonstrukční vlny pro záznam požadovaného duhového hologramu pomocí zmíněné kontaktní mřížkové masky.λ [3] where Xm m is the wavelength of the laser when recording a contact grid mask, λ is the wavelength of the desired rainbow hologram reconstruction color and a is the selected reconstruction wave angle for recording the desired rainbow hologram using said contact grid mask.

Podstatou zařízení k provádění uvedeného způsobu zhotovení rotačně variabilních difraktivních struktur je, že je tvořeno systémem skládajícím se z kvazikoherentního zdroje, optické závěrky pro ovládání délky expozice, expandéru svazku který může být tvořen spojným nebo rozptylovým krátkoohniskovým objektivem ke generaci divergující kulové vlny, osvětlovacího optického systému, z transparentní předlohy, zobrazovacího objektivu s clonou, z kontaktní mřížkové masky uložené v otáčivé objímce se stupnicí a z vlastního záznamového materiálu. Všechny tyto prvky jsou umístěny ve společné optické ose, přičemž v předmětové rovině zobrazovacího objektivu leží transparentní předloha a v obrazové rovině tohoto zobrazovacího objektivu leží záznamový materiál. Střed divergující vlny expandéru svazku leží v předmětové rovině osvětlovacího optického systému, jehož obrazová rovina leží ve středu clony zobrazovacího objektivu a tento osvětlovací optický systém leží těsně před transparentní předlohou.The object of the apparatus for producing rotationally variable diffractive structures is that it consists of a system consisting of a quasi-coherent source, an optical shutter for controlling exposure length, a beam expander which may be a continuous or scattering short-focus lens to generate a diverging spherical wave , a transparent template, an imaging lens with an aperture, a contact grid mask embedded in a rotating scale sleeve, and the actual recording material. All of these elements are located on a common optical axis, with a transparent original in the object plane of the imaging lens and recording material in the image plane of the imaging lens. The center of the diverging wave of the beam expander lies in the object plane of the illumination optical system, the image plane of which lies at the center of the imaging lens aperture, and the illumination optical system lies just in front of the transparent original.

Optický kvazikoherentní zdroj je s výhodou tvořen laserem, generujícím ve spektrální oblasti citlivé na záznamový materiál.Preferably, the optical quasi-coherent source is a laser generating in the spectral region sensitive to the recording material.

Expandér svazku může být v jednom provedení tvořen spojným objektivem, v jehož ohnisku se nachází prostorový filtr pro provádění filtrace laserového svazku od parazitních interferencí a difrakcí.In one embodiment, the beam expander may comprise a bonding lens having a spatial filter at its focus for performing laser beam filtration from parasitic interference and diffraction.

Transparentní předloha může být tvořena filmem, fotografickou deskou nebo optickým prostorovým modulátorem propojeným s řídícím počítačem.The transparent original may be a film, a photographic plate or an optical spatial modulator connected to a control computer.

• · 9 · 9• · 9 · 9

9 9 « ·99 9

9 9 9 • · ·9 9 9 • · ·

Daným způsobem, díky integrálnímu způsobu záznamu přes celou plochu difrakční struktury, je možno master zaznamenat mnohem rychleji než dosud všechny známé výše zmíněné metody.In this way, thanks to the integral recording method over the entire surface of the diffractive structure, the master can be recorded much faster than all known methods mentioned above.

Způsob umožňuje vysokou variabilitu experimentu, zejména z hlediska zvětšení obrazu, formátu, počtu úhlových snímků a je velmi mechanicky stabilní, neboť zde nedochází k interferenční nestabilitě.The method allows high variability of the experiment, especially in terms of image enlargement, format, number of angular frames, and is very mechanically stable as there is no interference instability.

Při předkládaném způsobu je možno získat vysokou difrakční účinnost masteru a to bez ohledu na orientaci čteného směru, a to jednak díky srovnatelné intenzitě zaznamenávaných svazků, jednak díky vyšší spojitosti exponované plochy, kdy není nutno řešit problém neúplného pokrytí plochy diskrétními elementárními mřížkami, jako tomu je při použití „dot matrix“ systému, příp. i litografu, a posléze i díky skutečnosti, že jsou exponována jen ta místa, navržená pro rekonstrukci. Nedochází tedy k expozici ani samotným referenčním svazkem, jak tomu nastává u zmíněné modifikace klasické holografické metody.In the present method, it is possible to obtain a high diffraction efficiency of the master regardless of the orientation of the reading direction, both due to the comparable intensity of the recorded beams and partly due to the higher continuity of the exposed area. when using the dot matrix system, or lithograph, and later also due to the fact that only those places designed for reconstruction are exposed. Thus, there is no exposure to the reference beam itself, as is the case with the above-mentioned modification of the classical holographic method.

Systém umožňuje řešit rekonstrukci zvolené jednobarevné informace spojitě přes celou zobrazenou plochu, rekonstruovaný obraz tedy není diskretizován jako u metody „dot matrix“, nebo litografických technik, naopak je integrální. Mikroskopicky je proto tento způsob rozpoznatelný od jiných technik.The system allows to solve the reconstruction of selected monochrome information continuously over the whole displayed area, so the reconstructed image is not discretized as in the "dot matrix" method or lithographic techniques, on the contrary it is integral. Microscopically, this method is therefore distinguishable from other techniques.

Variantním použitím difúzní mřížkové masky, na které je zaznamenána informace kulové vlny a difúzní vlny od štěrbiny, je možné vytvářet i syntetické konvenční dvoudimenziální duhové hologramy, které zmíněné stávající syntetické techniky již neumožňují.By alternatively using a diffusion grating mask on which spherical and diffuse wave information is recorded, it is also possible to produce conventional two-dimensional rainbow holograms that no longer allow the present synthetic techniques.

Systém založený na předkládaném způsobu je oproti stávajícím systémům řádově cenově levnější.A system based on the present method is cheaper compared to existing systems.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Φ ΦΦ Φ

Φ «Φ «

Předkládané řešení bude dále popsáno pomocí přiloženého výkresu, kde je schematicky naznačeno zařízení k provádění způsobu zhotovení rotačně variabilních difraktivních struktur.The present invention will now be described with reference to the accompanying drawing, in which an apparatus for carrying out a method for producing rotationally variable diffractive structures is schematically indicated.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Při provádění způsobu podle předkládaného vynálezu se do těsné blízkosti před záznamový materiál 10 otočně umístí kontaktní mřížková maska 8 a tento záznamový materiál 10 je exponován integrálně přes tuto kontaktní mřížkovou masku 8 optickou informací pro danou barvu a daný rekonstrukční úhel. Expozice na záznamový materiál 10 je prováděna jednoduchou kvazikulovou vlnoplochou prostřednictvím zobrazení z transparentní předlohy 5. Požadovaná barvy a úhel rekonstrukce se získává kombinací kontaktních mřížkových masek 8 příslušných prostorových frekvencí a jejich prostorové orientace vzhledem k zaznamenávané rotačně variabilní difraktivní struktuře v rovině kolmé na směr expozice. Tedy volbou prostorové frekvence kontaktní mřížkové masky 8 je určena požadovaná barva při rekonstrukci, kdežto jejím polohováním respektive otáčením v rovině kontaktní mřížkové masky 8, resp. hologramu kolem kolmice je dán úhel pro čtení informace v dané barvě při rekonstrukci. Tudíž jednou kontaktní mřížkovou maskou 8 je možný záznam pro libovolně požadovaný počet obrazů viditelných v dané barvě vždy ze směru požadovaného referenčního svazku a celkový počet potřebných kontaktních mřížkových masek 8 je určen pouze počtem požadovaných barev.In carrying out the method of the present invention, a contact grid mask 8 is rotatably positioned in front of the recording material 10 and the recording material 10 is exposed integrally through the contact grid mask 8 with optical information for a given color and a given reconstruction angle. Exposure to the recording material 10 is performed by a simple quasic wavefront by displaying a transparent pattern 5. The desired colors and reconstruction angle are obtained by combining the contact grid masks 8 of the respective spatial frequencies and their spatial orientation relative to the rotationally variable diffractive structure recorded in a plane perpendicular to the exposure direction. Thus, by selecting the spatial frequency of the contact grid mask 8, the desired color is determined during the reconstruction, while its positioning or rotation in the plane of the contact grid mask 8 is determined. The hologram around the perpendicular is given the angle for reading information in a given color during reconstruction. Thus, one contact grid mask 8 makes it possible to record for any desired number of images visible in a given color each time from the direction of the desired reference beam, and the total number of required contact grid masks 8 is determined only by the number of colors required.

Jako kvazikoherentní zdroj 1 se nejčastěji užívá laser vhodné vlnové délky, pro záznam na fotoresisty např. laser He-Cd (442 nm), nebo Ar laser (458 nm).As a quasi-coherent source 1, a laser of the appropriate wavelength is most commonly used, for recording on photoresists, for example, a He-Cd laser (442 nm) or an Ar laser (458 nm).

Jako transparentní předlohu 5 pro zaznamenávanou informaci je možno s výhodou použít počítačem řízeného optického prostorového modulátoru, přičemž vlna z kvazikoherentního zdroje 1 je optickým osvětlovacím systémem, umístěným před optickým prostorovým modulátorem, fokusována do vstupní pupily objektivu 6, který při zaclonění zároveň provádí fourierovskou prostorovou filtraci nežádoucích prostorových frekvencí z optického prostorového modulátoru, a tím odstraňuje často ♦ ·<·* · « ·««4 • ♦ · ·«· *·· « »·· · 9 999· 4 * ♦ ···· ·» ♦♦···♦ ·· «4 «· nežádoucí strukturu stop, (tzv. pixelů), z promítané informace transparentní předlohy 5, a mimo to dále zvyšuje „bodovosť exponované vlny.As a transparent pattern 5 for recording information, a computer-controlled optical spatial modulator can be advantageously used, wherein the wave from the quasi-coherent source 1 is focused by the optical illumination system located in front of the optical spatial modulator into the input pupil of the lens 6 which at the same time performs fourier spatial filtration of unwanted spatial frequencies from the optical spatial modulator, thereby often removing 9,999 · 4 * ♦ ··· · »♦ Nežádoucí · · · «· · · nežádoucí 4 nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí nežádoucí

Kontaktní mřížková maska 8 je braggovská fázová transmisní mřížka definované prostorové frekvence dle požadované barvy, rekonstruovatelná kulovou vlnou ze směru kolmého na mřížku, s difrakční účinností základního řádu blízké hodnotě 50% a zaručuje tak v důsledku srovnatelného poměru prošlých svazků maximální kontrast zaznamenávané struktury. Jako kontaktní mřížkovou masku 8 je možno použít též hologram, kde je zaznamenána vlna kulová, a to ve směru kolmém na masku a vlna z difúzní štěrbiny, orientovaná kolmo na rovinu dopadu, přičemž rekonstrukční úhel středu štěrbiny odpovídá dané zvolené barvě rekonstrukce spočtené dle známé mřížkové rovnice. Tato varianta kontaktní mřížkové masky 8 umožňuje zaznamenávat dvoudimenzionální hologramy s difúzní štěrbinovou výstupní pupilou, které mohou mít výhodu v případech, kdy není požadována tak vysoká míra úhlové variability difraktivní struktury.The contact grid mask 8 is a Bragg phase transmission grid of defined spatial frequency according to the desired color, reconstructable by a spherical wave from a direction perpendicular to the grid, with a fundamental order diffraction efficiency close to 50%, thus guaranteeing maximum contrast of the recorded structure. A hologram with a spherical wave perpendicular to the mask and a diffuse slit wave oriented perpendicular to the plane of incidence may also be used as the contact grid mask 8, the reconstruction angle of the slit center corresponding to the selected reconstruction color calculated according to the known grid equation. This variant of the contact grid mask 8 makes it possible to record two-dimensional holograms with a diffuse slit exit pupil, which may have an advantage in cases where such a high degree of angular variability of the diffractive structure is not required.

Daným způsobem, díky integrálnímu způsobu záznamu přes celou plochu rotačně variabilní difraktivní struktury, je možno master zaznamenat mnohem rychleji než dosud všechny známé výše zmíněné metody. Způsob umožňuje vysokou variabilitu experimentu, zejména z hlediska zvětšení obrazu, formátu, počtu úhlových snímků a je velmi mechanicky stabilní, neboť zde nedochází k interferenční nestabilitě.In this way, due to the integral recording method over the entire surface of the rotationally variable diffractive structure, the master can be recorded much faster than all known methods mentioned above. The method allows high variability of the experiment, especially in terms of image enlargement, format, number of angular frames, and is very mechanically stable as there is no interference instability.

Jako zobrazované předlohy je možno s výhodou užít optického prostorového modulátoru světla, umožňující informaci pro expozici přímo adresovat z počítače, přičemž nevzniká problém chybného soutisku jednotlivých promítaných obrazů. Dále prostorová filtrace zacloněným objektivem umožňuje odstranit z obrazu strukturu pixelů, kterou prostorový modulátor díky své struktuře vykazuje a tudíž je zvyšována míra spojitosti optické informace.Optionally, an optical spatial light modulator, which allows exposure information to be directly addressed from a computer, can be used as the displayed templates, without the problem of misalignment of individual projected images. Furthermore, the spatial filtering by the obscured objective makes it possible to remove from the image the pixel structure which the spatial modulator exhibits due to its structure, and thus the degree of continuity of the optical information is increased.

Lokální difrakční účinnost v daném bodě hologramu je možno měnit hodnotou expoziční energie, která je při dané expoziční době lokálně řízena intensitou světla promítané informace, tedy nastavenou densitou optického modulátoru.The local diffraction efficiency at a given point of the hologram can be varied by the value of the exposure energy, which at a given exposure time is locally controlled by the light intensity of the projected information, i.e. by the set intensity of the optical modulator.

• ♦<·• ♦ <·

Zařízení k provádění popsaného způsobu je schematicky znázorněno na přiloženém výkrese. Zařízení sestává z optického kvazikoherentního zdroje 1, nejčastěji laseru, optické uzávěrky 2, expandéru svazku 3, dále z osvětlovacího optického systému 4, z transparentní předlohy 5 tvořené filmem, deskou, nebo nejčastěji prostorovým modulátorem, řízeným počítačem 11, ze zobrazovacího objektivu 6, opatřeného clonou 7, z kontaktní mřížkové masky 8, držené otáčivou objímkou 9 se stupnicí a z vlastního záznamového materiálu 10. Expandér svazku 3 může být tvořen spojným nebo rozptylným krátkoohniskovým objektivem ke generaci divergující kulové vlny. V případě spojného objektivu může být s výhodou v jeho ohnisku umístěn prostorový filtr, který provádí filtraci laserového svazku od parazitních interferencí a difrakcí. V předmětové rovině zobrazovacího objektivu 6 leží transparentní předloha 5 a v obrazové rovině tohoto zobrazovacího objektivu 6 leží záznamový materiál 10. Střed divergující vlny expandéru 3 svazku leží v předmětové rovině optického osvětlovacího systému 4, jehož obrazová rovina leží ve středu clony 7 zobrazovacího objektivu 6. Osvětlovací optický systém 4 leží těsně před transparentní předlohou 5.An apparatus for carrying out the described method is shown schematically in the attached drawing. The device consists of an optical quasi-coherent source 1, most often a laser, an optical shutter 2, a beam expander 3, an illumination optical system 4, a transparent artwork 5 formed by a film, a plate or a spatially modulated computer controlled 11, an imaging lens 6 provided aperture 7, from a contact grid mask 8, held by a rotating scale sleeve 9, and from the actual recording material 10. The beam expander 3 may be a continuous or diffuse short-focus lens to generate a diverging spherical wave. In the case of a bonding lens, preferably a spatial filter can be placed in the focus of the lens to filter the laser beam from parasitic interference and diffraction. In the object plane of the imaging lens 6 lies a transparent artwork 5 and in the image plane of the imaging lens 6 lies the recording material 10. The center of the diverging wave of the beam expander 3 lies in the object plane of the optical illumination system 4. The illumination optical system 4 lies just in front of the transparent pattern 5.

Zařízení pracuje tak, že světlo vystupující z kvazikoherentního zdroje 1 je po průchodu optickou uzávěrkou 2, ovládající délku expozice, expandérem svazku 3 upraveno na divergující kulovou vlnu, která je případně vyčištěna od parazitních interferencí, a tato kulová vlna poté dopadá na optický osvětlovací systém 4. Tímto osvětlovacím systémem 4 je vlna upravena na konvergující kulovou vlnu, prochází transparentní předlohou 5, přičemž je zároveň fokusována do vstupní pupily zobrazovacího objektivu 6, kde prochází clonou 7 takovým způsobem, že i při plně zacloněném objektivu 6 prochází svazek tímto objektivem 6 a zobrazuje celý rozměr transparentní předlohy 5. Z důvodů jednodušší výměny a dokonalejšího soutisku obrazů transparentní předlohy 5 je výhodné, jestliže je tato transparentní předloha 5 tvořena optickým prostorovým modulátorem. Pak cloněním dle vztahu [2] je ovládána míra fourierovské filtrace vyšších prostorových frekvencí, takže umožňuje odstranit eventuálně rušivé zobrazení jednotlivých pixelů, čímž vyhlazuje obraz. Menší clonění, než hodnota daná vztahem [2], umožňuje zobrazení jednotlivých pixelů, které je vhodné např. pro zobrazení mikrotextu, směsných barevných komponent, ♦ ·♦«· ·· ·. , ··· · Φ · ΦφφφThe device operates in such a way that the light emanating from the quasi-coherent source 1 is, after passing through the optical shutter 2 controlling the exposure time, the beam expander 3 to a diverging spherical wave possibly cleansed of parasitic interference and this spherical wave then impinging on the optical illumination system 4. Through this illumination system 4, the wave is converted to a converging spherical wave, passes through a transparent pattern 5, while being focused into the input pupil of the imaging lens 6 where it passes through the iris 7 in such a way that even with the lens 6 fully obscured the whole dimension of the transparent template 5. For the sake of easier exchange and better registration of the images of the transparent template 5, it is preferable that the transparent template 5 consists of an optical spatial modulator. Then, by screening according to [2], the degree of Fourier filtering of higher spatial frequencies is controlled so that it can eliminate eventually disturbing display of individual pixels, thus smoothing the image. A smaller aperture than the value given by [2] allows the display of individual pixels, which is suitable, for example, for displaying microtext, mixed color components, ♦ · ♦ «· ·· ·. , ··· · Φ · Φφφφ

ΦΦΦΦ · Φφφφ « φ v • ·Φ·φ·Φ·φ ♦♦♦ ♦ ♦· ·· ·· ΦΦΦΦ apod. Transparentní předloha 5 je černobílá a hodnotou propustnosti a délkou expozice je ovládána hodnota expozice záznamového materiálu 10. V případě, že je použit optický prostorový modulátor řízený počítačem H, je výměna transparentních předloh 5 prováděna elektronicky. Transparentní předloha 5 je zobrazena do roviny záznamového materiálu 10 a kontaktní mřížková maska 8 je v těsném kontaktu s tímto záznamovým materiálem 10. Pro odstranění rušivých reflexní mezi rozhraními kontaktní mřížkové masky 8 a záznamového materiálu 10, je vhodné použít mezi kontaktními plochami imerzní kapalinu, která díky srovnatelným indexům lomu: kontaktní mřížkové masky 8 - záznamového materiálu 10 - imerze, dané rozhraní opticky odstraní. Vlastní kontaktní mřížková maska 8 je držena otočnou objímkou 9, která umožňuje pohodlněji nastavovat polohu kontaktní mřížkové masky 8 dle požadovaných úhlů, a tím i polohu čtené informace při daném natočení rotačně variabilní difraktivní struktury. Záznamový materiál 10 je exponován a poté zpracován podle doporučení výrobce daného záznamového materiálu 10.ΦΦΦΦ Φφφφ · «in • φ Φ · φ · · · Φ φ ♦♦♦ ♦ ♦ · ·· ·· ΦΦΦΦ like. Transparent Pattern 5 is a black and white transmittance value and the length of exposure is controlled by the value of the exposure of the recording material 10. If For example, if an optical spatial modulator controlled by a computer 11 is used, the exchange of the transparent templates 5 is carried out electronically. The transparent pattern 5 is shown in the plane of the recording material 10 and the contact grid mask 8 is in close contact with the recording material 10. To remove interfering reflective between the interface of the contact grid mask 8 and the recording material 10, it is convenient to use an immersion liquid between the contact surfaces. thanks to comparable refractive indices: contact grid masks 8 - recording material 10 - immersion, optically removes the interface. The actual contact mask 8 is held by a rotating sleeve 9, which makes it easier to adjust the position of the contact mask 8 according to the desired angles and thus the position of the read information at a given rotation of the rotationally variable diffractive structure. The recording material 10 is exposed and then processed as recommended by the manufacturer of the recording material 10.

Dále jsou uvedeny dva konkrétní příklady zhotovení rotačně variabilní difraktivní struktury podle předkládaného řešení.The following are two specific examples of making a rotationally variable diffractive structure according to the present invention.

Příklad 1Example 1

Pro rotačně variabilní difraktivní strukturu při rekonstrukci bílým světlem, dopadajícím na rotačně variabilní difraktivní strukturu pod úhlem 45°, je požadavek pozorovat v kolmém směru na rotačně variabilní difraktivní struktuře 6 odlišných obrazů v barvách červené (650 nm) a zelené (530 nm), variabilních při natáčení struktury po 30 stupních. Zde je zapotřebí dvou kontaktních mřížkových masek 8 s prostorovými frekvencemi, spočtenými dle vztahu [1] (R -červená, G - zelená). Expozice obou barev se provádí v 6 úhlových segmentech, tj. pro úhly natočení struktury v rovině této struktury: 0°, 30°, 60°, 90°, 120°, 150°. Obsazuje se pouze informace v rozsahu 180°, při dalším otáčení se informace opakuje, díky známé vlastnosti existence záporného difrakčního řádu struktury. Je tudíž třeba zaznamenat 12 odlišných informací transparentní předlohy 5 v barvě i úhlech. Je požadován spojitý záznam bez textury pixelů.For a rotationally variable diffractive structure in white light reconstruction impinging on a rotationally variable diffractive structure at a 45 ° angle, it is desirable to observe 6 different images in the red (650 nm) and green (530 nm), when rotating the structure after 30 degrees. Here, two contact grid masks 8 with spatial frequencies, calculated according to [1] (R-red, G-green), are required. Exposure of both colors is performed in 6 angular segments, ie for angles of rotation of the structure in the plane of this structure: 0 °, 30 °, 60 °, 90 °, 120 °, 150 °. Only information in the 180 ° range is occupied, the information is repeated at the next rotation due to the known property of having a negative diffraction order of the structure. It is therefore necessary to record 12 different information of the transparent template 5 in both color and angles. Continuous recording without pixel texture is required.

• · • »*·· ♦ ♦ φ • φφφ • φ φ • · ··· φφφ • · · φ ♦ ·φ ♦ φ·♦· ♦ · φφ ♦ ♦ ΦΛ ···♦ ·· · • ΦΦΦ • Φφ • Φ ·φ • ·Φ ·· ΦΦΦ· Φ * · φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ · · · · · · · · • Φ · φ · · Φ ·· ΦΦΦ

Nejprve se nastaví požadované zvětšení z transparentní předlohy 5 na záznamový materiál 10 a zaostří se jednak obraz z transparentní předlohy 5, s výhodou z optického prostorového modulátoru, do roviny záznamového materiálu 10, jednak se zaostří osvětlovací optický systém 4 tak, aby se kulová vlna, nejlépe z laseru, fokusovala do vstupní pupily zobrazovacího objektivu 6 a zobrazovala celý formát z transparentní předlohy 5, který se zacloní na hodnotu clony vyšší než určuje rovnice [2], Do zaostřené roviny se vloží záznamový materiál 10, např. rezist, a dále se vloží první kontaktní mřížková maska 8, např. R. Mezi kontaktní mřížkovou masku 8 a záznamový materiál 10 se kápne vhodný imersní roztok, např. olej nebo petrolej, k eliminaci parazitních odrazů. Nyní se exponuje nejprve informace pro červenou barvu, díky zvolené mřížce R, a to tak, že z počítače 11 se na optický prostorový modulátor adresují postupně informace pro jednotlivé úhlové segmenty a exponuje se při postupném natočení kontaktní mřížkové masky 8 v úhlech 0°, 30°, 60°, 90°, 120°, 150°, odečítané od zvoleného referenčního směru v rovině rotačně variabilní difraktivní struktury. Poté se proces obdobně opakuje pro kontaktní mřížkovou masku 8 G a exponují se jednotlivé informace ve stejných úhlových segmentech natočení kontaktní mřížkové masky 8, celkem tedy 12 expozic.First, the desired magnification from the transparent pattern 5 is set to the recording material 10 and the image from the transparent pattern 5, preferably from the optical spatial modulator, is sharpened to the plane of the recording material 10 and the illumination optical system 4 is focused preferably from a laser, focused into the input pupil of the imaging lens 6 and displayed the entire format from a transparent pattern 5 which is screened at an aperture value greater than that determined by equation [2], a recording material 10 such as a resist is inserted into the focused plane; A suitable immersion solution, such as oil or kerosene, is dropped between the contact grid mask 8 and the recording material 10 to eliminate parasitic reflections. Now the information for the red color is exposed first, thanks to the selected grid R, by sequentially addressing the information for the individual angular segments from the computer 11 to the optical spatial modulator and exposing it as the contact grid mask 8 is rotated at 0 °, 30 °, 60 °, 90 °, 120 °, 150 °, subtracted from the selected reference direction in the plane of the rotationally variable diffractive structure. Then, the process is repeated similarly for the contact grid mask 8G and individual information is exposed in the same angular segments of the contact grid mask rotation 8, a total of 12 exposures.

Příklad 2:Example 2:

Požaduje se zaznamenat rotačně variabilní difraktivní strukturu v obecných směsných barvách, včetně bílé, které budou pozorovány při osvětlení rotačně variabilní difraktivní struktury bílým světlem pod úhlem 45°od kolmice a při natočení rotačně variabilní difraktivní struktury ve dvou úhlech 0°a 90° měřené od zvoleného referenčního směru v rovině rotačně variabilní difraktivní struktury. Zde se využije systému barevné syntézy z RGB mřížek komponent a trojice pixelů, např. v pořadí R,G,B, bude representovat jeden zobrazovaný bod směsné barvy, který se bude promítat na záznamový materiál 10. Použijí se tři kontaktní mřížkové masky 8, např. R 650 nm, G 530 nm, B 450 nm a na optický modulátor adresujeme informaci o potřebné densitě tvořící příslušnou barvu. Postup bude obdobný jako u příkladu 1 jen se clonou 7 odcloní zobrazovací objektiv 6 a exponují se každou kontaktní mřížkovou maskou 8 dva úhlové segmenty, to tedy znamená 6 expozic.It is desirable to record a rotationally variable diffractive structure in general mixed colors, including white, to be observed when illuminating the rotationally variable diffractive structure by white light at an angle of 45 ° from the perpendicular and rotating the rotaryly variable diffractive structure at two angles 0 ° and 90 ° measured the reference direction in the plane of the rotationally variable diffractive structure. Here, a color synthesis system from RGB component grids will be utilized, and the three pixels, eg, in the order R, G, B, will represent a single blend display point that will be projected onto the recording material 10. Three contact grating masks 8 are used, e.g. R 650 nm, G 530 nm, B 450 nm and the optical modulator we send information about the required density forming the color. The procedure will be similar to that of Example 1 except that the lens 7 deflects the imaging lens 6 and exposes two angular segments, i.e. 6 exposures, with each contact grid mask 8.

. 9 . 9 ·♦*· · ♦♦ · • · • · • 9 • 9 9 9 9 9 ·· · ·· · « « 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 • 9 • 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 ♦ · 9 · 9 • · • · 99 99 99 99

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Předkládaného způsob zhotovení opticky variabilních difraktivních struktur a příslušného zařízení je možno bezprostředně použít pro výrobu masterů opticky variabilních struktur vhodných k ochraně dokumentů, k výrobě motivů nekonečných difrakčních fólií pro obalovou techniku a dále všude tam, kde nacházejí uplatnění současné, pracněji zhotovitelné variabilní i klasické struktury.The present method of making optically variable diffractive structures and related devices can be used immediately for the production of master optically variable structures suitable for document protection, for producing motifs of infinite diffraction foils for packaging, and wherever contemporary, more laboriously constructive variable and classical structures .

• 9 ·• 9 ·

9 *9 *

9 9 9· • 9 9 ♦ ··· • · • · ·· · ··· • ·· • ♦«··9 9 9 · 9 9 · 9 · · · · ♦ ♦ · · · · · · ·

Claims (12)

• · ·· • · ·· ·« ··• · ·· · · · · · · · PATENTOVÉ NÁ ROKYPATENT CLAIMS 1. Způsob zhotovení rotačně variabilních difraktivních struktur vyznačující se tím, že do těsné blízkosti před záznamový materiál se otočně umístí kontaktní mřížková maska a tento záznamový materiál se integrálně exponuje přes tuto kontaktní mřížkovou masku optickou informací zobrazenou objektivem z obrazové předlohy vytvořené na transparentu, přičemž požadovaná barva rekonstrukce dané rotačně variabilní difraktivní struktury se získává použitím kontaktní mřížkové masky příslušné prostorové frekvence a požadovaná orientace natočení této rotačně variabilní difraktivní struktury při rekonstrukci se získává nastavením kontaktní mřížkové masky do předvolené prostorové orientace vzhledem k záznamovému materiálu v rovině kolmé na směr expozice.A method for producing rotationally variable diffractive structures, characterized in that a contact grid mask is rotatably positioned in front of the recording material and the recording material is integrally exposed through the contact grid mask by optical information displayed by the lens from an image pattern formed on the banner. the reconstruction color of a given rotationally variable diffractive structure is obtained using a contact grid mask of the appropriate spatial frequency, and the desired orientation of rotation of the rotary variable diffractive structure during reconstruction is obtained by adjusting the contact grid mask to a preset spatial orientation relative to the recording material in a plane perpendicular to the exposure direction. 2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že kontaktní mřížková maska je pravidelná braggovská fázová mřížka definované prostorové frekvence která difraktuje kolmo dopadající kulovou vlnu do braggovského difrakčního řádu tak, že intensitní poměr prošlých vln difrakčního řádu nultého a braggovského je v rozsahu 1:1 až 1:3, resp. až 3:1, přičemž prostorová frekvence ξ této mřížky, odečítaná v rovině mřížky, se spočte z mřížkové rovnice,The method of claim 1, wherein the contact lattice mask is a regular Bragg phase lattice of defined spatial frequency that diffracts a perpendicular incident spherical wave into a Bragg diffraction order such that the intensities of the transmitted waves of the zero and bragg diffraction order are in the range 1: 1 to 1: 3, respectively. up to 3: 1, where the spatial frequency ξ of this grid, read in the plane of the grid, is calculated from the grid equation, Č = (1] Č = (1) Λ kde a je zvolený úhel rekonstrukční vlny a 2 je vlnová délka požadované barvy rekonstruovaného světla, viditelného ze směru pozorování kolmého na rotačně variabilní difraktivní strukturu při rekonstrukci bílým světlem ze zvoleného úhlu rekonstrukční vlny a.Where a is the selected reconstruction wave angle and 2 is the wavelength of the desired color of the reconstructed light, visible from the viewing direction perpendicular to the rotationally variable diffractive structure when reconstructed by white light from the selected reconstruction wave angle a. 3. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 a 2 vyznačující se tím, že jako transparent obrazové předlohy se použije počítačem řízený prostorový modulátor a transparent se osvětluje kvazikoherentním zdrojem, který se osvětlovacím optickým systémem fokusuje do vstupní pupily zacloněného zobrazovacího objektivu, přičemž nastavením clony se dosahuje různé míry fourierovské filtrace ««·· prostorových frekvencí vycházejících z transparentu, čímž se reguluje míra dovoleného zobrazení jednotlivých pixelů prostorového modulátoru.Method according to either of claims 1 and 2, characterized in that a computer-controlled spatial modulator is used as the image template transparent and the illuminator is illuminated by a quasi-coherent source which is illuminated by an optical optical system into the input pupil of the screened imaging lens. varying degrees of Fourier filtering of «« ·· spatial frequencies based on the banner, thereby regulating the degree of allowable display of individual pixels of the spatial modulator. 4. Způsob podle nároku 3 vyznačující se tím, že za účelem dosažení spojitého zobrazení plochy transparentu a odstranění obrazu jednotlivých pixelů z optického modulátoru v obrazové rovině se objektiv zacloní na hodnotu clonového čísla (c) vyšší, než udává hodnota spočtená ze vztahu [2] kde d je perioda vzdálenosti jednotlivých pixelů modulátoru, 2zh je vlnová délka záznamového světla hologramu, f je obrazová ohnisková vzdálenost použitého zobrazovacího objektivu, a je vzdálenost mezi transparentní předlohou a místem fokusace svazku z osvětlovacího optického systému.Method according to claim 3, characterized in that in order to achieve a continuous representation of the area of the banner and to remove the image of the individual pixels from the optical modulator in the image plane, the lens is screened to the aperture value (c) higher than the value calculated from [2]. where d is the period of distance of each pixel of the modulator, 2 zh is the wavelength of the hologram recording light, f is the image focal length of the imaging lens used, and is the distance between the transparent original and the beam focusing location from the illumination optical system. 5. Způsob podle nároku 3 vyznačující se tím, že za účelem dosažení vyššího rozlišení při viditelnosti jednotlivých pixelů z optického modulátoru a umožnění na každý pixel adresovat jinou informaci, se objektiv zacloní na hodnotu clonového čísla (c) nižší než udává vztah [2] kde d je perioda vzdálenosti jednotlivých pixelů modulátoru, Xzh je vlnová délka záznamového světla hologramu, f je obrazová ohnisková vzdálenost použitého objektivu, a je vzdálenost mezi transparentní předlohou a místem fokusace svazku z osvětlovacího optického systému.Method according to claim 3, characterized in that in order to achieve a higher resolution in the visibility of individual pixels from the optical modulator and to allow different information to be addressed for each pixel, the lens is screened to an aperture value (c) lower than [2] d is the period of distance of the individual pixels of the modulator, X zh is the wavelength of the hologram recording light, f is the image focal length of the lens used, and is the distance between the transparent original and the beam focusing location from the illumination optical system. 6. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 5 vyznačující se tím, že se aplikuje pro zhotovení konvenčního dvoudimenzionálního duhového hologramu s difúzní výstupní pupilou, přičemž se použije kontaktní mřížková maska, která je zhotovena jako braggovský hologram zaznamenaný referenční kulovou vlnou, dopadající ve směru kolmém na tuto kontaktní mřížkovou masku o poloměru rovném vzdálenosti objektivu od záznamového materiálu a dále signální vlnou vystupující z difúzní štěrbiny, přičemž tato difúzní štěrbina je orientovaná kolmoMethod according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is applied to produce a conventional two-dimensional rainbow hologram with a diffuse exit pupil, using a contact grid mask which is constructed as a Bragg hologram recorded by a reference spherical wave incident in a direction perpendicular to this contact grid mask having a radius equal to the distance of the lens to the recording material and a signal wave emerging from the diffusion slit, the diffusion slit being oriented perpendicularly 4 4 • · ♦ 4444 • 4 4 ··· ·44 na rovinu dopadu, vzdálenost difúzní štěrbiny od hologramu odpovídá vzdálenosti očí pozorovatele od budoucího duhového hologramu a střední úhel dopadu této signální vlny odpovídá úhlu & dle rovnice, sin AS* = —sin a [3] kde λζιη je vlnová délka laseru při záznamu hologramu kontaktní mřížkové masky, λ je vlnová délka požadované rekonstrukční barvy duhového hologramu a a je zvolený úhel rekonstrukční vlny pro záznam požadovaného duhového hologramu pomocí zmíněné kontaktní mřížkové masky.4 4 · · 4 4444 • 4 4 ··· · 44 on the plane of incidence, the distance of the diffusion slit from the hologram corresponds to the distance of the observer's eyes from the future rainbow hologram and the mean angle of incidence of this signal wave corresponds to the angle & and [3] where λ ζιη is the wavelength of the laser when recording the hologram of the contact grid mask, λ is the wavelength of the desired rainbow hologram reconstruction color and a is the selected reconstruction wave angle for recording the desired rainbow hologram using said contact grid mask. 7. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 6 vyznačující se tím, že je tvořeno systémem skládajícím se z kvazikoherentního zdroje (1), optické závěrky (2) pro ovládání délky expozice, expandéru (3) svazku, osvětlovacího optického systému (4), z transparentní předlohy (5), zobrazovacího objektivu (6) s clonou (7), z kontaktní mřížkové masky (8) uložené v otáčivé objímce (9) se stupnicí a z vlastního záznamového materiálu (10), kde všechny tyto prvky jsou umístěny ve společné optické ose, přičemž v předmětové rovině zobrazovacího objektivu (6) leží transparentní předloha (5) a v obrazové rovině tohoto zobrazovacího objektivu (6) leží záznamový materiál (10), střed divergující vlny expandéru (3) svazku leží v předmětové rovině osvětlovacího optického systému (4), jehož obrazová rovina leží ve středu clony (7) zobrazovacího objektivu (6) a tento osvětlovací systém (4) leží těsně před transparentní předlohou (5).Device for carrying out the method according to claims 1 to 6, characterized in that it consists of a system consisting of a quasi-coherent source (1), an optical shutter (2) for controlling exposure duration, a beam expander (3), a lighting optical system (4) , a transparent pattern (5), an imaging lens (6) with an aperture (7), a contact grid mask (8) housed in a rotatable scale sleeve (9), and the actual recording material (10), all of which a common optical axis, wherein the transparent object (5) lies in the object plane of the imaging lens (6) and the recording material (10) lies in the image plane of the imaging lens (6), the center of the diverging wave of the beam expander (3) lies in the object plane of the illuminating optical a system (4), the image plane of which lies in the center of the aperture (7) of the imaging lens (6) and the illumination system (4) lies closely before a transparent template (5). 8. Zařízení podle nároku 7 vyznačující se tím, že optický kvazikoherentní zdroj (1) je tvořen laserem, generujícím ve spektrální oblasti citlivé na záznamový materiál.Device according to claim 7, characterized in that the optical quasi-coherent source (1) is formed by a laser generating in the spectral region sensitive to the recording material. 9. Zařízení podle nároků 7 a 8 vyznačující se tím, že expandér (3) svazku je tvořen spojným objektivem, v jehož ohnisku se nachází prostorový filtr pro provádění filtrace laserového svazku od parazitních interferencí a difrakcí.Apparatus according to claims 7 and 8, characterized in that the beam expander (3) is formed by a bonding lens, in the focus of which is a spatial filter for filtering the laser beam from parasitic interference and diffraction. 10. Zařízení podle nároku 7 a kteréhokoli z nároků 8 nebo 9 vyznačující se tím, že transparentní předloha (5) je tvořena filmem.Device according to claim 7 and any one of claims 8 or 9, characterized in that the transparent artwork (5) is a film. • ·« 1»• · 1 11. Zařízení podle nároku 7 a kteréhokoli z nároků 8 nebo 9 vyznačující se tím, že transparentní předloha (5) je tvořena fotografickou deskou.Device according to claim 7 and any one of claims 8 or 9, characterized in that the transparent artwork (5) is formed by a photographic plate. 12. Zařízení podle nároku 7 a kteréhokoli z nároků 8 nebo 9 vyznačující se tím, že transparentní předloha (5) je tvořena optickým prostorovým modulátorem propojeným s řídícím počítačem (11).Device according to claim 7 and any one of claims 8 or 9, characterized in that the transparent pattern (5) is formed by an optical spatial modulator connected to the control computer (11). ···· ···· ·· ·· ·· ·· ·· · ·· · ·· ·· • · • · • · • · ·· ·· ··· ··· • · • · ··· ··· • · • · • · • · • · • · • · • · «· «· ·· ·· ·· ·· ··· ···
CZ20012199A 2001-06-15 2001-06-15 Method for making optically variable diffractive structures and apparatus for making the same CZ297552B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20012199A CZ297552B6 (en) 2001-06-15 2001-06-15 Method for making optically variable diffractive structures and apparatus for making the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20012199A CZ297552B6 (en) 2001-06-15 2001-06-15 Method for making optically variable diffractive structures and apparatus for making the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20012199A3 true CZ20012199A3 (en) 2003-02-12
CZ297552B6 CZ297552B6 (en) 2007-02-07

Family

ID=5473441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20012199A CZ297552B6 (en) 2001-06-15 2001-06-15 Method for making optically variable diffractive structures and apparatus for making the same

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ297552B6 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4737448A (en) * 1986-03-31 1988-04-12 Xerox Corporation Color images formed by multiple diffraction gratings
US5291317A (en) * 1990-07-12 1994-03-01 Applied Holographics Corporation Holographic diffraction grating patterns and methods for creating the same
DE69428700T2 (en) * 1993-05-25 2002-08-01 Commw Scient Ind Res Org DIFFERENTIAL DEVICE WITH SEVERAL IMAGES
PL177897B1 (en) * 1995-10-31 2000-01-31 Remigiusz Gajda Optically variable elements as well as method of and apparatus for recording thereon
US6104812A (en) * 1998-01-12 2000-08-15 Juratrade, Limited Anti-counterfeiting method and apparatus using digital screening

Also Published As

Publication number Publication date
CZ297552B6 (en) 2007-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0357837B1 (en) Method for producing a display with a diffraction grating pattern and a display produced by the method
US5986781A (en) Apparatus and method for generating diffractive element using liquid crystal display
US4421380A (en) Full-color hologram
EP0064067B1 (en) Diffractive color and texture effects for the graphic arts
KR20020074162A (en) Holographic printer
JPH11511864A (en) Large display composite hologram and method
GB1591170A (en) Photographic camera with a holographic or kinoform focusing screen
JP2007219491A (en) Fabrication process of multi-image type hologram, and multi-image type hologram fabricated by the process
US3834785A (en) Vertically diverged holographic image formation with zero-order diffraction suppression
JPH03180801A (en) Production of display having diffraction grating pattern
JP4317176B2 (en) Computer-generated hologram recording medium
JP3810961B2 (en) Method for manufacturing hologram recording medium
US20030026613A1 (en) Recording surface relief microstructure
EP0858622B1 (en) Optically variable device (ovd), method of recording ovd and an ovd recorder
JP2000259070A (en) Hologram forming device and method therefor
US20020191237A1 (en) Hologram forming melthod
JPS5836344B2 (en) Color image hologram size sofa
CZ20012199A3 (en) Method for making optically variable diffractive structures and apparatus for making the same
CZ11412U1 (en) Apparatus for making optically variable diffractive structures
JPH09179058A (en) Holographic combiner and head-up display using it
JP2630047B2 (en) Display having diffraction grating pattern and manufacturing method thereof
JP3248371B2 (en) 3D image display device
JP3673959B2 (en) Method for producing hologram
JP3016282B2 (en) How to make a Lippmann holographic stereogram
JP3608747B2 (en) Multi-sided hologram and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20080615