CZ2012524A3 - Difraktivní prvek a zpusob vytvorení difraktivního prvku - Google Patents

Abstract

Difraktivní prvek (2), zahrnující mnozinu pravoúhlých mrízkových pixelu (1) s mrízkovou strukturou s periodou (D) mrízky a sklonem (a) mrízky, pricemz alespon nekteré mrízkové pixely (1) mají odlisnou periodu (D) mrízky a/nebo odlisný sklon (a) mrízky a alespon nekteré mrízkové pixely (1) na sebe tesne navazují. Mnozina mrízkových pixelu (1) zahrnuje mrízkové pixely (1) ruzné velikosti (Lx) a (Ly), pricemz velikost (Lx) a (Ly) mrízkových pixelu (1) se stejnou periodou (D) mrízky a stejným sklonem (a) je taková, ze linie mrízkových struktur techto sousedících mrízkových pixelu (1) se stejnou periodou (D) mrízky a stejným sklonem (a) mrízky na sebe na spolecné hranici plynule navazují. Dále je popsán zpusob vytvorení difraktivního prvku (2).

Description

Difraktivní prvek a způsob vytvoření difraktivního prvku

Oblast techniky

Vynález se týká difraktivního prvku, zahrnujícího množinu pravoúhlých mřížkových pixelů s mřížkovou strukturou s periodou mřížky a sklonem mřížky, přičemž alespoň některé mřížkové pixely mají odlišnou periodu mřížky a/nebo odlišný sklon mřížky a alespoň některé mřížkové pixely na sebe těsně navazují. Vynález se dále týká způsobu vytvoření difraktivního prvku.

Dosavadní stav techniky

Optické prvky difraktivního charakteru se používají k zabezpečení či ověřování pravosti výrobků, dokumentů, cenin apod. jsou často známé pod názvem „bezpečnostní hologramy“ nebo také „bezpečnostní difraktivní opticky variabilní prvky (anglicky „security diffractive optically variable image devices“ - security DOVIDs). Tyto optické prvky jsou charakteristické svou vnitřní mikrostrukturou, jejíž detaily jsou typicky srovnatelné s vlnovou délkou nebo jejími několika násobky. Typickým a také základním představitelem takové struktury je difrakční mřížka.

Difrakční mřížka je struktura složená ze sady periodicky se opakujících linií o daném rozestupu (periodě) a úhlu natočení (sklonu).

Difrakční mřížka rozkládá dopadající bílé světlo na barevné spektrum a zároveň mění jeho směr šíření. Pozorovatel pak vnímá světlo propuštěné či odražené mřížkou v různých barevných odstínech v závislosti na úhlu pozorování či úhlu dopadu.

Je-li více mřížkových struktur komponováno na ploše do složitějšího obrazce, může pozorovatel vnímat odražené či prošlé světlo ve formě obrazu.

Tento obraz pak může být dvourozměrný (podobně jako tištěná grafika), nebo trojrozměrný (podobně jako stereoskopický obraz či hologram), přičemž oba typy obrazů mohou vykazovat dynamické vlastnosti (tj. grafické či holografické motivy se proměňují) v závislosti na úhlů dopadu světla či úhlu pozorování.

Vytváření difraktivního obrazu pomocí sofistikovaného skládání elementárních difrakčních mřížek do složitých obrazců je běžným způsobem tvorby takovýchto obrazů. Předlohu pro takovéto skládání tvoří často sada grafických motivů, které jsou převedeny do plochy difraktivního obrazu často právě ve formě elementárních mřížek, tzv. mřížkových pixelů.

K tomuto způsobu tvorby difraktivních obrazů došlo zejména s rozvojem výpočetní techniky a počítačové grafiky, která umožnila zpracovávat velké množství grafických dat na úrovni jednotlivých grafických bodů (grafických pixelů). Současně se rozvíjely pixelově orientované způsoby záznamu difraktivních obrazů. Jedním ze způsobu takového záznamu je například tzv. dot-matrix záznam, zapisující elementární mřížkové pixely pomocí interferujících laserových svazků. Dalšími způsoby zápisu mřížkových pixelů pak může být zápis pomocí laserová nebo elektronová litografie.

U pixelového zápisu, ať již typu dot-matrix nebo využívajícího přímého zápisu laserovým či elektronovým svazkem, nabývá vnitřní mřížková struktura a polohování jednotlivých čar v zapisovaném mřížkovém pixelů významu v případech, kdy velikost pixelů klesá pod hodnotu cca 25 mikrometrů (1000dpi) a zejména pak pod hodnotu cca 10 mikrometrů (2500dpi). Jak se zmenšuje plocha pixelů, dochází k nárůstu plochy hraničních oblastí, kde nemusí být mřížka plně vykreslena (proexponována), což může mít za následek pokles jasu difraktivního obrazu z mřížkových pixelů složeného. Hraniční oblasti jsou zejména problémem pro dot-matrixové způsoby zápisu, kde na hranicích často dochází k méně efektivnímu prokreslení mřížek v důsledku nerovnoměrného rozložení intenzity v záznamových laserových svazcích, nebo difrakčních jevů na okrajích tvarovaných pixelů. Zmenšováním plochy pixelů za účelem zvýšení rozlišení je navíc zmenšován počet čar mřížky, což je také doprovázeno snížením intenzity vyzařování takového pixelů do žádoucího směru, resp. zvyšováním úhlového rozptylu

Dalším parametrem, který může podstatně ovlivnit jas pozorovaného difraktivního obrazu složeného z mřížkových pixelů, je relativní poloha mřížkových čar v sousedních pixelech. Pokud na sebe mřížkové čáry nenavazují, tj. jeví se uskočené, dochází v takových případech taktéž poklesu jasu výsledného ·

difraktivního obrazu. Dopadající světlo, které difraktuje na navazujících mřížkách se k pozorovateli šíří tak zvaně ve fázi, tj. světelné vlny difraktující na sousedních mřížkách se zesilují (hřebeny se vln se šíří společně). Naopak, světlo difraktující na nenavazujících sousedních mřížkách se zeslabuje, protože vlny se nešíří ve fázi (hřebeny a údolí světelných vln se částečně eliminují), a v extrémním případě se šíří v protifázi. K zeslabování světelných vln dochází, tehdy, když se vlny z jednotlivých pixelů šíří stejným směrem (tj. mřížková struktura má stejný sklon a periodu) a částečně se překrývají díky rozptylovým jevům. Ty jsou přitom tím větší, čím je velikost mřížkového pixelu menší.

U typického dot-matrix zápisu, tj. zápisu interferujícími laserovými svazky fokusovanými do malé plochy, je poloha neboli fáze mřížkových linií uvnitř pixelu zcela náhodná. Řízení fáze mřížkových linií vyžaduje velmi složité a extrémně přesné zápisové zařízení, jehož pořízení a provoz by byl pro zápis difraktivních obrazů zřejmě neekonomický. Zařízení, která umožňují řídit fázi mřížkových linií však byla vytvořena a jsou v praxi používána, většinou však pro optické aplikace. Příkladem je například zařízení zvané „Nanoruler“ (C.-H. Chang, C. Joo, Juan Montoya, Dr. Ralf Heilmann, „The MIT Nanoruler: A Tool for Patterning Nano-Accurate Gratings“). Přestože není fáze mřížkových struktur u dot-matrix zápisu řešena, a je náhodná, může být tato skutečnost v praxi využita pro určení pravosti zapsaného difraktivního obrazu vzhledem ktomu, že dvě různá zařízení typu dot-matrix nebudou moci naexponovat mřížkové pixely se stejným polohováním mřížkových linií (viz například článek „Identifying a dot-matrix hologram by the deviations of the fringe positions of its grating dots“, Sheng Lih Yeh, Opt. Eng. 45, 075803, Jul 07, 2006).

U přímého, tj. neinterferenčního způsobu zápisu laserovým nebo elektronovým svazkem je poloha linií řízena přímo. Přímé řízení umožňuje vytvářet mřížkové struktury tak, aby na sebe v sousedních pixelech navazovaly a maximalizovaly tak jas zapisovaného difraktivního obrazu. Pokud je však přímý zápis limitován mezním rozlišením polohování zapisujícího svazku (typicky v sub-mikrometrové až nanometrové oblasti) může mít zápis mřížkového pixelu, tak aby linie mřížek v sousedních pixelech navazovaly, svá omezení. Jsou-li pixely o dané velkosti po ploše difraktivního obrazu rozloženy pravidelně, jako například v typické grafické bitmapě, a jsou-li vyplněny mřížkovou strukturou stejného typu (např. představují-li jeden grafický motiv difraktivního obrazu), není obecně zajištěno, že mřížkové linie na sebe budou navazovat. Pro určité parametry mřížkové struktury (sklon a periodu) bude mřížková struktura zápisové body navazovat a pro určité parametry navazovat nebude

Je to dáno tím, že tvar, plocha pixelu, rozložení pixelů po ploše a mezní rozlišení zápisu (bodový rastr), jsou pevně dané. Důsledky navazování či nenavazování mřížkových liniích se projeví ve vyzařovacích charakteristikách difraktivního obrazu vyplněného příslušným mřížkovým pixelem.

Typický difraktivní obraz obsahuje řadu grafických motivů, lišících se zejména barvou, a směrem vyzařování, které mohou být v digitální podobě reprezentovány bitmapovou mapou - tj. pixely uspořádanými v pravidelném pravoúhlém rastu. Pixely difraktivního obrazu se nazývají mřížkové pixely. Při tvorbě grafiky má pixelové uspořádání tu výhodu, že je lze generovat standardními softwarovými grafickými nástroji.

Vnitřní struktura mřížkového pixelu má formu mřížkových linií, jejichž perioda a sklon určují základní vyzařovací charakteristiky, t.j. barevnost a směr vyzařování.

Možnost libovolné volby sklonu a periody mřížky má zásadní vliv na možnosti designu difraktivního obrazu - škála barev a vyzařovacích úhlů tak může být téměř spojitá. To dává volnost grafikovi při návrhu difraktivního obrazu, a umožňuje mu tak navrhovat jejich kvalitnější podobu. V analogii s klasickou grafikou - je možné navrhovat obrázky když máme k dispozici jen 256 odstínů barev (tzv. 8-bitová grafika) anebo přes 16 miliónů odstínů (tzv. 24-bitová grafika).

Dle výše uvedeného popisu pevná velikost mřížkového pixelu s pevným zápisovým rastrem omezuje vyzařovací schopnosti difraktivního obrazu složeného z takovýchto periodicky se opakujících pixelů. Zmenšuje-li se navíc v takovém případě velikost pixelu (tj. zvyšuje se rozlišení obrazu), klesá počet kombinací mřížkových struktur, které je možné zapisovat navazujícím způsobem. Což má za následek další snížení vyzařovacích schopností difraktivního obrazu. Tj. difraktivní obraz může být efektivně složen z menšího počtu různých konstrukcí mřížkového pixelu. Obsahuje-li difraktivní ' · ' ' * - ’ * ' t t t ; obraz dynamicky proměnné motivy vyzařující do různých pozorovacích úhlů, pozorovateli se může proměna jevit jako hrubé přeskakování jednotlivých difraktivních motivů. Pokud difraktivní motiv obsahuje mřížky s nenavazujícími liniemi, mohou se proměnné motivy jevit pozorovateli úhlově překryté či se sníženým jasem.

Ačkoli je možné řešit problematiku navazování mřížkových linií bez použití konceptu pixelových mřížek, pixelové uspořádání difraktivního obrazu má stále svoje výhody. Umožňuje poměrně rychle převádět grafické motivy vytvářené standardními grafickými programy ve formě grafických bitmap na expoziční data v podobě mřížkových pixelů. Známé difraktivní prvky jsou tvořen množinou mřížkových pixelů, které mají v daném difraktivním prvku všechny stejnou fixní velikost a liší se pouze, periodou mřížky a sklonem mřížky.

Cílem vynálezu je vytvořit takový difraktivní prvek a způsob vytvoření takového difraktivního prvku, u kterého by nedocházelo k poklesu jasu výsledného difraktivního obrazu, známého ze stavu techniky.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle se dosahuje difraktivním prvkem, zahrnujícím množinu pravoúhlých mřížkových pixelů s mřížkovou strukturou s periodou mřížky a sklonem mřížky, přičemž alespoň některé mřížkové pixely mají odlišnou periodu mřížky a/nebo odlišný sklon mřížky a alespoň některé mřížkové pixely na sebe těsně navazují, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že množina mřížkových pixelů zahrnuje mřížkové pixely různé velikosti, přičemž velikost mřížkových pixelů se stejnou periodou mřížky a stejným sklonem je taková, že linie mřížkových struktur těchto sousedících mřížkových pixelů se stejnou periodou mřížky a stejným sklonem mřížky na sebe na společné hranici plynule navazují.

Difraktivní prvek podle vynálezu umožňuje oproti známým difraktivním prvkům, tvořeným mřížkovými pixely s fixní velikostí, dosáhnout právě volbou různých velikostí použitých mřížkových pixelů toho, že linie mřížkových struktur sousedících mřížkových pixelů s danou periodou mřížky a daným sklonem mřížky na sebe na společné hranici vždy plynule navazují. K dané periodě mřížky a danému sklonu mřížky se tedy stanoví optimální velikost použitých mřížkových pixelů, takže linie mřížkových struktur sousedících mřížkových pixelů na sebe pak na společné hranici vždy plynule navazují.

Podle výhodného provedení tvoří množina mřížkových pixelů s mřížkovou strukturou o stejné periodě mřížky a stejném sklonu mřížky pixelový rastr, přičemž jednotlivé pixelové rastry na sebe těsně navazují a/nebo je mezi nimi ponecháno volné místo a/nebo je volné místo mezi nimi zaplněno sub-pixely, na které mohou být jednotlivé mřížkové pixely rozčleněny.

Difraktivní prvek podle vynálezu zahrnuje uspořádání pixelů ne v jednom daném pixelovém rastru, jak je typické pro klasickou bitmapovou grafiku nebo u běžných dotmatrixových systémů, ale kombinuje mnoho různých pixelových rastrů za účelem zvýšení možností návrhu difraktivního obrazu, maximalizaci jasu eliminováním případných nespojitostí mřížkových linií na hranicích sousedních pixelů stejného typu, zvýšením kvality jeho vyzařovacích schopností.

Výše uvedeného cíle se také dosahuje způsobem vytvoření difraktivního prvku, při kterém se na záznamovém médiu vytvoří záznamovým svazkem množina pravoúhlých mřížkových pixelů o rozměrech Lx a Ly s mřížkovou strukturou s periodou mřížky a sklonem mřížky, přičemž alespoň některé mřížkové pixely mají odlišnou periodu mřížky a/nebo odlišný sklon mřížky a alespoň některé mřížkové pixely na sebe těsně navazují, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že plocha záznamového média se pokryje množinou mřížkových pixelů o různé velikosti, přičemž velikost mřížkových pixelů se stejnou periodou mřížky a stejným sklonem se zpětně stanoví z dané periody mřížky a sklonu mřížky tak, že linie mřížkových struktur sousedících mřížkových pixelů se stejnou periodou mřížky a stejným sklonem mřížky na sebe na společné hranici mřížkových pixelů plynule navazují.

Podle výhodného provedení se jednotlivé navazující mřížkové pixely s mřížkovou strukturou o stejné periodě mřížky a stejném sklonu mřížky uspořádají do pixelových rastrů, které se záznamovým svazkem o konstantním průřezu zapisují na • 7 * záznamovém médiu těsně vedle sebe a/nebo se mezi nimi ponechá volné místo a/nebo se volné místo mezi nimi zaplní sub-pixely.

Rozteč zapisovacího rastru Δχ a Ay a průřez záznamového svazku jsou závislé na typu a možnostech záznamového zařízení, a pokud to zařízení umožňuje, jsou pro záznam mřížkové struktury, tj. mřížkových linií, obsažené v jednom typu mřížkového pixelu vhodně voleny tak, aby byly linie mřížky zapsané v takovém zápisovacím rastru a s takovým průřezem svazku byly rozlišitelné. Pro rozteč a velikost svazku ve směru x resp. y typicky platí, že je menší než polovina periody mřížky promítnuté do směru x resp. y.

Podle dalšího výhodného provedení se určí minimální možná velikost Lx mřížkového pixelu ve směru x ze vztahu Lx = D/sin(a) a minimální možná velikost Ly mřížkového pixelu ve směru y ze vztahu Ly = D/cos(a), kde

D= perioda mřížky sklonu mřížky [pm] a= sklon mřížky [stupňů], pokud nejsou zjištěné minimální možné velikosti Lx a Ly mřížkového pixelu celočíselně dělitelné roztečí zapisovacího rastru, resp. zvoleným krokem polohování Δχ, Ay zapisovacího svazku ve směrech x a y, zaokrouhlí se velikosti Lx a Ly mřížkového pixelu na nejbližší celočíselné násobky roztečí zapisovacího rastru, resp. zvoleným krokem polohování Δχ, Ay zapisovacího svazku ve směrech x a y, z takto stanovené upravené velikosti Lx. , a Ly _ mřížkového pixelu se zpětně určí upravená velikost periody D . a sklonu aupr mřížky, pokud se upravená velikost periody D.i,_ a sklonu aupr mřížky od původní periody mřížky a/nebo původního sklonu mřížky neliší o více než předem stanovenou povolenou odchylku, představují upravené velikosti Lx; . a Ly _ . mřížkového pixelu konečné rozměry mřížkového pixelu, a pokud se upravená velikost periody D. _t mřížky a/nebo sklonu aupr mřížky liší od velikosti periody mřížky a/nebo sklonu mřížky o více než povolenou odchylku, zvětšuje se postupně minimální možná velikost Lx mřížkového pixelu několikanásobně ve směru x a/nebo minimální možná velikost Ly mřížkového pixelu násobně ve směru y tak, dokud velikost periody D. , mřížky a sklon aupr mřížky nedosáhnou hodnot v rámci předem stanovené odchylky, resp. dané přesnosti.

Linie mřížky tvořící mřížková strukturu o periodě D.a sklonu aupr se pak vepíší do mřížkového pixelu o velikosti Lx . , Ly záznamovým svazkem o konstantním průřezu v zápisovém rastru o roztečích Δχ, Ay.

Podle dalšího výhodného provedení se pro záznam odlišných mřížkových pixelů na záznamovém médiu použije záznamový svazek s odlišným průřezem, přičemž pro shodné mřížkové pixely je průřez záznamového svazku konstantní.

Objasnění výkresů

Difraktivní prvek podle vynálezu bude blíže popsán s odkazy na přiložené výkresy. Na obr. 1 je zobrazen mřížkový pixel s mřížkovou strukturou. Na obr. 2 pixelový záznam s uspořádáním pixelů v jednom daném pixelovém rastru, jak je typické pro klasickou bitmapovou grafiku nebo u běžných dot-matrixových systémů podle známého stavu techniky. Na obr. 3 a 4 je příklad provedení difraktivního prvku podle vynálezu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Na obr. 1 je příklad provedení mřížkového pixelu 1, jehož mřížková struktura má periodou D mřížky a sklon a mřížky. Množina takových mřížkových pixelů 1 tvoří difraktivní prvek 2. U známých provedení (viz obr. 2) tvoří difraktivní prvek 2 množina mřížkových pixelů 1 s fixní velikostí Lx a Ly. Problém je, že u fixní velikosti mřížkových pixelů 1 na sebe linie mřížkových struktur sousedících mřížkových pixelů — se stejnou periodou D mřížky a stejným sklonem a mřížky na sebe nemusí na společné hranici vždy plynule navazovat, jak je vidět na obr. 2 v detailu 3.

Na obr. 4 je příklad proveden velmi jednoduchého difraktivního prvku 2 podle vynálezu. Difraktivní prvek 2 zobrazuje písmeno A na pozadí. Plocha písmene A na difraktivním prvku 2 je vyplněna množinou mřížkových pixelů 1 o velikosti Lx1 a Ly 1 a ·

• ' * t s periodou D1 mřížky a sklonem a1 mřížky, zatímco pozadí je vyplněno mřížkovými pixely 1_ o jiné velikosti Lx2 a Ly2 a s jinou periodou D2 mřížky a sklonem a2 mřížky. Použití velikosti Lx1 a Ly1 pixelů 1 pro vyplnění písmene A a odlišné velikosti Lx2 a Ly2 pixelů 1 pro vyplnění pozadí umožní, že se tyto velikosti pixelů 1 přizpůsobí konkrétní periodě D mřížky a sklonu a mřížky, takže v rámci dané skupiny mřížkových pixelů 1 na sebe linie mřížkových struktur sousedících mřížkových pixelů 1 se stejnou periodou D mřížky a stejným sklonem a mřížky na společné hranici vždy plynule navazují. To by nebylo vždy možné pokud by se použila fixní velikosti mřížkových pixelů 1, jak tomu je u stavu techniky.

Na obr. 3 je detail jiného příkladu provedení difraktivního prvku 2 podle vynálezu. Difraktivní prvek 2 je sestaven ze tří pixelových rastrů 4. Mřížkové pixely 1 s mřížkovou strukturou o stejné periodě D mřížky a stejném sklonu a mřížky jsou použity vždy jen v rámci jednoho pixelového rastru 4. Velikost mřížkových pixelů 1 je přizpůsobena dané periodě D mřížky a sklonu a mřížky tak, že linie mřížkových struktur sousedících mřížkových pixelů se stejnou periodou D mřížky a stejným sklonem a mřížky na sebe na společné hranici plynule navazují.

Jednotlivé pixelové rastry 4 na sebe v některých místech těsně navazuje, zatímco na jiných místech je mezi nimi ponecháno volné místo 5. Volné místo 5 mezi jednotlivými pixelovými rastry 4 může bát zaplněno sub-pixely. Sub-pixely jsou rozčleněním mřížkového pixelů 1 o dané periodě D mřížky a sklonu a mřížky na menší části. Ve volných místech 5 se tedy mohou vyskytovat sub-pixely mřížkových pixelů 1 patřících dvěma sousedícím pixelovým rastrům 4. Pokud se například jedná o difraktivní obraz, zpravidla kopírují hranici grafického motivu.

Mřížková struktura tvoří difrakční mřížku, která rozkládá dopadající bílé světlo na barevné spektrum a zároveň mění jeho směr šíření. Pozorovatel difraktivního prvku 2 pak vnímá světlo propuštěné či odražené mřížkou v různých barevných odstínech v závislostí na úhlu pozorování či úhlu dopadu.

Při tvorbě složitějších difraktivních obrazů je většinou jeden z motivů takového obrazu sestaven z mřížkových pixelů / jednoho typu (mřížkový pixel určité velikosti, periody D mřížky a sklonu a mřížky), tj. mřížkový pixel 1 je namnožen na ploše • 10 * vymezené grafickým motivem. Sousední motiv difraktivního obrazu je pak sestaven z mřížkových pixelů 1 obecné jiného typu.

Vlastní vyplňování motivů difraktivního obrazu mřížkovými pixely 1 může být realizováno více způsoby.

První příklad vyplňování motivů difraktivního obrazu mřížkovými pixely 1^ předpokládá, že mřížkový pixel 1 vyplní plochu daného motivu hrubým způsobem, tj. jemnost hranice motivu bude dána velikostí mřížkového pixelů L Sousední motiv bude navazovat vyplněním jiným typem mřížkového pixelů 1_ a obecně jinou jemností. Tam, kde do sebe různé mřížkové pixely 1. nezapadnou bezezbytkově, zůstanou mezi motivy nevyplněné mezery. Jednotlivé grafické motivy difraktivního obrazu však mohou být v tomto případě reprezentovány jednoduchými grafickými bitmapami.

Další příklad vyplňování motivů difraktivního obrazu mřížkovými pixely předpokládá, že mřížkový pixel 1_ je na hranici motivu ořezán tak, aby hranice motivu byla vyplněna s požadovanou jemností. Jednotlivé motivy mohou být stále definovány grafickými bitmapami, jejich ořezávání na hranicích motivů však vyžaduje práci s mřížkovými pixely 1^ na jejich vnitřní úrovni, tj. přesahující možnosti standardních grafických prostředků

Poslední příklad vyplňování motivů difraktivního obrazu mřížkovými pixely 1 předpokládá, že mřížkový pixel 1^ je vnitřně rozdělen na několik částí, tzv. mřížkové sub-pixely, které představují specifický segment jeho vnitřní struktury. Výplň motivu difraktivního obrazu příslušným mřížkovým pixelem 1 se pak děje na úrovni mřížkových sub-pixelů, přičemž je zajištěna vyšší jemnost hranice, než při výplni neděleným mřížkovým pixelem T Mřížkové sub-pixely přitom mohou být reprezentovány grafickými pixely. Tento způsob skladby mřížkových pixelů 1 do difraktivního obrazu představuje kompromis mezi výše uvedenými dvěma příklady, přičemž je z grafického hlediska plně řešitelný na úrovni bitmapy.

Návrh mřížkového pixelů 1 vychází z požadavku na základní parametry mřížky, kterými jsou perioda D mřížky a sklon a mřížky. Tyto dva parametry jsou voleny zcela libovolně (resp. s definovanými tolerancemi, například +/-0,1° pro maximální úhlovou odchylku a +/-1% pro maximální odchylku od periody mřížky D dle toho, jakých vyzařovacích charakteristik má výsledný difraktivní prvek 2 dosáhnout.

Dalšími důležitými vstupními parametry pro návrh mřížkového pixelu 1 jsou charakteristiky zapisovacího přístroje, který je k záznamu mřížek použit. Jedná se především o mezní rozlišení polohování zapisovacího laserového či elektronového svazku. Návrh předpokládá polohování zapisovacího svazku v pravoúhlém rastru (ve směrech x a y, přičemž minimální rozteč rastru Ax a Ay je dána nejmenším krokem polohování (mezním rozlišením) nebo jeho násobky. Rozteč rastru ve směrech x a y je přitom obecné různá.

Velikost stopy zapisovacího laserového nebo elektronového svazku přitom není rozhodující. Stopa musí být dostatečně malá, aby bylo možné rozlišit mřížkové linie. Stejně tak průřez stopy může mít obecný tvar, např. kruhový, eliptický, pravoúhlý aj. Dále se předpokládá, že nominální velikost a tvar stopy se při zápisu mřížkových linií v rámci jednoho typu mřížkového pixelu 1 nemění.

Podstata způsobu vytvoření difraktivního prvku 2 spočívá v tom, že se na záznamovém médiu, kterým je například fotorezist nebo elektronový rezist, vytvoří laserovým nebo elektronovým záznamovým svazkem o konstantním průřezu množina pravoúhlých mřížkových pixelů 1_ o různých rozměrech Lx a Ly s mřížkovou strukturou s různou periodou D mřížky a různým sklonem a mřížky. Velikost mřížkového pixelu se stejnou periodou D mřížky a stejným sklonem a mřížky je přitom v příslušných směrech násobkem zapisovacích roztečí Ax a Ay a to takovým, že mřížkové linie obsažené v sousedících mřížkových pixelech 1 se podle příkladu provedení zapíší záznamovým svazkem o konstantním průřezu v zapisovacím rastru o rozteči Ax a Ay tak, že na společné hranici mřížkových pixelů 1 na sebe plynule navazují.

Jednotlivé navazující mřížkové pixely 1 s mřížkovou strukturou o stejné periodě D mřížky a stejném sklonu a mřížky se při záznamu uspořádají do pixelových rastrů 4, které se záznamovým svazkem o konstantním průřezu zapisují na záznamovém médiu těsně vedle sebe a/nebo se mezi nimi ponechá volné místo 5 a/nebo se volné místo mezi nimi zaplní sub-pixely.

• 12 .

Postup při návrhu mřížkového pixelů bude dále přiblížen na konkrétním příkladu.

Nejdříve se určí minimální možná velikost Lx mřížkového pixelů 1 ve směru x ze vztahu

Lx = D/sina a minimální možná velikost Ly mřížkového pixelů 1 ve směru y ze vztahu Ly = D/cosa, kde

D= perioda mřížky sklonu mřížky [pm] a= sklon mřížky [stupňů]

Pokud nejsou zjištěné minimální možné velikosti Lx a Ly mřížkového pixelů 1 celočíselně dělitelné roztečí zapisovacího rastru, resp. zvoleným krokem polohování Ax, Ay zapisovacího svazku ve směrech x a y, zaokrouhlí se velikosti Lx a Ly mřížkového pixelů 1 na nejbližší celočíselné násobky roztečí zapisovacího rastru, resp. zvoleným krokem polohování Ax, Ay zapisovacího svazku ve směrech x a y.

Z takto stanovené upravené velikosti Lx a Ly mřížkového pixelů 1 se zpětně určí upravená velikost periody D . a sklonu aupr mřížky.

Pokud se upravená velikost periody Dl θ sklonu ai . mřížky od původní periody D mřížky a/nebo původního sklonu a mřížky neliší o více než předem stanovenou povolenou odchylku, představují upravené velikosti Lx a Ly ... mřížkového pixelů 1 konečné rozměry mřížkového pixelů 1.

Pokud se upravená velikost periody D . mřížky a/nebo sklonu a . _r mřížky liší od velikosti periody D mřížky a/nebo sklonu a mřížky o více než povolenou odchylku, zvětšuje se minimální možná velikost Lx mřížkového pixelů 1 násobně ve směru x a/nebo minimální možná velikost Ly mřížkového pixelů násobně ve směru y tak, dokud velikost periody D _f . mřížky a sklon a . mřížky nedosáhnou hodnot v rámci předem stanovené odchylky.

Zápisový rastr musí být dostatečně jemný, aby v něm bylo možné rozumně rozlišit ·

jednotlivé mřížkové linie. Také velikost či tvar průřezu záznamového svazku musí být dostatečně malý, aby bylo po zápisu možné rozlišit mřížkové linie. Tady stačí, aby velikost svazku byla menší než perioda D mřížky, tj. menší než D/sin(a) ve směru x a menší než D/cos(a) ve směru y.

Vychází-li se z omezení zapisovacího přístroje (velikost průřezu zápisového svazku a zejména minimální zvolený krok polohování Ax, Ay zapisovacího svazku ve směrech x a y), a z pro grafika přijatelných tolerancí na periodu D mřížek a sklon a mřížek, potom lze nalézt parametry rozteče pixelového rastru tak, aby mřížkové linie na sebe plynule navazovaly, což je důležité pro maximalizaci jasu difraktivního prvku 2, a tudíž jeho kvalitu.

Správnou volbou velikosti Lx a Ly mřížkového pixelů 1., lze dosáhnout požadovaných vyzařovacích charakteristik části difraktivního prvku 2, který je těmito mřížkovými pixely i pravidelně vyplněn. Jiná část difraktivního prvku 2 může být přitom vyplněna mřížkovým pixelem 1 s jinou periodou D mřížky a jiným sklonem a mřížky, obecně jinou velikostí, volenou tak, aby mřížkové linie sousedních mřížkových pixelů 1_ navazovaly a zachovaly optimální vyzařovací charakteristiku této části difraktivního motivu.

Mřížkový pixel 1, tak jak byl navržen podle vynálezu, však nemusí zůstat ve své čtvercové či obdélníkové podobě. Hranice mřížkového pixelů 1 mohou být libovolně změněny (například schodovitě) tak, že při jejich kopírování po ploše tak, aby na sebe plynule navazovaly, je krok posuvu shodný s jeho původní velikostí Lx, Ly, nebo násobkem velikostí. Struktura mřížkových linií vycházející původně z návrhu čtvercového či obdélníkového mřížkového pixelů 1_ se tak nemění, pouze se libovolně změní tvar jejího ohraničení. Změna hranice mřížkového pixelů 1 přitom může být výhodná buď z hlediska technologie zápisu, nebo mohou specifické tvary hranic sloužit jako identifikační či autentifikační prvek výrobce.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Difraktivní prvek (2), zahrnující množinu pravoúhlých mřížkových pixelů (1) s mřížkovou strukturou s periodou (D) mřížky a sklonem (a) mřížky, přičemž alespoň některé mřížkové pixely (1) mají odlišnou periodu (D) mřížky a/nebo odlišný sklon (a) mřížky a alespoň některé mřížkové pixely (1) na sebe těsně navazují, vyznačující se tím, že množina mřížkových pixelů (1) zahrnuje mřížkové pixely (1) různé velikosti (Lx) a (Ly), přičemž velikost (Lx) a (Ly) mřížkových pixelů (1) se stejnou periodou (D) mřížky a stejným sklonem (a) je taková, že linie mřížkových struktur těchto sousedících mřížkových pixelů (1) se stejnou periodou (D) mřížky a stejným sklonem (a) mřížky na sebe na společné hranici plynule navazují.
2. 2. Difraktivní prvek (2) podle nároku 1, vyznačující se tím, že množina mřížkových pixelů (1) s mřížkovou strukturou o stejné periodě (D) mřížky a stejném sklonu (a) mřížky tvoří pixelový rastr (4), přičemž jednotlivé pixelové rastry (4) na sebe těsně (5) navazuji a/nebo je mezi nimi ponecháno volné místo (5) a/nebo je volné místo mezi /A) nimi zaplněno sub-pixely, na které mohou být jednotlivé mřížkové pixelý rozčleněny.
3. 3. Způsob vytvoření difraktivního prvku (2), při kterém se na záznamovém médiu vytvoří záznamovým svazkem množina pravoúhlých mřížkových pixelů (1) o rozměrech (Lx) a (Ly) s mřížkovou strukturou s periodou (D) mřížky a sklonem (a) mřížky, přičemž alespoň některé mřížkové pixely (1) mají odlišnou periodu (D) mřížky a/nebo odlišný sklon (a) mřížky a alespoň některé mřížkové pixely (1) na sebe těsně navazují, vyznačující se tím, že plocha záznamového média se pokryje množinou mřížkových pixelů (1) o různé velikosti (Lx) a (Ly), přičemž velikost (Lx) a (Ly) mřížkových pixelů (1) se stejnou periodou (D) mřížky a stejným sklonem (a) se zpětně stanoví z dané periody (D) mřížky a sklonu (a) mřížky tak, že linie mřížkových struktur sousedících mřížkových pixelů (1) se stejnou periodou (D) mřížky a stejným sklonem (a) mřížky na sebe na společné hranici mřížkových pixelů (1) plynule navazují.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se jednotlivé navazující mřížkové pixely (1) s mřížkovou strukturou o stejné periodě (D) mřížky a stejném sklonu (a) mřížky uspořádají do pixelových rastrů (4), které se záznamovým svazkem o konstantním průřezu zapisují na záznamovém médiu těsné vedle sebe a/nebo se mezi nimi ponechá volné místo (5) a/nebo se volné místo mezi nimi zaplní sub-pixely.
5. 5. Způsob podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že se určí minimální možná velikost (Lx) mřížkového pixelu (1) ve směru (x) ze vztahu Lx = D/sin(a) a minimální možná velikost (Ly) mřížkového pixelu (1) ve směru (y) ze vztahu Ly = D/cos(a), kde D= perioda mřížky sklonu mřížky [pm] a= sklon mřížky [stupňů] pokud nejsou zjištěné minimální možné velikosti (Lx) a (Ly) mřížkového pixelu (1) celočíselně dělitelné roztečí zapisovacího rastru, resp. zvoleným krokem polohování Δχ, Áy zapisovacího svazku ve směrech (x) a (y), zaokrouhlí se velikosti (Lx) a (Ly) mřížkového pixelu (1) na nejbližší celočíselné násobky roztečí zapisovacího rastru, resp. zvolený krok polohování Δχ, Ay zapisovacího svazku ve směrech (x) a (y), z takto stanovené upravené velikosti Lx a Ly mřížkového pixelu (1) se zpětně určí upravená velikost periody D.. a sklonu a mřížky, pokud se upravená velikost periody D\_uV a sklonu a· mřížky od původní periody (D) mřížky a/nebo původního sklonu (a) mřížky neliší o více než předem stanovenou povolenou odchylku, představují upravené velikosti Lx _u a Ly mřížkového pixelu (1) konečné rozměry mřížkového pixelu (1), a pokud se upravená velikost periody D. mřížky a/nebo sklonu a mřížky liší od velikosti periody (D) mřížky a/nebo sklonu (a) mřížky o více než povolenou odchylku, zvětšuje se postupně minimální možná velikost (Lx) mřížkového pixelu (1) několikanásobně ve směru (x) a/nebo minimální možná velikost (Ly) mřížkového pixelu (1) násobně ve směru (y) tak, dokud velikost periody D mřížky a sklon a mřížky nedosáhnou hodnot v rámci předem stanovené odchylky, resp. dané přesnosti.
6. 6. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že pro záznam odlišných mřížkových pixelů (1) na záznamovém médiu se použije záznamový svazek s odlišným průřezem, přičemž pro shodné mřížkové pixely (1) je průřez záznamového svazku konstantní.