DE2656409A1

DE2656409A1 - Subtraktivfarbenbeugungsfilter und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2656409A1
Application number: DE19762656409
Authority: DE
Inventors: Karl Knop
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1976-05-27
Filing date: 1976-12-13
Publication date: 1977-06-16
Also published as: FR2325060B1; NL7613874A; DE2656409B2; JPS5534922B2; DE2656409C3; GB1545048A; FR2325060A1; JPS5298544A; CH611041A5

Description

Subtraktivfarbenbeugungsfilter und Verfahren zu seiner Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Subtraktivfarbenbeugungsfilter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Filters.

Die Subtraktivfarbenbeugungsfilter-Technik ist aus dfcr US-PS 3 957 354 bekannt. Bei dieser Technik wird ein rechteckschwingungsförmiges Phasen-Beugungsgitter (oder eine andere äquivalente binäre, beugende Phasenverzögerungsstruktur) mit polychromatischem (unbuntem oder weißem Licht) beleuchtet, um ein Lichtbündel der nullten Beugungsordnung zu erhalten, das einen ganz bestimmten Farbton hat, der ausschließlich
von der optischen Amplitude des Phasengitters abhängt. Grund-

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satzlieh kann ein solches Phasengitter entweder ein Reflexion sphasengitter oder ein Transmissionsphasengitter sein. Ein Transmissionsphasengitter kann durch Unterschiede des Brechungsindex und/oder ein Oberflächenreliefmuster eines transparenten Mediums verkörpert werden. Der zweckmäßigste Typ von Phasengitter ist in der Praxis jedoch ein Oberflächenreliefmuster, das in ein transparentes festes Medium, wie eine Kunststoff-Folie, eingeprägt ist, das einen anderen Brechungsindex hat als die umgebende Luft. Im Falle eines solchen Oberflächenreliefs eines transparenten Mediums ist die optische Amplitude des Beugungsgitters gleich dem Produkt aus der körperlichen Amplitude des Reliefmusters des Gitters multipliziert mit dem Unterschied der Brechungsindices des transparenten Mediums und der umgebenden Luft.

Aus der oben erwähnten US-PS 3 957 354 ist es ferner bekannt, daß ein Subtraktivfarben-Beugungsfarbfilter zur Darstellung von Farbbildern dadurch erhalten werden kann, daß man drei rechteck- oder quadratschwingungsförmxge Phasengitter (oder andere gleichwertige beugende, binäre Phasenverzögerungsstrukturen) , die entweder unterschiedliche Linienabstände (Gitterkonstante) haben und/oder gegeneinander um einen geeigneten Winkel (z.B. 60°) verdreht sind und jeweils vorgegebene, verschiedene optische Amplituden entsprechend den drei verschiedenen subtraktiven Primärfarben (Cyan, Magenta und Gelb) einander überlagert.

Ferner ist es aus dieser Patentschrift bekannt, daß man gewöhnliche Dia-Projektoren, Mikrofiche-Lesegeräte oder Filmprojektoren zur Wiedergabe farbiger Bilder mit solchen Subtr aktivfarbenbeugungsfarbfiltern erzeugen kann. Dies rührt daher, daß die effektive Liniendichte jedes der drei einander überlagerten Beugungsgitter so groß ist, daß alle höheren Beugungsordnungen an der Apertur des Projektionsobjektivs des

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Projektors oder dgl. vorbei gebeugt werden, so daß nur die jeweiligen Bündel nullter Ordnung von den drei einander überlagerten Beugungsgittern durch das Projektionsobjektiv fallen und wiedergegeben werden.

Ein Farbbild, das als drei einander überlagerte Beugungsgitter (oder andere gleichwertige binäre, beugende Phasenverzögerungsstrukturen) in Form einer oder mehrerer Oberflächenreliefmuster aufgezeichnet ist, enthält acht verschiedene Tiefenparameter oder Stufen. Weiß wird nämlich durch die tiefe Stufe Null erzeugt, Cyan durch die Tiefe eines ersten der drei einander überlagerten Gitter, Magenta durch die Tiefe eines zweiten der drei einander überlagerten Gitter, Gelb durch die Tiefe des dritten der drei einander überlagerten Gitter, Blau durch die drei Tiefen gleich jeder des ersten und zweiten der drei einander überlagerten Gitter und deren Zunge, Grün durch die drei Tiefen gleich jeder des ersten und dritten der drei einander überlagerten Gitter und ihrer Summe, Rot durch die drei Tiefen gleich jeder der zweiten und dritten der drei einander überlagerten Gitter und deren Summe, und Schwarz durch die sieben Tiefen gleich jeweils dem ersten, zweiten und dritten der drei Gitter und allen möglichen Summen, die durch Kombination von zwei oder drei dieser Tiefenwerte entstehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Farbbildern in Form von subtraktiven Beugungsfarbfiltern durch Verringerung der Anzahl (drei) der oben erwähnten unabhängigen Gitter (die in unterschiedlichen Kombinationen einander überlagert werden) zu vereinfachen.

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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 unter Schutz gestellte Erfindung gelöst.

Bei der vorliegenden Erfindung brauchen höchstens zwei optische Gitter (oder andere äquivalente beugende Strukturen) einander überlagert zu werden, um die acht verschiedenen Farben Weiß, Cyan, Magenta, Gelb, Blau, Grün, Rot und Schwarz zu erzeugen. Es wurde insbesondere gefunden, daß es eine bestimmte erste optische Amplitude für ein rechteckwellenförmiges Gitter gibt, die gelbes Licht nullter Beugungsordnung ergibt, und eine bestimmte dritte optische Amplitude für das rechteckwellenförmige Gitter, die grünes Licht in der nullten Beugungsordnung ergibt, wobei die speziellen Werte der ersten, zweiten und dritten optischen Amplitude so in Beziehung zueinander stehen, daß die dritte optische Amplitude gerade gleich der Summe der ersten und zweiten optischen Amplitude sind. Grünes Licht kann also direkt durch ein einziges rechteckwellenförmiges Gitter (oder eine andere gleichwertige beugende Struktur), das die spezielle dritte optische Amplitude hat, erzeugt werden. Es ist daher nicht länger erforderlich, hierfür zwei unabhängige rechteckwellenförmige Gitter zu überlagern, von denen das eine eine optische Amplitude entsprechend Cyan und das andere eine optische Amplitude entsprechend Gelb hat, um Grün durch subtraktive Mischung von zwei Primärfarben zu erzeugen. Diese zufällige Beziehung, bei der die optische Amplitude, die Grün manifestiert, exakt gleich der Summe der jeweiligen optischen Amplituden, die Cyan und Gelb manifestieren, ist, ist jedoch einmalig.

Erfindungsgemäß braucht ein subtraktives Beugungsfarbfilter also nur zwei einander überlagerte und gegeneinander verdrehte beugende Strukturen, wie rechteckwellenförmige Gitter, enthalten, um die volle Farbskala wiedergeben zu können. Die erste der drei beugenden Strukturen hat eine va-

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riable optische Amplitude, die gleich ist entweder einer ersten vorgegebenen optischen Amplitude, die Cyan entspricht, einer zweiten vorgegebenen optischen Amplitude, doe Gelb entspricht oder einer optischen Amplitude, die im wesentlichen gleich des Summe der vorgegebenen ersten und zweiten Amplitude und gleich der, die Grün entspricht, ist. Die zweite der beiden beugenden Strukturen hat eine feste optische Amplitude, die Magenta entspricht. Wenn der volle Farbtonbereich nicht wiedergegeben zu werden braucht, kann gewünschtenfalIs auch nur die erste beugende Struktur mit der variablen optischen Amplitude verwendet werden.

Im folgenden werden die der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnisse und Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kurvenzug im CIE-Farbdiagramm, der die
Wellenlängen- oder Farbselektivität des Lichts der nullten Beugungsgitter für ein rechteckwellenförmiges optisches Gitter, wie das in Fig. la dargestellte, in Abhängigkeit von dessen optischer Amplitude zeigt;

Fig. 2 ein CIE-Diagramm, das die Unterschiede der color!metrischen Möglichkeiten zwischen einem subtraktiven Beugungsfarbfilter gemäß der Erfindung und den bekannten subtraktiven Beugungsfarbfiltern des in der oben erwähnten US-PS 3 957 354 beschriebenen Typs, bei dem drei einander überlagerte Gitter mit Rechteckwellenprofil verwendet werden,
zeigt;

Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform zum Aufzeichnen eines einzelnen rechteckwellenförmigen Gitters veränderlicher Amplitude zum Erzeugen von cyanfarbenem, gelbem und grünem
Licht der nullten Beugungsordnung und

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Fig. 4 eine Darstellung des Farbtonbereiches, der mittels eines rechteckwellenförmigen optischen Gitters variabler optischer Amplitude erreicht werden kann, wenn ein solches Gitter veränderlicher Amplitude für sich allein verwendet wird und wenn ein solches Gitter veränderlicher optischer Amplitude mit einer relativen Verdrehung von 90° einem rechteckwellenförmigen optischen Gitter konstanter optischer Amplitude, die Magenta darstellt, überlagert ist.

Aus der oben erwähnten US-PS 3 957 354 ist es bekannt, daß die Farbcharakteristik des Lichtes nullter Beugungsordnung, das aus einem mit weißem Licht beleuchteten Beugungsgitter mit rechteckwellenförmigem Profil austritt, ausschließlich von der optischen Amplitude a (Fig. la) des rechteckwellenförmigen Gitters abhängt. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, liegen die Farbkoordinaten des Lichts der nullten Beugungsordnung von einem Beugungsgitter mit rechteckwellenförmigem Profil in Abhängigkeit von der- optischen Amplitude a auf einer bestimmten spiralenähnlichen Linie 100 im CIE-Diagramm. Von einem Anfangspunkt 102 entsprechend der weißen Lichtquelle verläuft die spiralenartige Kurve 100 über Punkte optischer Amplitude von 200 nm, 300 nm usw., bis zu einem optischen Amplitudenwert von mehr als 17OO nm. Die Figur 1 entspricht in allen wesentlichen Punkten Figur 5 der erwähnten US-PS 3 957 354.

Im bevorzugten Falle ist das rechteckwellenförmige Profil des Gitters als Oberflächenreliefmuster in ein transparentes Material, wie ein Kunstharz, eingeprägt, das einen Brechungsindex η hat, welcher von dem der umgebendei^Luft verschieden ist, wie es Fig. la zeigt. In diesem Falle steht die optische Amplitude a des Gitters mit rechteckwellenförmigem Profil mit der körperlichen Amplitude A des Gitters und dem Brechungsindex des transparenten Materials in einer durch die folgende Gleichung gegebenen Beziehung:

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a = A(n-l) (1)

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, gibt es eine gewisse erste optische Amplitude a_y auf der spiralenartigen Kurve 100, die den Wert 610 nm hat und einen gelben Farbton im CIE-Farbdiagramm manifestiert. In entsprechender Weise gibt es eine zweite optische Amplitude a gleich 780 nm, welche Magenta manifestiert, eine dritte optische Amplitude a_c gleich 935 nm, welche Cyan manifestiert und eine vierte Amplitude a_G gleich 1545 nm, welche Grün manifestiert. Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, daß die optische Amplitude für Grün, 1545 nm, zufällig gerade gleich der Summe der jeweiligen optischen Amplituden für Cyan, 935 nm, und Gelb, 610 nm ist. Es ist also nicht wie bisher erforderlich, Grün durch die subtraktive Mischung von Cyan und Gelb unter Verwendung zweier einander überlagerter, unabhängiger Rechteckwellengitter (oder anderer gleichwertiger beugender Strukturen) zu erzeugen, von denen die eine eine optische Amplitude, wie 935 nm entsprechend Cyan und die andere eine optische Amplitude, wie 610 nm, entsprechend Gelb hat. Man kann stattdessen ein einziges Gitter mit einer wechselnden optischen Tiefe verwenden, die 610 nm, 935 nm(oder die Summe davon, 1545 nm) verwendet, um die Farben Gelb, Cyan bzw. Grün zu erzeugen.

Jede optische Amplitude in der Nähe von 935 nm entspricht einer Cyanfarbe, wenn auch etwas unterschiedlicher Tönung. In entsprechender Weise entspricht jede optische Amplitude in der Nähe von 610 nm einem gelben Farbton und jede optische Amplitude in der Nähe von 1545 nm einem grünen Farbton. Bei der vorliegenden Erfindung ist es also nicht notwendig, daß die für Cyan gewählte optische Amplitude genau 935 nm und die für Gelb gewählte optische Amplitude genau 610 nm ist. Es ist

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lediglich wesentlich, daß die optischen Amplituden für Cyan und Gelb so gewählt werden, daß ihre Summe gleich einer optischen Amplitude entsprechend einem Grünton auf der spiralartigen Kurve 100 ist.

Diese Beziehung, bei der die Summe der optischen Amplituden der subtraktiven Primärfarben Cyan und Gelb gleich der optischen Amplitude für ihre Mischfarbe (Grün) ist, ist einzigartig. Für die subtraktiven Primärfarben Gelb und Magenta ist beispielsweise die Mischfarbe Rot. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ergibt eine optische Amplitude von 1390 nra gleich der Summe von 610 nm (Gelb) und 780 nm (Magenta) keinen roten Farbton sondern ein schlechtes Magenta. Auch die optische Amplitude von 1715 nm, die gleich der Summe von 935 nm (Cyan) und 780 nm (Magenta) ist, liefert kein Blau, was die Mischfarbe der subtraktiven Primärfarben Cyan und Magenta ist.

Fig. 2 zeigt einen Bereich 200 im CIE-Diagramm, der durch Punkte C, G*, Y, R, M und B definiert ist und den Farbtonbereich angibt, der sich mit einem ersten Rechteckwellengitter, das eine variable bzw. wechselnde optische Amplitude mit den optischen Tiefen a_, a_y und (a_+a_Y) und/oder einem zweiten Rechteckwellenbeugungsgitter mit der festen optischen Amplitude a_Merreichen läßt. Das erste und das zweite Gitter, die einander überlagert sein können, haben unterschiedliche Linienoder Strichabstände und/oder sind in bezug aufeinander verdreht, um in bekannter Weise das Entstehen von Intermodulationsraumkomponenten und harmonischen Raumkomponenten zu verhindern .

In Fig. 2 ist ferner ein Bereich 202 eingetragen, der durch die Punkte C, G, Y, R, M und B im CIE-Diagramm definiert ist und den Farbtonbereich zeigt, der mit einer oder mehreren von drei unabhängigen, einander überlagerten Rechteckwellen-

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beugungsgittern mit den jeweiligen optischen Amplituden a„,

a bzw. a., erreichen läßt. In diesem letzteren Falle haben γ Μ

alle drei Beugungsgitter unterschiedliche Strichabstände und/ oder sind gegeneinander verdreht.

Der Bereich 202 entspricht soweit es hier wesentlich ist, in jeder Hinsicht dem entsprechenden Bereich im CIE-Diagramm gemäß Fig. 9 der mehrfach erwähnten US-PS 3,957,354. Bei diesem Stand der Technik ist die für Cyan gewählte optische Amplitude jedoch 920 nm und nicht 935 nm, die für Gelb gewählte optische Amplitude ist 655 nm und nicht 610 nm und die für Magenta gewählte optische Amplitude ist 785 nm und nicht 780 nm. Der einzige Grund für diese geringe Abweichung hinsichtlich der Wahl der jeweiligen optischen Amplituden für die drei subtraktiven Primärfarben (und damit für eine geringfügige Änderung des Farbtones dieser drei subtraktiven Primärfarben) besteht darin, daß die jeweiligen Farbtöne für Cyan, Gelb und Magenta entsprechend den gewählten optischen Amplituden 935 nm, 610 nm und 780 nm genauer mit den Farbtönen der für die Druckfarben genormten subtraktiven Primärfarben übereinstimmen.

Vergleicht man den Bereich 200 mit dem Bereich 202 in Fig. 2, so sieht man, daß der bei Befolgung der Lehren der vorliegenden Erfindung erzielbare Farbtonbereich (d.h. der Bereich 200) im Vergleich zu dem gemäß dem Stand der Technik erreichbaren Bereich 202 etwas ins Grün erweitert ist. Genauer gesagt ist der Lichtwirkungsgrad (Helligkeit) für G* gleich 44%, während der für G nur 21% beträgt. Der maximale Kontrast für den Bereich 200 ist jedoch etwas kleiner als der für den Bereich 202 (der Lichtwirkungsgrad für Schwarz steigt bei Verwendung des Bereiches 200 auf 3,7% von dem beim Bereich 202 sich ergebenden Wert von 2,8% an).

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Anhand von Fig. 3 soll nun ein bevorzugtes Verfahren zum Aufzeichnen eines Beugungsgitters wechselnder optischer Amplitude als Oberflächenreliefmuster erläutert werden. Dabei geht man von einem (aufzeichnungsfreien) Aufzeichnungsträger 300 aus, der ein Substrat 302 enthält, z.B. eine geprägte Kunststoffplatte oder Metallplatte, in dem z.B. durch Prägung ein Rechteckwellen-Oberflächenrelief-Beugungsgitter gebildet ist. Die Rillen des Beugungsgitters sind alle mit einer Schicht aus einem positiv arbeitenden Photolack 304 ausgefüllt. Die Photolackschicht 304 reicht, wie dargestellt, eine gewisse Strecke A_Q über die Rippen des geprägten Beugungsgitters hinaus. Zur Erläuterung sei angenommen, daß die Schicht aus dem positiven Photolack 304 von links nach rechts in vier Viertel unterteilt ist, daß das erste und das zweite Viertel eine vorgegebene erste Zeitspanne entsprechend der Farbe Cyan Licht ausgesetzt wird, daß das zweite und das dritte Viertel dann eine vorgegebene zweite Zeitspanne entsprechend der Farbe Gelb Licht ausgesetzt wird und daß das vierte Viertel unbelichtet bleibt. Der Wert der Strecke A- ist so gewählt, daß die Dicke der Photolacklage, die während des Entwickeins vom vierten, unbelichteten Teil der positiven Photolackschicht 304 abgetragen wird, gleich A_Q sein kann, jedoch nie größer als A_n ist. Die Dauer der ersten Belichtung wird so gewählt, daß nach dem Entwickeln im ersten Viertel eine gewisse, der Farbe Cyan entsprechende Tiefe A_c der Rippen des geprägten Beugungsgitters freigelegt wird. In entsprechender Weise wird die Dauer der zweiten Belichtung so gewählt, daß eine bestimmte, der Farbe Gelb entsprechende Tiefe A„ im dritten Viertel freigelegt wird. Die vorgegebene Tiefe A₁ des Gitters gemäß Fig. 3 kann dabei so vorgegeben werden, daß ihr Wert gleich der Summe von A +A_y nach dem Entwickeln ist, um Schwierigkeiten zu vermeiden,die dadurch entstehen könne, daß die Löslichkeit von positivem Photolack mit der Belichtung nicht linear ansteigt. Beim Entwickeln wird also im zweiten Viertel,

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das sowohl während der ersten vorgegebenen Zeitspanne als auch während der zweiten vorgegebenen Zeitspanne belichtet worden war, die ganze Schicht des positiven Photolacks 304 weggelöst, so daß sich die richtige Gittertiefe A +Α_γ ergibt.

Anstelle eines Substrats mit der vorgegebenen Tiefe A., die gerade gleich der Summe Α-,+Α_γ ist, kann man auch ein Substrat mit größerer Tiefe A₁ verwenden. Der Abstand A_Q und die Belichtungszeiten entsprechen! der Farbe Gelb und der Farbe Cyan müssen dann jedoch so gewählt werden, daß sich im entwickelten zweiten Viertel, daß der Farbe Grün entspricht, die richtige Tiefe A_p+A ergibt. In einem solchen Falle enthält der Boden der Rillen des entwickelten zweiten Viertels immer noch etwas Photolack.

Die Aufzeichnung, die in der oben anhand von Fig. 3 beschriebenen Weise hergestellt worden ist, kann als Uraufzeichnung zur Herstellung eines Metall-Prägestempels verwendet werden, mit dem subtraktive Beugungsfilter in die Oberfläche einer Kunststoff-Folie, die einen bekannten Brechungsindex hat, eingeprägt werden können. Die Größen des ersten und zweiten Wertes A_, und A werden so gewählt, daß sie in der in der obigen Gleichung (1) angegebenen Beziehung mit den jeweiligen optischen Amplituden a und a des in die Kunststoff-Folie

c y

eingeprägten subtraktiven Beugungsfliters stehen.

Uraufzeichnungen können auch auf andere Weise hergestellt werden als es oben in Verbindung mit Fig. 3 erläutert wurde, z.B. nach dem Verfahren, wie es in der deutschen Offenlegungsschrift entsprechend der britischen Patentanmeldung 3 085/76 vom 27.1.1976 und 26.5.1976 beschrieben ist. Auf alle Fälle wird ein beugendes Subtraktivfarbenfilter hergestellt.

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das eine beugende Struktur 400 wechselnder Amplitude, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, enthält, welche eine erste körperliche Tiefe A„ entsprechend der optischen Amplitude für Cyan, eine zweite körperliche Tiefe A , entsprechend der optischen Amplitude für Gelb und eine dritte körperliche Tiefe gleich A^+A_, entsprechend der optischen Amplitude von Grün enthält. Das Filter kann die beugende Struktur 400 alleine oder zusammen mit einer beugenden Struktur 402 enthalten, die eine feste körperliche Tiefe A„ entsprechend der optischen Tiefe von Magenta enthält, die um 90° bezüglich der beugenden Struktur 400 verdreht dargestellt ist. Die in Fig. 4 dargestellte beugende Struktur 402 ist außerdem der beugenden Struktur 400 nur teilweise überlagert. Wie insbesondere das Farbdiagramm 404 zeigt, liefert die beugende Struktur 400 alleine Cyan (Licht der nullten Beugungsordnung), wo die körperliche Tiefe des Rechteckwellengitters gleich A-, ist; Grün, wo die körperliche Tiefe A₇H-A., ist, Gelb, wo die körperliche Tiefe A„ ist und Weiß, wo kein rechteckwellenförmiges Gitter vorhanden ist. Wo das Beugungsgitter 402 der beugenden Struktur 400 überlagert ist, liefert die körperliche Tiefe Α- Blau, die physikalische Tiefe A₅.+A_c Schwarz und die physikalische Tiefe Α_γ Rot, während sie dort, wo die beugende Struktur 400 kein rechteckwellenförmiges Gitter enthält, Magenta liefert.

Ein zusätzlicher Vorteil des beugenden Subtraktivfarbenfilters gemäß der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik gemäß der US-PS 3,957,354 besteht darin, daß nur zwei um 90° gegeneinander verdrehte Gitter verwendet zu werden brauchen anstatt wie bisher drei Gitter, die gewöhnlich um 60° in bezug aufeinander verdreht sind. Die Anordnung mit den beiden um 90° gegeneinander verdrehten Beugungsgittern liefert ein Beugungsmuster, das sehr gut zu der rechteckigen Form der

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Glühfadenanordnung paßt, wie sie in den meisten Projektoren verwendet wird. Die Anforderungen an die Kollimation lassen sich dann durch eine rechteckige Apertur oder Blende in der Nähe des Projektionsobjektives des Projektors verringern und die Mindest-Raumfrequenz, die für eine solche Ablenkung der höheren Beugungsanordnungen erforderlich ist, daß diese nicht mehr in die Projektorapertur gelangen, läßt sich um mindestens den Faktor 1,15 verringern, verglichen mit den bekannten Anordnungen, die mit drei um 60° gegeneinander verdrehten Gittern arbeiten.

Eine Grau- oder Helligkeitsabstufung läßt sich durch Rasterung erreichen, wie in der erwähnten US-PS 3 957 354 beschrieben ist. Man kann also z.B. die Cyan-, Gelb- und Magenta-Bildinformation von getrennten Farbauszug-Transparentbildern gewinnen, in denen die Bildinformation jeweils in kleine Rasterpunkte unterteilt ist, deren Größe vom Grauoder Helligkeitswert abhängt, wobei der kleinste Durchmesser eines Rasterpunktes mindestens ein paar Gitterperioden umfassen soll. Eine solche Rastertechnik paßt gut zu der bekannten Technik der Herstellung höherwertiger Farbbilder durch Mehrfarbendruck.

Wie ferner in der erwähnten US-PS 3 957 354 erläutert ist, können Stufenfunktions- Wellenformprofile, die andere binäre Phasenstrukturen ergeben, anstelle der Rechteckschwingungsphasengitter zum Erzeugen der subtraktiven Primärfarben in der nullten BeugungsOrdnung verwendet werden. Man kann also bei der Realisierung der vorliegenden Erfindung auch solche anderen binären Phasenstrukturen anstelle der Rechteckwellen-Reliefbeugungsgitter verwenden. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich also solange als das gleiche Binärmuster-Stufenfunktionswellenformprofil, gleichgültig um welches es sich dabei handeln mag, sowohl für die

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subtraktive Primärfarbe Cyan als auch die subtraktive Primärfarbe Gelb verwendet wird und die jeweiligen optischen Amplituden entsprechend Cyan und Gelb desselben binären Musters addiert eine optische Summenamplitude entsprechend Grün ergeben.

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Claims

Patentansprüche

[ 1*Subtraktivfarbenbeugungsfilter, das bei Beleuchtung mit weißem Licht farbiges Licht nullter Beugungsordnung liefert, gekennzeichnet durch eine Binärphasenverzögerungs-Beugungsstruktur wechselnder optischer Amplitude, die selektiv nicht mehr als drei verschiedene optische Amplituden (a_,, a_v und a_) enthält, von denen eine vorgegebene erste optische Amplitude cyanfarbenem Licht nullter Beugungsordnung entspricht, eine vorgegebene zweite optische Amplitude gelbem Licht nullter Beugungsordnung und eine vorgegebene dritte optische Amplitude, die im wesentlichen gleich der Summe der ersten und zweiten Amplitude ist, grünem Licht nullter Beugungsordnung entspricht, wobei die Struktur mehrere getrennte Bereiche aufweist, welche einen ersten Bereich, der die dritte optische Amplitude, und einen zweiten Bereich, der nur die erste oder die zweite Amplitude hat, umfassen_T
2. Subtraktivfarbenbeugungsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Bereiche der Struktur einen dritten Bereich enthalten, der nur die andere der ersten und zweiten optischen Amplituden enthält.
3. Subtraktivfarbenbeugungsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur ein Rechteckwellen-Beugungsgitter ist, welches einen vorgegebenen Strichabstand und eine wechselnde optische Amplitude hat, welche wahlweise nicht mehr als die drei verschiedenen optischen Amplituden hat und daß das Rechteckwellen-Beugungsgitter die erwähnten mehreren getrennten Bereiche enthält.

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4. Subtraktivfarbenbeugungsfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechteckwellenbeugungsgitter als Reliefmuster in eine Oberfläche eines transparenten Materials eingeprägt ist, dessen Brechungsindex von dem seiner Umgebung verschieden ist; daß ein erster Bereich des Rechteckwellen-Beugungsgitters eine körperliche Tiefe hat, die multipliziert mit der Brechungsindex-Differenz gleich der dritten optischen Amplitude ist und daß ein zweiter Bereich des Rechteckwellenbeugungsgitters eine körperliche Tiefe hat, die multipliziert mit der Brechungsindexdifferenz ausschließlich gleich nur der einen von der ersten und zweiten optischen Amplitude ist.
5. Subtraktivfarbenbeugungsfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Bereich des Rechteckwellenbeugungsgitters eine physikalische Tiefe hat, deren Produkt mit der Brechungsindexdifferenz gleich ausschließlich der anderen von der ersten und zweiten optischen Amplitude ist.
6. Subtraktivfarbenbeugungsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine beugende Binärphasenverzögerungsstruktur mit einer vorgegebenen festen vierten optischen Amplitude, die magentafarbenem Licht nullter Beugungsordnung entspricht, enthält und daß die beugende Binärphasenverzögerungsstruktur fester optischer Amplitude der beugenden Binärphasenverzögerungsstruktur wechselnder optischer Amplitude zumindest zum Teil überlagert ist.
7. Sub-traktivfarbenbeugungsfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beugende Binärphasenverzögerungsstruktur wechselnder optischer Amplitude ein erstes Reclfeckwellen-Beugungsgitter mit einem ersten Strich-

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abstand und einer ersten Winkellage ist und eine variable optische Amplitude hat, die selektiv nicht mehr als die ersterwähnten drei verschiedenen optischen Amplituden umfaßt; daß das erste Rechteckwellenbeugungsgitter die mehreren verschiedenen Bereiche enthält und daß die beugende Binärphasenverzögerungsstruktur fester optischer Amplitude ein zweites rechteckwellen-Beugungsgitter ist, welches einen zweiten Strichabstand und eine zweite Winkellage hat, von welchen Parametern mindestens eine anders ist als beim ersten Rechteckwellen-Beugungsgitter, und daß das zweite Rechteckwellenbeugungsgitter die vierte optische Amplitude hat.
8. Sub^traktivfarbenbeugungsfilter nach Anspruch 7, d adurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Rechteckwellen-Beugungsgitter als Reliefmuster in eine Oberfläche eines transparenten Materials eingeprägt sind, das einen anderen Brechungsindex hat als säne Umgebung, daß ein erster Bereich des ersten Rechteckwellenbeugungsgitters eine körperliche Tiefe hat, deren Produkt mit der Differenz der Brechungsindices des Materials, in das das erste Rechteckwellen-Beugungsgitter eingeprägt ist, und seiner Umgebung, gleich der dritten optischen Amplitude ist, daß ein zweiter Bereich des ersten Rechteckwellen-Beugungsgitters eine körperliche Tiefe hat, dessen Produkt mit der Brechungsindexdifferenz gleich nur einer von der ersten und zweiten optischen Amplitude ist und daß das zweite Rechteckwellen-Beugungsgitter eine körperliche Tiefe hat, deren Produkt mit der Differenz des Brechungsindex des Materials, in dem das zweite Rechteckwellen-Beugungsgitter eingeprägt ist und dessen Umgebung gleich der vierten optischen Amplitude ist.

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9. Sub-'-traktivfarbenbeugungsfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Bereich des ersten Rechteckwellen-Beugungsgitters eine körperliche Tiefe hat, deren Produkt mit der Differenz der Brechungsindices des Materials, in das das erste Rechteckwellen-Beugungsgitter eingeprägt ist, und dessen Umgebung, ausschließlich gleich der anderen von der ersten und zweiten optischen Amplitude ist.
10. Verfahren zum Herstellen eines Sub-traktivfarbenbeugungsfilters, bei welchem eine Beugungsgitterstruktur zur Verwendung beim Prägen einer beugenden Oberflächenreliefmusterstruktur in einem Material, dessen Brechungsindex sich von dem der Umgebung unterscheidet, in Photolack aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufzeichnungsträger hergestellt wird, welcher eine Substratschicht (302) enthält, die auf einer Seite ein Relief-Rechteckwellen-Beugungsgitter mit vorgegebenem Strichabstand und einer vorgegebenen körperlichen Tiefe aufweist und auf dieser Seite eine positiv arbeitende Photolackschicht solcher Dicke trägt, daß die Rillen des Gitters ausgefüllt werden und die Schicht noch eine gewisse Strecke (A_Q) über die Rippen des Gitters hinausreicht; daß mindestens ein erster Teil der Photolackschicht im Zuge einer vorgegebenen ersten Belichtung mit die Farbe Cyan manifestierendem Licht belichtet wird und daß dann mindestens ein zweiter Bereich der Photolackschicht im Zuge einer vorgegebenen zweiten Belichtung mit Licht, das Gelb manifestiert, belichtet wird, wobei die vorgegebene Strecke (A_n) mindestens gleich der Tiefe gewählt wird, bis zu welcher unbelichtete Bereiche der Photolackschicht während des Entwickeins abgetragen werden, wobei ferner die vorgegebene ersten Belichtung alleine so gewählt ist, wie erforderlich ist, um nach dem Entwickeln der Photolackschicht einen ersten Teil der körperli-

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chen Tiefe des Rechteckwellen-Beugungsgitters freizulegen, welche gleich der cyanfarbenes Licht nullter Beugungsordnung manifestierenden optischen Amplitude (a ) für das Substraktivfarben-Beugungsfilter multipliziert mit der Brechungsindex-Differenz ist, und daß die vorgegebene zweite Belichtung für sich alleine so gewählt wird, wie es erforderlich ist, um nach der Entwicklung der Photolackschicht einen zweiten Teil der körperlichen Tiefe des Rechteckwellen-Beugungsgitters freizulegen, der gleich der optischen Amplitude des Subtraktivfarben-Beugungsgitters, welche gelbes Licht nullter Beugungsordnung manifestiert, multipliziert auf der Brechungsindex-Differenz ist, und wobei die vorgegebene körperliche Tiefe (A-) im wesentlichen gleich der Summe aus den erwähnten ersten und zweiten Teilen dieser Tiefe ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Photolack nach seiner ersten und zweiten Belichtung entwickelt wird.

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