DE2816822A1 - Verfahren zum erzeugen eines informationsmusters in einem subtraktiven beugungs-transmissionslichtfilter und aufzeichnungsmaterial hierfuer - Google Patents

Verfahren zum erzeugen eines informationsmusters in einem subtraktiven beugungs-transmissionslichtfilter und aufzeichnungsmaterial hierfuer

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Description

PATENTANWÄLTE DR. DIETER V. IJEZOLD DIPL. ING. ΡΕΤΕΠ SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG IIEUSLER
MAHIA-TnEnESIASTHASSB S3 POSTFACH SOOO«8
D-8000 MUENCIIKN 80
TELEFON OSO/47 00Οβ 470819
TELEX 022038 TBLEORAMM SOMBEZ
RCA 71 837 Dr.v.B/E
RCA Corporation, New York (N.Y.) V.St.A.
Verfahren zum Erzeugen eines Informationsmusters in einem subtraktiven Beugungs-Transmissionslichtfilter und Aufzeichnungsmaterial hierfür
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum unmittelbaren Erzeugen eines beliebigen räumlichen Informationsmusters in einem subtraktiven Beugungs-Transmissionslichtfilter unter Verwendunq einer Schicht mit einer vorgegebenen, vorgefertigten beugenden Struktur. Ferner betrifft die Erfindung ein Aufzeichnunqsmaterial zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Das Prinzip der subtraktiven Beugungs-Farbfilterunq ist aus der US-PS 3 957 354 und der DE-OS 26 02 790 bekannt. Ferner ist aus der US-PS 4 062 628 und der DE-OS 27 02 015 ein subtraktives Schvjarz/Hei ^-Beugungs-Transmissionsl ichtfi lter bekannt. Die in diesen Veröffentlichungen beschriebenen, mit'subtraktiven Beununqseffekten arbeitenden Transmissionslichtfilter enthalten eine transparente oder transmissive Schicht, in die beugende Struktur in Form eines Oberflächenreliefmusters einqeorägt ist. Die übertragungsfunktion für das Ausgangslichtb'indel null ter Ordnung eines solchen Filters wird entsprechend den Parametern einer Beuqunnsgitterstruktur bestimmt, wie räumlicher Verlauf (Rillenprofil), Rillen- bzw.
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Strichabstand und -tiefe sowie den Unterschied des Brechungsindex der transparenten Schicht und des ihrer Umgebung. Z.B. liefert eine Beugungsgitterstruktur mit Rechteckwellenprofil ein Ausgangslichtbündel nullter Ordnung, dessen Farbton von der Tiefe des Gitters, also der Gitterfurchen abhängt und sich mit dieser ändert. Ferner tritt aus einem Fleck oder Bereich, der zwei sich kreuzende sinusförmiqe Gitter mit richtiger Tiefe enthält, praktisch kein Licht im Bündel nullter Ordnung aus. Ein solcher Fleck oder Bereich repräsentiert daher Schwarz. Andererseits erhält man weißes und unbuntes Ausgangslicht im Bündel nullter Ordnung von einem Fleck oder Bereich, der keinerlei beugende Struktur aufweist. Eine graue Fläche läßt sich durch Rasterung erzeugen, in dem man die relativen Anteile der Schwarz darstellenden Flächen und Weiß darstellenden Flächen innerhalb des betrachteten Flächenbereiches entsnrechend bemißt.
Die bekannten subtraktiven Beugungs-Transmissionslichtfilter können Bildinformation darstellen und durch Warmpressen einer entsprechenden Beugungs-Transmissionslichtfiltermater in eine Oberfläche einer thermoplastischen Schicht in Massenfertigung hergestellt werden. Die Herstellung einer Präge- oder Preßmater zur Herstellung eines Beugungs-Transmissionslichtfilters für die subtraktive Lichtfilterung ist in der DE-OS 27 15 089 beschrieben. Man verwendet hierfür ein Aufzeichnungsmaterial mit einem Metallsubstrat, das eine Oberfläche mit einer Beugungsgitterstruktur aufweist, die mit einer Photolackschicht überzogen ist. Die Photolackschicht wird mit einem Lichtbild belichtet, das Weiß und nicht Weiß darstellende Bereiche enthält. Der belichtete Photolack wird dann entwickelt, wobei das Beugungsgitter lediglich in den Weiß darstellenden Bereichen ganz freigelegt wird und die freigelegten Bereiche werden dann durch Galvanisieren und/oder fitzen eingeebnte, um die freigelegten Teile des Gitters auszulöschen. Man entfernt schließlich den Rest des Photolackes und erhält dadurch die endgültige Prägemater. Durch Warmpressen einer solchen Prägemater in eine Oberfläche eines transparenten thermoplastischen Materials erhält man die Bildinformation darstellendes mit subtraktiver Lichtfilterung durch Beugung arbeitendes Lichtfilter.
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Die Herstellung von solchen Beugunqslichtfiltern, beispielsweise Microfiche-Bildem durch Heißpressen einer Schicht oder Folie aus einem thermoplastischen Material ist sehr billig, solange von einer Mater eine größere Anzahl von Abdrücken hergestellt wird. In diesem Falle teilen sich ja die Vorbereitungskosten für die Herstellung der Prä.gemater auf viele Kopien auf. Man benötigt jedoch häufig nur ein einziges oder ganz wenige mit subtraktiver Beugungslichtfilterung arbeitende Transmissionslichtfilter, die ein vorgegebenes räumliches oder flächiges Informationsmuster (das BiId- und/oder graphische Information enthalten kann) darstellt. Es ist beispielsweise im Falle eines Personal kartei, die eine größere Anzahl von Beschäftigten umfaßt, wünschenswert, für jeden Beschäftigten eine ergänzbare Personalkartei aus mit subtraktiver Beugungslichtfilterung arbeitenden Transmissionslichtfiltern in Form von Microfiches oder Mikrofilmen zu führen. In Fällen dieser Art wären die Kosten für das Prägen der Lichtfilter mittels einer Prägemater prohibitiv.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl ein Verfahren zum unmittelbaren Erzeugen jedes beliebigen räumlichen Informationsmusters in einer Fläche eines Bereiches vorhandenen, mit subtraktiver Beugungslichtfilterung arbeitenden Transmissionslichtfilters, als auch ein bestimmtes Aufzeichnungsmaterial für solche mit subtraktiver Beugungslichtfilterung arbeitende Transmissionslichtfilter, das sich besonders für die Aufzeichnung von räumlichen Informationsmustern oder -Verteilungen eignet, anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. das Aufzeichnungsmaterial mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. Aufzeichnungsmaterials.
Im folgenden werden Ausführungsbeispfele der ERfindunq unter Be-
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zugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1a eine schematische Darstellung eines mit subtraktiver Beugungslichtfilterung arbeitenden Transmissionslichtfilters für Schwarz/Weiß vor der Aufzeichnung von Information;
Fig. 1b das Schwarz/Weiß-Filter gemäß Fig. 1 nach dem Aufzeichnen eines Informationsmusters;
Fig. 2a ein mit subtraktiver Beugungslichtfilterung arbeitendes Transmissionsfarbfilter vor dem Aufzeichnen von Information;
Fig. 2b das Farbfilter gemäß Fig. 2a nach dem Aufzeichnen einer bestimmten räumlichen Information;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Verfahrens zum direkten Erzeugen eines gewünschten räumlichen Informationsmusters in einem Bereich eines mit subtraktiver Beugungslichtfilterung arbeitenden Transmissionslichtfilters, das eine vorgeprägte Kunststoff-Folie enthält;
Fig. 4 eine Abwandlung des in Fig. 3 dargestellten Aufzeichnungs. materials, das einen mit der geprägten Oberfläche der Kunststoff-Folie in Berührung stehenden Strahlungsabsorber enthält;
Fig. 5a, 5b und 5c schematische Darstellungen dreier verschiedener Typen von vorgeprägten Kunststoff-Folien zur Aufzeichnung eines gewünschten räum!ichen Informationsmusters.
Das in Fig. 1a dargestellte, mit Beugung arbeitende Transmissionslichtfilter für subtraktive Schwarz/Weiß-Filterung enthält eine Folie oder Platte aus einem transparenten Material 100, das einen vorgegebenen Brechungsindex η hat und von einem Medium umgeben ist, dessen Brechungsindex η., ist. Das umgebende Medium ist normalerweise Luft, deren Brechungsindex n.
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praktisch gleich 1 ist. Bei dem Material 100 handelt es sich vorzugsweise um ein thermoplastisches Material, wie Polyvinylchlorid (PVC), dessen Brechungsindex η etwa 1,5 beträgt. In die obere Oberfläche des Materials 100 ist eine sinusförmige Beugungsstruktur 102 in Form eines Reliefmusters voreingepräft. Die sinusförmige Beugungsstruktur 102 kann aus einem einzigen sinusförmigen Beugungsgitter (Strichgitter) bestehen, vorzugsweise besteht sie aus zwei gekreuzten sinusförmigen Beugungsgittern, wie es in der US-PS 4 062 628 bzw. der DE-OS 2 702 015 beschrieben ist.
Die von Spitze zu Spitze gerechnete Amplitude der sinusförmigen , beugenden Reliefstruktur 102 beträgt typischerweise 1,5 bis 2,5 [im.
In Fig. 1b ist ein bestimmtes räumliches Informationsmuster dargestellt, das unmittelbar auf der Oberfläche der Folie oder Platte aus dem Material 100 aufgezeichnet ist. Wie Fig. 1b zeigt, sind bei dem aufgezeichneten Muster örtliche Bereiche, wie der Bereich 104, der sinusförmigen beugenden Struktur 102 entsprechend der durch das Muster dargestellten räumlichen Information ausgelöscht oder getilgt. Wenn das mit subtraktiver Filterung durch Beugung arbeitende Filter gemäß Fig. 1b mit weißem Licht beleuchtet wird, liefern die Flächenbereiche, wie der Bereich 104, in denen die Beugungsstruktur örtlich ausgelöscht ist, ein Ausgangslichtbündel nullter Ordnung, das eine relativ hohe Intensität hat und Weiß darstellt. Die übrigen, nicht ausgelöschten Flächenbereiche, die die sinusförmige beugende Struktur 102 des mit subtraktiver Filterung durch Beugung arbeitenden Lichtfilters gemäß Fig. 1b noch enthalten,!iefern Ausgangslicht nullter Ordnung, das eine verhältnismäßig niedrige Intensität hat und Schwarz darstellt.
Das örtliche Auslöschen oder Tilgen der sinusförmigen beugenden Struktur entsprechend einem gewünschten räumlichen Informationsmuster kann auf verschiedäne Weise geschehen. Beispielsweise kann man das gewünschte räumliche Informationsmuster dadurch aufzeichnen, daß man mit einer Feder eine Aufzeichnungsflüssigkeit ("Tinte"), deren Brechungsindex im wesentlichen gleich dem des Materials 100 ist, aufbringt und dadurch die Rillen oder
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Vertiefungen der sinusförmigen beugenden Struktur 102 ausfüllt. Die Aufzeichnungsflüssigkeit soll vorzugsweise schnell trocknen, damit ein Verlaufen der Aufzeichnung-infolgen einer Kapillarwirkung der Gitterfurchen der beugenden Struktur vermieden wird. Die Aufzeichnungsflüssigkeit kann eine organische Substanz, wie ein Polymer mit passendem Brechungsindex, enthalten, die in einem flüchtigen Lösungsmittel gelöst ist. Ein örtliches Auslöschen der Gitterstruktur kann auch durch Einwirkung von Schlag oder Druck, z.B. mittels eines Schreibmaschinen-Typenhebels erfolgen, wenn das Material 100 unter Druckeinwirkung ausreichend fließt. Vorzugsweise erfolgt die örtliche Auslöschung der sinusförmigen beugenden Struktur 102 entsprechend einem gewünschten räumlichen Informationsmuster jedoch dadurch, daß die die beugende Struktur bildende Oberfläche des aus einem thermoplastischen Material 100 bestehenden Aufzeichnungsmaterials entsprechend dem aufzuzeichnenden Muster örtlich so stark erwärmt wird, daß das thermopiastische Material an der Oberfläche fließt; die Oberflächenkräfte bewirken dann eine Einebnung der sinusförmigen beugenden Struktur 102. Um bei der Wiedergabe einen guten Kontrast zwischen den ausgelöschten und den nicht ausgelöschten Bereichen zu gewährleisten, sollte die von Spitze zu Spitze gerechnete Amplitude der beugenden Reliefstruktur in den ausgelöschten Bereichen auf weniger als etwa 0,2 um verringert werden.
Das inFig. 2a dargestellte, mit subtraktiver Filterung durch Beugung arbeitende Transmissionsfarbfilter enthält eine Platte oder eine Folie aus einem Material 200, das vorzugsweise thermoplastisch ist und in dessen obere Seite eine rechteckwellenförmige beugende Struktur 202 eingeprägt wirde. Das in Fig. 2a dargestellte Farbfilter entspricht dem in Fig. 1a dargestellten Schwarz-Weißfilter in jeder Hinsicht mit der Ausnahme, daß bei dem Filter gemäß Fig. 2a eine rechteckwellenförmige beugende Struktur anstelle der sinusförmigen beugenden Struktur des filters gemäß Fig. 1a verwendet wird. Wie in der bereits erwähnten US-PS 3 957 354 bzw. der DE-OS 26 02 790 beschrieben ist, liefert das Beugungsfarbfilter gemäß Fig. 2a bei Beleuchtung mit weißem Licht Ausgangslicht nullter Ordnung mit einem Farbton, der durch die Tiefe a1 der Furchen des rechteckwellenförmigen Gitters 202 bestimmt
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wird. Bei einer örtlichen Auslöschung des rechteckwellenförmigen Gitters 202, wie es im Bereich 204 der Fig. 2b dargestellt ist, entsteht weißes Ausgangslicht nullter Ordnung.
Die vorliegende Erfindung ist in gleicher Weise auf mit subtraktiver Filterung durch Beugung arbeitende Schwarz/Weiß-Filter gemäß Fig. 1a und 1b als auch für Farbfilter dieser Art, wie sie in Fig. 2a und 2b dargestellt sind, anwendbar. Wenn das Material 100 oder 200 aus einem Thermoplasten besteht und von Luft umgeben ist, und wenn der Thermoplast einen Brechungsindex von etwa 1,5 hat (was normalerweise der Fall ist), hat die Tiefe a' einen bestimmten Wert, der normalerweise zwischen 1 und 2,5 pm beträgt. Der Strichabstand d der jeweils verwendeten beugenden Strukturen ist vorzugsweise nicht größer als 2 um, er beträgt gewöhnlich etwa 1,5 \im. Bei bewährten praktischen Ausführungsformen werden Strichabstände von 1,4μιη und 1,7 pm verwendet.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Einrichtung, mit der ein gewünschtes räumliches Informationsmuster mit hoher Auflösung auf einer vorgeprägten Kunststoff-Folie des oben beschriebenen Typs aufgezeichnet werden kann, in dem die beugende Struktur dieser Folie mit einem durch ein Signal modulierten, fokussierten und abgelenkten Laserstrahl örtlich erhitzt wird. Der das Aufzeichnungsmaterial abtastende, fokussierte und mit dem Signal modulierte Laserstrahl wird durch eine Laserstrahlquelle 300 erzeugt, die wie in der Laserstrahlaufzeichnungstechnik üblich aufgebaut sein kann und einen Laser enthält, der ein Lichtbündel vorgegebener Wellenlänge oder Wellenlängen im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektral bereich liefert. Die Laserstrahlungsquelle 300 enthält ferner einen Modulator, wie einen elektrooptischen Kristall, mit der der Laserstrahlung entsprechend einem Informationssignal intensitätsmoduliert werden kann. Für die Ablenkung des Laserstrahls enthält die Laserstrahlungsquelle geeignete Ablenkvorrichtungen, wie bewegliche Spiegel, sowie eine Abbildungsoptik, so daß die die beugende Struktur bildende Oberfläche 302 der vorgeprägten Kunststoff-Folie 304 mit dem signalmodulierten und fokussierten Laserstrahl 306 abgerastert werden kann.
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Die vorgeprägte Kunststoff-Folie 304 soll zumindest an der Oberfläche 302 otpische Strahlung der Laserwellenlänge relativ gut absorbieren, so daß eine effektive Erhitzung stattfindet. Da die meisten thermoplastischen Materialien, wie PVC, im ultravioletten Spektral bereich (JL < 300 nm) absorbieren, kann die Wellenlänge der Strahlung des Laserstrahlungsbündels 306 im ultravioletten Spektral bereich liegen. In einem solchen Falle absorbiert eine Kunststoff-Folie, die im sichtbaren Spektral bereich transparent ist, die Ultraviolettstrahlung des Laserstrahls 306 stark. Eine Ultraviolettstrahlungsquelle erfordert jedoch nicht nur einen Ultraviolett-Laser sondern auch eine Optik, wie Linsen, die aus UV-durchlässigen Materialien bestehen. Dies erhöht die Kosten der Strahlungsquelle im Vergleich zu einer Laserstrahlungsquelle für sichtbares Licht erheblich. Bei Verwendung von sichtbarer Strahlung muß man andererseits Maßnahmen treffen, um zu gewährleisten, daß die sichtbare Strahlung an der Oberfläche 3D2 genügend gut absorbiert wird, um den Kunststoff an der betreffenden Stelle auf seine Schmelz- oder Fließtemperatur zu erhitzen.
Eine Möglichkeit, eine effektive Erhitzung zu gewährleisten, wenn das Filter aus einem klaren Kunststoff besteht, ist in Fig. 4 dargestellt. In diesem Falle wird die Oberfläche 302 an die Oberfläche eines Strahlungsabsorbers 400 angelegt und die Kunststoff-Folie 304 wird von der Rückseite mit einem Aufzeichnungs-Laserstrahlungsbündel 402 belichtet, das eine Wellenlänge im sichtbaren Spektral bereich hat und auf die Oberfläche des Absorbers 400 fokussiert ist. Der Absorber 400 für die Laserstrahlung besteht aus einem Material, das zumindest bei der Wellenlänge des Strahlungsbündels 402 stark absorbiert und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat. Der Absorber kann beispielsweise aus Glas bestehen, das so gefärbt ist, daß es bei der Wellenlänge des Laserstrahlungsbündels 402 absorbiert. Eine Nachteil der in Fig. 4 dargestellten Anordnung besteht darin, daß die Wärme durch Leitung vom Absorber 400 auf die Oberfläche 302 übergehen muß und nicht in letzterer selbst erzeugt wird.
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f-
' Eine andere Möglichkeit, die Absorption von sichtbarem Licht, das als Aufzeichnungsbündel verwendet wird, zu erreichen und ohne Strahlungsabsorber 400 auskommt, besteht darin, einen die sichtbare Strahlung des zur Aufzeichnung verwendeten Laserstrahlungsbündels absorbierenden Farbstoff zumindest im Oberflächenbereich der Kunststoff-Folie 304 oder auf der Oberfläche 302 selbst anzuordnen. Um eine effektive Erhitzung zu gewährleisten, sollten miridestens etwa 10 bis 20% des Lichtes in der Nähe der Oberfläche 302, d.h. innerhalb von etwa 2 \im, absorbiert werden. Eine stärkere Absorption ist nicht wünschenswert, da der Aufzeichnungswirkungsgrad nicht wesentlich stärker wird, die resultierende Absorption, die im Mittel über den gesamten sichtbaren Spektralbereich eintritt, jedoch erhöht wird und bei der Wiedergabe eine zusätzliche Abschwächung des Ausgangslichtes nullter Ordnung bewirkt, wodurch die Helligkeit des projizierten oder betrachteten Bildes unnötig verringert wird.
Man kann also insbesondere, wie es in Fig. 5a dargestellt ist, das ganze aus Kunststoff bestehende Filter 300, das normalerweise aus einer Folie mit einer Dicke in der Größenordnung von 100 bis 200 μπι beträgt, in der Masse färben. Da jedoch nur der Farbstoff in der Nähe der Oberfläche 302 zur Erhitzung der Oberfläche beiträgt, verursacht in diesem Falle der Farbstoff in den übrigen Bereichen des Filters eine unerwünschte Verringerung der Helligkeit des projizierten Bildes.
Bei der in Fig. 5b dargestellten zweiten Möglichkeit wird ein Substrat 304 aus klarem Kunststoff verwendet und dieses lediglich auf der die Beugungsstruktur bildenden Oberfläche 302 mit einer dünnen Schicht aus Farbstoff überzogen. Eine solche Schicht wird im allgemeinen eine Dicke von nur etwa 100 bis 200 nm haben. Ein solcher Farbstoffüberzug absorbiert zwar das Licht des zur Aufzeichnung verwendeten Lichtbündels gut, die darunter liegende Kunststoffschicht, die die beugende Struktur bildet, wird jedoch lediglich indirekt durch Wärmeleitung von der Farbstoffschicht auf ihren Schmelz- oder Fließpunkt erhitzt. Bei Verwendung kurzer, intensiver Lichtimpulse kann hier eine erhebliche Temperaturdifferenz zwischen dem Farbstoffüberzug und dem darunter liegenden Kunststoff auftreten und es können Pro-
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bleme durch überhitzung und Verdampfung des Farbstoffes entstehen.
Die beste Lösung, die in Fig. 5c dargestellt ist, besteht darin, eine geprägte Kunststoff-Folie 304 zu verwenden, die eine untere, klare Substratschicht 500 aus Kunststoff enthält, deren Dicke in der Größenordnung von etwa 100 bis etwa 200 μπι liegenkann und die mit einer dünnen gefärbten Kunststoffschicht 502 bedeckt ist, deren Dicke in der Größenordnung von 1 bis 2 pm liegt. Die Oberfläche der dünnen Schicht 502 bildet die Oberfläche 302 der beugenden Struktur. Die in Fig. 5c dargestellte Anordnung stellt ein mit subtraktiver Lichtfilterung durch Beugung arbeitendes Filterrohlingoder Aufzeichnungsmaterial dar, das sich besonders für eine Aufzeichnung eines gewünschten räumlichen Informationsmusters durch sichtbare Strahlung eignet. Die Strahlung wird unmittelbar in denjenigen Teil des Aufzeichnungsmaterials absorbiert, der erhitzt und zum Fließen gebracht werden soll und die Ober-Alles-Absorption des Filters bei der Wiedergabe ist minimal.
Ein Filterrohling oder Aufzeichnungsmaterial der in Fig. 5c dargestellten Art kann wie folgt hergestellt werden:
Eine Nickelmater mit der erforderlichen Reliefstruktur (gewöhnlich einer sinusförmigen Kreuzgitterstruktur, wie sie in der US-PS 4 062 628 beschrieben ist) wird durch ein Schleuder- oder Rollenbeschichtungsverfahren mit einer dünnen Schicht (Dicke z.B. etwa 2 um) aus einer Lösung von PVC und einem Farbstoff in einem Lösungsmittel überzogen.
Eine typische Lösung hat, bezogen auf das Gewicht, die folgende Zusammensetzung:
Lösungsmittel: 30 Teile Tetrahydrofuran (THF)
10 Teile Toluol Polyvinylchlorid: 10 %
Farbstoff: 0,05 %
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-y-
Als Farbstoff können ζ B. öllösliches Geld und/oder Fluorescein verwendet werden. Mit der gefärbten PVC-Schicht wird dann ein Blatt einer beispielsweise etwa 150 μηι dicken klaren PVC-FoIie verschmolzen. Nach dem Abkühlen wird die zusammengesetzte PVC-FoIie von der Nickelmater abgelöst und man hat dann die in Fig. 5c dargestellte Anordnung. Andere Möglichkeiten, ein Anordnung der in Fig. 5c dargestellten Art herzustellen, bestehen darin, auf eine klare PVC-FoIie eine dünne gefärbte PVC-Schicht aufzuwalzen oder aufzukaschieren und dann die Reliefstruktur einzuprägen oder die Struktur durch aufeinanderfolgendes Aufgießen von Lösungen zu bilden. Die Konzentration des Farbstoffes in der Schicht 502 soll so hoch sein, daß der größte Teil der die Aufzeichnung bewirkenden Energie genau da, wo sie gebraucht wird, also in unmittelbarer Nähe der Oberfläche 302 absorbiert wird. Da die Schicht 502 andererseits relativ dünn ist,,.bleibt die Abschwächung des bei der Wiedergabe verwendeten Lichtes im sichtbaren Spektral bereich im Mittel klein, so daß ein relativ helles Bild nullter Ordnung erzeugt werden kann.
Die Farbe des Farbstoffes ist komplementär zur absorbierten Farbe. Ein gelber Farbstoff absorbiert also blaues Licht; ein cyanfarbener Farbstoff absorbiert rotes Licht und ein magentafarbener Farbstoff absorbiert grünes Licht. Generell soll die Absorptionscharakteristik des Farbstoffes zu der Wellenlänge der Strahlung des verwendeten Lasers passen. So sind z.B. bei Verwendung von He-Cd-oder Argon-Laser, die blaues Licht emittieren, gelbe Farbstoffe gut geeignet, um ein gewünschtes räumliches Informationsmuster auf einem mit subtraktiver Filterung durch Beugung arbeitenden Schwarz-Weiß-Filter aufzuzeichnen. Bei der Wiedergabe werden in diesem Falle weiße Bereiche in gelber Farbe wiedergegeben, die ebenfalls einen hohen Kontrast bezüglich Schwarz ergibt. Bei Verwendung der in Fig. 5b dargestellten Anordnung ist es möglich, die oberflächliche Farbschicht, z.B. durch Abwaschen mit einem Lösungsmittel zu entfernen, nachdem das gewünschte räumliche Informationsmuster aufgezeichnet worden ist, so daß weiße Bereiche bei der Wiedergabe auch tatsächlich weiß wiedergegeben werden.
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Ab-
-μ-
Man kann auch absorbierende Farbstoffe verwenden, um den Kunststoff für eine Aufzeichnungsstrahlung mit einer Wellenlänge außerhalb des sichtbaren Spektralbereiches zu sensibilisieren, z.B. für Strahlung im Ultravioletten Spektral bereich von 300 bis 400 nm oder für Strahlung im nahen Infrarot zwischen etwa 700 und 1000 nm, die z.B. mit einem Halbleiterinjektionslaser erzeugt werden kann, der Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 900 nm emittiert.
Bei Verwendung kurzer Laserstrahlungsimpulse hoher Spitzenleistung lassen sich räumliche Informationsmuster sehr hoher Auflösung erzeugen und hohe Aufzeichnungsempfindlichkeiten erreichen. Beispielsweise können mit einem Argonlaser, dessen 488 nm-Strahlung in Form von Lichtimpulsen durch ein 20x-0bjektiv auf eine gelb gefärbte Oberflächenschicht fokussiert ist, mit etwa 60 ns dauernden Strahlungsimpulsen Flecke mit einem Durchmesser von etwa 3 μηι (entsprechend etwa zwei Gitterstrichen) aufgezeichnet werden} was einer Bestrahlungsstärke von etwa 150 mJ/cm entspricht. Bei längeren Impulsen wird ein größeres Volumen des Kunststoffes erhitzt, da die Wärme in den Kunststoff abgeleitet wird, und man braucht daher im Verhältnis mehr Energie, um die Oberflächenschicht des Kunststoffes auf eine vorgegebene Temperatur zu bringen. Es wurde festgestellt, daß die für die Exposition erforderliche Energie in einem Bereich der Impulsdauer t von weniger als 10" s bis zu 10" s sich ungefähr mit t ' ändert.
Eine lokale Erhitzung kann auch auf andere Weise als durch die beschriebene LaserstrahlungsquelIe 300 bewirkt werden. Beispielweise kann man anstelle des modulierten abgelenkten Laserstrahlungsbündels zum Aufzeichnen eines räumlichen Informationsmusters auch mit Kontaktkopieren arbeiten. In diesem Falle kann man eine im wesentlichen annähernd punktförmige Strahlungsquelle in Form einer UV-Blitzröhre verwenden, deren Strahlung durch eine sphärische Linse kollimiert wird, oder alternativ eine linienförmige Blitzröhre verwenden, von der durch eine Zylinderlinse ein sehr helles strichförmiges Bild erzeugt wird, durch das der Kunststoff
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transla'torisch bewegt wird. Ferner kann man mit Projektion anstatt mit Kontaktkopieren arbeiten, um den Kunststoff entsprechend einem vorgegebenen Muster örtlich zu erhitzen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf direkte Erzeugung von räumlichen Informationsmustern in einem Bereich eines mit subtraktiver Filterung durch Beugung arbeitenden Transmissionsfilters beschränkt, das in erster Linie selbst für die Erzeugung eines Bildes durch das Bündel nullter Ordnung verwendet werden soll. Die vorliegende Erfindung läßt sich vielmehr auch zum Erzeugen von Matern anwenden, die direkt oder indirekt für das Pressen oder Prägen von Kopien verwendet werden können, die dann die Aufzeichnungsträger für die Bild- oder Informationsreproduktion darstellen.
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Claims (1)

  1. RCA Corporation
    New York N.Y. (V.St.A.)
    Verfahren zum Erzeugen eines Informationsmusters in einem subtraktiven Beugungs-Transmissionslichtfilter und Aufzeichnungsmaterial hierfür
    Patentansprüche
    1. Verfahren zum unmittelbaren Erzeugen eines beliebigen räumlichen Informationsmusters in einem Bereich eines mit subtraktiver Filterung durch Beugung arbeitenden Transmissionslichtfilters unter Verwendung einer Schicht, die eine Oberfläche mit einer vorher geformten vorgegebenen beugenden Struktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter die Schicht, die transmissionsfähig ist, enthält, so daß das Filter anfänglich eine übertragungsfunktion für das Ausgangslicht nullter Ordnung hat, die durch die vorgegebene beugende Struktur bestimmt wird, und daß die beugende Struktur in Bereichen entsprechend dem gewünschten räumlichen Informationsmuster örtlich ausgelöscht wird.
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    -Ο Ι. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transmissionsfähige Schicht ein thermoplastisches Material hat und daR die beugende Struktur dadurch ausgelöscht wird, daß die Oberfläche entsprechend dem gewünschten räumlichen Inforniationsmuster soweit erhitzt wird, daß das thermoplastische Material in den örtlich erhitzten Oberflächenbereichen verläuft und dadurch die dort vorhandene vorgeformte beugende Struktur beseitigt.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material im Wellenlängenbereich einer vorgegebenen einfallenden Strahlung absorptionsfähig ist und daß die Oberfläche zur örtlichen Erhitzung mit der vorgegebenen Strahlung entsprechend dem gewünschten räumlichen Informationsmuster beaufschlagt wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material einfallende Ultraviolettstrahlung absorbiert und daß die Oberfläche entsprechend dem gewünschten räumlichen Informationsmuster mit Ultraviolettstrahlung bestrahlt wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material einen Farbstoff enthält, der in einem vorgegebenen Wellenlänqengebiet des sichtbaren Spektralbereiches absorbiert und daß die Oberfläche entsprechend dem gewünschten räumlichen Informationsmuster mit Strahlung bestrahlt wird, deren Wellenlänge in dem vorgegebenen Wellenlängengebiet liegt.
    6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mit Strahlungsimpulsen erfolgt, deren Dauer jeweils zwischen 60 ns und 10 ms liegt und deren Intensität für die erforderliche örtliche Erhitzung ausreicht.
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    7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beugende Struktur ein Beugungsgitter mit einem vorgegebenen Linienabstand enthält und daß die Bestrahlung mit Strahlungsimpulsen erfolgt, deren Dauer und Intensität so gewählt sind, daß die örtliche Erhitzung in einem Fleck erfolgt, dessen Durchmesser etwa dem Doppelten Linienabstand entspricht.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichn e t, daß die Dauer und Intensität der Strahlungsimpulse und die Ausdehnung der Strahlung so gewählt sind, daß eine örtliche Erhitzung in einem Fleck mit einem Durchmesser von etwa 3 Mikrometer stattfindet.
    9. Aufzeichnungsmaterial zum Herstellen eines mit subtraktiver Lichtfilterung durch Beugung arbeitenden Lichtfilter zur Aufzeichnung eines gewünschten räumlichen Informationsmusters durch Exposition mittels einer vorgegebenen Strahlung, mit einer Substrat^schicht aus einem Material, das für die vorgegebene Strahlung transparent ist und diese Strahlung nicht wesentlich absorbiert, dadurch gekennzeichnet,
    daß auf einer Seite der Substratschicht eine thermoplastische Schicht angeordnet ist, welche ein die vorgegebene Strahlung absorbierendes Material enthält und eine zu einer vorgegebenen Beugungsstruktur vorgeformte Außenseite hat, so daß sich ein vorgegebenes, mit subtraktiver Filterung durch Beugung arbeitendes Filter ergibt.
    10. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratschicht aus einem vorgegebenen thermoplastischen Material besteht, das von "Natur aus transparent ist und die vorgegebene Strahlung praktisch nicht absorbiert, und daß die thermoplastische Schicht die vorgegebene Strahlung absorbiert.
    11. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeic hnet, daß die thermoplastische Schicht das thermo-
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    plastische Material und eine zusätzliche Substanz, die die vorgegebene Strahlung absorbiert, enthält; daß die vorgegebene Strahlung farbiges Licht mit einer Well en!ängenverteilung in einem vorgegebenen Teil des sichtbaren Spektralbereichs ist, und daß die absorptionsfähige Substanz ein Farbstoff ist, der Licht mit Wellenlängen in dem vorgegebenen Teil des sichtbaren Spektralbereiches absorbiert, für Licht mit Wellenlängen im übrigen Teil des sichtbaren Spektralbereiches jedoch im wesentlichen transparent ist.
    12. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Substratschicht angeordnete thermoplastische Schicht eine Dicke von etwa 1 bis Mikrometer hat.
    13. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Dicke von mindestens 100 Mikrometer hat.
    14. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beugende Struktur ein Beugungsgitter mit einem Linienabstand von höchstens 2 Mikrometer enthält.
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