ES2327030T3

ES2327030T3 - Dsipositivo optico difractivo y procedimiento de fabricacion.

Info

Publication number: ES2327030T3
Application number: ES02747573T
Authority: ES
Inventors: Zbynek Ryzi; Kenneth John Drinkwater; Frantisek Matejka
Original assignee: Optaglio Ltd
Current assignee: Optaglio Ltd
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2009-10-23
Anticipated expiration: 2022-07-16
Also published as: DE60232075D1; CZ2004147A3; US20070284546A1; US20040247874A1; WO2003009225A2; WO2003009225A3; US7435979B2; RU2004104348A; DK1407419T3; EP1407419B1; GB0117391D0; US7358513B2; PT1407419E; EP1407419A2; ATE429685T1; AU2002317963A1

Abstract

Procedimiento de producción de un dispositivo óptico por medio de litografía por haz de electrones, en el que el dispositivo es escrito por exposición por un haz de electrones que tiene una anchura mínima de 100 nm dentro de una resina fotosensible sensible a un haz de electrones y que incluye la etapa de variar la forma y/o el tamaño del punto del haz de electrones en cualquier dimensión lateral durante una pasada litográfica de manera continua entre exposiciones sucesivas, por múltiplos de la anchura mínima, y con una precisión de colocación equivalente a la dicha anchura mínima y para optimizar el factor de relleno para el nivel de relleno cerca del borde de un patrón escrito, para garantizar un patrón continuo en el dispositivo.

Description

Dispositivo óptico difractivo y procedimiento de fabricación.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a dispositivos ópticos y procedimientos relacionados de fabricación y verificación. En particular, pero no exclusivamente, la invención se refiere a dispositivos de seguridad antifalsificación que emplean el principio de difracción óptica, y a una forma mejorada de dispositivo óptico de seguridad para uso en la protección de documentos y artículos de valor contra la falsificación y para verificar la autenticidad.

Se conocen varias formas de tales dispositivos y se usan para probar la autenticidad de artículos de valor y para impedir su duplicación fraudulenta. Son ejemplos de tales artículos los billetes de banco, tarjetas de plástico, documentos de valor como timbres fiscales, documentos de viaje como pasaportes y también bienes valiosos en sí.

Los dispositivos basados en el principio de difracción óptica han resultado útiles para tales propósitos ya que pueden producir, por el procedimiento de difracción óptica, una imagen ópticamente variable con rasgos característicos como profundidad y paralaje (hologramas) y rasgos de movimiento y cambios de imagen (dispositivos de rejilla de difracción meramente y algunos dispositivos holográficos). Tales dispositivos difractivos de formación de imágenes ópticamente variables se usan como dispositivos antifalsificación tanto porque sus efectos son muy reconocibles como porque no pueden ser duplicados por tecnologías de impresión, y porque para su producción se requieren técnicas ópticas y de ingeniería específicas y difíciles de reproducir.

Tales dispositivos difractivos de formación de imágenes ópticamente variables se fabrican generalmente para producir efectos basados en técnicas holográficas o de rejilla de difracción pura y a menudo comprenden estructuras de relieve superficial estampado como las conocidas desveladas en el documento Practical Holography, Graham Saxby, Prentice Hall 1988. Estas estructuras de dispositivos se aplican típicamente a documentos de valor, tarjetas de plástico y artículos de valor que han de ser protegidos en forma de lámina de estampación en caliente holográfica o difractiva o etiquetado holográfico o difractivo, a menudo a prueba de manipulación.

Existen diversas formas de dispositivos de rejilla de difracción pura ya conocidos y en uso como dispositivos de seguridad. Un ejemplo se desvela en el documento US-A-4568141, que describe un elemento de autentificación óptica por difracción que proporciona un patrón de color que se desplaza a una velocidad determinada a lo largo de una pista predeterminada cuando el documento es iluminado desde una primera dirección, y se ve desde una segunda dirección. El dispositivo descrito está constituido por una estructura de rejilla de difracción plana que define una pista predeterminada en la que varía al menos una de la frecuencia espacial o la orientación angular a lo largo de dicha pista de manera que cuando el dispositivo es iluminado y girado en un plano, las regiones adyacentes de la estructura de rejilla de difracción difractan sucesivamente la luz para hacer que quien lo ve vea un patrón de color que parece desplazarse a lo largo de la pista de movimiento. Cada elemento de este dispositivo comprende una rejilla de difracción plana pura y no forma una imagen fuera del plano del dispositivo.

Un procedimiento de fabricación para tal original de rejilla de difracción se desvela en el documento US-A-4761252 y emplea una técnica que usa un punzón para imprimir pequeñas áreas sucesivas de un troquel de estampación flexible dentro de una hoja de material termoplástico.

Además, el documento US-A-5034003 desvela otra forma de dispositivo óptico de seguridad que usa rejillas de difracción para producir una imagen cambiante grabando en el dispositivo conjuntos de píxeles con cada píxel estando constituido por pequeñas áreas de diferentes frecuencias y orientaciones espaciales de la rejilla y que sirven para formar una imagen difractada visible desde diferentes direcciones. En este dispositivo, un dispositivo difractivo cambia entre dos imágenes repetidas creadas partiendo el dispositivo en varios conjuntos de píxeles entrelazados, con cada píxel dividido en subpíxeles de rejillas de difracción planas con diferentes subpíxeles que corresponden a diferentes direcciones de repetición. Este dispositivo sólo forma imágenes situadas sobre el plano de imagen del dispositivo. No hay prevista funcionalidad adicional dentro de la imagen como ángulo de visión aumentado o efectos de profundidad para proporcionar efectos de paralaje.

Otro procedimiento conocido de producción de un dispositivo de seguridad de rejilla de difracción pura es escribir directamente la estructura difractiva mediante el uso de litografía por haz de electrones, como las que se conocen en la técnica como Catpix, Pixelgram, y Exelgram. Algunos ejemplos de esto son los documentos WO-A-9103747, WO-A-9428444, WO-A-9318419, WO-A-9504948 y WO-A-9502200, WO-A-9823979 y WO-A-002067 que describen dispositivos ópticos difractivos de seguridad generados por haz de electrones.

El documento WO-A-9103737 describe un procedimiento de subdivisión de una imagen ópticamente invariante en un conjunto de píxeles que son asignados a frecuencias espaciales de difracción donde un factor de grisura para cada píxel determina la extensión de la curvatura de las líneas de la rejilla en cada píxel. El documento WO-A-9318419 describe un dispositivo de difracción óptica pixelada en el que cada píxel es una rejilla de difracción óptica individual donde los píxeles están dispuestos en grupos que contienen una multiplicidad de píxeles según una regla predeterminada, típicamente asignación a los píxeles más grandes de una imagen ópticamente invariante, para producir un efecto ópticamente variable visualmente observable. El documento WO-A-9428444 describe un dispositivo difractivo pixelado que incluye una multiplicidad de píxeles divididos a su vez en múltiples subpíxeles dispuestos en matrices cuadriculadas, donde los subpíxeles están dispuestos en grupos para cooperar para generar un dispositivo difractivo de imagen múltiple tras la iluminación. Debe observarse que todas las técnicas anteriores se limitan a subdividir imágenes en píxeles rectangulares que generalmente contienen rejillas de difracción de diversos tipos. El documento WO-A-950498 detalla la estructura de un dispositivo difractivo de relieve superficial que genera múltiples componentes de la imagen difractiva bajo iluminación donde la estructura difractiva está dividida en múltiples pistas discretas. El documento WO-A-describe la creación de un dispositivo difractivo de color partiendo de nuevo una imagen en una matriz de píxeles rectangular cuadriculada y subdividiendo además esta matriz en rejillas de difracción de componentes cuyas áreas relativas se ajustan para controlar el tono y la intensidad del color. El documento WO-A-9917941 describe un dispositivo difusor pixelado en el que los elementos difusos están dispuestos en píxeles y dispuestos además para que tengan regiones en escala de grises creadas usando estructuras de diferentes propiedades de dispersión. Una desventaja de las disposiciones de píxeles de imagen "Pixelgram" conocidas a partir de los documentos anteriores son las discontinuidades que resultan evidentes entre píxeles adyacentes, y en el Exelgram, las discontinuidades entre pistas. Estos espacios entre elementos conducen desventajosamente a efectos de dispersión difusa y efectos de difracción extraños. Además, los pequeños píxeles o las pistas tienen a incrementar la dispersión y reducir la eficiencia de relleno del área y el brillo. El documento WO-A-002067 describe un dispositivo difractivo que está constituido por elementos difractivos de fondo y elementos difractivos intersticiales dispuestos de manera que el efecto de difracción de los elementos de fondo es modulado por los elementos intersticiales.

También se conocen dispositivos ópticos difractivos de formación de imagen variable y han sido producidos por procedimientos holográficos, tales dispositivos se conocen por su uso en aplicaciones de seguridad, por ejemplo en tarjetas de crédito, billetes de banco, etc. Ejemplos de enseñanzas sobre tales estructuras de seguridad fabricadas holográficamente pueden encontrarse en los documentos US-A-5694229, US-A-5483363 y WO-A-9959036. De nuevo, estas enseñanzas están limitadas particularmente en su flexibilidad y gama de cobertura y rasgos microscópicos que pueden incorporarse.

También existen algunas enseñanzas en relación con estructuras holográficas o difractivas legibles por una máquina o visibles coherentemente como las usadas para seguridad. Por ejemplo, el documento US-A-4544266 revela la autentificación de un documento mediante el uso de una marca codificada basada en difracción legible por una máquina que es difícil de copiar, y el documento US-A-5101184 describe otra manera de leer con una máquina un dispositivo difractivo de seguridad detectando las diferentes intensidades de la luz difractada producida en diferentes direcciones por estructuras de relieve asimétrico.

Otro dispositivo de seguridad está constituido por un holograma de volumen y contiene un holograma visible visualmente combinado con un holograma de transmisión láser superpuesto como se desvela en el documento DE-A-3840037, donde la imagen del holograma de transmisión láser está diseñada para no poder discernirse bajo luz blanca pero está diseñada para leerse bajo luz láser coherente usando un visualizador o un dispositivo de lectura a máquina.

El documento US-A-5483363 describe cómo un holograma de relieve superficial estampado puede contener una segunda estructura difractiva superpuesta diseñada para poder leerse con una máquina creando una imagen fuera del plano.

Otro sistema y procedimiento holográfico para determinar qué objetos de una pluralidad de objetos visualmente indistinguibles han sido marcados con un indicador encubierto se desvela en el documento US-A-5825475 que revela varios objetos normalmente indistinguibles, algunos de los cuales han sido marcados con un indicador holográfico encubierto que está expuesto para ser visto pero que sólo es detectable cuando es iluminado con una luz de referencia coherente de longitud de onda predeterminada diseñada para ser evaluada por una forma específica de unidad de evaluación por escáner.

A partir del documento Proceedings of the SPIE, 1995, USA, vol, 2437, p.421-426, de V.A. Zlobin, se desvela una propuesta para hacer "Master masks for big patterns by electron beam lithography", además, a partir del documento Fifth European Conference on Power Electronics and Applications (Conf. Publ. Nº. 377) 1993, London, UK, vol.2, p.73-76, de V.A. Zlobin, se desvela la adaptación de la litografía por haz de electrones para producción de dispositivos semiconductores de potencia.

El documento US-A-5335113 desvela una disposición para controlar y procesar datos para obtener rejillas de difracción optimizadas por medio de una asignación de patrón local.

Por consiguiente, la actual invención trata de proporcionar una estructura óptica y un procedimiento de producción de la misma que tenga ventajas sobre tales dispositivos conocidos.

La presente invención trata de proporcionar una estructura de difracción óptica que tenga ventajas sobre tales dispositivos conocidos y también trata de garantizar un aparato y un procedimiento para producir tales dispositivos de difracción óptica con ventajas sobre otros aparatos y procedimientos conocidos en el campo.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de producción de un dispositivo óptico por medio de litografía por haz de electrones y tal como se define en la reivindicación 1.

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para producir un dispositivo óptico y tal como se define en la reivindicación 6.

Ventajosamente, la combinación de esta metodología de preprocesamiento de datos y una nueva técnica flexible de escritura por haz de electrones pueden combinarse para formar una nueva disposición y sistema para la grabación digital directa exacta de cualquier estructura holográfica o de rejilla de difracción mediante escritura por haz de electrones del patrón en silicio, por ejemplo. Tal disposición permite esencialmente una flexibilidad casi ilimitada con respecto a la microestructura que puede grabarse permitiendo que una enorme gama de estructuras ópticas sean grabadas y combinadas junto con una diversa gama de características (líneas rectas, líneas curvas continuas, formas geométricas), y dentro de un holograma pueden grabarse patrones tanto de rejilla de difracción como de holograma de Fourier y de holograma iridiscente.

Además, la resolución de motivos gráficos que se puede lograr de acuerdo con la presente invención se equipara a la resolución de la microestructura del propio holograma y estos patrones pueden dibujarse continuamente y sin recurrir a técnicas anteriores que implican partir los diseños gráficos en patrones de líneas y píxeles para grabar diferentes efectos.

Dentro del concepto de la presente invención hay completa flexibilidad para crear, por ejemplo, una imagen que visualiza múltiples imágenes difractivas cambiantes en diferentes ángulos de visión o movimiento aparente u otros efectos creando regiones de microestructuras superpuestas que repiten simultáneamente las dos o más imágenes diferentes o subdividiendo el diseño en cualquier matriz compleja de elementos gráficos (que pueden contener ellos mismos información adicional dentro de su espaciado, forma y disposición) y subdividiendo los dos canales difractivos entre matrices de estos subelementos arbitrarios, idealmente según una regla predeterminada o estadística.

Esta nueva técnica y la nueva clase de dispositivos ópticos así creados son particularmente adecuadas para aplicaciones de alta seguridad como tarjetas de crédito, billetes de banco, protección de marca y similares debido a que la amplia variación de efectos disponibles y la sumamente alta resolución permiten la creación de rasgos de seguridad de muy alta resolución. Esto permite la creación de imágenes difractivas de seguridad altamente distintivas con un grado muy alto de resistencia a la falsificación o reproducción mediante técnicas holográficas convencionales o de generación basada en difracción como la técnica conocida como creación de matriz de puntos.

En la técnica conocida, las técnicas de procesamiento de datos para creación accionada digitalmente, es decir, tanto para sistemas de matriz de puntos como particularmente para sistemas basados en haz de electrones como se indicó anteriormente, se basan típicamente en software basado en entrada de datos de dos niveles. El primer nivel comprende datos gráficos como datos de mapa de bits, por ejemplo, diseño gráfico de la estructura de holograma o difractiva que es convertido en un mapa de bits gráfico con una paleta definida especialmente. Cada píxel de datos gráficos representa una rejilla de difracción (con periodo y ángulo de líneas diferentes) o cualquier otro patrón a medida (rejillas circulares, gráficos especiales, estructura multinivel, etc.). El patrón interior dentro de un píxel o pista, normalmente una estructura difractiva pero no limitado a esto, se define en el segundo nivel de entrada de datos como se muestra en la Fig. 1.

Los sistemas basados en píxeles/pistas tienen ciertas limitaciones desde el enfoque del software/escritura que hacen alagunas exposiciones inefectivas, al considerar el tiempo de exposición, y que hacen que las estructuras difractivas expuestas generen ruido óptico adicional.

En primer lugar, debe apreciarse que toda la estructura difractiva está siendo pixelada. Tanto la estructura de píxeles gráficos como la estructura del tamaño del punto del haz de escritura causan generación de ruido óptico. Por ejemplo, se generará ruido en los espacios entre píxeles incluso dentro de áreas continuas de las rejillas porque en los límites de los píxeles normalmente hay algún área en blanco como en la Fig. 2, lo cual crea una estructura de rendijas muy finas por toda el área del holograma y para las transiciones de microestructura entre la microestructura las líneas entre pixeles pueden no ser continuas para las condiciones de fase, reduciendo la eficiencia del dispositivo. Este problema se produce normalmente sólo cuando se expone el tipo de estructura de holograma, porque las rejillas de difracción están predefinidas en librerías de rejillas con el algoritmo más efectivo que no rellena completamente toda el área de los píxeles.

En segundo lugar, la estructura de píxeles de un dispositivo difractivo limita la resolución gráfica de la imagen difractiva u holográfica, ya que cada píxel debe contener al menos aproximadamente diez líneas que crean una rejilla elemental. Esto conduce a aproximadamente un límite de 2000-3000 dpi en resolución gráfica para dispositivos basados en píxeles. Por ejemplo, la altura mínima de microtexto holográfico puede ser de 0,1 mm y en este caso la información acerca de la forma de la fuente se perderá. La estructura de los píxeles a veces también puede limitar la resolución en espectros espaciales de rejillas de difracción que rellenan los píxeles. En particular, a veces no es posible crear un ángulo arbitrario de líneas de rejilla (considerando el tamaño de píxel) con eficiencia de difracción optimizada sobre una gran área debido a discontinuidades entre píxeles. Esta limitación se muestra en la Fig. 3.

La presente invención tiene ventajas sobre las técnicas anteriores para superar las limitaciones anteriormente mencionadas.

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La invención se describe con más detalle en lo sucesivo, sólo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La Fig. 4 ilustra un punto del haz de electrones producida según una realización de la presente invención;

la Fig. 5 ilustra un área de microestructura;

las Figs. 6A-6C ilustran parámetros del punto del haz de electrones tal como surgen en una realización de la presente invención;

las Figs. 7A-7E ilustran diversos modos de exposición en las regiones limítrofes de áreas expuestas según realizaciones de la presente invención;

las Figs. 8A-8E ilustran el nivel de relleno de la exposición cerca de dichas regiones limítrofes;

las Figs. 9-11 ilustran la exposición de la estructura con una tolerancia relacionada con el tamaño del punto del haz de electrones;

la Fig. 12A ilustra una microestructura óptica que ofrece dos imágenes difractivas relacionadas con el tema de la presente invención;

la Fig. 12B ilustra posibles estructuras para una zona de la microestructura de la Fig. 12A;

las Figs. 13 y 14 ilustran ejemplos de patrones de subdivisión de subáreas de las imágenes de la estructura difractiva de las Figs. 12A y 12B;

las Figs. 15A y 15B ilustran dispositivos difractivos relacionados con el tema de la presente invención;

la Fig. 16A ilustra otro ejemplo de un dispositivo relacionado con el tema de la presente invención;

las Figs. 16B y 16C ilustran ejemplos de subdivisiones de área empleadas dentro de las realizaciones de la Fig. 16A;

la Fig. 17A ilustra ejemplos de áreas de subdivisión de compensación de paralaje;

la Fig. 17B ilustra un ejemplo de un dispositivo que emplea las subdivisiones de la Fig. 17A;

la Fig. 18 ilustra la imagen variable ofrecida por un dispositivo relacionado con el tema de la presente invención;

las Figs. 19A-19C ilustra ejemplos de dispositivos relacionados con el tema de la presente invención;

la Fig. 20 ilustra ejemplos de dispositivos relacionados con el tema de la presente invención y que incorporan estructuras de información microscópicas;

las Figs. 21A-21C ilustran realizaciones de estructuras según aspectos de autentificación relacionados con el tema de la presente invención;

la Fig. 22 ilustra una estructura difractiva relacionada con el tema de la presente invención;

la Fig. 23 ilustra una nueva disposición de subdivisiones relacionadas con el tema de la presente invención;

las Figs. 24A-24C ilustran un dispositivo óptico relacionado con el tema de la presente invención;

la Fig. 25 es un organigrama de un procedimiento según una realización de la presente invención; y

la Fig. 26 es un organigrama de un procedimiento según otra realización de la presente invención.

A lo largo de todo el texto, debe apreciarse que el procedimiento de formación de un holograma estampado o una estructura difractiva de relieve superficial estampado es en líneas generales como se conoce en la técnica (por ejemplo, el documento "Practical Holography" de G. Saxby) después de la etapa de exposición litográfica. Para formar un holograma estampado la imagen de relieve superficial expuesta por la litografía después del revelado se forma en resina fotosensible - es decir, sería plateada para depositar una capa conductora, se copia probablemente varias veces en un procedimiento de electrodeposición como se conoce en el campo para formar copias metálicas de la estructura y después, típicamente, se estampa por rodillos en un material plástico o una laca de estampación o una lámina caliente de material usando un procedimiento de termoformación, o se funde en un material curable por ultravioletas y luego se metaliza típicamente con aluminio u otro material reflectante, quizá cromo, por ejemplo, para formar un holograma estampado o una estructura difractiva de relieve superficial estampado como se conoce en la técnica. En un procedimiento alternativo la estructura difractiva de relieve superficial puede ser revestida con un reflector transparente como, típicamente, dióxido de titanio o sulfuro de cinc, como se conoce en la técnica, para formar una estructura difractiva de relieve superficial semitransparente que repite bajo iluminación una imagen visual por el procedimiento de difracción óptica, por ejemplo, para uso como revestimiento de protección de datos sobre un documento. Un procedimiento alternativo de formación de un revestimiento de datos es usar un procedimiento de desmetalización para desmetalizar parcialmente un reflector de aluminio, por ejemplo.

En un aspecto de la presente invención, se emplea litografía por haz de electrones y, en particular, la realización y actualización de un tamaño y forma del punto del haz de electrones que es variable continuamente durante una exposición para optimizar la estructura y el tiempo de exposición. Una disposición particularmente ventajosa incorporada a esta invención específicamente para la escritura de rasgos ópticos y otros rasgos microscópicos no difractivos es en la que la forma del punto del haz de electrones es rectangular, como se muestra en la Fig. 4, con tamaño variable que puede cambiarse durante la exposición independientemente en las dos coordenadas cartesianas. Por ejemplo, un sistema ventajoso detallado aquí es en el que el tamaño del punto puede variar de 0,1 micrómetros a 6 micrómetros en las dos coordenadas, la precisión de la colocación del haz de electrones es 0,1 micrómetros, y la agudeza en las esquinas del punto es 0,1 micrómetros.

Como rasgo ventajoso, el punto del haz de electrones puede girarse por rotación del haz alrededor de su eje longitudinal.

Se proporciona una nueva metodología de preprocesamiento de datos que permite la optimización de la exposición de estructuras binarias arbitrarias especificadas por mapas de bits. Así, por ejemplo, analizando un patrón de exposición microscópico para un dispositivo difractivo la metodología puede optimizar tanto la resolución como el tiempo de exposición ajustando el tamaño del punto del haz de electrones entre exposiciones del punto.

En un ejemplo, se combinan un sistema de exposición que emplea un haz de electrones de forma de punto variable y metodología de optimización de exposición para crear un procedimiento nuevo y mejorado para la escritura directa una estructura difractiva u holográfica arbitraria especificada por mapas de bits.

Tal sistema puede emplear las siguientes etapas. La técnica de optimización usa un procedimiento de tomar áreas coloreadas en la imagen especificadas por un mapa de bits en blanco y negro y dividirlas en subáreas elementales, es decir, en puntos de exposición del haz de electrones. La división de áreas coloreadas en la imagen se calcula por una rutina de optimización creada considerando el número mínimo de subáreas (puntos de exposición) necesarias para exponer toda la imagen mediante el uso de un punto de exposición variable y luego sometiendo a diferentes parámetros opcionales.

Etapa 1. Datos de entrada típicos para una microestructura arbitraria un mapa de bits en blanco y negro (tipo de archivo "*.bmp"), donde las áreas blancas representan el área de exposición; o un mapa de bits en escala de grises, donde los niveles de gris individuales representan diferentes dosis de exposición.

Etapa 2. La primera etapa es para definir los parámetros de entrada para el procedimiento de optimización y el procedimiento de exposición en cuando a:

\bullet: tamaño mínimo y máximo del punto del haz de electrones para optimización como se muestra en la Fig. 6A.

\bullet: proporción máxima entre tamaños en las dos coordenadas como se muestra en la Fig. 6B.

Definir y limitar el cambio admisible del tamaño del punto, por ejemplo, para que sea sólo en múltiplos del tamaño mínimo del punto como en la Fig. 6C.

Etapa 3. La siguiente etapa es definir los modos de exposición permitidos cerca del borde del área expuesta en cuanto a:

\bullet: La extensión que los puntos de exposición no pueden exceder del borde de un área expuesta (o sólo por una porción definida del área mínima de exposición de 0,1 x 0,1 micrómetros) como se ilustra en la Fig. 7A.

\bullet: O una extensión admisible que los puntos de exposición pueden exceder del área del borde, típicamente sólo hasta la mitad del tamaño mínimo del punto como en la Fig. 7B.

\bullet: O los puntos de exposición pueden exceder del borde como máximo hasta el área del tamaño mínimo del punto como en la Fig. 7C.

\bullet: O los puntos de exposición pueden exceder del borde como máximo hasta 0,5 veces el área mínima del punto como en la Fig. 7D.

\bullet: O los puntos de exposición puede exceder del borde como máximo hasta el área mínima del punto como en la Fig. 7E.

El modo óptimo y preferido de exposición del borde en esta invención es el modo de exposición de la Fig. 7D donde los puntos de exposición pueden exceder del borde como máximo hasta 0,5 veces el área mínima del punto. Sin embargo, debe apreciarse que todos los modos son posibles dentro del ámbito de esta invención.

Etapa. 4. La siguiente etapa es definir el nivel de relleno de la exposición cerca del borde que puede ser uno de varios tipos, como se ilustra en las Figs. 8A a 8E.

\bullet: el relleno máximo se ilustra en la Fig. 8A.

\bullet: lo que no está completo del relleno en el área circundante del punto (en cada una de las cuatro direcciones) puede alcanzar el área mínima del punto como en las Figs. 8B-8E.

El modo óptimo y preferido de nivel de relleno de la exposición cerca del borde en esta invención es el modo de exposición A donde el área de exposición se rellena al máximo. Sin embargo, son posibles todos los modos dentro del ámbito de esta invención.

Etapa. 5. El parámetro de entrada final es el relleno optimizado del área de exposición con el punto de exposición teniendo una dosis de exposición opcional (tiempo de exposición), que puede asignarse por datos externos.

La salida de la metodología anterior produce tres aspectos. En primer lugar, un mapa de bits que representa el área de exposición final. En segundo lugar, un conjunto de archivos de datos como entrada al software de simulación de exposición y, en tercer lugar, un conjunto de archivos de datos como sistema de control de exposición de entrada de la litografía por haz de electrones.

Etapa 6. Una etapa intermedia opcional implica además ejecutar opcionalmente el conjunto de archivos de datos en un programa de software de simulación de exposición para comprobar el tiempo de ejecución y la integridad de la ejecución.

Etapa 7. En la etapa de escritura final la metodología implica usar luego estos archivos de datos para escribir una microestructura difractiva arbitraria usando estos archivos de datos como el control de exposición de entrada a una litografía por haz de electrones. Durante la exposición, la litografía y los archivos de datos controlarán el tiempo de exposición por punto (a saber, la dosis), el área del punto que cambiará continuamente entre exposiciones sucesivas según se requiera para optimizar el tiempo de exposición, la fidelidad al patrón requerido y los factores de relleno y la posición del punto para cada exposición gradual sucesiva que determinarán la forma de la microestructura escrita.

Después de la exposición típicamente dentro de una resina fotosensible sensible a un haz de electrones se revelará la capa protectora por un procedimiento conocido en la técnica por un procedimiento de grabado al ácido para dar una microestructura óptica de relieve superficial en la capa protectora. Esta estructura puede metalizarse y luego usarse en un procedimiento de electrodeposición para formar réplicas adecuadas para reproducción en masa mediante estampación por rodillos, moldeo o estampación plana.

La ventaja de esta técnica es que un área de forma arbitraria puede rellenarse con precisión con cualquier microestructura arbitraria. La técnica permite flexibilidad completa pero también optimización completa del procedimiento mientras que al mismo tiempo conserva un tiempo de exposición optimizado porque se conserva al máximo la resolución de la exposición donde se requiere y también puede incrementarse el tamaño del punto del haz de electrones donde sea permisible para permitir exposiciones más rápidas. Esta técnica creará cualquier estructura holográfica o difractiva siempre que la estructura requerida pueda ser calculada por ordenador y expresada como un mapa de bits y también creará una amplia gama estructuras nanotecnológicas como microfacetas, microóptica, estructuras micromecánicas o microdetectores con mucha precisión y flexibilidad.

En un segundo aspecto de un procedimiento que plasma la presente invención, la combinación del sistema de exposición por haz de electrones de forma de punto variable y otra metodología de optimización de exposición se combinan para crear un procedimiento nuevo y mejorado para el relleno de un área arbitraria con estructuras de tamaño inferior al micrómetro. Esto permite el relleno de subáreas de muy alta resolución de un diseño de seguridad con estructuras de tamaño inferior al micrómetro tomadas, por ejemplo, de una biblioteca de datos.

Este aspecto de la invención usa una metodología descrita por descripción de software para rellenar exactamente un área gráfica hasta la resolución más alta posible que se puede obtener (es decir, hasta el tamaño del punto del haz de electrones) con una estructura de tamaño inferior al micrómetro como una rejilla de difracción, una estructura holográfica, una estructura difractiva o una nanoestructura cuya forma está predeterminada por un archivo de datos contenido en una librería de datos. Típicamente, la metodología crearía una microestructura óptica de seguridad combinando un archivo gráfico que define la imagen que ha de encontrarse, un descriptor de cada área gráfica en cuanto a escala de grises o escala RGB y una librería de datos que contiene diversas microestructuras ópticas u holográficas calculadas con antelación de tamaño inferior al micrómetro que son asignadas para relleno de un área específica según una asignación de una paleta de escala de grises o RGB del archivo gráfico maestro a la librería de datos. Esto permite que sea creada una microestructura óptica que está constituida por muchas áreas de otras microestructuras ópticas a partir de una librería de datos de estructuras de gran extensión. Una parte importante de esta metodología es la manera en que las microestructuras son confeccionadas para permitir el relleno exacto de alta resolución de un área arbitraria definida por mapa de bits o curva vectorial por una estructura a medida de tamaño inferior al micrómetro mientras que se conserva un tiempo de escritura razonable para toda la estructura. Este procedimiento supera las limitaciones anteriores sobra resolución gráfica y forma de los gráficos (pixeles, pistas) usados por otros sistemas permitiendo que sean expuestas regiones gráficas arbitrarias de alta resolución limitada sólo por el tamaño del punto del sistema de grabación.

La metodología de este aspecto comprende lo siguiente:

Etapa 1: Los gráficos de entrada son ensamblados como uno de varios formatos posibles de archivos gráficos digitales usando uno de varios formatos o programas estándar. Los colores de la imagen representan un relleno de área específica tal como es definido por el usuario que define un relleno de área específica o por un usuario o algoritmo específico de trabajo que dicta una función de asignación a la librería de datos de microestructura óptica para la generación de diversos motivos o patrones predeterminados específicos de microestructura óptica elemental para rellenar el área definida por un color o escala de grises particular.

Etapa 2: La metodología de relleno de la estructura, estando definida la metodología de manera que la estructura no puede exceder el borde. Las metodologías de la regla directriz que pueden usarse para esto en este sistema son las siguientes:

\bullet: Exacta - la estructura es expuesta hasta el borde con una precisión del tamaño mínimo del punto del haz de electrones - típicamente 0,1 micrómetros - como se muestra en la Fig. 9.

\bullet: Con tolerancia del tamaño mínimo del punto usado como se muestra en la Fig. 10.

\bullet: Con tolerancia de un punto de exposición - la estructura es expuesta hasta el borde con la tolerancia del punto de exposición excediendo el borde - como se muestra en la Fig. 11.

: El patrón de relleno óptimo usado dependiendo de la necesidad de trabajo sería la primera opción donde la estructura es expuesta para formar gráficos de la resolución más alta posible.

La salida de estas etapas 1 y 2 comprende un archivo de datos usado para ejecutar un software de simulación de exposición y también como un archivo de datos para el sistema de control de exposición de la litografía. Los colores RGB o la escala de grises del archivo gráfico se asignan a microestructuras específicas en el archivo de datos por medio de una asignación que puede estar definida por el operador. Se conoce como la paleta de exposición - con este sistema son posibles típicamente hasta 5000 asignaciones.

Etapa 7. En la etapa de escritura final la metodología implica usar luego estos archivos de datos para escribir un área de resolución arbitraria de un conjunto de microestructuras ópticas definido por una microestructura difractiva de librería de datos usando estos archivos de datos como el control de exposición de entrada para una litografía por haz de electrones. Durante la exposición, la litografía y los archivos de datos controlarán el tiempo de exposición por punto (a saber, la dosis), el área del punto que cambiará continuamente entre exposiciones sucesivas según se requiera para optimizar el tiempo de exposición, la fidelidad al patrón requerido y los factores de relleno y la posición del punto para cada exposición gradual sucesiva que determinarán la forma de la microestructura escrita.

Durante la exposición, el tamaño y la forma del punto del haz de electrones que es variable continuamente durante una exposición para optimizar la estructura y el tiempo de exposición. Una disposición particularmente ventajosa incorporada a esta invención específicamente para la escritura de rasgos ópticos y otros rasgos microscópicos no difractivos es en la que la forma del punto del haz de electrones es rectangular, como se muestra en la Fig. 4, con tamaño variable que puede cambiarse durante la exposición independientemente en las dos coordenadas cartesianas. Por ejemplo, un sistema ventajoso detallado aquí es en el que el tamaño del punto puede variar de 0,1 micrómetros a 6 micrómetros en las dos coordenadas, la precisión de la colocación del haz de electrones es 0,1 micrómetros, y la agudeza en las esquinas del punto es 0,1 micrómetros.

Por medio de los procedimientos anteriores, o una combinación de los mismos, puede producirse una microestructura óptica, o cualquier estructura a escala nanotecnológica, usando el primer procedimiento para rellenar un área arbitraria con una estructura arbitraria de tamaño inferior al micrómetro, o usando el segundo procedimiento para rellenar cualquier área arbitraria de una resolución hasta la resolución del punto del haz de electrones con una cualquiera de varias microestructuras predeterminadas contenidas en una librería de datos y descritas por una paleta de exposición que enlaza el archivo de diseño gráfico a la librería de datos. La metodología de exposición usada a lo largo de todo esto es por haz de electrones de tamaño de punto variable y definible. Estas metodologías permiten que la exposición de la estructura de la resolución más alta posible en tiempos razonables en un sistema de haz de electrones adaptando el tamaño del punto a la exposición optimicen tanto la resolución de los gráficos como minimicen el tiempo de exposición durante la ejecución. Estas metodologías permiten que se graben áreas de microestructura o nanoestructuras ópticas con los gráficos de la más alta resolución final usando litografía por haz de electrones de una manera eficiente. Esto supera las limitaciones de los sistemas anteriores a píxeles, pistas u otras de tales estructuras de campo.

La invención también prevé rasgos del dispositivo óptico difractivo novedoso que pueden surgir, en particular, a raíz de los procedimientos y sistemas mencionados anteriormente.

Un dispositivo óptico difractivo de seguridad que produce dos o más imágenes gráficas definidas visibles para un observador desde diferentes direcciones de observación alrededor del dispositivo cuando el dispositivo es iluminado por luz blanca que produce un cambio de imagen definido y cambian entre dos o más vistas gráficas bidimensionales o tridimensionales visualmente distintas ilustradas en la Fig. 12A. Este dispositivo está caracterizado por el hecho de que la microestructura que corresponde a cada vista gráfica en cualquier área pequeña está contenida en un área pequeña discreta definida, está caracterizado por el hecho de que las áreas gráficas que contienen las microestructuras son de una forma gráfica flexible. Por ejemplo, como se ilustra en la Fig. 12B, un canal de vista difractiva de una imagen podría ser en forma de pequeños puntos, líneas, figuras o micrográficos invertidos de otro canal de visión difractiva, caracterizado de manera que el tamaño de las estructuras sería menor que la resolución normal de un observador humano y por lo tanto no visible y que no degrada los patrones gráficos vistos por un observador. Un ejemplo útil y preferido es en el que las áreas de subdivisión que corresponden a los diversos canales se parten entre áreas gráficas definidas que corresponden a diferentes vistas difractadas usando formas gráficas de diversos tamaños sustancialmente diferentes y formas generadas mediante una regla de generación de formas y de corte de área. Así que, en una realización preferida, estos patrones no son partidos en diversas y quizá variables formas de píxeles uniformes. Una realización útil preferida de esto es en la que la regla para división del área está gobernada para generar un patrón pseudoaleatorio cuya forma y área están gobernadas por geometría fractal, donde las áreas parecen de forma y tamaño aleatorios pero tienen un perfil estadístico perceptible. Una realización particularmente preferida sería en la que al patrón fractal ha sido generado según una regla particular que lleva información característica particular que puede ser decodificada analizando el patrón mediante el uso de técnicas fractales. Se usa una de tales codificaciones de tipo fractal en una técnica conocida como "Microbar" para la protección de datos mediante la incorporación de datos ocultos codificados y cifrados dentro del patrón fractal pero decodificables usando el algoritmo correcto mediante análisis del patrón. Así que la imagen cambiante ya no se pixela sino que es partida por una regla que gobierna el tamaño y la forma de las áreas que corresponden a diferentes microestructuras que en una realización pueden variar y que en otra realización de esto pueden usarse para llevar un código o firma oculta adicional que puede hacerse característica de la forma de creación o la aplicación, por ejemplo.

Una nueva realización útil (no limitadora) de este dispositivo es en la que las subáreas son subdivididas por una regla, complicada o sencilla, que genera la forma y los parámetros de las subáreas y también el área relativa partida de las subáreas para proporcionar el brillo relativo deseado de los diversos canales de vista difractiva del dispositivo.

Una realización útil es en la que las subdivisiones gráficas entre canales son en forma de líneas curvas, alargadas en una dirección pero de un tamaño en otra dirección que queda por debajo del umbral límite de la visión humana (de 10 a 75 micrómetros) típicamente de manera que la longitud del rasgo será entre 2 y 10 veces su anchura. Útilmente, una estructura de línea curva también opcionalmente con aspectos irregulares reduce el ruido procedente de cualquier efecto periódico en la subestructura vista en técnicas anteriores (como patrones de píxeles o pistas regulares). Útilmente, las líneas curvas u otras formas geométricas serán de tamaño variable en una dirección (por ejemplo, de longitud variable).

Las realizaciones útiles del procedimiento anterior para subdividir una estructura difractiva serán para que una imagen difractiva produzca un efecto cambiante donde las estructuras difractivas cuando sean subdivididas tengan una eficiencia de difracción mucho más alta que las estructuras difractivas múltiples cuando estén superpuestas unas sobre otras donde la eficiencia difractiva es inferior.

Un dispositivo útil es en el que el dispositivo está constituido por áreas de estructura difractiva con la misma frecuencia espacial pero diferentes perfiles de rejillas dispuestos de manera que las áreas tengan diferentes eficiencias difractivas en diferentes órdenes de la rejilla (+1 y -1) de manera que el dispositivo óptico repite una imagen visualizada por un observador por inversión de contracción al girar el dispositivo 180 grados en su propio plano debido al cambio de eficiencia de difracción entre las dos estructuras de rejilla no simétricas.

Volviendo ahora a la Fig. 13, en ella se ilustra una microestructura óptica que produce bajo iluminación una o más imágenes gráficas definidas generadas por un procedimiento de difracción y visibles para un observador desde diferentes ángulos alrededor del dispositivo, caracterizada de manera que la subárea es partida en subáreas discretas de un tamaño no perceptible para un observador (típicamente de 10 a 75 micrómetros), conteniendo cada colección de subáreas la microestructura difractiva o de tamaño inferior al micrómetro aplicable a una imagen difractada visible, siendo variables las áreas gráficas de subdivisión y estando constituidas por puntos sacados de un área completa, líneas o puntos alargados o líneas cortas sacadas de un área completa, pistas lineales curvas, y patrones de líneas onduladas.

Una nueva realización útil de un dispositivo, como la de la Fig. 12A, es en la que las súbáreas son subdivididas por una regla, complicada o sencilla, que genera la forma y los parámetros de las subáreas y también el área relativa partida de las subáreas para proporcionar el brillo relativo deseado de los diversos canales de vista difractiva del dispositivo.

Una realización útil es en la que las subdivisiones gráficas entre canales son en forma de líneas curvas, alargadas en una dirección pero de un tamaño en otra dirección que queda por debajo del umbral límite de la visión humana (de 10 a 75 micrómetros) típicamente de manera que la longitud del rasgo será entre 2 y 10 veces su anchura. Esto se muestra en la Fig. 14. Esta formación de subáreas es útil para permitir que un área útil de la estructura difractiva gane nivel de eficiencia útil y reduzca el número de límites y también mantenga una dimensión de la estructura lo suficientemente pequeña para impedir la degradación por la subestructura de la imagen gráfica difractada. Útilmente, una estructura de línea curva también opcionalmente con aspectos irregulares reduce el ruido procedente de cualquier efecto periódico en la subestructura vista en técnicas anteriores (como patrones de píxeles o pistas regulares). Útilmente, las líneas curvas u otras formas geométricas serán de tamaño variable en una dirección (por ejemplo, de longitud variable) para reducir los efectos acumulados y eliminar cualquier efecto de patrón global que pueda ser visible para un observador.

Un dispositivo óptico difractivo como el indicado puede estar dispuesto para incorporar una imagen óptica cambiante donde las estructuras difractivas elementales comprenden rejillas de difracción modeladas para causar los efectos de repetición difractiva de rendijas cortas de holograma iridiscente. Estas también pueden contener elementos que son hologramas de Fourier que producen imágenes enfocadas lejos del plano de imagen del dispositivo para ser leídas bajo iluminación láser. Tal disposición se ilustra en las Figs. 15A y 15B.

En las Figs. 16A a 16C se ilustra una microestructura difractiva que produce un efecto de profundidad 3D (por ejemplo, un efecto 2D/3D por la aparición de profundidad y paralaje) o un efecto tridimensional verdadero o un efecto similar a técnicas de estereograma para producir imágenes 3D de sujetos reales. El efecto es generado subdividiendo la estructura difractiva en muchas subáreas pequeñas, típicamente de 10 a 15 o más para un efecto 3D o un efecto de estereograma, y usando cada subárea pequeña o conjunto de subáreas para repetir un paralaje de vista particular del objeto dirigido al ojo del observador. Un procedimiento útil de subdivisiones de área para ocultar las subdivisiones gráficas pequeñas es usar una regla de subdivisión de diferentes formas o geometrías - aquí esto es una técnica similar en este aspecto a los dispositivos ópticos de las Figs. 12 y 13.

Una metodología de subdivisión útil es en la que la microestructura es partida en líneas curvas, como en el dispositivo 2, o líneas orientadas verticalmente y esto se muestra en las Figs. 17A y 17B. Otra realización útil es en la que se ajusta el área del área de cada línea elemental (por ejemplo, para la 1ª y la 2ª vistas de más a la izquierda y pongamos por caso la 14ª y la 15ª vistas de más a la derecha de un objeto) para ajustar el brillo de los canales difractivos correspondientes en relación con los canales de paralaje central - por ejemplo, para ofrecer buena claridad pero efectos de profundidad atenuados reduciendo estas eficiencias de canal o para ofrecer un efecto aumentado de profundidad y paralaje aumentando estas eficiencias de canal.

Un aspecto particularmente útil de esta realización ilustrada es el uso de la técnica para generar una imagen de difracción óptica que repita bajo iluminación una imagen tridimensional en una vista y también repita una segunda imagen tridimensional visible al girar el dispositivo 90 grados en su plano.

Volviendo ahora a la Fig. 18, en ella se ilustra un dispositivo óptico que refleja aspectos de los dispositivos descritos anteriormente y en el que las áreas difractivas del dispositivo tienen características de repetición que, cuando se iluminan y se giran en un plano, un observador ve un efecto de movimiento aparente de movimiento y/o cambios de forma. Tales efectos son útiles para seguridad e incorporarían movimiento aparente de un objeto, transformación de un objeto entre diversos estados a través de una secuencia de vistas, dilataciones, movimientos lineales, etc. Un atributo útil es en el que las áreas difractivas elementales son bordes y funcionan juntas en formas elementales como en el dispositivo de la Fig. 12 y particularmente donde estas formas cumplen un propósito adicional de autentificación.

Dos efectos particularmente útiles son donde el área elemental tiene un patrón aparentemente aleatorio aunque característico generado típicamente como un patrón fractal de áreas y donde la formación de patrones puede contener información cifrada adicional que aumenta la seguridad y para verificar la autenticidad del dispositivo. También reivindicamos un procedimiento de verificación por medio del cual el dispositivo difractivo es escaneado y el patrón de las estructuras de distribución de área es decodificado para proporcionar información característica adicional referente al holograma.

Los dispositivos ilustrados con respecto a las Figs. 19A se refieren a cualquiera de los dispositivos anteriormente mencionados y en los que las estructuras difractivas de las subáreas son rellenadas por estructuras de rejilla de difracción plana.

El dispositivo de la Fig. 19B surge de las estructuras de las subáreas de dichos dispositivos anteriormente mencionados que son rellenados con estructuras difractivas alternativas calculadas con antelación de tamaño inferior al micrómetro. Estructuras particularmente útiles comprenden estructuras difractivas cuya repetición está limitada en paralaje en una dirección y está extendida en paralaje en otra dirección (una repetición similar a un elemento corto de un holograma iridiscente) para ofrecer un grado útil de ángulo de visión adicional en una dirección paralela al eje horizontal del dispositivo. Un dispositivo cambiante útil está formado por un conjunto de estructuras tales que proporcionan características de visión útilmente diferentes a las de un dispositivo de rejilla de difracción estándar.

Volviendo ahora a la Fig. 19C, en ella se ilustra un dispositivo óptico en el que uno o más componentes de las estructuras difractivas elementales están constituidos por dispositivos difractivos que reconstruyen una imagen difractada similar a la de un holograma iridiscente, mientras que otros componentes de las estructuras elementales están constituidos por estructuras de rejilla de difracción.

Un procedimiento de incorporación, en los dispositivos de las Figs. 12 y 13, una estructura de información microscópica que contiene información gráfica de 250 micrómetros a 2 micrómetros de tamaño ilustrada por la Fig. 20. Tal información estaría ocupando un conjunto discreto de zonas, por ejemplo, escribiendo en el dispositivo de la Fig. 12 un conjunto de zonas que definen un imagen difractiva componente, y en el dispositivo de la Fig. 13 una estructura que también contiene dentro de su estructura de relleno información gráfica microscópica. Esta información gráfica sería visible sólo con ayudas de aumento - un microscopio, etc.

Un ejemplo útil de esto es en el que los gráficos de seguridad microscópicos están dispuestos en formas que encierran y modulan un área difractiva - una forma útil de área difractiva sería un área que repite bajo iluminación una estructura de tipo holográfico iridiscente - esto tiene ventajas en el hecho de que incorporar información microscópica dentro de este tipo de estructura es sumamente difícil tanto usando técnicas de interferometría láser convencional (ya que la imagen se degradará y destruirá por errores de enfoque y moteado como también usando técnicas de matriz de puntos o de recombinación mecánica (que son útiles para grabar áreas de rejillas de difracción planas). Un tamaño de texto útil sería de 10 micrómetros a 200 micrómetros.

Otro aspecto útil de la invención es en el que el microtexto y los micrográficos son muy pequeños (de 1 a 10 micrómetros de tamaño) y están incorporados dentro de la estructura difractiva u holográfica de tamaño inferior al micrómetro - un ejemplo de una estructura difractiva adecuada sería una rejilla de difracción pero otro ejemplo particularmente útil sería de nuevo donde la estructura difractiva corresponde a la de un holograma iridiscente, u holograma de apertura abierta o un elemento difractivo que reconstruye un láser visible fuera de la imagen plana donde la estructura sería muy difícil de producir con otras técnicas.

Una realización alternativa útil que estaría incorporada con los dispositivos ópticos 1 y 2 sería en la que una de las formas gráficas de subdivisión usada para una o varias de las áreas de subdivisión sería en forma de microescritura o microtexto.

Como con el dispositivo de la Fig. 20, e ilustrado con más detalle en la Fig. 21, donde muchas imágenes idénticas de microimágenes o micrográficos están dispuestas en una matriz bidimensional espaciada regularmente dentro de la subestructura del dispositivo difractivo - típicamente, cada microimagen será de un tamaño donde los detalles no pueden ser resueltos por el ojo humano sin ayuda - el tamaño típico está comprendido entre 200 micrómetros y 10 micrómetros. Los detalles elementales sobre tales microimágenes serán hasta 1 micrómetro, pongamos por caso. Una forma particularmente útil de microimagen es en la que la microimagen oscura invertida fuera de un área difractiva, típicamente una rejilla de difracción o un área difractiva similar holográfica. Otra realización útil es en la que el área difractiva es un elemento difractivo de repetición acromático o es una estructura no holográfica de difusión. En estos ejemplos, las microimágenes estarían invertidas fuera de la microestructura.

Un procedimiento preferido y útil de autentificar tal estructura es usar una matriz de pequeñas lentillas, conocidas como microlentes cuya separación se hace coincidir con la matriz regular de las microimágenes y cuyo punto focal está en el plano del dispositivo. En este caso, cuando la matriz de microlentes está superpuesta encima del dispositivo difractivo, las microlentes y las microimágenes cooperan por medio de un efecto de tipo muaré para generar una imagen o imágenes aumentadas de la microimagen - en el caso de alineación perfecta se verá sólo una única imagen ampliada mientras que en el caso de algo de desalineación angular se verán varias imágenes más pequeñas cuyo tamaño, orientación y posición se determinan por el efecto de batido de muaré entre la matriz de microimágenes y la matriz de lentes como áreas sucesivas producidas dentro y fuera de imágenes de fase.

Este dispositivo también sería útil si las áreas elementales de las microimágenes fueron creadas fuera de las áreas de la estructura difractiva como rejillas de difracción planas o dispositivos difractivos de tipo iridiscente o de Fourier. Un dispositivo de autentificación útil es el uso de una lente difractiva (una placa de zona de Fresnel) en lugar de una estructura de microlente como se muestra en la Figura 20 B - típicamente, esto tendría la ventaja de poder fabricarse mediante estampación por rodillos.

Otra realización particularmente útil del holograma es en la que la microestructura básica está ordenada con un patrón secundario en la escala de 50 micrómetros a 170 micrómetros que parece ser uniforme - como en las Figs. 21A a 21C - como un patrón de píxeles, puntos o líneas. Sin embargo, las posiciones de los elementos individuales están sutilmente desplazadas de una posición de la matriz regular en una pequeña cantidad imperceptible. Esta formación de patrones adicional está diseñada para que sea indetectable para el ojo y generalmente indetectable examinándola de cerca. Sin embargo, la formación de patrones está diseñada para ser decodificada por un lector de superposición de películas coincidentes que contiene un patrón coincidente pero regular. Cuando se superponen y se ven en cooperación con la película decodificadora, los dos patrones cooperan para generar franjas muaré - los elementos desplazados y el código oculto en los mismos pueden verse entonces claramente por un observador como una interrupción y un desplazamiento dentro de las franjas muaré. Este patrón está basado en la frecuencia espacial del patrón microscópico dentro de la estructura difractiva y siendo la frecuencia espacial del patrón de puntos o líneas en el decodificador igual o casi coincidente. Normalmente, el contraste de la imagen decodificada será optimizado usando un decodificador de película inverso o de aumento de contraste.

El procedimiento de fabricación de microestructura óptica detallado anteriormente, y con respecto a los ejemplos de dispositivos de las Figs. 12 y 13, también puede ampliarse para formar un procedimiento no basado en píxeles ni pistas de escala de grises como se muestra en la Fig. 22 - varios de los rasgos difractivos conformados arbitrariamente contendrían una estructura de dispersión no difractiva diseñada para dispersar la luz incidente para formar un efecto tipo impresión. Usando procedimientos para formar los dispositivos de las Figs. 12 y 13, estas estructuras de dispersión no difractivas podrían formar un componente de las subdivisiones del dispositivo óptico. Esto podría usarse para proporcionar una imagen permanente de dispersión que se repite con la estructura difractiva o para formar áreas compuestas de rasgos de dispersión blanca. Podría producirse una imagen en escala de grises modulando las áreas de los rasgos de dispersión elementales para alterar el factor de relleno por área elemental del dispersor para producir tonos de escala de grises. Podrían incorporarse micrográficos arbitrarios alterando la forma de las áreas elementales para formar efectos gráficos o incorporando imágenes gráficas dentro de la estructura de difusión inferior al micrómetro de la estructura.

Los procedimientos tal como se emplean para formar cualquiera de los dispositivos anteriores, donde una regla de disposición de gráficos en el material gráfico a pequeña escala (de 500 micrómetros a 1 micrómetro) está dispuesta en un patrón cuya disposición lleva información codificada, típicamente dispuesto según fractales, y que tiene lo que se denomina una marca de agua digital codificada en el mismo se ilustra en la Fig. 23.

Por último, con respecto a la Fig. 24, en ella se ilustra un dispositivo en el en que ciertas áreas del dispositivo las estructuras difractivas son elementos ópticos holográficos que generan efectos de lente y enfoque y que pueden estar incorporados dentro de cualquiera de los dispositivos anteriormente mencionados. Realizaciones ventajosas comprenderían áreas de múltiples lentes que forman todas ellas imágenes enfocadas en una dirección y a una distancia particulares desde el dispositivo y en una realización particularmente ventajosa esto puede formar un mensaje codificado.

Las Figs. 25 y 26 ilustran, por medio de organigramas, etapas de proceso según procedimientos que plasman la presente invención y, a su vez, corresponderían a diagramas de bloques funcionales de aparatos relacionados.

Debe apreciarse que la invención no está limitada a los detalles de ninguna de las realizaciones anteriores.

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Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citadas por el solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este respecto.

Documentos de patente citados en la descripción

\bullet US 4568141 A [0005]

\bullet US 4761252 A [0006]

\bullet US 5034003 A [0007]

\bullet WO 9103747 A [0008]

\bullet WO 9428444 A [0008] [0009]

\bullet WO 9318419 A [0008] [0009]

\bullet WO 9504948 A [0008]

\bullet WO 9502200 A [0008]

\bullet WO 9823979 A [0008] [0009]

\bullet WO 002067 A [0008] [0009]

\bullet WO 9103737 A [0009]

\bullet WO 950498 A [0009]

\bullet WO 9917941 A [0009]

\bullet US 5694229 A [0010]

\bullet US 5483363 A [0010] [0013]

\bullet WO 9959036 A [0010]

\bullet US 4544266 A [0011]

\bullet US 5101184 A [0011]

\bullet DE 3840037 A [0012]

\bullet US 5825475 A [0014]

\bullet US 5335113 A [0016]

Documentos que no son patentes citados en la descripción

\bullet Proceedings of the SPIE, 1995, vol. 2437, 421-426 [0015]

\bullet V.A. ZLOBIN. Master masks for big patterns by electron beam lithography. Fifth European Conference on Power Electronics and Applications, 1993, vol. 2, 73-76 [0015]

Claims

1. Procedimiento de producción de un dispositivo óptico por medio de litografía por haz de electrones, en el que el dispositivo es escrito por exposición por un haz de electrones que tiene una anchura mínima de 100 nm dentro de una resina fotosensible sensible a un haz de electrones y que incluye la etapa de variar la forma y/o el tamaño del punto del haz de electrones en cualquier dimensión lateral durante una pasada litográfica de manera continua entre exposiciones sucesivas, por múltiplos de la anchura mínima, y con una precisión de colocación equivalente a la dicha anchura mínima y para optimizar el factor de relleno para el nivel de relleno cerca del borde de un patrón escrito, para garantizar un patrón continuo en el dispositivo.

2. Procedimiento según la Reivindicación 1 que incluye la etapa de variar la dosis del haz de electrones durante la dicha escritura.

3. Procedimiento según la Reivindicación 1 ó 2 y que incluye la etapa de formar el punto del haz de electrones de una forma sustancialmente rectangular.

4. Procedimiento según la Reivindicación 3 y que incluye la etapa de variar selectivamente una cualquiera, o ambas, dimensiones laterales de la dicha forma rectangular.

5. Procedimiento según una cualquiera o varias de las Reivindicaciones 1 a 4 y que incluye la etapa de girar el punto del haz de electrones.

6. Aparato para producir un dispositivo óptico por medio de litografía por haz de electrones y que incluye una litografía por haz de electrones dispuesta para escribir dentro de una resina fotosensible sensible a un haz de electrones mediante exposición por un haz de electrones que tiene una anchura mínima de 100 nm, y que tiene un medio de control y procesamiento, y que además incluye un medio para variar la forma y/o el tamaño del punto del haz de electrones en cualquier dimensión lateral durante una pasada litográfica de manera continua entre exposiciones sucesivas, por múltiplos de la anchura mínima, y con una precisión de colocación equivalente a la dicha anchura mínima, estando dispuesto el medio de procesamiento para proporcionar un factor de relleno para el nivel de relleno cerca del borde de un patrón escrito, para garantizar un patrón continuo en el dispositivo.

7. Aparato según la Reivindicación 6 que incluye un medio para variar la dosis del haz de electrones durante la dicha escritura.

8. Aparato según la Reivindicación 6 ó 7 y que incluye un medio para formar el punto del haz de electrones de una forma sustancialmente rectangular.

9. Aparato según la Reivindicación 8 y que incluye un medio para variar selectivamente una cualquiera, o ambas, dimensiones laterales del punto sustancialmente rectangular.