FR3068495A1 - METHOD FOR CALCULATING THE MASK IMAGE FOR MANUFACTURING DIFFRACTIVE OPTICAL COMPONENTS WITH FIELD DEPTH VISUAL EFFECTS - Google Patents

METHOD FOR CALCULATING THE MASK IMAGE FOR MANUFACTURING DIFFRACTIVE OPTICAL COMPONENTS WITH FIELD DEPTH VISUAL EFFECTS Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de calcul d'une image de masque permettant la fabrication d'un composant optique diffractif apte à former un effet visuel correspondant à au moins une image continue, discernable, différenciable à une ou plusieurs distances d'observation et comparable à tout ou partie d'une image de référence, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : Etape 1 : Générer une image source au format numérique binaire à partir de ladite image de référence et déterminer la taille du pixel élémentaire de ladite image source en fonction de la taille souhaitée du composant optique diffractif; Etape 2 : Découper ladite image source en une pluralité de Super Pixels (SP) ; Etape 3 : Calculer par ordinateur, à partir des équations de Maxwell, le réseau équivalent de chaque Super Pixel ; Etape 4 : Remplacer le contenu de chaque Super Pixel par son réseau équivalent au format numérique binaire, pour former l'image dudit masque.The invention relates to a method for calculating a mask image enabling the fabrication of a diffractive optical component capable of forming a visual effect corresponding to at least one continuous, discernable, distinguishable image at one or more observation distances and comparable. to all or part of a reference image, said method being characterized in that it comprises the following steps: Step 1: Generate a source image in binary digital format from said reference image and determine the size of the elementary pixel said source image as a function of the desired size of the diffractive optical component; Step 2: Trim said source image into a plurality of Super Pixels (SP); Step 3: Calculate by computer, from the Maxwell equations, the equivalent network of each Super Pixel; Step 4: Replace the contents of each Super Pixel by its equivalent network in digital binary format, to form the image of the mask.

Description

Procédé de calcul de l'image du masque permettant de fabriquer des composants optiques diffractifs à effets visuels à profondeur de champMask image calculation method for manufacturing diffractive optical components with visual effects at depth of field

La présente invention concerne les composants optiques diffractifs aptes à former des images continues, discernables et différenciables à des distances déterminées. Plus particulièrement, elle se rapporte à un procédé de calcul de l'image du masque permettant de fabriquer des composants optiques à effets visuels à profondeur de champ.The present invention relates to diffractive optical components capable of forming continuous, discernible and differentiable images at determined distances. More particularly, it relates to a method for calculating the image of the mask making it possible to manufacture optical components with visual effects at depth of field.

ETAT DE LA TECHNIQUE . 10STATE OF THE ART. 10

On connaît de nombreuses technologies qui permettent de réaliser des composants optiques à effets visuels.Many technologies are known which make it possible to produce optical components with visual effects.

Dans la suite du document, on définit :In the rest of the document, we define:

- Une source ponctuelle comme étant une source dont la dimension est suffisamment petite pour considérer que l'émission de lumière est concentrée en un point. Sur Terre, le Soleil est considéré comme une source ponctuelle. Dans l'usage courant, une LED est considérée comme une source ponctuelle.- A point source as being a source whose dimension is small enough to consider that the light emission is concentrated at a point. On Earth, the Sun is considered to be a point source. In common use, an LED is considered a point source.

- Une distance d'observation comme étant la distance entre l'objet à observer et le dispositif de capture d'image, qui peut être par exemple l'œil, une caméra, un capteur optique...- An observation distance as being the distance between the object to be observed and the image capture device, which can be for example the eye, a camera, an optical sensor, etc.

- Un masque comme étant un dispositif permettant de générer une modulation de la lumière en amplitude et/ou en phase. Ce masque est connu par l'homme du métier sous l'acronyme anglais de SLM (« Spatial Light Modulator ») qui signifie en français modulateur spatial de lumière. Ledit masque peut être un masque de chrome tel qu'utilisé dans les procédés classiques de lithographie. Il peut être un masque reconfigurable en temps réel comme par exemple une matrice de micro-miroir ou un écran LCD (acronyme anglais du terme « Liquid Crystal Display »). Le masque est utilisé soit pour fabriquer l’élément optique diffractif tel que défini par l’invention mais dans certains cas il peut aussi être l’élément diffractif lui-même lorsque ses résolutions le permettent. Ces types de masques sont bien connus de l'homme du métier.- A mask as being a device making it possible to generate a modulation of the light in amplitude and / or in phase. This mask is known to a person skilled in the art under the acronym SLM (“Spatial Light Modulator”) which means in French spatial light modulator. Said mask can be a chromium mask as used in conventional lithography methods. It can be a mask reconfigurable in real time such as for example a micro-mirror matrix or an LCD screen (acronym of the term "Liquid Crystal Display"). The mask is used either to manufacture the diffractive optical element as defined by the invention, but in some cases it can also be the diffractive element itself when its resolutions allow it. These types of masks are well known to those skilled in the art.

Dans le domaine du spectacle, des lunettes spécifiques permettent de modifier la perception d'un feu d'artifice ou d'une scène de concert éclairée par une multitude de sources lumineuses. Les verres de ces lunettes sont structurés par des réseaux diffractifs périodiques. Lorsque l'utilisateur porte ce type de lunettes et observe une source ponctuelle, les verres desdites lunettes modifient par diffraction la répartition lumineuse et forment au sein de la rétine des formes spécifiques colorées. La forme observée dépend directement du type de réseau diffractif. Par exemple, un réseau hexagonal génère une étoile à 6 branches. L'image est observée en transmission au travers du réseau diffractif. Les couleurs observées dépendent quant à elles, à la fois des paramètres du réseau diffractif (matériau, indice du matériau, épaisseur des structures, forme des structures) et du spectre de la source observée. Ce type de réseaux diffractifs périodiques ne permet pas de former n'importe quel type d'image à partir de la source ponctuelle. Par exemple, il ne permet pas de former un schéma simplifié d'une maison (Fig. 5C).In the field of entertainment, specific glasses allow you to modify the perception of fireworks or a concert stage lit by a multitude of light sources. The lenses of these glasses are structured by periodic diffractive gratings. When the user wears this type of glasses and observes a point source, the glasses of said glasses modify the light distribution by diffraction and form specific colored shapes within the retina. The shape observed depends directly on the type of diffractive grating. For example, a hexagonal network generates a 6-pointed star. The image is observed in transmission through the diffractive grating. The colors observed depend for their part, both on the parameters of the diffractive grating (material, material index, thickness of the structures, shape of the structures) and on the spectrum of the observed source. This type of periodic diffractive grating does not make it possible to form any type of image from the point source. For example, it does not allow to form a simplified diagram of a house (Fig. 5C).

Dans le domaine de l'authentification de documents ou de la sécurisation de produits, ces composants optiques dits de sécurité génèrent des effets optiques en fonction des paramètres d'observation : orientation par rapport à l'axe d'observation, position et dimension de la source lumineuse, etc. Le but général de ces composants optiques est de fournir des nouveaux effets différenciés de configuration physique difficilement reproductibles. Parmi ces composants optiques, on appelle DOVID pour « Diffractive Optical Variable Image Device », les composants optiques produisant une image diffractive et variable que l'on appelle communément par abus de langage des hologrammes. Ces composants optiques sont généralement observés en réflexion, comme ceux présents sur les cartes bancaires ou les billets de banque, mais ils peuvent aussi être observés en transmission. Les effets visuels observés sont fonction de l'angle d'observation et/ou de la position de la source lumineuse. Ces composants ne permettent pas d'observer différentes images à différentes distances d'observation.In the field of document authentication or product security, these so-called optical security components generate optical effects as a function of the observation parameters: orientation relative to the observation axis, position and dimension of the light source, etc. The general aim of these optical components is to provide new differentiated effects of physical configuration which are difficult to reproduce. Among these optical components, we call DOVID for "Diffractive Optical Variable Image Device", the optical components producing a diffractive and variable image which is commonly called by abuse of hologram language. These optical components are generally observed in reflection, like those present on bank cards or banknotes, but they can also be observed in transmission. The visual effects observed depend on the angle of observation and / or the position of the light source. These components do not allow different images to be observed at different observation distances.

Un autre type de composant optique de sécurité permet de générer des effets visuels dont les caractéristiques sont variables en fonction de la distance d'observation. Ces composants sont décrits en détail dans la demande de brevet internationale publiée sous la référence WO2013/026747. Ces composants optiques diffractifs peuvent être utilisés en réflexion ou en transmission. Ils sont composés d'une matrice d'optiques diffractives circulaires élémentaires. Lorsque le composant optique est éclairé par une source ponctuelle, chaque élément optique élémentaire génère un voxel chromatique dont la couleur ou l'extinction (absence de lumière) dépend de la distance d'observation. Les éléments optiques élémentaires sont indépendants les uns des autres. Leur couleur ou leur extinction est déterminée en fonction de leurs caractéristiques intrinsèques. Il est donc possible de former une image discrète colorée à une distance déterminée. Du fait de la particularité intrinsèque de ces optiques élémentaires diffractives circulaires agencées en matrice, ces composants optiques de sécurité ne permettent pas de former des images continues.Another type of optical safety component makes it possible to generate visual effects whose characteristics are variable as a function of the viewing distance. These components are described in detail in the international patent application published under the reference WO2013 / 026747. These diffractive optical components can be used in reflection or in transmission. They are composed of a matrix of elementary circular diffractive optics. When the optical component is illuminated by a point source, each elementary optical element generates a chromatic voxel whose color or extinction (absence of light) depends on the distance of observation. The elementary optical elements are independent of each other. Their color or extinction is determined according to their intrinsic characteristics. It is therefore possible to form a discreet colored image at a determined distance. Due to the intrinsic peculiarity of these elementary circular diffractive optics arranged in a matrix, these optical safety components do not allow continuous images to be formed.

Il existe des composants optiques diffractifs en réflexion ou en transmission formant des images continues à partir de sources ponctuelles, mais les images formées ont des formes limitées par la nature périodique de leurs réseaux. Ces composants ne peuvent pas être utilisés dans le domaine de l'authentification de produits et de documents car l'architecture de leurs réseaux est connue et facilement reproductible.There are diffractive optical components in reflection or in transmission forming continuous images from point sources, but the images formed have forms limited by the periodic nature of their networks. These components cannot be used in the field of product and document authentication because the architecture of their networks is known and easily reproducible.

Enfin, les composants optiques de sécurité composés de matrices d'éléments optiques diffractifs circulaires ne permettent pas de générer des images continues. Ils ne permettent pas par exemple l'écriture d'un message sous forme de texte comme clé d'authentification.Finally, the optical safety components composed of arrays of circular diffractive optical elements do not allow the generation of continuous images. They do not allow, for example, the writing of a message in the form of text as an authentication key.

L'invention propose un moyen de concevoir une optique diffractive particulière, telle que lorsque ladite optique est éclairée par une source ponctuelle, elle génère une image prédéterminée continue colorée à une distance d'observation donnée. Les réseaux diffractifs mis en œuvre sont complexes de par la structure de leur réseau et les variations d'épaisseurs dudit réseau. Ils sont donc plus difficilement reproductibles par des contrefacteurs que les composants connus de l'état de la technique.The invention proposes a means of designing a particular diffractive optic, such that when said optic is illuminated by a point source, it generates a continuous predetermined colored image at a given observation distance. The diffractive gratings used are complex due to the structure of their array and the variations in thickness of said array. They are therefore more difficult to reproduce by counterfeiters than the components known from the prior art.

BUT DE L'INVENTIONPURPOSE OF THE INVENTION

L'invention a pour objectif de proposer un composant optique diffractif apte à générer des effets visuels de type image continue à une distance déterminée lorsque ledit composant est éclairé par une source ponctuelle ou quasi-ponctuelle.The invention aims to provide a diffractive optical component capable of generating visual effects of the continuous image type at a determined distance when said component is illuminated by a point or quasi-point source.

L'invention a également pour objectif de proposer un procédé de calcul permettant la fabrication d'un tel composant optique, ainsi qu'un dispositif d'authentification comprenant ledit composant.The invention also aims to provide a calculation method for the manufacture of such an optical component, as well as an authentication device comprising said component.

OBJETS DE L'INVENTIONOBJECTS OF THE INVENTION

Dans la suite du document, on définit par dispositif d'optique diffractive tout composant optique diffractif permettant de réaliser les effets diffractifs pour lesquels il est conçu. Les effets diffractifs recherchés représentent une image de référence prédéfinie. Un dispositif d'optique diffractive peut par exemple être un modulateur spatial de lumière tel qu'un écran LCD (acronyme anglais pour Liquid Crystal Display) ou un élément optique diffractif dont les structures sont gravées dans un matériau préalablement déposé sur un substrat.In the rest of the document, a diffractive optical device is defined as any diffractive optical component making it possible to achieve the diffractive effects for which it is designed. The desired diffractive effects represent a predefined reference image. A diffractive optical device can for example be a spatial light modulator such as an LCD screen (acronym for Liquid Crystal Display) or a diffractive optical element, the structures of which are etched in a material previously deposited on a substrate.

On définit par image du masque l'image numérique d'un composant optique diffractif. On désigne par dispositif d'observation l'œil ou tout type de dispositif permettant de capturer une image tels que les caméras, les appareils photographiques, les matrices de capteurs. On définit la distance d'observation comme la distance entre le dispositif d'observation et l'élément diffractif. On définit par image observée l'image formée par le composant optique diffractif au sein du dispositif d'observation. On définit par source quasi-ponctuelle une source faiblement étendue ou une source qui est suffisamment éloignée dudit élément diffractif. Lorsqu'un utilisateur tient en main ledit élément diffractif, une source d'éclairage située au plafond de la pièce dans laquelle se trouve l'utilisateur peut être considérée comme quasi-ponctuelle. On appelle pixel élémentaire un pixel unitaire d'une image. Par opposition, un Super Pixel comprend un nombre de pixels élémentaires strictement supérieur à 1.The image of the mask defines the digital image of a diffractive optical component. The term “observation device” designates the eye or any type of device making it possible to capture an image such as cameras, photographic devices, arrays of sensors. The observation distance is defined as the distance between the observation device and the diffractive element. The image formed by the diffractive optical component within the observation device is defined by observed image. A quasi-point source is defined as a slightly extended source or a source which is sufficiently distant from said diffractive element. When a user holds said diffractive element in his hand, a light source located at the ceiling of the room in which the user is located can be considered to be quasi-punctual. An elementary pixel of an image is called an elementary pixel. In contrast, a Super Pixel has a number of elementary pixels strictly greater than 1.

Dans son principe de base, l'invention a pour objet un procédé de calcul de l'image du masque permettant la fabrication d'un composant optique diffractif apte à former un effet visuel correspondant à une ou plusieurs image(s) continue(s), discernable(s), différentiable(s) et comparables à tout ou partie d'une image de référence à une distance d'observation déterminée lorsqu'il est éclairé par une source ponctuelle ou quasi-ponctuelle.In its basic principle, the invention relates to a method for calculating the image of the mask allowing the manufacture of a diffractive optical component capable of forming a visual effect corresponding to one or more continuous image (s) , discernible (s), differentiable (s) and comparable to all or part of a reference image at a determined observation distance when it is illuminated by a point or quasi-point source.

L'invention a par conséquent pour objet un procédé de calcul d'une image de masque permettant la fabrication d'un composant optique diffractif apte à former un effet visuel correspondant à au moins une image continue, discernable, différenciable à une ou plusieurs distances d'observation et comparable à tout ou partie d'une image de référence, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :The subject of the invention is therefore a method of calculating a mask image allowing the manufacture of a diffractive optical component capable of forming a visual effect corresponding to at least one continuous, discernible image, differentiable at one or more distances d observation and comparable to all or part of a reference image, said method being characterized in that it comprises the following steps:

Etape 1 : Générer une image source au format numérique binaire à partir de ladite image de référence et déterminer la taille du pixel élémentaire de ladite image source en fonction de la taille souhaitée du composant optique diffractif;Step 1: Generate a source image in binary digital format from said reference image and determine the size of the elementary pixel of said source image as a function of the desired size of the diffractive optical component;

Etape 2 : Découper ladite image source en une pluralité de Super Pixels (SP) ;Step 2: Cut said source image into a plurality of Super Pixels (SP);

Etape 3 : Calculer par ordinateur, à partir des équations de Maxwell, le réseau équivalent de chaque Super Pixel ;Step 3: Calculate by computer, using Maxwell's equations, the equivalent network of each Super Pixel;

Etape 4 : Remplacer le contenu de chaque Super Pixel par son réseau équivalent au format numérique binaire, pour former l'image dudit masque.Step 4: Replace the content of each Super Pixel with its equivalent network in binary digital format, to form the image of said mask.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé comporte une étape consistant à introduire des Pixels Distances entre des Super Pixel de l'image du masque pour transformer l'image du masque de l'étape 4 en une image du masque de taille plus grande, et ainsi modifier la distance d'observation ou la taille de l'effet visuel généré par le composant optique diffractif.According to an embodiment of the invention, the method comprises a step consisting in introducing Pixel Distances between Super Pixels of the mask image to transform the image of the mask of step 4 into an image of the size mask larger, and thus modify the viewing distance or the size of the visual effect generated by the diffractive optical component.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le procédé comporte une étape consistant à transformer l'image du masque en image multi-niveaux de gris et affecter un niveau de gris au pixel de niveau 1 de chaque réseau équivalent, de manière à générer une ou plusieurs couleur(s) spécifique(s) dans le plan d'observation.According to another embodiment of the invention, the method comprises a step consisting in transforming the image of the mask into a multi-gray level image and assigning a gray level to the level 1 pixel of each equivalent array, so as to generate one or more specific color (s) in the observation plane.

Le calcul de l'image du masque est réalisé selon les étapes 1 à 4 décrites plus en détail dans les paragraphes qui suivent.The mask image is calculated according to steps 1 to 4 described in more detail in the following paragraphs.

L'étape 1 consiste à générer une image source au format numérique binaire à partir d'une image de référence et à imposer la taille du pixel élémentaire de ladite image source en fonction de la taille souhaitée du composant optique diffractif. L'image de référence peut être ou non au format numérique. Elle peut présenter des caractéristiques chromatiques. La taille de l'image source est dimensionnée en fonction de la complexité de l'image de référence. Une image de référence présentant un motif simple telle qu'une croix ne nécessite pas par exemple une image source d'une taille de 2000x2000 pixels mais une taille de 500x500 peut convenir. L'image source est une image composée de pixels élémentaires dont l'ensemble des pixels blancs génère une forme représentant l'image de référence, par exemple le schéma d'une maison.Step 1 consists in generating a source image in binary digital format from a reference image and in imposing the size of the elementary pixel of said source image as a function of the desired size of the diffractive optical component. The reference image may or may not be in digital format. It may have chromatic characteristics. The size of the source image is sized according to the complexity of the reference image. A reference image having a simple pattern such as a cross does not for example require a source image with a size of 2000 × 2000 pixels but a size of 500 × 500 may be suitable. The source image is an image composed of elementary pixels, the set of white pixels of which generates a shape representing the reference image, for example the diagram of a house.

L'étape 2 consiste à découper l'image source en une pluralité de Super Pixels (SP). Avantageusement, ce découpage est fonction de la complexité du contenu de l'image source. Il peut être régulier ou irrégulier. Avantageusement, il sera irrégulier dans le cas de grandes zones contenant uniquement des pixels noirs puisque ces zones ne contiennent aucune information sur la forme de l'image de référence. En revanche, lorsque les formes sont complexes, un découpage en Super Pixels petits de l'ordre d'une dizaine de pixels élémentaires pourra être envisagé. Avec les moyens actuels informatiques de détection de zones dans une image, l'homme du métier saura implémenter les algorithmes de découpage en adéquation avec les particularités des images sources à traitées.Step 2 consists of cutting the source image into a plurality of Super Pixels (SP). Advantageously, this division is a function of the complexity of the content of the source image. It can be regular or irregular. Advantageously, it will be irregular in the case of large areas containing only black pixels since these areas contain no information on the shape of the reference image. On the other hand, when the shapes are complex, a division into small Super Pixels of the order of ten elementary pixels may be considered. With current computer means for detecting areas in an image, those skilled in the art will be able to implement the cutting algorithms in line with the particularities of the source images to be processed.

L'étape 3 consiste à calculer par ordinateur, à partir des équations de Maxwell, le réseau équivalent de chaque Super Pixel. Le réseau équivalent est défini comme le réseau qui permet de reconstruire la forme contenue dans le Super Pixel lorsque ce réseau est éclairé par une source ponctuelle ou quasi-ponctuelle par effet diffractif. Par exemple, un réseau de lignes blanches de pas constant d'orientation (Φ) permet de reconstruire par effet diffractif une ligne blanche ayant pour normale (Φ). Alternativement, un réseau de carrés permet de reconstruire une croix ou encore un réseau d'hexagones engendre un motif en forme d'étoile à 6 branches.Step 3 consists in calculating by computer, from Maxwell's equations, the equivalent network of each Super Pixel. The equivalent network is defined as the network which makes it possible to reconstruct the shape contained in the Super Pixel when this network is illuminated by a point or quasi-point source by diffractive effect. For example, a network of white lines with constant orientation pitch (Φ) makes it possible to reconstruct by diffractive effect a white line having for normal (Φ). Alternatively, a network of squares makes it possible to reconstruct a cross or a network of hexagons generates a star-shaped motif with 6 branches.

L'étape 4 consiste à remplacer le contenu de chaque Super Pixel par son réseau équivalent au format numérique binaire, pour former l'image du masque.Step 4 consists of replacing the content of each Super Pixel with its equivalent network in binary digital format, to form the image of the mask.

Les équations permettant de générer un algorithme de simulation d'une optique diffractive sont connus de l'homme du métier. Un exemple d'un tel algorithme est proposé dans l'annexe A de la thèse d'Emilie Bialic intitulée « étude d'un nouvel élément optique axiconique : le multiple axicon linéaire diffractif annulaire » publiée le 10 janvier 2011 à l'école d'ingénieur de Telecom Bretagne (Brest, France). Cet algorithme permet de simuler les effets d'une image de masque. Il associe chaque pixel élémentaire à une surface du composant optique diffractif. Par exemple, un pixel élémentaire correspond à une surface de 1 pm2. Il prend en compte les paramètres du matériau choisi. Dans le cas d'un matériau monocouche, les paramètres retenus sont l'épaisseur du réseau diffractif et l'indice optique du matériau. Cet algorithme permet de visualiser l'effet visuel en précisant la distance d'observation de cet effet en fonction des paramètres spectraux et énergétiques de la source ponctuelle considérée.The equations for generating a simulation algorithm for diffractive optics are known to those skilled in the art. An example of such an algorithm is proposed in appendix A of the thesis of Emilie Bialic entitled "study of a new axiconic optical element: the multiple annular diffractive linear axicon" published on January 10, 2011 at the school of Telecom Bretagne engineer (Brest, France). This algorithm simulates the effects of a mask image. It associates each elementary pixel with a surface of the diffractive optical component. For example, an elementary pixel corresponds to an area of 1 pm 2 . It takes into account the parameters of the material chosen. In the case of a monolayer material, the parameters retained are the thickness of the diffractive grating and the optical index of the material. This algorithm makes it possible to visualize the visual effect by specifying the distance of observation of this effect according to the spectral and energy parameters of the point source considered.

Si la distance d'observation obtenue n'est pas la distance souhaitée, deux solutions pour corriger cette dimension sont envisageables :If the observation distance obtained is not the desired distance, two solutions to correct this dimension are possible:

- La première solution (la plus simple) consiste à augmenter ou réduire artificiellement la surface correspondante à un pixel élémentaire ;- The first solution (the simplest) consists in artificially increasing or reducing the surface corresponding to an elementary pixel;

- La seconde solution consiste à modifier l'agencement des Super Pixels de limage source en introduisant des Pixels Distances au sein de cette image.- The second solution consists in modifying the arrangement of the Super Pixels of the source image by introducing Pixel Distances within this image.

Dans la seconde solution, des Pixels Distances sont introduits entre chaque Super Pixel de l'image du masque pour transformer l'image du masque de l'étape 4 en une image du masque plus grande, et ainsi modifier la distance d'observation et/ou la taille de l'effet visuel. Ces Pixels Distances sont des Supers Pixels ne contenant aucune information. Ce sont donc des Supers Pixels uniquement composés de pixels élémentaires noirs. Leurs dimensions peuvent être par exemple calculées à partir des règles géométriques connues de propagation des effets diffractifs.In the second solution, Pixel Distances are introduced between each Super Pixel of the mask image to transform the mask image from step 4 into a larger mask image, and thus modify the observation distance and / or the size of the visual effect. These Distance Pixels are Super Pixels containing no information. They are therefore Super Pixels only composed of elementary black pixels. Their dimensions can for example be calculated from known geometric rules for the propagation of diffractive effects.

Enfin, il est possible de contrôler la colorimétrie de l'effet visuel. Le procédé précédemment présenté doit être complété par une étape consistant à transformer l'image du masque binaire en image multi-niveaux de gris et affecter un niveau de gris au pixel blanc de chaque réseau équivalent, afin de générer une ou des couleur(s) spécifique(s) dans le plan d'observation. La colorimétrie des images observées dépend des matériaux composant ledit composant optique diffractif, de la nature des structures (forme et épaisseur) et de la nature spectrale de la source qui éclaire ledit élément diffractif. Les relations mathématiques permettant de calculer l'efficacité d'un réseau de diffraction, en fonction des longueurs d'onde, de l'indice optique du matériau et de l'épaisseur du réseau, sont bien connues de l'homme du métier. A titre d'exemple, considérons un réseau circulaire de phase binaire. L'épaisseur (e) du réseau est donnée par la formule suivante :Finally, it is possible to control the colorimetry of the visual effect. The previously presented method must be completed by a step consisting in transforming the image of the binary mask into a multi-gray level image and assigning a gray level to the white pixel of each equivalent array, in order to generate one or more colors. specific in the observation plan. The colorimetry of the images observed depends on the materials making up said diffractive optical component, on the nature of the structures (shape and thickness) and on the spectral nature of the source which illuminates said diffractive element. The mathematical relationships used to calculate the efficiency of a diffraction grating, as a function of wavelengths, of the optical index of the material and of the thickness of the grating, are well known to those skilled in the art. As an example, consider a circular binary phase network. The thickness (e) of the network is given by the following formula:

___X-___ e 2(η(Λ) - 1 ;i___ X -___ e 2 (η (Λ) - 1; i

Où Àw représente la longueur d'onde de travail et η(λ) l'indice du matériau fonction de la longueur d'onde. Lorsque le réseau est illuminé par une autre longueur d'onde λ, une phase Φ différente apparaît et d'exprime par :Where Àw represents the working wavelength and η (λ) the index of the material as a function of the wavelength. When the network is illuminated by another wavelength λ, a different phase apparaît appears and expresses by:

# = -τλ# = -τλ

L'efficacité de diffraction de ce réseau est directement dépendante de l'ordre considéré (m), dans notre cas l'ordre +1 et de cette différence de phase Φ. Elle s'exprime par :The diffraction efficiency of this grating is directly dependent on the order considered (m), in our case the order +1 and on this phase difference Φ. It is expressed by:

A titre indicatif, pour une épaisseur de réseau de 565 nm, un indice de résine de 1.64, et une longueur d'onde de travail de 723 nm, l'efficacité de la longueur d'onde rouge (640 nm) sera de 39%, celle de la couleur verte (520 nm) de 27 % et celle de la couleur bleue (460 nm) de 16%. Il suffit ensuite d’utiliser les relations géométriques de propagation des ondes selon les différents ordres de diffraction connues de l'homme du métier, pour déterminer la couleur générée par ledit réseau à une distance donnée. A titre d'exemple, dans le cas d'un réseau circulaire diffractif de phase binaire, la distance de focalisation zm de la longueur d'onde λ pour l'ordre considéré m s'écrit (la répartition radiale est directement déduite de cette relation) :As an indication, for a network thickness of 565 nm, a resin index of 1.64, and a working wavelength of 723 nm, the efficiency of the red wavelength (640 nm) will be 39% , that of the green color (520 nm) by 27% and that of the blue color (460 nm) by 16%. It then suffices to use the geometric relations of wave propagation according to the different orders of diffraction known to those skilled in the art, to determine the color generated by said grating at a given distance. By way of example, in the case of a diffractive circular grating of binary phase, the focusing distance z m of the wavelength λ for the order considered m is written (the radial distribution is directly deduced from this relationship) :

mA où d représente la période du réseau et R le rayon de l'ouverture.mA where d represents the period of the network and R the radius of the opening.

Un autre objet de l'invention concerne le composant optique diffractif fabriqué à partir de l'image de masque obtenue selon le procédé de calcul précédemment décrit. Ledit composant peut être fabriqué, par exemple, à partir de techniques de lithographie par projection optique. Dans ce cas, l'image du masque binaire que l'on souhaite graver est projetée à travers un masque par un système optique sur un matériau photosensible. Afin de corriger les paramètres de colorimétrie, ledit masque peut être binaire ou codé en niveau de gris. Le codage en niveau de gris peut être réalisé à partir d'un filtrage spatial d'intensité lumineuse. La partie laissant passer la lumière n'est plus uniforme mais est composée d'une structure périodique de trous dont la taille varie en fonction du niveau de gris souhaité. Cette technique peut être réalisée par exemple à partir d'un aligneur de masque. On parle alors de photolithographie par contact. Cette méthode consiste à utiliser un dépôt de matériau photosensible (par exemple une résine photosensible déposée sur un substrat). Cette résine photosensible est exposée à la lumière (par exemple une lumière Ultra-Violette (UV) dans le cas où la résine est sensible aux rayonnements UV) par contact direct avec le masque (par exemple un masque en chrome comportant des zones opaques et transparentes du motif de l'image masque binaire). La résine est ensuite développée pour obtenir le composant optique diffractif. Cette technique présente l'inconvénient d'être limitée en résolution par la diffraction de la lumière aux abords des motifs. Pour pallier ce problème, d'autres techniques de gravure peuvent être utilisées, telles que l'écriture directe mono ou multi faisceaux lasers, d'électrons ou d'ions focalisés.Another object of the invention relates to the diffractive optical component produced from the mask image obtained according to the calculation method previously described. Said component can be made, for example, from optical projection lithography techniques. In this case, the image of the binary mask that one wishes to engrave is projected through a mask by an optical system on a photosensitive material. In order to correct the colorimetric parameters, said mask can be binary or coded in gray level. The grayscale coding can be carried out from a spatial filtering of light intensity. The part allowing the light to pass is no longer uniform but is composed of a periodic structure of holes whose size varies according to the desired gray level. This technique can be performed for example from a mask aligner. We then speak of contact photolithography. This method consists in using a deposit of photosensitive material (for example a photosensitive resin deposited on a substrate). This photosensitive resin is exposed to light (for example Ultra-Violet (UV) light in the case where the resin is sensitive to UV radiation) by direct contact with the mask (for example a chrome mask having opaque and transparent zones of the binary mask image pattern). The resin is then developed to obtain the diffractive optical component. This technique has the disadvantage of being limited in resolution by the diffraction of light around the patterns. To overcome this problem, other etching techniques can be used, such as direct writing single or multi laser beams, electrons or focused ions.

Concrètement, le composant optique diffractif selon l'invention peut être utilisé en tant qu'optique de sécurité permettant l'authentification de produits ou de documents.Concretely, the diffractive optical component according to the invention can be used as a security optic allowing the authentication of products or documents.

Le composant optique diffractif peut aussi être utilisé pour générer des effets visuels permettant d'afficher une caractéristique intrinsèque du produit, par exemple un message personnalisé. A titre d'exemple, le composant optique diffractif peut être gravé dans le verre d'une montre. Dans cette application précise, une source ponctuelle insérée dans le système de maintien des aiguilles de la montre vient éclairer le composant optique diffractif qui forme alors le message personnalisé sur la rétine de l'utilisateur. Cependant, cette gravure du verre de montre peut générer des effets visuels non désirés lorsque le système n'est pas en fonction. Elle peut se traduire par une diminution locale de la transparence.The diffractive optical component can also be used to generate visual effects making it possible to display an intrinsic characteristic of the product, for example a personalized message. For example, the diffractive optical component can be engraved in the glass of a watch. In this specific application, a point source inserted into the watch hand holding system illuminates the diffractive optical component which then forms the personalized message on the user's retina. However, this etching of the watch glass can generate unwanted visual effects when the system is not in operation. It can result in a local reduction in transparency.

Avantageusement, le verre de montre peut être remplacé par un module photovoltaïque semi-transparent. Le composant optique diffractif est alors gravé dans les couches photo-actives du module photovoltaïque lors du procédé de réalisation de la semi-transparence du module photovoltaïque. Le composant optique diffractif est alors invisible à l'œil et ne génère pas de diminution locale de la transparence. Il est révélé en transmission par la source LED ponctuelle insérée dans le fond de montre. Il peut également être révélé en réflexion par une source ponctuelle externe à l'application.Advantageously, the watch glass can be replaced by a semi-transparent photovoltaic module. The diffractive optical component is then etched in the photoactive layers of the photovoltaic module during the process for producing the semi-transparency of the photovoltaic module. The diffractive optical component is then invisible to the eye and does not generate a local reduction in transparency. It is revealed in transmission by the point LED source inserted in the back of the watch. It can also be revealed in reflection by a point source external to the application.

L'invention a également pour objet un système d'authentification d'un objet, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un composant optique diffractif tel que décrit plus haut, combiné à une source lumineuse spatialement polychromatique comprenant une ou plusieurs sources ponctuelles ou quasi-ponctuelles. En variante, la source lumineuse ponctuelle peut être infra-rouge ou ultra-violette, ou constituée par tout type de source ponctuelle non visible.The invention also relates to an object authentication system, characterized in that it comprises at least one diffractive optical component as described above, combined with a spatially polychromatic light source comprising one or more point sources or almost one-off. As a variant, the point light source can be infrared or ultra-violet, or constituted by any type of point source which is not visible.

DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION

L'invention est maintenant décrite plus en détail à l'aide de la description des figures 1 à 7.The invention is now described in more detail using the description of Figures 1 to 7.

La figure IA est un exemple d'image source composée uniquement de pixels noirs et de pixels blancs.FIG. 1A is an example of a source image composed only of black pixels and of white pixels.

La figure IB représente un découpage matriciel possible de l'image de la figure IA en Super Pixels.FIG. 1B represents a possible matrix division of the image of FIG. 1A in Super Pixels.

La figure 2A est un exemple d'image source binaire contentant une forme simple.FIG. 2A is an example of a binary source image containing a simple form.

La figure 2B représente un découpage en Super Pixel de l'image source de la figure 2A.FIG. 2B represents a Super Pixel division of the source image of FIG. 2A.

La figure 3A présente le contenu d'un Super Pixel et le contenu de son réseau équivalent.Figure 3A shows the content of a Super Pixel and the content of its equivalent network.

La figure 3B est une image du masque binaire issu de l'image source de la figure 2A.FIG. 3B is an image of the binary mask originating from the source image of FIG. 2A.

La figure 3C est un exemple d'insertion de Pixel Distance dans l'image du masque binaire de la figure 3B.FIG. 3C is an example of inserting Pixel Distance into the image of the bit mask of FIG. 3B.

La figure 4A représente l'image d'un schéma d'une maison en pixels blancs sous fond de pixels noirs.FIG. 4A represents the image of a diagram of a house in white pixels under a background of black pixels.

La figure 4B correspond à l'image du masque binaire de la figure 4A permettant de former l'image observée à une distance de 14 cm.FIG. 4B corresponds to the image of the binary mask of FIG. 4A making it possible to form the image observed at a distance of 14 cm.

La figure 4C est le résultat d'une simulation de la propagation de la lumière au travers du masque de phase binaire issu de l'image du masque binaire à une distance d'observation de 14 cm.FIG. 4C is the result of a simulation of the propagation of light through the binary phase mask resulting from the image of the binary mask at an observation distance of 14 cm.

Les figures 5A à 5C sont des schémas représentant des vues partielles en coupe d'exemples de composants optiques diffractifs selon l'invention destinés à être appliqués ou gravés sur un objet à authentifier.FIGS. 5A to 5C are diagrams showing partial sectional views of examples of diffractive optical components according to the invention intended to be applied or engraved on an object to be authenticated.

La figure 6A décrit un exemple d'utilisation d'un dispositif à effets visuels selon l'invention.FIG. 6A describes an example of the use of a visual effects device according to the invention.

La figure 6B montre un exemple d'un objet pouvant intégrer le composant optique de sécurité ainsi que la source permettant de visualiser les effets visuels.FIG. 6B shows an example of an object capable of integrating the optical security component as well as the source making it possible to visualize the visual effects.

La figure IA est une image source (1) c'est-à-dire une image au format numérique binaire composée uniquement de pixels noirs (3) et de pixels blancs conventionnellement ayant pour valeur respective 0 et 1 (2). La figure IB représente un découpage matriciel de l'image source de la figure IA en Super Pixels (SP). La figure IB est composée de 28 Super Pixels rectangulaires de même dimension. Les Super Pixels (11, 12, 21, 31) sont indexés par leurs coordonnées correspondant à leur numéro de ligne puis leur numéro de colonne. Arbitrairement, la ligne la plus en haut de l'image porte le numéro de ligne 1 et la colonne la plus à gauche porte le numéro de colonne 1. Ainsi, le Super Pixel (11) se trouvant le plus en haut et le plus à gauche de l'image sera indexé SP (1,1). De manière générale, le Super Pixel de la ligne i et de la colonne j est indexé SP (i,j).FIG. 1A is a source image (1), that is to say an image in binary digital format composed only of black pixels (3) and of white pixels conventionally having the respective values 0 and 1 (2). FIG. 1B represents a matrix breakdown of the source image of FIG. 1A in Super Pixels (SP). Figure IB is made up of 28 rectangular Super Pixels of the same size. The Super Pixels (11, 12, 21, 31) are indexed by their coordinates corresponding to their row number then their column number. Arbitrarily, the uppermost line of the image bears line number 1 and the leftmost column carries column number 1. Thus, the Super Pixel (11) being the uppermost and the most left of the image will be indexed SP (1,1). Generally, the Super Pixel in row i and column j is indexed SP (i, j).

Afin de faciliter la description du procédé de calcul de l'image du masque binaire selon l'invention, une image source (1) simplifiée est proposée à la figure 2A. L'image source est composée de pixels blancs (2) entourés de pixels noirs (3). Les pixels blancs (2) forment une croix, tandis que les pixels noirs (3) représentent quatre carrés. La figure 2B représente un découpage matriciel de l'image source de la figure 2A en Super Pixels (SP). La figure 2B est composée de 9 Super Pixels carrés de mêmes dimensions. Considérons le Super Pixel (21) de la ligne 2 et de la colonne 1 de l'image source (1). Il est composé d'une ligne blanche horizontale. Il est connu de l'homme du métier que son réseau équivalent est un réseau de lignes de direction perpendiculaire (Φ) à la ligne blanche. La figure 3A est schéma qui représente le remplacement du contenu du Super Pixel (21) par son réseau équivalent (21A). Le contenu de chaque Super Pixel de l'image source (1) de la figure 2B est remplacé par son réseau équivalent pour former l'image du masque binaire présentée à la figure 3B. La dimension du pixel élémentaire est alors fixée en fonction de la taille de l'effet visuel que l'on souhaite observér. Lorsque les dimensions du pixel élémentaire sont définies, la distance d'observation est directement déterminée par l'image du masque binaire de la figure 3B. Pour augmenter cette distance ou modifier la taille de l'image, il est possible d'insérer des pixels distances entre les Supers Pixels. Ces pixels distances peuvent être carrés ou rectangulaires. La figure 3C montre l'image du masque binaire de la figure 3B dans laquelle ont été insérés des Pixels Distances carrés entre chaque Super Pixel et entre le bord et chaque Super Pixel.In order to facilitate the description of the method for calculating the image of the binary mask according to the invention, a simplified source image (1) is proposed in FIG. 2A. The source image is composed of white pixels (2) surrounded by black pixels (3). The white pixels (2) form a cross, while the black pixels (3) represent four squares. FIG. 2B represents a matrix breakdown of the source image of FIG. 2A in Super Pixels (SP). Figure 2B is made up of 9 square Super Pixels of the same dimensions. Consider the Super Pixel (21) in row 2 and column 1 of the source image (1). It is made up of a horizontal white line. It is known to those skilled in the art that its equivalent network is a network of lines of direction perpendicular (Φ) to the white line. FIG. 3A is a diagram which represents the replacement of the content of the Super Pixel (21) by its equivalent network (21A). The content of each Super Pixel in the source image (1) of FIG. 2B is replaced by its equivalent network to form the image of the binary mask presented in FIG. 3B. The dimension of the elementary pixel is then fixed as a function of the size of the visual effect that one wishes to observe. When the dimensions of the elementary pixel are defined, the observation distance is directly determined by the image of the binary mask of FIG. 3B. To increase this distance or modify the size of the image, it is possible to insert pixel distances between the Super Pixels. These distance pixels can be square or rectangular. FIG. 3C shows the image of the binary mask of FIG. 3B in which Pixels are placed Square distances between each Super Pixel and between the edge and each Super Pixel.

Le composant optique diffractif selon l'invention peut être par exemple réalisé à partir de procédés de lithographie optique par projection ou par écriture mono-faisceau laser. En référence à la figure 5A, le composant optique diffractif selon l'invention comprend une couche structurée (8) sur une partie ou sur la totalité de son épaisseur (e) pour réaliser au moins une structure diffractive (7). Cette couche structurée (8) peut être préalablement déposée sur un substrat (9), par exemple en verre. La figure 5A est une vue en coupe transversale d'une partie dudit composant optique diffractif selon l'invention.The diffractive optical component according to the invention can for example be produced from optical lithography methods by projection or by laser single-beam writing. With reference to FIG. 5A, the diffractive optical component according to the invention comprises a structured layer (8) over part or all of its thickness (e) to produce at least one diffractive structure (7). This structured layer (8) can be previously deposited on a substrate (9), for example made of glass. FIG. 5A is a cross-sectional view of part of said diffractive optical component according to the invention.

Comme illustré sur la figure 5B, la couche structurée (8) peut être recouverte par exemple d'une couche métallique (10) déposée directement sur la structure diffractive (7), et comprendre en outre une couche de protection (15) de la structure diffractive (7), et/ou une couche adhésive (13) pour permettre l'assemblage du composant avec l'objet à authentifier. Le substrat (9) peut également être remplacé par une surface fonctionnelle (14), par exemple photovoltaïque.As illustrated in FIG. 5B, the structured layer (8) can be covered for example with a metallic layer (10) deposited directly on the diffractive structure (7), and also comprise a protective layer (15) of the structure diffractive (7), and / or an adhesive layer (13) to allow assembly of the component with the object to be authenticated. The substrate (9) can also be replaced by a functional surface (14), for example photovoltaic.

Le composant optique diffractif selon l'invention peut aussi comprendre plusieurs couches structurées (8) et (8A) comme illustré sur la figure 5C. Les structures diffractives (7) et (7A) peuvent alors être indépendantes entres elles ou corrélées afin de former plusieurs effets visuels à différentes distances d'observation. La complexité d'une telle configuration rend la contrefaçon plus difficile et permet donc d'augmenter la robustesse de l'authentification.The diffractive optical component according to the invention can also comprise several structured layers (8) and (8A) as illustrated in FIG. 5C. The diffractive structures (7) and (7A) can then be independent of each other or correlated in order to form several visual effects at different observation distances. The complexity of such a configuration makes counterfeiting more difficult and therefore makes it possible to increase the robustness of authentication.

Selon une variante illustrée par exemple aux figures 5A et 5C, le composant optique diffractif selon l'invention est transmissif dans la bande spectrale de la source utilisée pour éclairer le composant. Il sera alors disposé sur une partie transparente de l'objet à authentifier.According to a variant illustrated for example in FIGS. 5A and 5C, the diffractive optical component according to the invention is transmissive in the spectral band of the source used to illuminate the component. It will then be placed on a transparent part of the object to be authenticated.

Selon une autre variante, le composant optique diffractif est réflectif. La couche structurée (8) est alors, par exemple, recouverte d'une couche métallique ou d'un matériau à fort indice de réfraction (10). Si le dispositif à identifier est la surface photovoltaïque (14), le composant optique diffractif est directement intégré au dispositif photovoltaïque.According to another variant, the diffractive optical component is reflective. The structured layer (8) is then, for example, covered with a metal layer or a material with a high refractive index (10). If the device to be identified is the photovoltaic surface (14), the diffractive optical component is directly integrated into the photovoltaic device.

Selon une autre variante, les différentes couches structurant le composant optique diffractif à effets visuels, sont choisies de telle sorte à ce qu'il soit transparent ou semi-transparent.According to another variant, the different layers structuring the diffractive optical component with visual effects, are chosen so that it is transparent or semi-transparent.

Concrètement, l'authentification de produits à l'aide du composant optique diffractif de sécurité selon l'invention pourra être réalisée par exemple selon trois méthodes distinctes décrites ci-dessous.Concretely, the authentication of products using the diffractive optical security component according to the invention can be carried out for example according to three distinct methods described below.

La première méthode concerne l'authentification par un opérateur humain. La figure 6A décrit un exemple d'utilisation. L'opérateur humain possède l'objet à authentifier sur lequel est inséré le composant optique diffractif (52) à effets visuels selon l'invention. L'opérateur humain se place dans un environnement lumineux, par exemple sous une ampoule émettant une lumière blanche (50). Il tient l'objet à une distance par exemple de 40 cm de son œil. Les rayons lumineux (51) issus de l'ampoule d'éclairage (50) viennent se réfléchir sur le dispositif à effets visuels (52). Les rayons issus de la réflexion (53) forment l'image observée sur la rétine de l'observateur. L'observateur vérifie que l'image qu'il vient de visualiser correspond bien à l'image qu'il a reçu, de la part d'un opérateur de sécurité autorisé, sur un dispositif de contrôle tel que son téléphone portable, et ce pour la distance de visualisation de 40 cm. Si tel est le cas, l'objet est authentifié par le dispositif optique à effet visuel, sinon l'observateur peut conclure à un objet contrefait.The first method concerns authentication by a human operator. FIG. 6A describes an example of use. The human operator has the object to be authenticated on which the diffractive optical component (52) with visual effects according to the invention is inserted. The human operator places himself in a light environment, for example under a bulb emitting white light (50). He holds the object at a distance, for example, 40 cm from his eye. The light rays (51) from the light bulb (50) are reflected on the visual effects device (52). The rays from the reflection (53) form the image observed on the retina of the observer. The observer verifies that the image he has just viewed corresponds to the image he received from an authorized security operator on a control device such as his mobile phone, and this for the viewing distance of 40 cm. If this is the case, the object is authenticated by the optical device with visual effect, otherwise the observer can conclude that a counterfeit object.

La deuxième méthode (non illustrée) se réfère à un système d'authentification à partir d'un moyen de capture d'image permettant à l'utilisateur de prendre une vidéo de l'effet optique observé en déplaçant le système d'acquisition le long de l'axe optique du composant optique. La déduction de l'authentification se réalise alors grâce à l'analyse des images constituant la vidéo. Par exemple, un utilisateur utilise la fonction caméra de son téléphone portable. Il utilise le mode allumé de la LED servant de flash à la caméra comme source de lumière et observe à travers l'écran de son téléphone le film résultant de l'observation. Une image se forme à une distance de 20 cm entre la caméra du téléphone et ledit composant optique diffractif. L'utilisateur filme alors en continu une séquence vidéo pendant laquelle l'utilisateur modifie progressivement la distance entre ledit dispositif et la caméra en allant par exemple de 20 cm à 40 cm. Différentes images se sont alors formées successivement et sont enregistrées dans la séquence vidéo. Par exemple, 10 images colorées différentes se sont formées entre la distance de 20 cm et de 40 cm. Elles sont analysées pour vérifier l'authenticité de l'objet.The second method (not illustrated) refers to an authentication system from an image capture means allowing the user to take a video of the optical effect observed by moving the acquisition system along of the optical axis of the optical component. The deduction of authentication is then carried out through the analysis of the images constituting the video. For example, a user uses the camera function of their mobile phone. He uses the lit mode of the LED used as a flash for the camera as a light source and observes through the screen of his phone the film resulting from the observation. An image is formed at a distance of 20 cm between the camera of the telephone and said diffractive optical component. The user then continuously films a video sequence during which the user gradually changes the distance between said device and the camera, for example from 20 cm to 40 cm. Different images were then formed successively and are recorded in the video sequence. For example, 10 different colored images formed between the distance of 20 cm and 40 cm. They are analyzed to verify the authenticity of the object.

La troisième méthode (non illustrée) s'appuie sur le principe de la deuxième méthode mais est automatisée grâce à un système de capture d'images possédant un système autofocus, qui permet à l'utilisateur de placer le système d'acquisition dans une position fixe, de prendre une série d'images à différentes profondeurs de champ afin de procéder à l'authentification de l'élément.The third method (not illustrated) is based on the principle of the second method but is automated thanks to an image capture system having an autofocus system, which allows the user to place the acquisition system in a position fixed, take a series of images at different depths of field to authenticate the item.

Selon une variante, le composant optique diffractif peut être conçu pour des longueurs d'ondes non visibles dans les domaines de l'infrarouge. L'authentification sera alors révélée grâce à un système optique adapté à ces gammes de longueurs d'onde.Alternatively, the diffractive optical component can be designed for wavelengths not visible in the infrared ranges. The authentication will then be revealed thanks to an optical system adapted to these wavelength ranges.

Le composant optique diffractif dans sa version semi-transparente et photovoltaïque (101) selon l'invention peut être intégré dans un verre de montre comme présenté à la figure 6B. Avantageusement, il sera associé à une micro-puce LED (100) intégré par exemple au dispositif de rotation des aiguilles. Lorsque l'utilisateur actionne la micro-puce LED et que celle-ci s'éclaire, il peut directement visualiser à des distances définies les effets visuels recherchés. Ces effets peuvent être esthétiques, permettre d'afficher un message personnalisé ou encore permettre l'authentification de la montre.The diffractive optical component in its semi-transparent and photovoltaic version (101) according to the invention can be integrated into a watch glass as shown in FIG. 6B. Advantageously, it will be associated with an LED microchip (100) integrated for example into the device for rotating the needles. When the user actuates the LED microchip and it lights up, he can directly view the desired visual effects at defined distances. These effects can be aesthetic, make it possible to display a personalized message or even allow authentication of the watch.

EXEMPLE DE REALISATIONEXAMPLE OF IMPLEMENTATION

La figure 4A représente un schéma simplifié d'une maison. L'image source est composée de pixels blancs (2) entourés de pixels noirs (3). Les pixels blancs (2) forment le contour de la maison. Après avoir suivi les étapes du procédé selon l'invention, l'image du masque binaire (5) présentée à la figure 4B a été réalisée. Un masque de phase binaire est fabriqué à partir de cette image du masque binaire (5) pour simuler la propagation de la lumière au travers de l'élément optique diffractif selon l'invention. Le matériau simulé est une résine d'indice n=l,64. L'épaisseur du réseau simulé est de 365 nm.Figure 4A shows a simplified diagram of a house. The source image is composed of white pixels (2) surrounded by black pixels (3). The white pixels (2) form the outline of the house. After having followed the steps of the method according to the invention, the image of the binary mask (5) presented in FIG. 4B has been produced. A binary phase mask is made from this image of the binary mask (5) to simulate the propagation of light through the diffractive optical element according to the invention. The simulated material is a resin of index n = 1.64. The thickness of the simulated network is 365 nm.

Une simulation de la propagation d'une lumière blanche ponctuelle ayant traversé ledit masque de phase a été effectuée à partir du logiciel IDL dans lequel a été implémenté un algorithme de propagation du champ diffracté selon l'approximation de la théorie scalaire de la diffraction. L'image du masque binaire (5) de la figure 4B utilisée pour la simulation représente une optique diffractive de dimension 0,75 cm de largeur et de 1 cm de hauteur. L'image obtenue présentée à la figure 4C a été simulée 10 pour une distance de 14 cm en aval de l'optique diffractive. L'image de la figure 4C représente bien l'image de la figure 4A.A simulation of the propagation of a point white light having passed through said phase mask was carried out using the IDL software in which a diffracted field propagation algorithm was implemented according to the approximation of the scalar theory of diffraction. The image of the binary mask (5) of FIG. 4B used for the simulation represents a diffractive optic of dimension 0.75 cm in width and 1 cm in height. The image obtained presented in FIG. 4C was simulated 10 for a distance of 14 cm downstream from the diffractive optics. The image of FIG. 4C well represents the image of FIG. 4A.

Claims (7)

1 - Procédé de calcul d'une image de masque permettant la fabrication d'un composant optique diffractif apte à former un effet visuel correspondant à au moins une image continue, discernable, différenciable à une ou plusieurs distances d'observation et comparable à tout ou partie d'une image de référence, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :1 - Method for calculating a mask image allowing the manufacture of a diffractive optical component capable of forming a visual effect corresponding to at least one continuous image, discernible, differentiable at one or more observation distances and comparable to all or part of a reference image, said method being characterized in that it comprises the following steps: Etape 1 : Générer une image source au format numérique binaire à partir de ladite image de référence et déterminer la taille du pixel élémentaire de ladite image source en fonction de la taille souhaitée du composant optique diffractif;Step 1: Generate a source image in binary digital format from said reference image and determine the size of the elementary pixel of said source image as a function of the desired size of the diffractive optical component; Etape 2 : Découper ladite image source en une pluralité de Super Pixels (SP) ;Step 2: Cut said source image into a plurality of Super Pixels (SP); Etape 3 : Calculer par ordinateur, à partir des équations de Maxwell, le réseau équivalent de chaque Super Pixel, ce réseau équivalent étant défini comme le réseau qui permet de reconstruire la forme contenue dans le Super Pixel (SP) lorsque ce réseau est éclairé par une source ponctuelle ou quasi-ponctuelle par effet diffractif.Step 3: Calculate by computer, using Maxwell's equations, the equivalent network of each Super Pixel, this equivalent network being defined as the network which allows the shape contained in the Super Pixel (SP) to be reconstructed when this network is lit by a point or quasi-point source by diffractive effect. Etape 4 : Remplacer le contenu de chaque Super Pixel par son réseau équivalent au format numérique binaire, pour former l'image dudit masque.Step 4: Replace the content of each Super Pixel with its equivalent network in binary digital format, to form the image of said mask. 2 - Procédé de calcul selon la revendication 1, comportant en fin de procédé une étape consistant à introduire des Pixels Distances entre des Super Pixel de l'image du masque pour transformer l'image du masque de l'étape 4 en une image du masque de taille plus grande.2 - Calculation method according to claim 1, comprising at the end of the process a step consisting in introducing Pixel Distances between Super Pixels of the mask image to transform the image of the mask of step 4 into an image of the mask larger. 3 - Procédé de calcul selon la revendication 1 ou la revendication 2, comportant en fin de procédé une étape consistant à transformer l'image du masque en image multi-niveaux de gris et affecter un niveau de gris au pixel de niveau 1 de chaque réseau équivalent.3 - Method of calculation according to claim 1 or claim 2, comprising at the end of the process a step consisting in transforming the image of the mask into a multi-gray level image and assigning a gray level to the level 1 pixel of each array equivalent. 4 - Composant optique diffractif, caractérisé en ce qu'il est fabriqué à partir de l'image du masque obtenu par le procédé de calcul selon l'une des revendications 1 à4 - Diffractive optical component, characterized in that it is manufactured from the image of the mask obtained by the calculation method according to one of claims 1 to 3.3. 5 5 - Composant optique diffractif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un module photovoltaïque.5 5 - Diffractive optical component according to claim 4, characterized in that it comprises a photovoltaic module. 6 - Système d'authentification d'un objet, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un composant optique diffractif selon l'une des revendications 4 ou 5, combiné6 - System for authenticating an object, characterized in that it comprises at least one diffractive optical component according to one of claims 4 or 5, combined 10 à une source lumineuse spatialement polychromatique comprenant une ou plusieurs sources ponctuelles ou quasi-ponctuelles.10 to a spatially polychromatic light source comprising one or more point or quasi-point sources. 7 - Système d'authentification d'un objet, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un composant optique diffractif selon l'une des revendications 4 ou 5, combiné7 - system for authenticating an object, characterized in that it comprises at least one diffractive optical component according to one of claims 4 or 5, combined 15 à une source lumineuse ponctuelle infra-rouge ou ultra-violette, ou tout type de source ponctuelle non visible.15 to an infrared or ultraviolet point light source, or any type of invisible point source.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5032003A (en) * 1988-12-12 1991-07-16 Landis & Gyr Betriebs Ag Optially variable surface pattern
EP2466345A1 (en) * 2009-08-13 2012-06-20 Toppan Printing Co., Ltd. Image-displaying body and labeled article

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