JP2000329919A - Diffraction grating pattern and its production - Google Patents

Diffraction grating pattern and its production

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JP2000329919A
JP2000329919A JP13847599A JP13847599A JP2000329919A JP 2000329919 A JP2000329919 A JP 2000329919A JP 13847599 A JP13847599 A JP 13847599A JP 13847599 A JP13847599 A JP 13847599A JP 2000329919 A JP2000329919 A JP 2000329919A
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pattern
cell
cells
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彰 永野
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    • G03H2223/12Amplitude mask, e.g. diaphragm, Louver filter

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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To display a brighter image without losing the relation of brightness values of the pixels for the base image data by increasing the total brightness while maintaining the brightness ratio in the pixel units in the pattern to be displayed. SOLUTION: The whole brightness of the pattern is increased while the brightness ratio of pixel units in the pattern to be displayed is maintained. Namely, if the brightest cell in the diffraction grating cell formed has the diffraction grating by 80% of the max. area of the cell, the cell is enlarged into an area by 1.25 times (80×1.25=100) so that the cell can be transformed into a bright cell with the diffraction grating possessing the whole region of the cell, In order to maintain the brightness ratio in the pixel units of the pattern to be displayed, the region where the diffraction gratings are formed is enlarged into an area by 1.25 times. Thus, the whole brightness of the diffraction grating pattern can be improved without losing the relation of the brightness of the original data.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の表面に、回
折格子からなる微小なセル(ドット)を配置することに
よって表現されるパターンおよびその作製方法に関し、
特に、一層、明度・彩度が高く注視率の高いパターンと
その作製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern expressed by arranging minute cells (dots) made of a diffraction grating on a surface of a substrate, and a method of manufacturing the same.
In particular, the present invention relates to a pattern with higher lightness / saturation and a higher gaze rate, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】回折格子によって構成されるパターン
は、通常の印刷技術では表現することのできない指向性
のある光沢を有することから、ディスプレイの用途や偽
造防止を目的としたセキュリティ商品に広く用いられて
おり、より多彩でオリジナリティの高いパターンを作製
することが求められている。
2. Description of the Related Art Since a pattern formed by a diffraction grating has a directional luster that cannot be expressed by ordinary printing techniques, it is widely used for display applications and security products aimed at preventing forgery. Therefore, it is required to produce a more versatile and highly original pattern.

【0003】このような要求に応じて、セル(ドット)
状の回折格子の集まりによって構成される回折格子パタ
ーンを有するディスプレイが公知である。尚、回折格子
の形成されたセル(ドット)を、以降の説明では、回折
格子セルと称する。
In response to such demands, cells (dots)
2. Description of the Related Art Displays having a diffraction grating pattern constituted by a collection of diffraction gratings are known. A cell (dot) on which a diffraction grating is formed is referred to as a diffraction grating cell in the following description.

【0004】上記ディスプレイを作製する方法として
は、特開昭60−156004号公報に例示されるよう
な方法が公知である。この方法は、レーザー光の2光束
干渉による微小な干渉縞(回折格子)を、そのピッチ,
方向,および光強度を変化させて、感光性フィルムに次
々と露光するものである。
[0004] As a method for producing the above display, a method as exemplified in JP-A-60-156004 is known. According to this method, minute interference fringes (diffraction gratings) due to two-beam interference of laser light are formed at the pitch,
The photosensitive film is successively exposed by changing the direction and the light intensity.

【0005】一方、レーザーではなく電子ビーム露光装
置を用い、かつコンピュータ制御により、平面状の基板
が載置されたX−Yステージを移動させて、基板の表面
に、回折格子からなる複数の微小なドットを配置するこ
とにより、回折格子パターンが形成されたディスプレイ
を作製する方法も提案されている。上記方法は、特開平
2−72320号公報や米国特許5,058,992号
に開示されている。
On the other hand, using an electron beam exposure apparatus instead of a laser, and moving the XY stage on which a planar substrate is mounted by computer control, a plurality of minute A method of producing a display on which a diffraction grating pattern is formed by arranging various dots has also been proposed. The above method is disclosed in JP-A-2-72320 and U.S. Pat. No. 5,058,992.

【0006】回折格子パターンのパラメータとして、 (1) 回折格子の空間周波数(格子縞のピッチ) (2) 回折格子の方向(格子縞の方向) (3) 回折格子の描画領域(回折格子セルの配置) の3つがあり、(1) に応じて、定点に対してその回折格
子セルが光って見える色が変化し、(2) に応じて、その
回折格子セルが光って見える方向が変化し、(3) に応じ
て、表示パターン(絵柄)が決定される。
The parameters of the diffraction grating pattern include: (1) the spatial frequency of the diffraction grating (pitch of the grating fringes); (2) the direction of the grating (the direction of the grating fringes); and (3) the drawing area of the diffraction grating (the arrangement of the grating cells). According to (1), the color in which the diffraction grating cell shines with respect to a fixed point changes according to (1), and according to (2), the direction in which the diffraction grating cell shines changes, and ( The display pattern (picture) is determined according to 3).

【0007】尚、ディスプレイ(パターン)の構成単位
である「セル」および「ドット」は同義語として扱われ
るが、形状(輪郭)や大きさに制約を受けないニュアン
スのある用語「セル」、さらに製造物は「回折格子パタ
ーン」として、以後の説明を統一する。
[0007] Note that "cell" and "dot" which are constituent units of a display (pattern) are treated as synonyms, but a nuanced term "cell" which is not restricted by shape (outline) or size, and The product will be referred to as a “diffraction grating pattern”, and the following description will be unified.

【0008】ところで、このような回折格子パターン
は、画素となるセルを回折格子で構成することで、任意
の方向・色で光を回折させ像を知覚させることから、パ
ターン上に回折格子が描画されていない領域があると、
回折させる光の量が減り十分な明るさが表現できず、高
い注視効果を得ることができない。
By the way, in such a diffraction grating pattern, since a cell serving as a pixel is constituted by a diffraction grating, light is diffracted in an arbitrary direction and color and an image is perceived, so that the diffraction grating is drawn on the pattern. If there is an area that is not
Since the amount of light to be diffracted is reduced, sufficient brightness cannot be expressed, and a high gaze effect cannot be obtained.

【0009】パターンを明るいものとするには、パター
ンの構成単位であるセル(ドット)を大面積にすれば良
い。
In order to make the pattern brighter, the cells (dots), which are the constituent units of the pattern, may have a larger area.

【0010】回折格子パターンで各画素の輝度を表現す
るには、輝度値(明るさ)に比例してセルの面積を変化
させることが有効である。すなわち、最も明るい輝度値
を持つ色に、最大の面積のセルを対応させるとすれば、
それよりも暗い色については、常に最も明るい色に使用
されるセルよりも小さな面積のセルしか使用しないこと
となる。
In order to express the luminance of each pixel by the diffraction grating pattern, it is effective to change the cell area in proportion to the luminance value (brightness). That is, if the cell having the largest area corresponds to the color having the brightest luminance value,
For darker colors, only cells of smaller area than cells used for the lightest color will always be used.

【0011】回折格子パターンを構成するセル(ドッ
ト)毎にその明るさに応じて指定された大きさに変化さ
せる提案として、本出願人による特開平3−39701
号公報が公知である。
As a proposal for changing the size of a cell (dot) constituting a diffraction grating pattern to a designated size in accordance with the brightness of the cell, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-39701 by the present applicant has been proposed.
Is known.

【0012】上記公報に係る提案は、一つ一つのセル
(ドット)が、基板上の任意な位置に任意な面積で配置
され得るパターンを作製する上で有効であるが、デジタ
ル処理によりパターン作製の高速化を図る場合には、予
め基板上で回折格子の形成されることになる領域がマト
リクス状に規定されており、その領域単位で回折格子を
形成することでセルを配置する手法が有効である。従っ
て、デジタル処理によるパターン作製には、上記公報に
よる提案は、必ずしも適当とは言えない。
[0012] The proposal according to the above publication is effective in producing a pattern in which each cell (dot) can be arranged at an arbitrary position and an arbitrary area on a substrate. In order to achieve high speed, the area where the diffraction grating is to be formed on the substrate is defined in a matrix in advance, and it is effective to arrange the cells by forming the diffraction grating in each area. It is. Therefore, the proposal in the above publication is not necessarily appropriate for producing a pattern by digital processing.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】回折格子パターンの基
となるデータが、コンピュータ・グラフィックスや、ス
キャナ, デジタルカメラなどにより得られる多くの階調
色を有する画像データである場合、回折格子パターンの
作製にはデジタル処理が適しているだけでなく、前記画
像データを構成する画素の大半は、最大の面積のセルを
必要としないことから、作製される回折格子パターン上
に回折格子が描画されていない領域が多く存在し、それ
らの部分は回折光の生成に寄与しないため、本来、回折
格子パターンで表現しようとするイメージより暗いイメ
ージとなることは避けられない。
When the data on which the diffraction grating pattern is based is image data having many gradation colors obtained by computer graphics, scanners, digital cameras, etc. Not only is digital processing suitable for fabrication, but most of the pixels that make up the image data do not require cells with the largest area, so diffraction gratings are drawn on the fabricated diffraction grating pattern. There are many non-existent regions, and those portions do not contribute to the generation of diffracted light, and therefore, it is unavoidable that the image is originally darker than the image to be expressed by the diffraction grating pattern.

【0014】本発明は、回折格子パターンにおいて、
(特に、デジタル・データの)基の画像データの各画素
の輝度値の大小関係を損なうことなく、より明るいイメ
ージを表現できる回折格子パターンとその製造方法を提
供することを目的とする。
The present invention provides a diffraction grating pattern comprising:
It is an object of the present invention to provide a diffraction grating pattern capable of expressing a brighter image without deteriorating the magnitude relationship between the luminance values of the pixels of the original image data (particularly, digital data), and a method of manufacturing the same.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、最も輝度の高
いセルであっても回折格子の描画されない部分を有する
場合において、各セルの面積を可能な限り大きくし、回
折格子パターンを作製することで、上記の目的を達成す
る。
According to the present invention, in the case where even the cell having the highest luminance has a portion where the diffraction grating is not drawn, the area of each cell is made as large as possible to produce a diffraction grating pattern. This achieves the above object.

【0016】請求項1の発明による回折格子パターン
は、回折格子からなる微小なセルが基板表面に複数配置
されて構成され、回折格子の空間周波数,回折格子の方
向,回折格子の描画領域の少なくとも何れかが変化して
なるパターンにおいて、表現されるべきパターンにおけ
る画素単位の輝度比を維持した状態で、全体の輝度が向
上した構成であることを特徴とする。
The diffraction grating pattern according to the first aspect of the present invention is constituted by arranging a plurality of minute cells made of a diffraction grating on the surface of a substrate, and at least the spatial frequency of the diffraction grating, the direction of the diffraction grating, and the drawing area of the diffraction grating. In a pattern in which any of the patterns is changed, the overall luminance is improved while maintaining a luminance ratio in a pixel unit in a pattern to be expressed.

【0017】請求項2の発明による回折格子パターン
は、回折格子からなる微小なセルが基板表面に複数配置
されて構成され、回折格子の空間周波数,回折格子の方
向,回折格子の描画領域の少なくとも何れかが変化して
なるパターンにおいて、パターンを構成するように回折
格子が形成される領域の配置箇所および各領域の面積が
予め定められており、構成されるパターン内で、最大の
明るさで表現されることになるセルは、前記領域の全面
積を回折格子が占めており、パターンを構成する他のセ
ルでも、それぞれの領域内で回折格子が占める面積の拡
張が図られたことを特徴とする。
The diffraction grating pattern according to the second aspect of the present invention is constituted by arranging a plurality of minute cells made of a diffraction grating on a substrate surface, and at least the spatial frequency of the diffraction grating, the direction of the diffraction grating, and the drawing area of the diffraction grating. In a pattern in which any of the patterns change, the arrangement location of the region where the diffraction grating is formed and the area of each region are determined in advance so as to constitute the pattern, and the maximum brightness in the configured pattern is obtained. In the cell to be expressed, the entire area of the region is occupied by the diffraction grating, and in other cells constituting the pattern, the area occupied by the diffraction grating in each region is expanded. And

【0018】請求項3の発明による回折格子パターン
は、回折格子からなる微小なセルが基板表面に複数配置
されて構成され、回折格子の空間周波数,回折格子の方
向,回折格子の描画領域の少なくとも何れかが変化して
なるパターンにおいて、パターンを構成するように回折
格子が形成される領域の配置箇所および各領域の面積が
予め定められており、各領域(セル)内に様々な種類
(空間周波数,方向)の回折格子が混在するような場合
であっても、構成されるパターン内で、最も光を回折さ
せることのできるセルは、前記領域の全面積を回折格子
が占めており、パターンを構成する他のセルでも、それ
ぞれの領域内で回折格子が占める面積の拡張が図られた
ことを特徴とする。
The diffraction grating pattern according to the third aspect of the present invention is constituted by arranging a plurality of minute cells made of a diffraction grating on the surface of a substrate. In a pattern in which any of them is changed, the arrangement location of the region where the diffraction grating is formed and the area of each region are determined in advance so as to form the pattern, and various types (spaces) are included in each region (cell). (Frequency, direction), even in the case where diffraction gratings are mixed, the cell which can diffract light most in the formed pattern occupies the entire area of the region by the diffraction grating. Is characterized in that the area occupied by the diffraction grating in each of the cells is expanded in each of the other cells.

【0019】請求項4の発明による回折格子パターンの
製造方法は、コンピュータ・グラフィックスや、スキャ
ナ, デジタルカメラなどにより得られる、回折格子パタ
ーンを構成する基となる画像データの各画素から、最大
の明るさを持つ画素の輝度データを抽出するステップ
と、前記データから、回折格子が形成される各セルにお
ける、回折格子の存在しない領域の面積を計算するステ
ップと、回折格子の存在しない領域の面積が最も小さい
セルについては、その面積を0とし、回折格子の描画さ
れる領域を拡張して、その他のセルについても、同様の
比率で回折格子の描画される領域を増大させるステップ
と、回折格子の描画される領域(セル)の外形を新たに
決定するステップと、を含み、以上のステップに基づい
て、回折格子を領域毎に描画しながら、回折格子からな
るセルを基板表面に複数配置することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a diffraction grating pattern, comprising the steps of: obtaining a maximum value from each pixel of image data which constitutes a diffraction grating pattern, obtained by computer graphics, a scanner, a digital camera, or the like. Extracting luminance data of a pixel having brightness; calculating, from the data, an area of a region where no diffraction grating exists in each cell where the diffraction grating is formed; and The area of the cell having the smallest value is set to 0, the area where the diffraction grating is drawn is expanded, and the area where the diffraction grating is drawn is increased at the same ratio for the other cells; Newly determining the outer shape of a region (cell) in which a pattern is to be drawn. While it is drawn in, characterized by arranging a plurality of cells comprising a diffraction grating on the substrate surface.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図1は、回折格子
セルを形成する光学系の一例を示す説明図である。上述
したように、回折格子セルの形成方法は、2光束干渉法
による露光形成と電子線(EB)描画による形成の2通
りが代表的であり、図1(a) が2光束干渉法、図1(b)
が電子線(EB)描画法について示す説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of an optical system that forms a diffraction grating cell. As described above, there are two typical methods for forming a diffraction grating cell: exposure formation by two-beam interference method and formation by electron beam (EB) drawing. FIG. 1A shows the two-beam interference method. 1 (b)
Is an explanatory diagram showing an electron beam (EB) drawing method.

【0021】レーザー光による2光束干渉法では、感光
材料面で2光束レーザーが干渉する直前に、所望の明る
さに対応する面積の開口が設けられたマスクを設置し、
レーザー光による露光面積を規定することでセルの輝度
値を確定する。(図1(a) )また、マスクを用いずセル
の面積は全て同一とし、各セルでの露光時間を増減させ
ることでセルの輝度値を確定する方法もあるが、上述し
た特開平3−39701号公報にも記載があるように、
レーザー光の強度分布(ガウス分布=中央部の強度が高
い)ことに起因して、セル毎に回折効率(輝度)の変化
を適切に設定することが難しい。
In the two-beam interference method using laser light, a mask provided with an opening having an area corresponding to a desired brightness is installed immediately before the two-beam laser interferes with the photosensitive material surface.
The luminance value of the cell is determined by defining the exposure area by the laser beam. (FIG. 1 (a)) There is also a method in which the cell area is all the same without using a mask, and the brightness value of the cell is determined by increasing or decreasing the exposure time in each cell. As described in 39701,
Due to the intensity distribution of the laser beam (Gaussian distribution = high intensity at the center), it is difficult to appropriately set the change in diffraction efficiency (luminance) for each cell.

【0022】一方、電子線(EB)描画法では、輝度値
に対応した各セル固有の面積の内部に回折格子を描画し
てセルの輝度値を確定することが容易である。(図1
(b) )
On the other hand, in the electron beam (EB) drawing method, it is easy to determine the luminance value of a cell by drawing a diffraction grating inside an area unique to each cell corresponding to the luminance value. (Figure 1
(b))

【0023】このような描画法により作製される回折格
子パターンは、図2に示すように、回折格子セルの集合
したものとなる。同図は、回折格子セルが3×3のマト
リクス状に配置されて構成されるパターンの一例に係る
説明図である。
A diffraction grating pattern produced by such a drawing method is a set of diffraction grating cells as shown in FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram relating to an example of a pattern configured by arranging diffraction grating cells in a 3 × 3 matrix.

【0024】セル上に記載された数値は、セルの最大面
積すべてに回折格子を描画した場合を100とし、明る
さ(回折格子の描画の面積)に比例した数値を表示した
ものであり、全く回折格子の描画されないセルの領域の
数値は0である。
The numerical value described on the cell is 100 when the diffraction grating is drawn on the entire maximum area of the cell, and is a numerical value proportional to the brightness (area of drawing the diffraction grating). The value of the area of the cell where the diffraction grating is not drawn is zero.

【0025】ここで、図2(a) のように、回折格子パタ
ーン中に1つでも明るさが100のセル(左上)が存在
した場合、全てのセルの面積を一様に大きくすることに
より、パターン全体の明るさを向上させることはできな
い(表現されるべきパターンにおける画素単位の輝度比
が維持されないため)が、図2(b) のように、元データ
に基づくパターン中に明るさが100のセルが存在しな
い場合には、本発明による回折格子セルの拡張が行なわ
れる。
Here, as shown in FIG. 2A, when at least one cell having the brightness of 100 (upper left) exists in the diffraction grating pattern, the area of all the cells is uniformly increased. However, the brightness of the entire pattern cannot be improved (because the brightness ratio of each pixel in the pattern to be expressed is not maintained). However, as shown in FIG. If there are not 100 cells, the expansion of the grating cell according to the invention takes place.

【0026】図2(b) において、形成されている回折格
子セルの中で最も明るいセルは、セルの最大面積の80
%に回折格子が形成されたもの(中央上)である。この
セルを1.25倍の面積(80×1.25=100 )にすること
で、セルの領域が全て回折格子で占められる明るいセル
に変換できる。表現されるべきパターンにおける画素単
位の輝度比を維持するために、同様に他のセルでも、回
折格子の形成領域を1.25倍の面積に拡張すること
で、元データの明るさの関係を損なうことなく、作製さ
れる回折格子パターン全体の明るさを向上させることが
できる。
In FIG. 2B, the brightest cell among the formed diffraction grating cells has a maximum area of 80%.
% (On the center) with a diffraction grating formed. By making this cell 1.25 times the area (80 × 1.25 = 100), it can be converted into a bright cell in which the entire cell area is occupied by the diffraction grating. Similarly, in order to maintain the luminance ratio of the pixel unit in the pattern to be expressed, in other cells, the area where the diffraction grating is formed is expanded to 1.25 times the area, so that the relationship between the brightness of the original data and The brightness of the entire diffraction grating pattern to be produced can be improved without any loss.

【0027】また、2次元画像によるフルカラーの回折
格子パターンを作製するにあたり、元の画像の色合いを
自然に表現する手法として、1つのセルを赤,緑,青の
領域に分割する方法が一般的に行なわれている。
In producing a full-color diffraction grating pattern based on a two-dimensional image, a method of dividing one cell into red, green, and blue regions is generally used as a method for naturally expressing the color of the original image. It is being done.

【0028】この手法を用いると、特定の単一波長で表
現できない色(白や中間色など)を忠実に表現すること
ができる。このように、1つのセルがいくつかのより小
さなセル(サブセル)に分割されているような場合であ
っても、セルの輝度値が、(赤,緑,青)=(100,
100,100)となるセルが存在しなければ、セル中
の回折格子の形成領域を拡張し、明るさを向上させるこ
とができる。
By using this method, it is possible to faithfully represent colors (such as white and intermediate colors) that cannot be represented by a specific single wavelength. Thus, even if one cell is divided into several smaller cells (sub-cells), the luminance value of the cell is (red, green, blue) = (100,
If there is no cell (100, 100), the area where the diffraction grating is formed in the cell can be extended, and the brightness can be improved.

【0029】図3は、1つのセルがサブセルにより構成
されている場合について、本発明により、回折格子の形
成領域を拡張する概念を示す説明図である。同図で、1
つのセルは、赤(R),緑(G),青(G)のサブセル
に分割されて構成される。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the concept of expanding the formation area of the diffraction grating according to the present invention in the case where one cell is constituted by subcells. In the figure, 1
One cell is configured by being divided into red (R), green (G), and blue (G) subcells.

【0030】例えば、炎の撮影画像のように、赤(R)
の輝度値が非常に高く、緑(G),青(G)の輝度値が
低いものや、逆に、森林の画像のように、赤(R)の成
分が少ないものでは、赤,緑,青の輝度値の分布に大き
な偏りがある。従って、特定のサブセル(炎の画像にお
ける赤)の輝度値を、元データの段階では表現すること
ができない量(すなわち100を超える値)に指定する
こともできる。図3は、炎の画像についての元データ
(上)を回折格子パターン(下)に変換する概念を示
す。
For example, as shown in a photographed image of a flame, a red (R)
Is very high and the luminance values of green (G) and blue (G) are low, and conversely, if the component of red (R) is small like a forest image, red, green, There is a large bias in the distribution of blue luminance values. Therefore, the luminance value of a specific sub-cell (red in the image of the flame) can be designated as an amount that cannot be expressed at the stage of the original data (that is, a value exceeding 100). FIG. 3 shows the concept of converting original data (upper) for a flame image into a diffraction grating pattern (lower).

【0031】同様に、視差を持つ複数の2次元画像を合
成して構成される3次元の回折格子パターンを作製する
場合においても、1つのセルが、前記2次元画像の枚数
分のサブセルに分割されることから、元データではセル
内に回折格子の形成されない領域にも、効率的に回折格
子を形成することができる。
Similarly, when producing a three-dimensional diffraction grating pattern composed of a plurality of two-dimensional images having parallax, one cell is divided into sub-cells corresponding to the number of the two-dimensional images. Therefore, a diffraction grating can be efficiently formed even in a region where no diffraction grating is formed in the cell in the original data.

【0032】立体的な表示を行なう3次元の回折格子パ
ターンに係る提案として、本出願人による特開平3−2
06401号公報,特開平5−2148号公報が公知で
あり、以下に概要を説明する。
As a proposal relating to a three-dimensional diffraction grating pattern for providing a three-dimensional display, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 06401 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-2148 are publicly known, and the outline is described below.

【0033】立体的な表示にあたっては、観察方向に応
じて、視覚されるパターンを変化させる必要がある。例
えば、同一の被写体を異なる方向(左/正面/右)から
見た場合は、それぞれ異なる被写体の画像を視覚するこ
とになり、観察者は立体的に感じることになる。
In a three-dimensional display, it is necessary to change the pattern to be viewed according to the viewing direction. For example, when the same subject is viewed from different directions (left / front / right), the images of the different subjects are visually observed, and the observer feels three-dimensionally.

【0034】特開平3−206401号公報では、被写
体を複数方向から観察して得られる複数の2次元画像に
ついて、それぞれをドット単位に分解し、観察方向に応
じた方向を持つ回折格子からなるドットにより、2次元
画像を回折格子パターンとして描画し、同一基板上に2
次元画像の枚数分だけ回折格子パターンの形成を行な
う。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-206401, a plurality of two-dimensional images obtained by observing a subject from a plurality of directions are decomposed into dot units, and dots formed by a diffraction grating having a direction corresponding to the observation direction. Draws a two-dimensional image as a diffraction grating pattern on the same substrate.
The diffraction grating patterns are formed for the number of the two-dimensional images.

【0035】特開平5−2148号公報では、2次元画
像に対応する回折格子パターンが、直線の回折格子によ
り構成されており、観察する複数の方向毎にそれらの格
子の方向が順次変化するような場合、観察者の視点移動
に伴ってスムーズに表示パターンが変化するわけではな
い。この現象を、「像の飛び」と称する。像の飛びをな
くすために、回折格子を曲線(詳しくは、同一の曲線を
平行移動した複数の線の集まり)で構成し、曲線の傾き
の変化・曲線の移動するピッチを観察条件に応じて変化
させる。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-2148, a diffraction grating pattern corresponding to a two-dimensional image is formed by a linear diffraction grating, and the direction of the grating changes sequentially for each of a plurality of directions to be observed. In such a case, the display pattern does not change smoothly as the observer moves the viewpoint. This phenomenon is called "image jump". In order to eliminate image skipping, the diffraction grating is composed of a curve (more specifically, a set of a plurality of lines obtained by translating the same curve in parallel), and the change in the slope of the curve and the pitch at which the curve moves according to the observation conditions. Change.

【0036】図4は、視差を持つ4枚の2次元画像を合
成して構成される3次元の回折格子パターンについて、
本発明を適用する概念を示す説明図である。1つのセル
がそれぞれ4つのサブセルに分割され、基データ(上)
ではセル内に回折格子の形成されない領域にも、回折格
子の形成領域を拡張する(下)ことができる。
FIG. 4 shows a three-dimensional diffraction grating pattern formed by combining four two-dimensional images having parallax.
It is explanatory drawing which shows the concept which applies this invention. One cell is divided into four subcells each, and the base data (top)
In this case, the area where the diffraction grating is formed can be extended (below) to the area where the diffraction grating is not formed in the cell.

【0037】上述のように、1つのセルが複数のサブセ
ルに分割されている場合について、回折格子の形成され
る領域を拡張する手順の一例を図5に示す。
FIG. 5 shows an example of a procedure for expanding a region where a diffraction grating is formed in a case where one cell is divided into a plurality of subcells as described above.

【0038】先ず、ステップaでコンピュータ・グラフ
ィックスなどの画像データから全ての画素の輝度情報を
読みとり、最大の明るさを持つ画素を選択する。
First, in step a, luminance information of all pixels is read from image data such as computer graphics, and a pixel having the maximum brightness is selected.

【0039】ステップaで得られた(R,G,B)の各
サブセルの面積を(r,g,b)とし、回折格子の形成
(描画)が可能であるセルの面積をSとすると、セル中
における回折格子が描画された領域の面積比率は、 ((r+g+b)/S)*100(%) となる。この値が100%でない場合、 ((S−(r+g+b))/S)*100(%) の面積が、回折格子の描画されていない領域である。
Assuming that the area of each of the (R, G, B) subcells obtained in step a is (r, g, b) and the area of a cell on which a diffraction grating can be formed (drawn) is S, The area ratio of the area where the diffraction grating is drawn in the cell is ((r + g + b) / S) * 100 (%). If this value is not 100%, the area of ((S− (r + g + b)) / S) * 100 (%) is the area where the diffraction grating is not drawn.

【0040】よって、R,G,Bの各要素は、それぞれ
以下に示すだけの描画面積の拡張が可能であることが決
定される。(ステップb) R;((S−(r+g+b))*r)/(S*(r+g+b))*100(%) G;((S−(r+g+b))*g)/(S*(r+g+b))*100(%) B;((S−(r+g+b))*b)/(S*(r+g+b))*100(%)
Therefore, it is determined that the drawing area of each of the R, G, and B elements can be expanded as described below. (Step b) R; ((S- (r + g + b)) * r) / (S * (r + g + b)) * 100 (%) G; ((S- (r + g + b)) * g) / (S * (r + g + b)) ) * 100 (%) B; ((S− (r + g + b)) * b) / (S * (r + g + b)) * 100 (%)

【0041】ステップcで、拡張された分をも考慮し、
各サブセルの外形を決定する。回折格子の描画されてい
る領域の面積が正しければ、各サブセルでの回折格子の
描画された領域の外形は不問であり、自由な形状をとる
ことができる。図6に示すように、従来の手法による各
サブセルに付け足すように拡張された格子を描画するこ
と(上)や、面積が同一で全く異なる形状のサブセルを
セルの内部に配置することも可能であり、本発明による
効果は、拡張される回折格子の形成領域の面積に起因す
るものであり、前記領域の外形に依存するものではな
い。
In step c, taking into account the expanded portion,
Determine the outer shape of each subcell. If the area of the area where the diffraction grating is drawn is correct, the outer shape of the area where the diffraction grating is drawn in each subcell does not matter, and the subcell can take any shape. As shown in FIG. 6, it is also possible to draw a grid that is extended so as to be added to each subcell by the conventional method (top), and to arrange subcells having the same area and completely different shapes inside the cell. In addition, the effect of the present invention is attributable to the area of the region where the diffraction grating is expanded, and does not depend on the outer shape of the region.

【0042】ステップdで、以上の工程により決定され
た各セルの回折格子を描画し、回折格子パターンを完成
する。
In step d, the diffraction grating of each cell determined by the above process is drawn to complete a diffraction grating pattern.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の回折格子
パターンは、各セルにおいて回折格子の描画領域を拡張
させたことから、以下のような効果を有することとな
る。 (1) 回折格子の描画領域が拡張されることにより、パタ
ーンの表面で、光の回折に寄与する領域が多くなるた
め、従来よりも明るいパターンを得ることができ、高い
注視力が期待できる。 (2) パターンを構成する各セルをR,G,Bの3色のサ
ブセルに分割した場合や、視差を持つ複数の2次元画像
の枚数分のサブセルから各セルが構成される場合であっ
ても、同一セル内のサブセルについて、回折格子を描画
していない領域を有効に使用することができ、元データ
の段階では表現が不可能であるような輝度値についても
表現が可能(100よりも大きくする)である。 (3) 回折格子の描画領域を拡張することにより、階調の
変化をより明確に表現することができる。よって、コン
トラストを強く表現したり、グラデーションを滑らかに
表現するなどの配色の効果が、一層鮮明に現れることが
期待できる。 (4) 面積の小さい回折格子パターンであっても、明るい
パターンが得られることから大面積の回折格子パターン
に劣らない注視効果が見込まれる。
As described above, the diffraction grating pattern of the present invention has the following effects because the drawing area of the diffraction grating is expanded in each cell. (1) By expanding the drawing area of the diffraction grating, the area of the pattern surface that contributes to the diffraction of light increases, so that a brighter pattern than before can be obtained, and high gaze power can be expected. (2) A case where each cell constituting the pattern is divided into sub-cells of three colors of R, G and B, or a case where each cell is composed of sub-cells of the number of a plurality of two-dimensional images having parallax. However, for subcells within the same cell, an area where a diffraction grating is not drawn can be used effectively, and a luminance value that cannot be expressed at the stage of original data can be expressed (more than 100). Increase). (3) By extending the drawing area of the diffraction grating, a change in gradation can be expressed more clearly. Therefore, it is expected that the effect of the color scheme, such as expressing the contrast strongly or expressing the gradation smoothly, will appear more clearly. (4) Even with a diffraction grating pattern having a small area, a bright pattern can be obtained, so that a gaze effect not inferior to a diffraction grating pattern having a large area can be expected.

【0044】[0044]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】回折格子セルを形成する光学系の一例を示す説
明図であり、図1(a) が2光束干渉法、図1(b) が電子
線(EB)描画法について示す説明図。
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of an optical system for forming a diffraction grating cell. FIG. 1 (a) is an explanatory view showing a two-beam interference method, and FIG. 1 (b) is an explanatory view showing an electron beam (EB) drawing method.

【図2】回折格子セルがマトリクス状に配置されて構成
されるパターンの一例に係る説明図であり、図2(a) が
本発明による回折格子の領域拡張が適用できないパター
ン、図2(b) が本発明による回折格子の領域拡張を適用
する前のパターン、図2(c) が適用した後のパターンに
ついての説明図。
FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a pattern formed by arranging diffraction grating cells in a matrix. FIG. 2 (a) shows a pattern to which the area expansion of the diffraction grating according to the present invention cannot be applied, and FIG. FIG. 2B is an explanatory diagram of a pattern before the area expansion of the diffraction grating according to the present invention is applied, and FIG.

【図3】1つのセルがサブセルにより構成されている場
合について、本発明により、回折格子の形成領域を拡張
する概念を示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a concept of expanding a formation region of a diffraction grating according to the present invention in a case where one cell is constituted by subcells.

【図4】1つのセルがサブセルにより構成されている他
の場合(3次元回折格子パターンによる立体表示)につ
いて、本発明により、回折格子の形成領域を拡張する概
念を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a concept of expanding a formation region of a diffraction grating according to the present invention in another case (a three-dimensional display using a three-dimensional diffraction grating pattern) in which one cell is configured by a subcell.

【図5】本発明による回折格子パターンの作製方法(回
折格子の領域拡張)についての手順の一例を示すフロー
チャート。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a procedure for a method of manufacturing a diffraction grating pattern (expansion of a diffraction grating area) according to the present invention.

【図6】本発明による回折格子の形成領域の拡張の一例
を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of expansion of a formation region of a diffraction grating according to the present invention.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回折格子からなる微小なセルが基板表面に
複数配置されて構成され、回折格子の空間周波数,回折
格子の方向,回折格子の描画領域の少なくとも何れかが
変化してなるパターンにおいて、 表現されるべきパターンにおける画素単位の輝度比を維
持した状態で、全体の輝度が向上した構成であることを
特徴とする回折格子パターン。
1. A pattern in which at least one of a spatial frequency of a diffraction grating, a direction of a diffraction grating, and a drawing area of the diffraction grating is changed, wherein a plurality of minute cells made of a diffraction grating are arranged on a substrate surface. A diffraction grating pattern having a configuration in which the overall luminance is improved while maintaining the luminance ratio of each pixel in a pattern to be expressed.
【請求項2】回折格子からなる微小なセルが基板表面に
複数配置されて構成され、回折格子の空間周波数,回折
格子の方向,回折格子の描画領域の少なくとも何れかが
変化してなるパターンにおいて、 パターンを構成するように回折格子が形成される領域の
配置箇所および各領域の面積が予め定められており、 構成されるパターン内で、最大の明るさで表現されるこ
とになるセルは、前記領域の全面積を回折格子が占めて
おり、 パターンを構成する他のセルでも、それぞれの領域内で
回折格子が占める面積の拡張が図られたことを特徴とす
る回折格子パターン。
2. A pattern in which at least one of a spatial frequency of the diffraction grating, a direction of the diffraction grating, and a drawing area of the diffraction grating is changed, wherein a plurality of minute cells formed of the diffraction grating are arranged on the substrate surface. The location of the area where the diffraction grating is formed to form the pattern and the area of each area are predetermined, and the cell to be expressed with the maximum brightness in the configured pattern is: A diffraction grating pattern, wherein the entire area of the region is occupied by the diffraction grating, and the area occupied by the diffraction grating in each of the other cells constituting the pattern is expanded.
【請求項3】回折格子からなる微小なセルが基板表面に
複数配置されて構成され、回折格子の空間周波数,回折
格子の方向,回折格子の描画領域の少なくとも何れかが
変化してなるパターンにおいて、 パターンを構成するように回折格子が形成される領域の
配置箇所および各領域の面積が予め定められており、 各領域(セル)内に様々な種類(空間周波数,方向)の
回折格子が混在するような場合であっても、 構成されるパターン内で、最も光を回折させることので
きるセルは、前記領域の全面積を回折格子が占めてお
り、 パターンを構成する他のセルでも、それぞれの領域内で
回折格子が占める面積の拡張が図られたことを特徴とす
る回折格子パターン。
3. A pattern in which at least one of a spatial frequency of the diffraction grating, a direction of the diffraction grating, and a drawing area of the diffraction grating is changed, wherein a plurality of minute cells formed of the diffraction grating are arranged on the substrate surface. The location of the area where the diffraction grating is formed and the area of each area are determined in advance so as to form a pattern. Diffraction gratings of various types (spatial frequency, direction) are mixed in each area (cell). Even in such a case, the cell that can diffract light the most in the configured pattern has the diffraction grating occupying the entire area of the region, and the other cells constituting the pattern also have A diffraction grating pattern characterized in that the area occupied by the diffraction grating in the region is expanded.
【請求項4】コンピュータ・グラフィックスや、スキャ
ナ, デジタルカメラなどにより得られる、回折格子パタ
ーンを構成する基となる画像データの各画素から、最大
の明るさを持つ画素の輝度データを抽出するステップ
と、 前記データから、回折格子が形成される各セルにおけ
る、回折格子の存在しない領域の面積を計算するステッ
プと、 回折格子の存在しない領域の面積が最も小さいセルにつ
いては、その面積を0とし、回折格子の描画される領域
を拡張して、その他のセルについても、同様の比率で回
折格子の描画される領域を増大させるステップと、 回折格子の描画される領域(セル)の外形を新たに決定
するステップと、を含み、以上のステップに基づいて、
回折格子を領域毎に描画しながら、回折格子からなるセ
ルを基板表面に複数配置することを特徴とする回折格子
パターンの作製方法。
4. A step of extracting luminance data of a pixel having the maximum brightness from each pixel of image data serving as a basis for forming a diffraction grating pattern obtained by computer graphics, a scanner, a digital camera, or the like. Calculating the area of the region where the diffraction grating does not exist in each cell where the diffraction grating is formed from the data; and setting the area of the cell where the area where the diffraction grating does not exist to be smallest to 0 as 0 Expanding the area where the diffraction grating is drawn and increasing the area where the diffraction grating is drawn at the same ratio for the other cells, and adding a new shape to the area where the diffraction grating is drawn (cell). And determining based on the above steps,
A method for producing a diffraction grating pattern, comprising arranging a plurality of cells made of a diffraction grating on a substrate surface while drawing the diffraction grating for each region.
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JP2019082604A (en) * 2017-10-31 2019-05-30 凸版印刷株式会社 Display device
CN116500713A (en) * 2023-05-05 2023-07-28 广纳四维(广东)光电科技有限公司 Two-dimensional grating preparation method and two-dimensional grating

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