【発明の詳細な説明】
光学的可変デバイス(OVD)及びOVDの
記録方法並びにOVD記録装置発明の分野
本発明の主題は、OVD及びこのOVDの記録方法並びにこの方法を実施する
記録装置である。発明の背景
このような素子についてmm当たり数1000ライン対の解像度を有する回析性
構造体及びホログラムの形態のOVDが多くの目的のためにしばしば用いられて
おり、例えば認証素子として用いられている。最良の既知の形式のOVDはスイ
ス国特許第04576号に記載されている“キネグラム(Kinegram)”である。
キネグラム上の視認される画像はその画角に応じてなめらかに変化する。この効
果は構成要素面を画素に分割することにより達成され、これらの画素は肉眼では
視認されない多数の微細区域にさらに分割されており、これらの微細区域は特定
の画像に割り当てられている。所定の画像に対応する種々の画素の微細区域には
全ての画素が光を一方向に回析するように直線状の回析格子が設けられ、従って
この画素は適当な画角において視認される。画角が変化すると、別の画像に対応
する画素の微細区域が見えるようになる。このようなOVDの主要な欠点は、1
個のOVDに記録できる画像の数がある予め定めた数に制限されること並びにO
VD記録に用いられる解像力に限界があることである。特に、なめらかに変化す
る高解像度画像を含むOVDを作成することは不可能である。
日本国特許26684/91及び79080には、精密に規定された溝形状の
曲線状の回析格子が用いられているOVDを記録する方法が記載されている。リ
ソグラフィ技術を用いてOVDを記録することも可能であるが、その主要な欠点
は実施するための処理及び設備が高価になることである。
OVDを記録する別の方法は米国特許第5262879号に記載されている。
この方法において、コンピュータメモリにスキャン記憶されるフラットな画像は
OVDを形成する回析格子に変換されている。この回析格子は光レーザ記録装置
を用いて感光面上に画素毎に記録される。この方法の欠点は、自由度が僅かであ
ること、すなわちOVDを制限された範囲でしか実現できないことである。
本発明による方法は、上述した欠点を除去するものである。
OVDは、レーザ、シャッタ、光ビームエキスパンダ、回転装着回析格子、及
び焦点に回析されない光を遮光する暗点の形態の絞りが配置される集束性レンズ
により構成される装置を用いて記録することができる。別のレンズは、二重のラ
イン対を有する回析格子の適切に縮小された像をコンピュータにより駆動される
XY移動ステージ上に配置した感光性材料上に形成する。この記録装置の欠点は
実現されるOVDの範囲が制限されることであり、種々の角度方位の固定された
サイズの回析格子だけしか含まないことである。
本発明において記述した記録装置は、上述した欠点を除去する。発明の概要
OVDの構成要件は、少なくとも1個の画素を、各画素毎に規定した画角のマ
ップのフーリェ変換の位相を図形的に再生することである。
有益なものとして、少なくとも1個の画素をレインボーホログラム付近に配置
する。
OVDを記録する方法の構成要件は、シャッタを開放した後レーザ光の拡大さ
れた集束性ビームにより画素マップの像を照明し、画角のマップのフーリェ変換
の位相を図形的に再生することである。このマップはレンズを用いて適当なサイ
ズに縮小され、シャッタがレーザ光を遮光し、OVDが記録されている感光性材
料をXY移動ステージを用いて次の画素の位置に移動しこの作業を繰り返す。有
益な場合として、レーザ光の集束ビームは、画素のマップの像を通過した後、レ
ンズによりマップのフーリェ変換が形成される面内に配置したフィルタにより変
更される。有益なものとして、画角のマップのフーリェ変換は、繰り返しのフー
リェ変換アルゴリズムを用いて計算される。
OVD記録の構成要件は、画素のマップの像をエキスパンダとレンズとの間に
形成することにある。有益のものとして、ビームエキスパンダの焦点面に画素の
像のフーリェスペクトラムを限定するフィルタを配置する。図面の簡単な説明
本発明は図面に線図的に図示した実施例において示され、図1はOVD及び1
個の画素についての画角のマップを示し、図2はOVDの記録方法を示し、図3
はこの方法を実現するためのOVD記録装置を示す。発明の詳細な説明
光学的に可変なデバイス(OVD)(図1)は複数の小さな画素1から構成さ
れる回析性構造体を含み、これらの画素は各画素の画角のマップMの純粋なフー
リェホログラムとする。各マップMは、黒の背景に対する明るい光点により構成
される画像を含む。画角のマップの中点Qから光点までのセグメントとOX軸と
の間の角度αは視認要素のある方向を表わし、このセグメントの長さRはこの画
素の空間周波数及びこの画素を視認するために必要なこの要素の傾斜角を表わし
、光点の輝度の値はこの方向に回析した光の相対強度及び空間周波数を表わす。
これらの光点により構成される全体の画像は視認方向のマップを形成し、モノク
ロの光で照明した場合この方向に画素が光を回析する。例えば、視角PA及びP B
の画角の異なる範囲内で可視化されるべき2個の部分的に重り合う画像OA及
びOBを含むOVDは少なくとも3種類の画素1を含む。
1.OAの画像区域だけに含まれる画素。その画角のマップは明るい区域PAだ
けを含む。
2.OBの画像区域だけに含まれる画素。その画角のマップは明るい区域PBだ
けを含む。
3.OA及びOBの画像区域の共通の部分に含まれる画素。その画角のマップは
PA及びPBの画域の和となる明るい区域を含む。
各画素の画角のマップは、コンピュータにおいて振幅が画角のマップの対応す
る点の輝度に等しく位相が所謂ディフューザ(diffuser)の形態で割り当てられる
複素数のマトリックスにより表わされ、このディフューザは、振幅値の分布の最
大の均一性をこのマトリックスのフーリェ変化において固定する方法により構成
される1に等しい振幅を有する複素数のマトリックスである。最も簡単なディフ
ューザは、ランダムに割り当てられた独立変数を有する複素数のマトリックスで
あるランダムディフューザである。次に、このようにして構成されるマトリッ
クスはフーリェ変換され、最終的な複素数のマトリックスからその位相(独立変
数)値をメモリに記憶する。次に、この位相値マトリックスはこれらの画素から
成る画像として図形表示され、そのグレイスケールレベルは位相値を表わす。典
型的な場合、この画素の画像は不規則なラインにより構成される。これらのライ
ン間の距離は、特にPAの区域だけを含むマップの場合一定値以上又は以下とな
る。この画素の画像は、画素マップのグレイレベルがレリーフ深さとして記録さ
れるレリーフ感光性材料(フォトレジスト)上に適当なスケールで(600〜1
500本/mmのライン解像度を与える)記録する。
光学的に変化不能なフラットなカラー画像(例えば、グラフ)又はこのような
画像の組は、適当な方向からの白色光を用いて照明した後最良の読取性を達成す
る方法で上述した画素から成るOVDに変換される。本例において、画像OAは
広い範囲の水平傾斜角度内で一定の垂直傾斜のOVDとして可視化され、画像O B
は光源と関連して適当に傾斜しこの面内においてある値だけ回転する場合に可
視化される。
画素を画角マップのフーリェホログラムとすることに加えて、このOVDは通
常認証素子として用いられるレインボーホログラムを含むことができる。このレ
インボーホログラムは伝統的な光学系のアナログホログラムとして又は後述する
コンピュータ制御される記録装置を用いるコンピュータ発生レインボーホログラ
ムとして記録することができる。上述したOVDにおけるレインボーホログラム
についての結論は、その審美的価値を増強することである。
OVDの記録方法は以下の通りである。
1.画角のマップのフーリェ変換を計算し、画素画像6であるその位相(独立変
数)のグレイスケールマップを透明体上にプリントし又は空間光変調器上に表
示する。
2.次に、画素画像6をレーザ光の拡大集束性ビームLを用いて照明する。
3.レンズ4を用い、画素マップを感光性材料上において適当なライン密度に縮
小する。
4.シャッタ2を用いてレーザ光ビームLを遮光し、XY移動ステージ5を用い
て感光性材料を次の画素位置に移動する。
5.次に、シャッタを開放し、OVDの全ての画素が露光されるまでこの作業を
繰り返す。
画素マップ画像6を通過したレーザビームLをフィルタ7に通すことが有益で
ある。画素の画角のマップが光学的に再生されるレーザビームの焦点面に配置し
たフィルタは、OVDにより可視化されるべきでない角度に対応する光を遮光す
る。
反復フーリェ変換アルゴリズム(IFTA)を用いて画角マップ(MVA)を
フーリェ変換(FT)する際、フーリェ変換計算の直接方法を用いては不可能な
変換振幅の均一値を得ることも有益である。IFTAにおいて、MVAと同一の
サイズの複素マトリックスを振幅がMVA値に対応する複素数で満たし、ランダ
ムな番号を独立変数を割り当てる(ランダムディフューザを適用する)。次に、
直接FTを適用し、得られた複素マトリックス素子の振幅をそれらの独立変数を
変更することなく均一化する(すなわち、これらの複素マトリックス素子の全て
画同一の値、通常は1を受け取る)。その後、反転FTを計算し(従って、MV
Aドメインに戻る)、素子の位相を変更するとなくマトリックス素子の振幅をM
VA値で満たす。このループは数回(通常は、5〜20回)繰り返され、この直
接のFT計算の後に完結し、高度に均一化された振幅及び極めて良好なMVA再
生品質を有する全マトリックスが発生する。
図3のOVD記録装置は、単色光のビームLの光源であるレーザを具える。レ
ーザの背後(又はレーザの内部に)にシャッタ2及びビームエキスパンダ3を配
置する。このビームエキスパンダ3はレンズ4の前側に位置する焦点にレーザ光
の拡大された集束性ビームを形成し、レンズ4はエキスパンダ3とレンズ4との
間に位置する画素マップの像6をXY移動ステージ上に位置する感光性材料上に
結像する。この記録装置は、シャッタ2を開放しXYステージの移動を制御する
外部コンピュータにより制御する。
この記録装置は、エキスパンダ3の焦点面であってレンズ4の前側に位置する
フィルタ7も含むことができる。このフィルタは画像の像のフーリェスペクトラ
ムを制限し、従ってMVAの再生を修正する。
【手続補正書】
【提出日】1998年5月11日(1998.5.11)
【補正内容】
明細書
光学的可変デバイス(OVD)及びOVDの
記録方法並びにOVD記録装置発明の分野
本発明の主題は、OVD及びこのOVDの記録方法並びにこの方法を実施する
記録装置である。発明の背景
このような素子についてmm当たり数1000ライン対の解像度を有する回析性
構造体及びホログラムの形態のOVDが多くの目的のためにしばしば用いられて
おり、例えば認証素子として用いられている。最良の既知の形式のOVDはスイ
ス国特許第04576号に記載されている“キネグラム(Kinegram)”である。
キネグラム上の視認される画像はその画角に応じてなめらかに変化する。この効
果は構成要素面を画素に分割することにより達成され、これらの画素は肉眼では
視認されない多数の微細区域にさらに分割されており、これらの微細区域は特定
の画像に割り当てられている。所定の画像に対応する種々の画素の微細区域には
全ての画素が光を一方向に回析するように直線状の回析格子が設けられ、従って
この画素は適当な画角において視認される。画角が変化すると、別の画像に対応
する画素の微細区域が見えるようになる。このようなOVDの主要な欠点は、1
個のOVDに記録できる画像の数がある予め定めた数に制限されること並びにO
VD記録に用いられる解像力に限界があることである。特に、なめらかに変化す
る高解像度画像を含むOVDを作成することは不可能である。
日本国特許26684/91及び79080には、精密に規定された溝形状の
曲線状の回析格子が用いられているOVDを記録する方法が記載されている。リ
ソグラフィ技術を用いてOVDを記録することも可能であるが、その主要な欠点
は実施するための処理及び設備が高価になることである。
OVDを記録する別の方法は米国特許第5262879号に記載されている。
この方法において、コンピュータメモリにスキャン記憶されるフラットな画像は
OVDを形成する回析格子に変換されている。この回析格子は光レーザ記録装置
を用いて感光面上に画素毎に記録される。この方法の欠点は、自由度が僅かであ
ること、すなわちOVDを制限された範囲でしか実現できないことである。
本発明による方法は、上述した欠点を除去するものである。
OVDは、レーザ、シャッタ、光ビームエキスパンダ、回転装着回析格子、及
び焦点に回析されない光を遮光する暗点の形態の絞りが配置される集束性レンズ
により構成される装置を用いて記録することができる。別のレンズは、二重のラ
イン対を有する回析格子の適切に縮小された像をコンピュータにより駆動される
XY移動ステージ上に配置した感光性材料上に形成する。この記録装置の欠点は
実現されるOVDの範囲が制限されることであり、種々の角度方位の固定された
サイズの回析格子だけしか含まないことである。
本発明において記述した記録装置は、上述した欠点を除去する。発明の概要
OVDの構成要件は、少なくとも1個の画素を、各画素毎に規定した画角のマ
ップのフーリェ変換の位相を図形的に再生することである。
有益なものとして、少なくとも1個の画素をレインボーホログラム付近に配置
する。
OVDを記録する方法の構成要件は、シャッタを開放した後レーザ光の拡大さ
れた集束性ビームにより画素マップの像を照明し、画角マップのフーリェ変換の
位相を図形的に再生することである。このマップはレンズを用いて適当なサイズ
に縮小され、シャッタがレーザ光を遮光し、OVDが記録されている感光性材料
をXY移動ステージを用いて次の画素の位置に移動しこの作業を繰り返す。有益
な場合として、レーザ光の集束ビームは、画素マップの像を通過した後、レンズ
によりマップのフーリェ変換が形成される面内に配置したフィルタにより変更さ
れる。有益なものとして、画角マップのフーリェ変換は、繰り返しのフーリェ変
換アルゴリズムを用いて計算される。
OVD記録の構成要件は、画素マップの像をエキスパンダとレンズとの間に形
成することにある。有益のものとして、ビームエキスパンダの焦点面に画素の像
のフーリェスペクトラムを限定するフィルタを配置する。図面の簡単な説明
本発明は図面に線図的に図示した実施例において示され、図1はOVD及び1
個の画素についての画角のマップを示し、図2はOVDの記録方法を示し、図3
はこの方法を実現するためのOVD記録装置を示す。発明の詳細な説明
光学的に可変なデバイス(OVD)(図1)は複数の小さな画素1から構成さ
れる回析性構造体を含み、これらの画素は各画素の画角のマップMの純粋なフー
リェホログラムとする。各マップMは、黒の背景に対する明るい光点により構成
される画像を含む。画角のマップの中点Qから光点までのセグメントとOX軸と
の間の角度αは視認要素のある方向を表わし、このセグメントの長さRはこの画
素の空間周波数及びこの画素を視認するために必要なこの要素の傾斜角を表わし
、光点の輝度の値はこの方向に回析した光の相対強度及び空間周波数を表わす。
これらの光点により構成される全体の画像は視認方向のマップを形成し、モノク
ロの光で照明した場合この方向に画素が光を回析する。例えば、画角PA及びP B
の画角の異なる範囲内で可視化されるべき2個の部分的に重り合う画像OA及
びOBを含むOVDは少なくとも3種類の画素1を含む。
1.OAの画像区域だけに含まれる画素。その画角のマップは明るい区域PAだ
けを含む。
2.OBの画像区域だけに含まれる画素。その画角のマップは明るい区域PBだ
けを含む。
3.OA及びOBの画像区域の共通の部分に含まれる画素。その画角のマップは
PA及びPBの画域の和となる明るい区域を含む。
各画素の画角マップは、コンピュータにおいて振幅が画角のマップの対応する
点の輝度に等しく位相が所謂ディフューザ(diffuser)の形態で割り当てられる
複素数のマトリックスにより表わされ、このディフューザは、振幅値の分布の最
大の均一性をこのマトリックスのフーリェ変化において固定する方法により構成
される1に等しい振幅を有する複素数のマトリックスである。最も簡単なディフ
ューザは、ランダムに割り当てられた独立変数を有する複素数のマトリックスで
あるランダムディフューザである。次に、このようにして構成されるマトリック
クスはフーリェ変換され、最終的な複素数のマトリックスからその位相(独立変
数)値をメモリに記憶する。次に、この位相値マトリックスはこれらの画素から
成る画像として図形表示され、そのグレイスケールレベルは位相値を表わす。典
型的な場合、この画素の画像は不規則なラインにより構成される。これらのライ
ン間の距離は、特にPAの区域だけを含むマップの場合一定値以上又は以下とな
る。この画素の画像は、画素マップのグレイレベルがレリーフ深さとして記録さ
れるレリーフ感光性材料(フォトレジスト)上に適当なスケールで(600〜1
500本/mmのライン解像度を与える)記録する。
光学的に変化不能なフラットなカラー画像(例えば、グラフ)又はこのような
画像の組は、適当な方向からの白色光を用いて照明した後最良の読取性を達成す
る方法で上述した画素から成るOVDに変換される。本例において、画像OAは
広い範囲の水平傾斜角度内で一定の垂直傾斜のOVDとして可視化され、画像O B
は光源と関連して適当に傾斜しこの面内においてある値だけ回転する場合に可
視化される。
画素を画角マップのフーリェホログラムとすることに加えて、このOVDは通
常認証素子として用いられるレインボーホログラムを含むことができる。このレ
インボーホログラムは伝統的な光学系のアナログホログラムとして又は後述する
コンピュータ制御される記録装置を用いるコンピュータ発生レインボーホログラ
ムとして記録することができる。上述したOVDにおけるレインボーホログラム
についての結論は、その審美的価値を増強することである。
OVDの記録方法は以下の通りである。
1.画角のマップのフーリェ変換を計算し、画素画像6であるその位相(独立変
数)のグレイスケールマップを透明体上にプリントし又は空間光変調器上に表
示する。
2.次に、画素画像6をレーザ光の拡大集束性ビームLを用いて照明する。
3.レンズ4を用い、画素マップを感光性材料上において適当なライン密度に縮
小する。
4.シャッタ2を用いてレーザ光ビームLを遮光し、XY移動ステージ5を用い
て感光性材料を次の画素位置に移動する。
5.次に、シャッタを開放し、OVDの全ての画素が露光されるまでこの作業を
繰り返す。
画素マップ画像6を通過したレーザビームLをフィルタ7に通すことが有益で
ある。画素の画角のマップが光学的に再生されるレーザビームの焦点面に配置し
たフィルタは、OVDにより可視化されるべきでない角度に対応する光を遮光す
る。
反復フーリェ変換アルゴリズム(IFTA)を用いて画角マップ(MVA)を
フーリェ変換(FT)する際、フーリェ変換計算の直接方法を用いては不可能な
変換振幅の均一値を得ることも有益である。IFTAにおいて、MVAと同一の
サイズの複素マトリックスを振幅がMVA値に対応する複素数で満たし、ランダ
ムな番号を独立変数を割り当てる(ランダムディフューザを適用する)。次に、
直接FTを適用し、得られた複素マトリックス素子の振幅をそれらの独立変数を
変更することなく均一化する(すなわち、これらの複素マトリックス素子の全て
画同一の値、通常は1を受け取る)。その後、反転FTを計算し(従って、MV
Aドメインに戻る)、素子の位相を変更するとなくマトリックス素子の振幅をM
VA値で満たす。このループは数回(通常は、5〜20回)繰り返され、この直
接のFT計算の後に完結し、高度に均一化された振幅及び極めて良好なMVA再
生品質を有する全マトリックスが発生する。
図3のOVD記録装置は、単色光のビームLの光源であるレーザを具える。レ
ーザの背後(又はレーザの内部に)にシャッタ2及びビームエキスパンダ3を配
置する。このビームエキスパンダ3はレンズ4の前側に位置する焦点にレーザ光
の拡大された集束性ビームを形成し、レンズ4はエキスパンダ3とレンズ4との
間に位置する画素マップの像6をXY移動ステージ上に位置する感光性材料上に
結像する。この記録装置は、シャッタ2を開放しXYステージの移動を制御する
外部コンピュータにより制御する。
この記録装置は、エキスパンダ3の焦点面であってレンズ4の前側に位置する
フィルタ7も含むことができる。このフィルタは画像の像のフーリェスペクトラ
ムを制限し、従ってMVAの再生を修正する。
請求の範囲
1.複数の回折性の画素を具え、各画素が、各画素と関連する画角のマップの純
粋なフーリェ変換ホログラムとされ、
前記複数の画素が、複数の画素から成る少なくとも2個のサブセットを構成
し、第1のエリア(OA)に含まれる第1のサブセットの各画素を画角の第1
の画角マップ(PA)のフーリェホログラムとし、第2のエリア(OA)に含
まれる第2のサブセットの各画素を第2の画角マップ(PB)のフーリェ変換
ホログラムとした光学的可変デバイス。
2.請求項1に記載の光学的可変デバイスにおいて、前記複数の画素が、前記第
1のエリア(OA)と第2のエリアとが交差するエリア内に含まれる画素から
成る第3のサブセットを構成し、第3のサブセットの各画素を、前記第1及び
第2の画角のマップ(PA,PB)の和となるフーリェ変換ホログラムとした
光学的可変デバイス。
3.請求項1に記載の光学的に変化可能なデバイスにおいて、前記少なくとも1
個の画素をレインボーホログラムの近傍に配置したことを特徴とする光学的に
変化可能なデバイス。
4.OVDを記録するに当たり、シャッタ(2)を開放した後、レーザ光の拡大
された集束性ビーム(L)により、画角マップのフーリェ変換の位相の図形的
な再生として得られる画素マップの像(6)を照明し、レンズ(4)を用いて
このマップを所望のサイズに縮小し、前記シャッターが前記レーザ光ビーム(
L)を遮光し、次にOVDが記録されている感光性材料をXY移動ステージ(
5)を用いて次の画素の位置に移動させ、全てのサブセットの画素が露光され
るまでこの処理を繰り返すことを特徴とするOVDの記録方法。
5.請求項4に記載の方法において、前記レーザ光の集束性ビーム(L)が、画
素マップの像(6)を通過した後、レンズにより前記像(6)のフーリェ変換
が形成される面に位置するフィルタ(7)を通ることを特徴とする方法。
6.請求項4に記載の方法において、画角マップのフーリェ変換を、繰り返しフ
ーリェ変換アルゴリズムを用いて計算することを特徴とする方法。
7.レーザと、シャッタと、ビームエキスパンダと、レンズと、XY移動ステー
ジとを含むOVD記録装置において、前記ビームエキスパンダ(3)とレンズ
(4)との間に、画角マップのフーリェ変換の位相の図形的な再生として得ら
れる画素マップの画像(6)が存在することを特徴とするOVD記録装置。
8.請求項3に記載のOVD記録装置において、前記レンズ(4)の前側に、画
素画像(6)のフーリェスペクトラムを修正するフィルタ(7)が存在するこ
とを特徴とするOVD記録装置。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),AU,BG,BR,B
Y,CA,CN,CZ,EE,GE,HU,IL,JP
,KE,KR,KZ,LT,LV,MN,MX,NZ,
RO,RU,SD,SG,SI,SK,UA,US,U
Z,VN