JPH05502110A

JPH05502110A - 回折格子の形成方法

Info

Publication number: JPH05502110A
Application number: JP2511955A
Authority: JP
Inventors: リー、ロバート、アーサー
Original assignee: コモンウエルス・サイエンティフィック・アンド・インダストリアル・リサーチ・オーガニゼイション
Priority date: 1989-09-04
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1993-04-15
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: JP3264491B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】回折格子とその製造方法発明の分野本発明は回折格子とその製造に関し、特に１例えば紙幣及びクレジットカードの保護装置として適用される回折格子を備えている。

技術的背景１９８８年のプラスチックのオーストラリア１０ドル紙幣は、偽造防止用保護装置としてキャプテンク・ツクの回折格子像を用いており、それはｌ又はそれより多くの格子線からなる曲線部を各々含む画素の正則行列からなっている。これらの画素は、照射されたとき、各々２次元の光学的カタストロフィ像（ｏｐｔｉｃａｌ　ｃａｔａｓ　ｔ　ｒｏｐｈｅ　ｉｍａｇｅ）の回折ノ（ターンを生じ、それ（こよって格子の全体像の回折パターンは光学的に可変であるが、構造的に安定している。上記キャプテンタックの像は、−膜化された曲線回折格子についての本発明者の理論の光学的回折カタストロフィ（Ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｅＳ）への適用である。この理論はオフテイカ・アクタ（ＯｐＬｉｃａＡｃ　ｔ　ａ）のＶｏｌ、３０．Ｎｏ、３及び４に略述されており、光学的回折カタストロフィへの適用については、Ｖｏ　１．３０．　Ｎｏ。

４の第４４９頁−第４６４頁に開示されている。本質的に、キャプテンクック像は、正規の（ｒｅｇｕｌａｒ）回折格子上への回折カタストロフィ画素（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｃａｔａｓｔｒｏｐｈ本明細書の文脈において“像回折パターン（ｉｍａｇｅ　ｄ　ｉ　ｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ）”によって、蛍光管のような有限の幅の任意に拡がる拡散光の光源によって照射されたときの格子上に焦点を結んだ裸眼によって観察される光学的な像を意味する。

こコニ用いられる“回折格子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｎｇ　ｇｒａｔｉｎｇ）”なる語は、反射型、或は透過型のいずれかの線からなる格子を指す。パターンは、ここではそれが観察位置によって変わる所で“光学的に可変”として記述され、もしもいずれかの与えられた観察位置でのその幅の広い形状が格子面の僅かなゆがみによって実質的に変わらなければ“構造的に安定（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　５ｔａｂｌｅ）″である。

キコブテンクックの画素化された回折格子像（ｐｉｘｅｌｌａｌｅｄ　ｄｔｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｇｒａｔｉｎｇ　ｉｍａｇｅ）は、従来の金属箔の挿入よりも実質的に安全であり、多重フィルム装置、従来の直線格子、及びイメージホログラムのような保護装置を超える向上であり、その理由はこれらの装置に比して、紙幣が毎日の使用でひどくしわになるにつれて、構造的安定の許容レベルを維持できるからである。しかしながら、クレジットカード等のより広い商業上の適用に対して、認識可能な像、現実にはすべての選択された像の領域を画素化された回折格子に容易に変換できるのが望ましい。

このことは、今までに開示されており、本発明の第１の態様（ａＳｐｅｃｔ）の目的である。

本発明の概要第１の態様では、本発明は、光学的に不変の像の連続する画素のための個々の対応する回折格子の画素を作り出し、そして好ましい装置においては、格子の画素（ｇｒａｔｉｎｇ　ｐｉｘｅｌｓ）を、像の画素（ｉｍａｇｅ　ｐｉｘｅｌｓ）の観察された彩度、或はカラーバリユーを反映するように配置するという概念を基本的に伴っている。第２の態様では、本発明は、反射式露光（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ）による回折格子の再生がモアレ、或はトールバット（Ｔａ　ｌ　ｂｏ　Ｌ）の干渉縞効果によって損なわれるという点、そして画素化された回折格子が、格子の偽造再生を非常に明瞭に損なう程度にまでこれらのトールバットの視覚的な影響（ｉｍｐａｃｔ）を増幅するように形成できるという点の現実化を伴っている。このモアレ、或はトールバットの干渉縞は写真板と格子との間の不可避的な間隔、及び格子面を横切る局所的な溝間隔の変化の関数である。

したがって、本発明は、第１の態様では、光学的に可変の像を与える回折格子の形成方法であって、実質的に光学的に不変の対応する画素化された回折格子の製造を含み、上記光学的に不変の像の各画素が画素化された回折格子の各画素に写像され、格子の画素が上記光学的に不変の像における対応する画素の個々の光学的回折格子であり、その結果照射されたとき、画素化された回折格子が上記光学的に不変の像の光学的に可変の再生を生じる回折格子の形成方法を提供する。

好ましくは、各格子の画素はまた、上記光学的に不変の像における対応する画素の与えられた彩度、或はカラーバリユーの関数であるのがよく、照射されたとき画素化された回折格子は視覚的に認識できるが、上記光学的に不変の像の光学的に可変の再生をもたらす。

さらに好ましくは、各格子の画素は、画素化された回折格子をもまた上記光学的に不変の像の構造的に安定した再生とするものであるのがよい。

“光学的回折格子（ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｇｒａｔｉｎｇ） ″によって、照射されたときに２次元の光学像の回折パターンを作り出す格子を意味している。

第１の態様において、本発明は、上記方法によって作り出される回折格子にまで及び、さらに光学的に可変の像をもたらす回折格子を与え、上記の像の各画素が個々の光学的回折格子であって、照射されたとき画素化された回折格子が光学的に可変の像を作り出す画素化された回折格子を備えている。各格子の画素は、彩度、或はカラーバリユーの関数であるのが好ましく、また画素化された回折格子をもまた、構造的に安定した像とするものであるのが好ましい。

黒と白の像の最も単純な場合、彩度とカラーバリユーは例えばｌから７、或は１から１６までの尺度における灰色度の因子（ａ　ｇｒｅｙｎｅｓｓ　ｆａｃｔｏｒ）となる。

本発明は、さらに第２の態様で、照射されたとき各々が２次元の光学像の回折パターン作り出す画素の正則行列によって形成される回折格子を提供し、そこでは、いくつかの、或はすべての画素における格子が、反射式露光による上記格子の再生で、モアレ、或はトールバットの干渉縞効果によって、そして好ましくは上記再生のゼロ次のパターン（ｚｅｒｏ　ｏｒｄｅｒ　ｐａｔｔｅｒｎ）が、オリジナルの格子のゼロ次のパターンの陰画と陽画の間の中間となる範囲にまで著しく損なわれるゼロ次のパターンを作り出すように配置されている。

数学的に表現すれば、本発明の第１の態様に係る各画素の格子の反ｌＩ４型／透過型の線は、格子面内のｘ、ｙ座標で式Ｓ（ｘ、ｙ）−ｋＮによって定義されるのが好ましく、ここでｋはスケールファクター（ａ　ｓｃａｌｉｎｇ　Ｊａｃｌｏｒ）、Ｎは整数で、関数Ｓ（ｘ。

ｙ）は次式によって表される。

５ＩＪ（Ｘ、ｙ）−Ｗ、Ｊ（ｘ、ｙ）＋βＩＪｃＬＩ（Ｘ、ｙ）　・（＋）ここで５ＩＪ（Ｘ、Ｙ）は、平行化された単色光波により垂直に照射されたときに格子の画素１ノによって作り出される初期位相関数（１ｎｉｔｉａｌ　ｐｈａｓｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）で、Ｗ、（ｘ、ｙ）は、非ゼロ次のキャリア波で、ＣＬＩ（Ｘ、ｙ）は、ｘ、ｙの関数で、ｘ、ｙに関して急激に変化し、そのヘンアン（Ｈｅｓｓｉａｎ）は、恒等的にゼロでなく、即ち恒等的に消滅せず、 β１．は、画素ｉｊの与えられた彩度、或は色強度（ｃｏｌｏｒ　１ｎｔｅｎｓｉｔｙ）に比例する因子で、１、ｊは各画素の座標である。

ＣＩＪ（Ｘ、ｙ）のヘンアンは以下のように表される標準複素導関数である。

δ’ＣＩＪ（Ｘ、ｙ）／δｘｔ、δ’ＣＩ、ｌ（Ｘ、ｙ）／δリ−［δ’ｃｍＪ（Ｘ、ｙ）／δＸδｙ］”一実施例では、各格子の画素は、上記光学的に不変の像における対応する画素の個々の光学的カタストロフィ回折格子であってよい。

これは、上記ヘンアンが格子のフレネル、或はフラウンホーファ回折パターンの大面（ｃａｕｓｔｉｃｓ）に対応するある特性線に沿う場合を除き、恒等的にゼロでないときに上記（１）式に対して生じる。

ＣＩＪ（Ｘ、ｙ）になるに適した特に有効な一組の関数は、正弦曲線項の積、或は和、或はそれらの組み合わせからなる。一般的に、都合のよい関数は、容易に彩度、或はカラーバリユーに評価でき（Ｓｃａｌａｂｌｅ）、滑らかで、容易にプログラムされるものである。

本発明の第２の態様の目的に対して、（１）式の右辺は、画素の寸法よりし実質的に大きい周期性のある遮蔽関数（ａ　５ｈｉｅｌｄｆｕｎｃｔｉｏｎ）である、合計項５ｄ（ｘ、ｙ）を含んでもよい。

この遮蔽関数は、さらにＣＩＪ（Ｘ、ｙ）よりも大きい周期性のある正弦曲線項の和、及び／又は積であってよい。或はまた、本発明の第２の態様はＣＬＩ（Ｘ、ｙ）の正弦曲線成分に異なる周期の項を含むことによって実施される。一般的に、再生におけるモアレ、或はトールバットの干渉縞効果は、非常に曲がった波面を作り出すであろう関数項を選択することによって増幅される。

本発明のいずれの態様においても、画素は面積がＩ　ｍｍ’より小さいのが好ましく、正方形であるのが最も好ましい。反ｑ、ｊ型／透過型の線は、反射する溝、例えば金属で被覆した表面において、断面正方形にカットした溝であるのがよい。

本発明は、一つの格子像における本発明の上記二つの態様の組み合わせにも及ぶことは勿論である。

図面の簡単な説明本発明は、添付図面を祭照して例だけによってさらに記述されており、ここで第１図、及び第２図は、それぞれオリジナルの光学的に不変の構造的に安定した黒白像の写真印画であって、かつ各画素が個りの光学的回折格子である本発明の両態様にしたがって作られた対応する画素化された回折格子の回折像の写真印画であり、第３図は、反射式露光による画素化された回折格子の再生であり、第４図は、第２図からの非常に拡大した各画素であり、第５Ａ図は、第４図の画素の上圧角部のさらなる拡大図であり、第５Ｂ図は、典型的な画素の断面の極端な大写しであり、第６図は、第４図の中央部（１０Ｘ　ｌ　Ｏセル）の拡大図である。

本発明を実施する最善の方法本発明の第１の態様の典型的な実施例がここに記述されている。

説明のために、第１図の光学的に不変の構造的に安定した黒白像を蓼照する。対応する画素化された回折格子を作るために、第１図の像がまず０．１２５ｍｍ平方の画素に分割され、そして各画素の彩度、或はカラーバリユー、この場合灰色レベルが順に決められる。

このプロセスは、像を適当なコンピュータシステムに接続したビデオカメラに撮影させるのが典型的であり、各画素の灰色レベルはコンピュータのメモリーに貯えられる。予め決められた関数５ＩＪ（Ｘ。

ｙ）を使って、画素化された格子が、例えば以下に述べる電子ビーム石版印刷によって作られる。この格子では、各画素は、オリジナルの像における対応する画素からなる個々の光学的回折格子であり、またオリジナルの像の対応する画素の決められた灰色レベルの関数である。オリジナルの像の各画素は画素化された格子の各画素に写像されることは理解されるであろう。

第２図は、画素化された格子が照射されたときに作り出される与えられた視角（ｖｉｅｗｉｎｇ　ａｎｇｌｅ）での回折像である。実際の格子の寸法は、２０．７５ｍｍＸ２６ｍｍであり、１４の灰色間の評価尺度がある。このパターンは視覚的に認識可能であるが、オリジナルの光学的に不変の第１図に示す像の光学的に可変の再生である。

適当な画素の格子関数は次式によって与えられる。

ＸＣ０５（２πｘ）ＣＯ５［２π（α１Ｊ−２πβＩＪ）Ｚ］　＝−＜２＞ここで、ｚ＝ｍ／ｎは、セルの溝指数パラメータ（ｃｅｌｌ　ｇｒｏｏｖｅ　１ｎｄｅｘ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ）で、既述の画素の位相関数Ｓ（ｘ、ｙ）と等価で、ｎは画素内の溝のトータル数（この場合＝１００）で、ｍは１〜ｎの値である。

α２．は、色を反映し、線密度を決定するブリセ、ト変数であり、β１は、決められた灰色レベルに比例するパラメータであり、０８≦α１≦１２０００４≦Ｂｌ、≦００６４０２５≦Ｘ≦０．５０７５≦ｙ≦１．０てあり、ｉ、ｊは、各画素の座標である。

格子関数（ｇｒａｔ　ｉｎｇ　Ｉｕｎｃｔ　１ｏｎ）のこの形は、本発明の両態様を具象化している。異なる周期の二つの正弦曲線項の積は、格子像の反射式露光の再生においてモアレ、或はトールバットの干渉縞を著しく損なうのに効果的である。第１図に対する斯る画素化された格子の再生は、第３図に示されるゼロ次の像の回折パターンを作り出し、それは視覚的、実質的にオリジナルの格子の像の回折パターンの陰画と陽画との間の中間であり、どの観察者に対しても非常に明らかに損なわれる。この再生を作り出すことにおいて、コピープレート分離（ｃｏｐｙ　ｐｌａｔｅ　５ｅｐａｒａｔ　ｉ。

口）は１０ミクロンで、露光（ｅｘｐｏｓｕｒｅ）は五つの１・−ルバントの干渉縞と同等であった。

典型的な画素の格子の拡大図は、第４図に示されている。これは実際には第１図から作り出された画素の格子の一つのコンピュータによるプロットで、線の僅かな不連続から生じる光学的効果はプリンターによって作られたものである。これらの線は浅い放物線である。減少する灰色レベルパラメータβの効果は、線と線の間隔を広げ、縁部よりも中心部で著しく、それにより各放物線の曲率は増大する。勿論これは、格子像の回折パターンの灰色レベルを明るい方にする効果を有し、その結果全体的な効果は、格子像の回折パターンがオリジナル像の画素化された視覚的に認識できる再生となることである。第４図の画素は、灰色の１４の明暗の度合いの内の最も明るいもの、即ち上記（２）式においてβ、、＝０．０６４．　α−１，０とした場合のものである。カーブした各格子線、即ち溝は、端と端とを接続した、異なる角度の四つの直線部によって近似されることが第４図から分かる。各直線部は、第５Ａ図に示されるように、実際は十分に境界が定められた幅を備えた斜方形の形状をした縮小多角形（ａ　ｍ１ｎｉａｔｕｒｅ　ｐｏｌｙｇｏｎ）である。第５Ｂ図は、典型的な画素の一部の極端なりローズアップであり、多角形溝部同志の突き合わせ、及び溝幅の変化を示している。第６図は第２図の格子の中央部からのｌｏＸＩＯ個の画素の小グループを表し、明確化のために二、三の溝のみについて画素から画素への溝の曲率の差異を各画素にてプロットして示しである。

一般的に、５ＩＪ（ＸＩ　ｙ）は、各画素の輝度、及び安定性を選択するために、各画素の色、及び方位を選ぶために、回折像が最高の明、瞭さを有する間隔、及び角度を決めるために、そして最後に回折ボートレイト像に最大の効果を与える光源を選ぶために調節されることは理解されるであろう。

画素は、従来の格子よりも非常に大きい立体角の範囲にわたって光を回折させる故、特別な視角で目の網膜に届く観察されたエネルギーの密度が従来の格子の場合よりも非常に小さいごとは注目すべきである。このことは、回折の効率についての要求が本発明に係る格子に対しては、他のいかなるタイプの格子に対するよりも重要であることを意味している。特に、もしも格子線が溝であるならば、溝の深さは最高の回折効率のために最適化すべきである。方形波溝プロフィール（ａ　５ｑｕａｒｅ　ｇｒｏｏｖｅ　ｐｒｏｆｉｌｅ）に対しては、このことは、一般的に溝深さが平均の溝間隔の約４０％であるべきであることを意味している。第４図の格子の場合、溝の深さは０．５から０６ミクロンであるべきで、好ましくは約０゜５６ミクロンであるのがよい。

第２図の形の実際の格子は、電子ビーム石版印刷システムをプログラミングすることにより構成される。格子はクロム被覆されたガラス基板上ニスピン被覆された（ｓｐｉｎ　ｃｏａｔｅｄ）ＰＭＭＡ電子レジスし上に書かれ、そしてそれはプラスチ、クフイルムレプリカ格子がプレスされる金被覆されたマスターを作るために処理される。

実用的なプロセスは、ポートレート、又は景色の何等かの与えられた写真を露光の制御のために使用される一組のデータファイルに変換すること、及び機械が本発明に係る対応するマスター格子を作るのを可能にするように電子ビーム石版印刷システムの特徴を書き込むことを伴う。

まず、ポートレートは、シャープＪＸ−３００のような高品質カラースキャナーによってコンピュータグラフィックシステムにスキャンされ、そして−膜化された回折格子の本発明者の上述した理論に基づいて作られた、特別の目的と相関関係のあるソフトウエアーノｆノケージによって処理される。このソフトウェア− 、ｆ・１ケージは、格子設計者に、ポートレートのデータを回折線パターンに変換するための一組のオプションと、電子ビーム石版印刷システムによる格子の電子ビーム製造のための対応するデータファイルとを提供する。

プログラムの第１の部分は計数表示された（ｄ　ｉｇ　ｉ　Ｌ　ｉ　５ｅｄ）ポートレートをＮＸＭ画素の選択された配列に“映写する（ｓｃｒｅｅｎｓ）”。

スクリーンの解像度、あるいは画素のサイズは上記設計者の選択の範囲であり、明らかに画素が小さくなれば、合成データファイルは大きくなる。プログラムの第２の部分は、映写されたポートレートの各画素を上述したように対応する回折格子に変換する。

デザインプログラムの最後の部分は、光源の範囲、及び観察条件下で格子の観察された回折パターンを表示するためのサブルーチンからなっている。もしも、当初の設計がある面で満足すべきものでないならば、上記設計者は、戻って、格子の電子ビーム形成のための最終のデータファイルを作る前に設計を修正することができる。

最適化された格子の永続性のある金属マスターは、９９．９９％の金の波長２００オングストロームの光でフォトレジストマスターを真空被覆して、そしてサポート（ｓｕｐｐｏｒｔ）として作用するニッケルの薄層を電着することによって得られる。

ガラスマスターから分離した後、この金被覆された二／ケルマス格子のホットプレス用のダイス型として使用される。プラスチックレプリカに対してマスターダイス型の最適化された回折効率を保持するために、ホノトエンボノシングプロセスに関連する温度と圧力の組み合わせは、複製された溝の深さが金属ダイス型のオリジナルの０．５６ミクロンの溝深さにできるだけ近くになるようなものであるべきである。

アルミニウムで金属被覆して、保護のためにプラスチック被覆されたのち、プラスチ、クレプリカは、紙幣或はクレジットカードに貼着される。

光学的に可変の画素からなるマトリックスによる画像情報の表現は、このタイプの回折格子に、ホログラム形成プロセスに固有の線形状の制限のために、現在クレジットカード上の偽造防止ラベルとして用いられているイメージホログラムが有していないいくつかのユニークな特性を付与する。

本発明によれば、写真の品質に近い写実的な原本やポートレート像を作り出す回折格子を製造することを可能にする。この像は非常に拡散した光の光源を含む殆どの照明状態の下で、はっきりと輪郭形成され、かつ光学的に可変である。このことは、非常にぼやけた像を作り出し、かつ暗い照明状態の下で光学的可変性を失うホログラムの場合と対照的である。オーストラリアの５，０００ノリング銀行紙幣に使われているキネグラム（ｋ　ｉ　ｎｅｇ　ｒａｍ）の光学的に可変の装置は拡散光光源の下で高度な光学的可変性を保つが、図式的なタイプの像を作り出すだけである。

本発明の光学的可変性は、また容易に明示され、観察角度が変わると、像が単に陰画から陽画に変化する。本発明によって作り出される像は、格子表面の曲げうねり（ｂｅｎｄｉｎｇ　ｕｎｄｕｌａｔｉｏｎｓ）に関して高度な構造的安定性を呈する。それらは、それ故に紙幣や株券等に対して適当な保護装置となる。好ましい実施例に係る格子が、蛍光管のような広がった光源の下で直接観察されるとき、画素の強さは視角の変化とともに滑らかに変化する。画素は、構造的安定度を有していると言え、その理由は画素近くの格子面のしわによる初期の波面のいかなる擾乱も、画素における強さの変化を起こすだけであるからである。このことは、画素のサイズに等価なエリアにおける局所的な線のパターンが、直線的で、それ故にいかなる局所的なしわの擾乱も観察像のポイントを完全に“消す（ｓｗｉｔｃｈ　ｏｆＩ）”ことを生じさせるイメージホログラムの従来の一般化された格子と対照的である。イメージホログラムの従来の一般化された格子は、それ故に、構造的に非常に不安定で、その理由は、与えられた波長に対して格子の小さいエリアは、格子の像によって作り出される広がったビームよりも擾乱に非常に敏感な狭く細い線状のビームを回折するからである。

ここに記述したタイプの好ましい格子は、本発明の第２の態様にしたがって形成され、周知の反射式露光による複写に抗している。

複写格子（ｃｏｐｙ　ｇｒａｔｉｎｇ）のゼロ次のポートレイト像は、たくさんの暗いスポイラ−バンド（ｓｐｏｉｌｅｒ　ｂａｎｄ）によって覆われ、それによってゼロ次のポートレート像は認識できなくなっている。これに対して、ホログラムやキネグラムは本方法によって容易に偽造される。

本発明の付加的な関係する特徴は、可視的な原文、或はグラフィック像をゼロ次の回折において現れさせるように、格子形成プロセスの開、電子ビーム流を変えることにより、画素の溝の深さを選択的に変え得る能力である。この静的な像は、反射式露光の格子の偽造において、なんら明確に表れず、それ故に付加された保護上の特徴となっている。

最後に、これらの回折格子は２進位相装置（ｂｉｎａｒｙ　ｐｈａｓｅ　ｄｅｖｉｃｅｓ）であり、それ故にホログラムに対して使われるのと同じエンボッシング方法によって、容易に大量に製造される。

本発明の第２の態様への別のアプローチは、類似した周期の正弦曲線項を備えたＣＩＪ（Ｘ、ｙ）を使用することと、いくつかの画素にまで及ぶより長い周期の合計された遮蔽関数５ｄ（ｘ、ｙ）を与えることである。例えば、適当な関数は以下のようになる。

５ｄ＝ａｙ＋β［Ｃｏ　ｓ　２πＱｘＣｏ　ｓ　’２ｒＱＹ−２／３（Ｃｏ　ｓ　２πＱｘ＋Ｃｏ　ｓ　２πＱｘ）］ここで、αとβは上述したパラメータで、Ｑはさらなる周期パラメータである。

Ｆ凋λｎｕＬ↓ ＦＩ（スルＩＥ　２ＦＩ　ＲＥ３Ｘ＝０．２５　Ｘ＝０．５ＩＲＥ４国際調査報告ｌｉ＋ｅｒＩＩａＩＩａｎａ＋　ＡＤＩＩ　ａＮａｎ　ｋｅ、＊テ／Ａｌ＋　９０７００３９５■ 「 ■ 「［ ■ ■ 曙 ■ 噸 ■ にＮス■）正Ｍさせ仇ＴＩＣａＬ交λＲＯ（ＲＥＦＴゴσｌタ面ジ贋ｊ罷ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＧＪ距１！仄暮堕囮竪Ａｌｌ　１９５７６／８３　０１　６５９４３３　ＥＰ　１０５０９９　ｔＥ　４５６Ｅ１１４１ＷＯ９００７１３３ＡＵ４８１１０／９０匍　８７０７０３４　ＡＵ　７４８０４／師　ｒｘ　７９／８８　り　２４７４７１１Ｅ　４８３２４４５５．１ｅｅ１５６／１

Claims

【特許請求の範囲】

１．実質的に光学的に不変の像の各画素が画素化された回折格子のそれぞれの画素に写像される上記光学的に不変の像の対応物である画素化された回折格子を製造し、光学的可変の像を生じる回折格子の形成方法であって、上記格子の画素が上記光学的に不変の像における対応する画素の個々の光学的回折格子であり、照射されたとき上記画素化された回折格子が上記光学的に不変の像の光学的に可変の再生を生じる回折格子の形成方法。
２．各画素が、また上記光学的に不変の像における対応する画素の対応する彩度、或はカラーバリューの関数である請求項１に記載の方法。
３．各画素が、上記画素化された回折格子をもまた上記光学的に不変の像の構造的に安定した再生とするものである請求項１又は２に記載の方法。
４．各画素が、上記光学的に不変の像における対応する画素の個々の光学的カタストロフィー回折格子である請求項１から３のいずれかに記載の方法。
５．上記彩度、或はカラーバリューが灰色度の因子である請求項１から４のいずれかに記載のの方法。
６．与えられた上記灰色度の因子の上記関数が、各格子の画素のそれぞれの回折格子に、曲率が上記灰色度の因子に逆比例する複数の曲がった反射型、或は透過型の線を備えさせるものである請求項１から５のいずれかに記載の方法。
７．各光学的回折格子が、格子の面内のｘ，ｙ座標において、式Ｓ（ｘ，ｙ）＝Ｋｎによって定められる反射型、或は透過型の線を備え、ｋがスケールファクターで、Ｎが整数で、関数Ｓ（ｘ，ｙ）が次式Ｓｉｊ（ｘ，ｙ）＝Ｗｉｊ（ｘ，ｙ）＋βｉｊＣｉｊ（ｘ，ｙ）…（１）によって与えられ、Ｓｉｊ（ｘ，ｙ）が、平行単色光の波によって垂直に照射されたとき、格子の画素ｉｊによって作り出される初期位相関数で、Ｗｉｊ（ｘ，ｙ）が、非ゼロ次のキャリアー波で、Ｃｉｊ（ｘ，ｙ）が、ｘ，ｙに関して急激に変化する関数であって、そのへシアンが恒等的にゼロでなく、即ち恒等的に消滅せず、βｉｊが、与えられた彩度、或はカラーバリューに比例する因子で、ｉ，ｊが、各画素の座標である請求項１から６のいずれかに記載の方法。
８．関数Ｃｉｊ（ｘ，ｙ）が、正弦曲線項の積、或は和、或はそれらの組み合わせからなる関数の組から選択されたものである請求項７に記載の方法。
９．画素のいくつか、或はすべてにおける格子が、反射式露光による上記画素化した回折格子の再生で、モアレ、或はトールバットの干渉縞をひどく損なわれるゼロ次のパターンを作り出すものである請求項１から８のいずれかに記載の方法。
１０．上記再生のゼロ次のパターンがオリジナルの格子のゼロ次のパターンの陰画と陽画との間の中間となる範囲にまで、上記の損なう現象が及ぶ請求項９に記載の方法。
１１．Ｃｉｊ（ｘ，ｙ）の正弦曲線成分が非常に曲がった波面を作り出す異なった周期の項を含む請求項９又は１０及び請求項８に記載の方法。
１２．（１）式の右辺がさらに合計した項を含み、画素の寸法よりも実質的に大きい周期性のある遮蔽関数である請求項９又は１０及び請求項７に記載の方法。
１３．上記遮蔽関数が、Ｃｉｊ（ｘ，ｙ）よりも大きい周期の正弦曲線項の和及び／又は積である請求項１２に記載の方法。
１４．上記格子の画素が、１ｍｍ２よりも大きい面積の正方形である請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
１５．画素化された回折格子が反射型構、例えば金属被覆した面におけろ断面正方形の溝を形成することによって作られる請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
１６．上記画素化された回折格子が、電子ビーム石版印刷によって形成されるマスター格子を備えている請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
１７．光学的に可変の像を作り出す回折格子であって、画素化された回折格子を備え、この格子の各画素が個々の光学的回折格子であり、この画素化された回折格子が、照射されたとき、光学的に可変の像を作り出す回折格子。
１８．各画素が、また彩度、或はカラーバリューの関数である請求項１７に記載の回折格子。
１９．各格子の画素が、画素化された回折格子をもまた構造的に安定した像となるようにするものである請求項１７又は１８に記載の回折格子。
２０．各格子の画素が、個々の光学的カタストロフィ回折格子である請求項１７から１９のいずれかに記載の回折格子。
２１．上記彩度、或はカラーバリューが灰色度の因子である請求項１７から２０のいずれかに記載の回折格子。
２２．与えられた上記灰色度の因子の上記関数が、各格子の画素のそれぞれの回折格子に、曲率が上記灰色度の因子に逆比例する複数の曲がった反射型、或は透過型の線を備えさせるものである請求項２１に記載の回折格子。
２３．各光学的回折格子が、格子の面内のｘ，ｙ座標において、式Ｓ（ｘ，ｙ）＝ｋＮによって定められる反射型、或は透過型の線を備え、ｋがスケールファクターで、Ｎが整数で、関数Ｓ（ｘ，ｙ）が次式：Ｓｉｊ（ｘ，ｙ）＝Ｗｉｊ（ｘ，ｙ）＋βｌｊＣｉｊ（ｘ，ｙ）…（１）によって与えられ、Ｓｉｊ（ｘ，ｙ）が、平行単色光の波によって重直に照射されたとき、格子の画素ｉｊによって作り出される初期位相関数で、Ｗｉｊ（ｘ，ｙ）が、非ゼロ次のキャリアー波で、Ｃｉｊ（ｘ，ｙ）が、ｘ，ｙに関して急激に変化する関数であって、そのへシアンが恒等的にゼロでなく、即ち恒等的に消滅せず、βｉｊが、与えられた彩度、或はカラーバリューに比例する因子で、ｉ，ｊが、各画素の座標である請求項１７から２２のいずれかに記載の方法。
２４．関数Ｃｉｊ（ｘ，ｙ）が、正弦曲線項の積、或は和、或はそれらの組み合わせからなる関数の組から選択されたものである請求項２３に記載の回折格子。
２５．画素のいくつか、或はすべてにおける格子が、反射式露光による上記画素化された回折格子の再生で、モアレ、或はトールバットの干渉縞をひどく損なわれるゼロ次のパターンを作り出すものである請求項１７から２４のいずれかに記載の回折格子。
２６．上記再生のゼロ次のパターンがオリジナルの格子のゼロ次のパターンの陰画と陽画との間の中間となる範囲にまで、上記の損なう現象が及ぶ請求項２５に記載の回折格子。
２７．Ｃｉｊ（ｘ，ｙ）の正弦曲線成分が、非常に曲がった波面を作り出す異なった周期の項を含む請求項２５又は２６及び請求項２４に記載の回折格子。
２８．（１）式の右辺がさらに合計した項を含み、画素の寸法よりも実質的に大きい周期性のある遮蔽関数である請求項２５又は２６及び請求項２３に記載の回折格子。
２９．上記格子の画素が、１ｍｍ２よりも大きい面積の正方形である請求項１７から２８のいずれかに記載の回折格子。
３０．上記画素化された格子が、静的な可視的原文、或はグラフィック像をゼロ次の回折において現せさせるように変化する深さを有する反射型、或は透過型の線を備えた請求項１７から２９のいずれかに記載の回折格子。
３１．照射されたとき、各々が２次元の光学的な像の回折パターンを作り出す画素の正則行列によって形成された回折格子であって、いくつか、或はすべての上記画素における上記格子が、反射式露光による上記格子の再生にて、モアレ、或はトールバットの干渉縞効果によりひどく損なわれるゼロ次のパターンを作り出すように配置された回折格子。
３２．上記再生のゼロ次のパターンが、オリジナルの格子のゼロ次のパターンの陰画と陽画との間の中間となる範囲にまで、上記の損なう現象が及ぶ請求項３１に記載の方法。
３３．請求項１から１６のいずれかに記載の方法によって製造された回折格子。