KR0163018B1 - 회절 격자 - Google Patents

Abstract

내용없음

Description

회절격자

본 발명은 회절격자에 관한 것으로, 특히 통화권 및 신용카드의 보호 장치로 사용되는 회절격자에 관한 것이지만 단지 이에 제한되지는 않는다.

은행권의 진(眞)·위(爲)를 판별하는데 사용된 통상적인 보호장치로는 금속박 삽입물이 있다. 이와같은 장치는 전문적인 위조품을 식별하는데는 어려움이 있으므로, 언젠가는 금속박편보다 모조하기가 어렵고 더욱 정교한 만적할만한 보호 삽입물을 개발하는 것이 바람직하다고 생각되어져 왔다. 특히 최근에 개발된 플라스틱 박판으로 되어 있고 수명이 더욱 긴 통과권과 관련하여 제조되어졌던 이전의 몇몇 제안들에는, 가변적인 홈의 깊이가 정확히 측정된 선 격자, 다중 필름장치, 직선격자, 영상 홀로그램과 같은 회절구조가 포함되어 있다. 그러나 상기 제안들은 모두 성과를 얻지 못하였는데, 그 이유는 생성된 광학적으로 가변적인 무늬가 지폐를 매일 사용했을 경우 심하게 구겨지는것 처럼 구조적 안정성의 허용 수준을 유지할 수 있기 때문이다.

따라서 본 발명의 목적은 통화권의 보호 삽입물로서 사용되기 위해 적절한 복합성을 가진 장치에서 상기 문제점을 해결하는데 있다.

본질적으로 본 발명의 한 관점에서는 본 발명자의 이론인 광학적 회절 격변에 속하는 일반화된 곡선 회절 격자를 응용한 중요한 실제 사용예가 포함된다. 상기 이론에 관해서는 Optica Acta1983, 제 30권 4호, p449-464 및 제 32권 제 5호, p573-593에 기술되어 있다. 특히 상기 언급한 목적은 규칙적인 회절 격자위에 회절 격변 픽셀(pixel)들을 높으므로써 달성될 수 있다고 명확히 이해되었다.

따라서 본 발명에서는 하나이상의 반사선 혹은 투과선에 대해 각각의 곡선부를 포함하는 픽셀 각각의 규칙적 행렬로 형성된 반사선 혹은 투과선의 일반화된 회절 격자를 제공하며, 픽셀이 조명됐을때 각각의 픽셀은 평면의 광학적 격변 영상 회절 무늬를 발생시키며, 이때 격자의 전체 영상 회절 무늬는 광학적으로 가변적이지만 구조적으로 안정하다.

상기 언급한 영상회절무늬란 것은 격자가 형광관과 같이 한정된 넓이를 가진 임의로 연장된 확산원에 의해 조명되었을 때 격자에 촛점을 맞춘 육안으로 관찰된 광학적 영상을 의미한다. 상기 기술한 바와같이 무늬가 광학적으로 가변적이란 것은 관찰하는 위치에 따라 무늬가 다양하다는 것이고, 무늬가 구조적으로 안정하다는 것은 언제나 주어진 관찰 위치에서 무늬의 광범위한 형상이 격자표면의 찌그러짐에 의해 물질적으로 변경되지 않는다는 것이다.

역학적 용어로 표현하면, 격자의 반사/투과선은 k가 계수인자이며, N은 정수일때 방정식 S(x,y)=kN에 의해 격자면의 좌표 x,y의 식으로 규정되는 것과같이 유리하고, 함수 S(x,y)는

로 주어지며, 상기식(1)에서 S(x,y)는 기준 단색광파에 의해 정상적으로 조명됐을때 격자로 발생된 초기 위상 함수이며, W(x,y)는 비영차(non-zero order)의 반송파이며, P(x,y)는 영상 회절 무늬의 광범위한 형상을 결정하는 화상함수 혹은 유형함수이고 x,y에 대해 비교적 서서히 변화하는 부분이고, C(x,y)의 헤시안(Hessian)은 프레넬 혹은 프라운호오퍼의 격자 회절 무늬에서 화선에 상응하는 특성적인 선에 속하는 것을 제외하고는 영에 일치하지 않는다.

C(x,y)의 헤시안은 다음과 같이 표현된 표준 복합 도함수이다.

특성적인 선에 속하는 것을 제외하고 영에 일치하지 않는 헤시안의 조건은 일반화된 곡선 회절무늬의 상기 이론에 따른 광학적인 격변 영상 회절 무늬에 대한 조건예. 그러므로 함수 C(x,y)는 격자에 대한 격변 함수로서 설명되어도 좋다.

또한 방정식(1)의 오른쪽에는 F(x,y)항이 합쳐지는데, 상기 F(x,y)는 촛점 항으로서 F(x,y) = b1x2 + b2y2의 형태이며, 이때 b1 과 b2는 격자로 부터 필요한 거리에 회절파의 촛점을 맞추도록 선택된 상수이다.

픽셀은 1㎟범위 이하임이 바람직하며, 가장 바람직하게는 0.25 내지 0.75㎟ 범위이다. 반사/투과선은 금속 표면에서 반사 홈, 예를 들어 정방형 혹은 사인곡선적으로 잘려진 홈 연합임이 유리하다.

또한 본 발명에서는 다수의 비격자 영역에 의해 적어도 부분적으로 갈라진 다수의 회절 격자 영역을 포함한 반사 혹은 투과선의 회절 격자를 제공하며, 각각의 비격자 영역은 적어도 육안으로 충분히 분석되어질 만큼 크며, 전체 비격자 면적은 격자 전체 면적의 약 20 내지 50%를 초과하지 않는다.

현재 바람직한 최적의 비격자 면적은 약 30%이지만, 도면이 어느정도 임의적이라는 것을 식별하게 될 것이다.

각각의 회절 격자 영역에는 상기 기술한 광학적 회절 격변의 형태중 하나의 포함한 적당한 회절 격자 구조가 있다.

격자 영역은 원하는 광학적 효과를 생성하도록 다양한 각도에서 배열된다. 각각의 격자 영역은 육안으로 분석되는것 보다 결코 더 작지 않고, 비격자 영역의 최대 크기는 전체 격자 면적의 약 20 내지 50% 보다 결코 크지 않고 최적으로 전체 면적의 약 30%가 된다.

다수의 비격자 영역을 제공함으로서 생성된 영상은 개선되고, 그 결과 인지가능한 더욱 밝은 회절 무늬를 가져오게 된다.

본 발명은 도면을 참조한 실시예에 의한 더욱 상세히 설명될 것이다.

도면에서, 제1a, 1b 및 1c는 스크린에 인쇄된화상, 통상의 선 격자 화상 및 본 발명에 따른 격자에 대한 영상무늬를 비교한 것이다.

제2도는 통상적인 선(line) 회절 격자에 대한 개략도이다.

제3도는 본 발명에 따르는 제2도를 변경한 회절 격자에 대한 개락도이다.

제4도 내지 7도는 여러 관찰 위치에서 제2도와 3도의 격자에 대한 형광관의 영상 회절 무늬를 비교한 것이며, 각각의 도면에서 밝게 인쇄된 것은 제2도의 격자 무늬이다.

제8도는 제3도에 도시된 격자의 전형적인 픽셀에 대한 프레넬 회절 무늬의 격변이 켬퓨터로 예시된 도형도이다.

제9도는 제2도의 격자에 대한 컴퓨터화된 제1차 프레넬 회절 무늬의 도형도이다.

제10도는 제3도의 격자에 대한 상응하는 프레넬 회절 무늬의 도형도이다.

제11도는 상기 실시형태 및 제12도의 실시형태에 응용가능한 제조과정의 일반적 특징으로 도시한 개략적인 다이아그램이다.

제12a도는 본 발명의 다른 관점에 따른 회절 격자에 대한 확대(X28) 그래프도이다.

제12b도는 격자 및 비격자 영역이 더욱 상세히 도시된 제12A도의 격자 일부분에 대한 확대(X40)그래프도이다.

본 발명의 제1관점에 따라 회절 격자의 특수한 실시예를 기술하기 이전에 상기 언급한 목적을 이루는 본 발명 격자에서의 방식이 논의될 것이다.

함수 C(x,y)의 우세한 효과는 정지한 연속 계조의 색채 영상을 다양한 색깔의 점들의 집합내로 전환시키는 통상적은 스크린 인쇄 기술과 유사한 형태로 광학적으로 변화시키고 다색인 작은 화소 혹은 픽셀의 집합으로 주어진 화상 함수 P(x,y)를 세분하는 것이다.

보다 정확히 말하자면, 격변 격자의 효과는 화상 함수의 영상 회절 무늬에 대한 진폭 변조를 유도하기 위한 방식에서 처럼 화상 함수의 푸우리에 스펙트럼을 주파수 변조하는 것이다. 본 발명에 따른 격자가 형광관과 같은 연장선 소스하에 직접 관찰될 때 상기 진폭 변조는 시각(viewing angle)이 변함에 따라 픽셀의 세기가 원활히 변화됨으로써 명백해진다. 주어진 픽셀 세기의 변화 속도는 픽셀과 관련된 회절 격변의 크기에 직접 비례한다. 이와같은 점으로 픽셀은 구조적 안정도를 지니고 있다고 나타낼 수 있는데, 그 이유는 픽셀 부근의 회절 표면이 오그라지는 것에서 기인한 초기 파두면의 섭동이 픽셀에서 세기의 변화만을 야기시키기 때문이다. 이것은 픽셀의 크기와 동일한 면적에서 부분적인 선무늬가 직선이고 부분적으로 오그라지는 섭동이 관찰된 영상 지점을 완전히 차단하도록 하는 통상의 일반화된 격자 혹은 영상 입체사진과 대조되는 것이다.

주어진 파장에 대해 격자의 작은 면적이 격자의 픽셀로 생성된 팽창 비임(beam)보다 섭동에 더욱 민감한 연필같이 좁은 비임을 회절시키기 때문에 통상의 일반화된 격자 혹은 영상 홀로그램 구조적으로 매우 불안정하다.

상기 생각에 대해서는 제 1a, 1b 및 1c도에 개략적으로 설명되어 있다. 제1a도에는 통상의 스크린에 인쇄된 화상이 광학적으로 가변적이지 못한 이유를 나타내고 있다. 전형적인 인쇄된 픽셀을 꿰뚫는 입사광선은 모든 각도의 방향으로 산란한다. 그러므로 광학적 영상은 정지되고 (구조적 안정성에 이상적임) 어느 하나의 다색광원에서의 어느 한시각에서 관찰가능하다. 상기 인쇄된 화상을 제조하기 위해서는 관찰자 육안이 특정 관찰각도에서만 특수한 픽셀을 볼 수 있도록 광학적으로 가변적인 픽셀이 더욱 좁은 범위의 산란각으로 입사광을 산란시키도록 제조되야 한다. 이와같이 제조하는 공지된 방식 한가지는 세밀화된 직선 회절 격자로 각각의 작은 영역 혹은 픽셀을 전환시키는 것이다. 제1B도에서는 하나의 특수한 관찰각도에서 전체 격자의 색 지도가 필요한 영상의 색지도와 일치하도록 각각의 픽셀에 대해 특성적인 홈 주파수를 가진다. 상기 형태의 격자 장치에서의 문제점은 픽셀이 입사광을 좁은 비임(beam)으로 회절시키기 때문에 격자 표면의 약간의 오그라짐과 같은 관찰 상태에서의 약간의 섭동 혹은 수차가 영상받은 픽셀로 부터의 회절광이 관찰차의 육안으로 관찰되지 않도록 유발하는 것이고 그것이 에상 영상의 급속한 감퇴의 원인이 된다. 그렇기 때문에 회절된 영상이 관찰 상태에서 섭동에 그다지 민감하지 않으므로 상기 형태의 격자는 매우 불안정하다고 말할 수 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 개념은 본 발명의 이면에 내재되어 있고, 예를 들면 제1C도에서 개략적으로 설명하고 있다. 기본 개념은 입사광을 구조적으로 안정한 팽창 광선으로 회절시키는 픽셀화 선 무늬에 의해 제1B도의 불안정한 직선 격자를 교체한다는 것이다. 이와같이 팽창 광선 혹은 회절 격변의 오그라진 각도가 픽셀 회절 격변의 경계 화선에 대한 각도 범위를 초과하지 않도록 격자 표면이 오그라진 후에도 픽셀이 여전히 관찰가능하도록 보증한다. 그러므로 본 발명에 따른 격자의 관찰된 영상은 경계 회선내에서 구조적으로 안정하고 외부에서 광학적으로 가변적이다.

본 발명에 따르면 격자는 통상의 격자 혹은 영상 홀로그램(hologram)보다 오그라진 섭동에 덜 민감하기 때문에 유연한 표면을 포함한 응용에 더욱 적당하며, 특히 통화권에 대해 광학적으로 가변적인 라벨(label)을 매우 안전하게 한다.

본 발명에 따른 회절 격자의 전형적인 하위 분류는 상기 설명한 함수에 대한 하기 특수한 형식으로 결정된다.

이와같은 격자 하위 분류에 대한 특수한 실시형태는 컴퓨터 그래프 시스템상에 이루어졌었고, 이때 사선 필기 조작용으로 변경된 전자 비임 석판인쇄에 의해 제조되었다. 상기 실시형태에서, 상기 함수의 변수 α,β 및 Q는 다음과 같이 주어진다.

반송 함수 W(x,y) 및 화상 함수 P(x,y)는 x와 y의 함수를 비교적 천천히 변화하는 반면, 격자 격변의 주기 함수 C(x,y)는 x와 y의 함수를 비교적 급속히 변화함이 관찰된 것이다. 이미 설명한 바와같이, 화상 함수 P(x,y)에서 진폭 변조와 구조적 안전성을 유도하는 함수 C(x,y)의 성질은 급속히 변화하지만 그 결과는 격자 함수 S(x,y) 를 정확히 지정하도록 매우 큰 데이터 목록과 매우 많은 컴퓨터 시간을 필요로 한다.

Z가 홈 지수일때 S(x,y) = Z로 상기에서 표현한 것을 반복함으로써 획득된 상기 실시형태를 위한 격자 함수의 명시된 형태는 다음과 같이 제시된다.

상기 식에서 α=0.30, β=0.006 및 Q=16.0임.

1/600 단계에서 x 측의 범위는 -0.75 내지 +0.75사이이고, 1/7500단계에서 y측의 범위는 -1.0 내지 +1.0사이이다. 격자의 물리적 칫수는 x방향으로 18.75㎜이고 y방향으로 25㎜이다. 그러므로 격자의 평균 선 밀도는 600선/㎜이다. 전체 768개인 픽셀 각각은 0.78㎟이다. 격자를 도형화할때 초기 z값은 1.4로 선택하였고 1/7500단계에서 증가하였다.컴퓨터 프로그램에는 모든 y값이 -1.0이하, +1.0이상에서 거절되는 조건이 포함되어 있다.

제3도는 방정식 (1), (2)와 (3) 및 매개변수 값(4)에 따른 실시형태의 격자에 대한 컴퓨터 도형이다. 제3도와 비교하기 위해 제2도에는 S(x,y) +KN에 따르는 상응하는 통상의 선 격자에 대한 컴퓨터 도형이 나타나 있고, 상기에서 S(x,y)는 W(x,y) + P(x,y)로 주어지면 함수 C(x,y)는 포함되지 않는다.

일반화된 회절 격자에 대해 상기 이론을 이용하는 본 발명에 따른 격자의 영상 회절 무늬가 컴퓨터 그래픽에 의해 계산되고 설명될 수 있다. 제4도 내지 제7도에 예시된 중요한 실시형태에 대한 결과에서는 무늬를 관찰하는 각도가 다양함을 나타내고, 각각의 경우에 오른쪽에서는 제2도의 통상적 선 격자에 대한 영상 회절 무늬를 나타내고, 왼쪽에서는 제3도의 본 발명 무늬에 대한 동일한 관찰 위치에서의 상응하는 무늬를 나타낸 것이다.

모든 계산은 일반적인 회절 격자에 대해 상기 언급한 이론의 주된 방정식을 가지고 프로그램된 컴퓨터 그래픽 시스템에서 수행되었다. 제4도 내지 제7도의 상응하는 한 쌍의 회절 무늬를 비교함으로써, 본 발명 격자의 픽세리 화상 함수의 형태에 따라 천천히 연결 및 차단되는 방볍을 나타낼 수 있다. 즉, 화상 함수는 채색된 모서리에서 연결 혹은 차단될때 조절자로서 작용한다. 픽셀이 연결 혹은 차단되는 속도는 상응하는 푸우리에 공간 화선의 크기로 조절된다. 보다 큰 화선, 즉 매개변수 β의 값이 더 큰화선은 보다 느린 픽셀을 연결하거나 혹은 차단하며, 그 역 또한 마찬가지이다. 이것은 실제 공간에서 질폭 변조를 생성하는 푸우리에 공간의 회절 격변 주파수 변조에 의한 것이다.

제3도의 격자에 대한 전형적인 0.78 x 0.78㎟ 픽셀에 적합한 회절 격변의 컴퓨터 도형이 제8도에 도시되어 있다. 제9도는 화상 함수 격자에 대한 계산된 1차 프레넬 회절 무늬를 도시한 것인 반면, 제10도는 제3도의 격자에 대해 상응하는 호절 무늬를 도시한것이다. 제10도에는 픽셀 회절 격변이 잦아 함수의 푸우리에 스펙트럼을 변조하는 방법이 명백히 도시되어 있다. 격자의 작은 영역 각각에 대한 각도 범위가 더욱 증가하기 때문에 픽셀은 회절 광선의 산란 방향을 변화시키는 섭동이 오그라지는 것에 대해 덜 민감하다.

또한 제8도, 9도 및 10도에는 본 발명에 따른 격자의 실제 응용에 대한 중요한 결과가 내포되어 있다. 픽셀이 통상의 격자보다 입체각의 더욱 큰 범위 이상으로 광을 회절시키기 때문에, 특수한 시각에서 망막에 도달하는 관찰된 에어지 밀도는 통상의 격자에서 보다 더욱 작다. 이것은 회절 효율에 관한 요구가 격자의 어떤 다른 형태보다도 본 발명에 따른 격자에 보다 중요하다는 것을 의미한다. 특히 격자선이 홈이라면, 홈의 깊이는 최대 회절 효율에 대해 낙관적이다. 제3도의 격자에서 홈의 깊이는 약 0.6미크론이다.

언급한 바와같이, 사선 필기 조작용으로 변경된 전자 비임 석판 인쇄 시스템을 프로그램시킴으로서 제3도의 형태로 실제 격자가 구성되었다. 격자는 크롬으로 도포된 유리 기질위에 회전 도포된 PGMA 전자 내식막 상에 그려지게 하였고, 이때 플라스틱 필름의 복제 격자를 압축하여 금으로 도포된 니켈 마스터(master)를 생성하도록 가공처리 되었다.

비노츨 내식막의 초기 두께는 0.6 미크론인 반면, 크롬 두꼐는 0.1미크론이다. 노출, 현상 및 베이킹(baking)후에 홈의 깊이는 간섭 현미경에 의해 0.2미크론으로 측정된다. 이때 격자는 내식막이 도포된 면적을 제외하고는 크롬을 제거하도록 이온 비임을 부식시키고 잔여 내식막을 제거하도록 씻어준다. 요구된 깊이 0.6미크론을 얻기 위해서는 유리판위에 도포된 광 내식막위로 홈의 무늬를 밀착 인쇄시키는데 크롬 마스크의 격자 무늬를 사용한다. 요구된 홈의 깊이를 얻는 다른 방법으로는 요구된 격자 선무늬에 의해 도포된 석영판크롬을 부식시키는 반응성 스퍼터(sputter)가 있다. 이때 상기 최적 격자의 내구성재 마스터는 99.99% 금을 가지고 200A으로 광내식막 마스터를 진공 증착시키고 지지체로 작용하는 니켈 박층을 전기적으로 침전시킴으로써 획등된다.

유리 마스터로 부터 분리시킨후에 상기 유리 도포된 니켈 마스터는 활동 블록에 결합되고 플라스틱 필름의 복제 격자에 대한 열 압축용 다이(die)로서 사용한다. 플라스틱 복제가 마스터 다이의 최적 회절 효율을 유지하도록 하기 위해 열엠보싱 가공과 관련있는 온도와 압력의 결합은 복제된 홈의 깊이가 금속 다이의 최초 홈 깊이 0.6미크론에 가능한 가깝도록 하게 해야한다.

보호용으로 도포한 플라스틱을 알루미늄으로 금속화시킨 후에 플라스틱 복제는 통화권 혹은 신용카드에 밀착되게 부착가능하다.

모범적인 격자에 대해 실시된 테스트는 본 발명의 관점에 따른 모든 이론적 예시를 확인하였다. 격자 및 제2도에 따라 구성된 또다른 격자는 격자의 법선에 30° 각도로 격자의 짧은 측면에 평행하게 위치한 형광관과 30㎝거리에서 법선 방향으로 관찰되었다.

본 발명을 따른 격자인 경우에는 적색-황색 픽셀의 감소된 크기를 설명하는 오렌지색에서 청색으로의 색채변화가 통상의 격자에서 보다 더욱 점짐적이다. 상기 변화는 적색점을 가진 청색 그리드(grid)각 격자의 중심으로 붕괴되고 반면 적색과 청색점을 포함한 녹색 그리드는 격자의 모서리로 부터 이동하는 붕괴 중심 메카니즘에 의해 발생한다. 이때 상기 녹색 그리드는 중심을 붕괴되는 반면, 청색점을 가진 최종 적색 그리드는 경계부에서 이동한다. 그러므로 본 발명에 따른 격자는 관찰 위치가 가진 광학적 가변성을 보존하지만, 격자 표면이관찰 지점 부근에서 오그라질때 격자 표면상의 특수한 지점으로 부터 회절광의 관측세기가 원활하게 변화된다는 점에서 양호한 구조적 안정도를 나타낸다.

제3도의 회절 격자는 가변적인 매개변수값과 각각의 함수 선택에서 요구된 다른 장점을 지니고 있다. 확산 산란을 유발하는 파손 및 마손과 관련된 최소 색채감퇴가 있다. 0.78×0.78㎟인 각각의 픽셀은 구조적으로 안정한 촛점 비임을 발생시킨다. 확산물질의 안개를 투과하는 상기 촛점 비임의 능력은 비임의 화선 구조에 의해 결정된다. 또한 격자는 고도의 관찰력을 지니고 있다. 일반화된 격자가 격자표면이 비율로 규정된다면 주어진 시각에서 밝아지도록 관찰력에 의해 관찰된다. 이상적으로는, 넓은 범위의 시각에 걸쳐 상당히 균일하게 분포된 회절된 광을 불 수 있는 것이 좋다. 768개 픽셀의 정방형 격자 구조는 상기 요구를 만족시킨다. 즉, 차례로 격자의 짧은 측면에 평행한, 진동측에 평행한, 형광관하의 격자를 진동시킴으로써 시각은 변호하며, 차단 및 연결 픽셀의 분포가 격자를 교차하기 조차하는 방식으로 픽셀은 연결 및 차단하고 색치를 변화시킨다.

제3도 및 4도 내지 7도로 예시된 연관된 회절 영상 및 선 무늬의 복합성은 본 발명에 따른 격자가 통상의 격자 혹은 영상홀로그램보다 레이저 사진술로 가장하거나 복사되는 것이 더욱 어렵다는 것을 의미하고 있음이 이해될것이다. 현재 본 발명에 따른 마스터 격자의 제작은 변경된 전자 비임 석판인쇄 시스템에 관해서만 가능하다. 푸우리에 공간에서의 회절격변 주파수 변조에 의해 실제 공간에서 주어진 화상 함수의 진폭 변조를 바람직하게 달성하면 화상함수에 바람직한 구조적 안전성이 주어질뿐 아니라, 채색된 점(dot)의 행렬이라는 견지에서 색채 영상을 발생시키는 통상의 색채 인쇄 기술 방식과 유사한 방식으로 화상 함수에 민감한 색조 효과를 유도하는 효과가 또한 주어진다.

광학적으로 가변적인 색조 효과를 발생시키는 본 발명 격자에 대한 이와같은 능력은 신용카드용 홀로그램에 대해 명백한 기술적장점을 가진다.

일반적으로 본 발명의 보다 정교한 형태는 제11도에서 장치에 대한 개략적 표시를 참조하여 기술하게 될것이다. 기술한 공정을 이루기 위해 필요한 장치는 이 분야에 숙련된 자에게 잘 알려진 것이므로 본 명세서에서 상세히 기술하고 있지 않다. 또한 상기 장치에 관해서는 Practical Display Holography라는 책의 제 20장의 내용을 참조한다.

하기에서는 회절격자를 제조하는 공정의 각 단계에 대해 설명하고 있다

먼저, 원하는 화상은 화상각 부분의 밝기 수준을 기록하기 위해 내장된 광자 증배관을 갖는 디지틀화 카메라에 의해 스캐닝된다. 그 결과 데이타가 컴퓨터 그래픽 시스템의 메모리에 저장되고 상기와 관련된 일반화된 회절격자 이론을 결합시킨 특수한 목적의 상호작용 소프트웨어 패키지에 의해 처리된다. 상기 소프트웨어가 하는 일은 본 발명을 구체화하고 회절의 전자 비임 제작용으로 데이타 목록을 대응시키는 격자 선무늬로 화상 데이타를 전환시키기 위한 일련의 옵션을 회절 디자인에게 제공하는 것이다.

프로그램 제 1부분은 통상의 색채 인쇄 기술이 크기가 변화하는 픽셀의 채색된 점의 행렬로 연속 계조(tone) 영상을 전환시키는 것과 동일한 방식으로 디지틀화 화상을 영사한다. 스크린에 대한 분해능은 디자이너가 선택하는 것이고, 픽셀이 작을수록 결과의 데이타 목록은 더욱 커짐이 명백하다. 프로그램의 제2 부분은 세밀화된 회절 격자내로 영사된 화상의 각 픽셀을 전환시키는 것이다. 각각의 픽셀 격자의 괘선은 조준원에 의해 조명되었을때 경계 팽창광선을 발생시키는 것과 같은 방식으로 구부러진다. 이와같은 경계 팽창 비임 혹은 회절격변은 몇몇 자유 부동 매개변수를 포함한 상기 산술적 함수로 설명된다. 이와같은 매개변수는 회절디자이너로 하여금 각 픽셀의 밝기와 안전성을 고정시키고, 각 픽셀의 색채와 배향을 선택하고, 회절 영상이 최대 명확성을 갖는 각도를 고정시키고, 최종적으로 화상 영상에 최대효과를 주는 광원을 선택하게 할 수 있다. 전형적으로 높은 분해능을 가진 격자가 약 10,000개의 픽셀을 둘러싸는 것이 기대되기 때문에, 요구된 매개변수값을 가진 픽셀내 충전용 조절장치는 라이트펜 혹은 제도판의 형태로 채택됨이 필요하다. 격자가 반사 밀착 인쇄에 의한 위조에 강하게 저항하게 하기위해 디자인 프로그램에 포함된 회절격변의 등급은 격자가 반사 밀착 인쇄시에 강한 물결무니 효과를 발생시키는 것으로 제한될 것이다.

디자인 프로그램의 최종 부분은 공통으로 유용한 범위의 광원과 관찰상태하에서 격자의 관측된 회절 무늬를 표시하기 위한 일련의 서브루틴으로 구성되어 있다. 만일 초기 디자인의 어떠한 점에 관해 만족스럽지 못하다면, EBX 제작용 데이타 목록을 생성하기 전에 디자인는 디자인을 되돌리고 변경할 수 있다.

제12도에 개략적으로 도시한 본 발명의 다른 형태에는 회절무니에서 더욱 큰 대조도를 제공하여 인지 가능한 더욱 밝은 회절 무늬를 초래하기위해 비격자 영역(N)에 의해 갈라진 일련의 회절격자 영역(G)이 포함된다. 격자 영역(G)은 상기 기술한 본 발명의 실시형태에 따른 격자 혹은 직선 격자로 규정된다. 필요하다면, 적어도 일부 격자 영역(G)은 격자가 연결되고 차단되는 시각을 변화시키기 위해 다른 각도에서 배열될 수 있다. 격자 영역(G)은 육안의 분해능 보다 결코 작지 않아야 하고, 격자가 없는 영역은 전체 격자 면적의 약 20내지 50%를 초가하지 않아야 하며, 최적으로는 전체 면적의 약 30%이다. 상기 실시형태에 따른 격자는 격자 영역이 표준 직선 격자의 형태 혹은 바람직하다면 격자의 어떤 다른 형태인 것을 제외하고는 제11도와 연결하여 기술한 방법에 의해 제조된다.

Claims (18)

1. 회절 격자구조체로서, 픽셀화된 다수개의 회절격자 부분을 포함하고, 상기 각각의 픽셀은 곡선형의 반사 또는 투과성 선을 이루어진 개별적 회절격자이며, 상기 격자의 반사/투과성 선은 하기 방정식에 의해 격자면상의 좌표(x,y)로 한정되고, 광선의 조사시에 2차원상에서 광학적으로 격변하는 영상 회절 패턴을 발생시켜서 광학적으로 가변적이고 구조적으로 안정한 영상을 형성하는 회절 격자구조체:

   S(x,y) = kN

   상기 식에서, k는 스케일 인자이고 N은 다음의 함수이다:

   S(x,y) = W(x,y) + P(x,y) + C(x,y)

   상기 식에서, S(x,y)는 시준된 단색고아 파장이 정상적으로 조사되었을 때 격자에서 발생되는 초기 상 함수이고, W(x,y)는 0이 아닌 등급의 반송파이고, P(x,y)는 상 회절 패턴의 확대된 형상을 결정하는 그림 또는 초상화의 함수이고, 각 조각마다 x 및 y를 기준으로 비교적 서서히 변화되며, C(x,y)는 x,y의 주기적 격자함수로서 x 및 y를 기준으로 빈번히 변화하고, 이것의 헤시안(Hessian)은 격자의 프레스넬(Fresnel) 또는 프라운호퍼(Fraunhofer) 회절 패턴에 대응되는 특징적 선을 따른 부분만이 0 으로서 동일하며, 상기 C(x,y)의 헤시안은 특징적 선을 따른 부분만이 0 으로서 동일한 경우에이다.
2. 제1항에 있어서, 각각의 회절격자가 색조 효과를 유발할수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 회절 격자구조체.
3. 제1항에 있어서, S(x,y) 함수의 방정식의 우측에 F(x,y) = b1x2 + b2y2 형태의 포커스 조건이 포함되며, 상기 식에서 b1 및 b2는 격자로부터 필요한 거리에서 회절되는 파에 초점을 맞추도록 선택된 상수인 것을 특징으로 하는 회절 격자구조체.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 각각의 픽셀의 면적이 1㎟ 미만인 것을 특징으로 하는 회절 격자구조체.
5. 제1항에 따른 반사선 또는 투과성 선으로 이루어진 회절격자 구조체를 포함한 개선된 대조 특성을 가지는 보안 장치로서, 상기 각각의 회절구조체는 격자가 존재하지 않는 여러개의 영역들에 의해 일부 이상 분리되어 있고, 격자가 존재하지 않는 상기 여러개의 영역들을 육안으로 식별가능한 크기를 가지며, 격자가 존재하지 않는 상기 영역들이 격자의 총 면적의 20 내지 50%를 차지하는 것을 특징으로 하는 보안장치.
6. 제5항에 있어서, 격자가 존재하지 않는 상기 영역들이 격자의 총면적의 30% 이하인 것을 특징으로 하는 보안장치.
7. 제5항에 있어서, 각각의 픽셀 또는 상기 격자 영역내의 회절격자가 밀착인쇄시에 강력한 물결무늬 효과를 나타내도록 구성된 것을 특징으로 하는 보안장치.
8. 제5항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 픽셀의 면적이 1㎟미만인 것을 특징으로 하는 보안장치.
9. 제5항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 픽셀의 면적이 0.25㎟ 내지 0.75㎟인 것을 특징으로 하는 보안장치.
10. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 각각의 픽셀의 면적이 0.25㎟ 내지 0.75㎟인 것을 특징으로 하는 회절 격자구조체.
11. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 각각의 회절 격자중 1개이상이 밀착 인쇄시에 강력한 물결무늬 효과를 나타내도록 구성된 것을 특징으로 하는 회절 격자구조체.
12. 제1항에 따른 회절 격자구조체의 제조방법으로서, 광학적 불변 영상을 스캐닝하여 상기 영상의 픽셀와 부분들의 매트릭스를 형성하는 단계; 및 상기 픽셀화 부분으로부터 픽셀화 회절 격자구조체를 제조하는 단계를 포함하는 회절 격자구조체의 제조방법.
13. 제12항에 있어서, 광학적으로 가변적인 영상이 최대의 선명도를 가지게 되고 광원이 광학적 가변 영상에 대한 최대 효과를 발휘하게 되는 명도, 안정성, 색상, 배향, 거리 및각도로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 각각의 개별적 회절 격자용 파라미터로서 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회절 격자구조체의 제조방법.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 각각 회절격자중 1개 이상을 접축 프리트시에 강력한 물결무늬 효과가 생성되도록 하는 방식으로 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회절 격자구조체의 제조방법.
15. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 각각의 픽셀의 면적이 1㎟미만인 것을 특징으로 하는 회절 격자구조체의 제조방법.
16. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 각각의 픽셀의 면적이 0.25㎟ 내지 0.75㎟인 것을 특징으로 하는 회절 격자구조체의 제조방법.
17. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 각각의 회절구조체는 격자가 존재하지 않는 여러개의 영역들에 의해서 일부 이상 분리되어 있고, 격자가 존재하지 않는 상기 여러개의 영역들은 육안으로 식별가능한 크기를 가지며, 격자가 존재하지 않는 상기 영역들이 격자 총 면적의 20 내지 50%인 것을 특징으로 하는 회절 격자구조체의 제조방법.
18. 제12항 또는 제13항에 있어서, 격자가 존재하지 않는 상기 영역들을 격자 총 면적의 30%이하로 형성하는 것을 특징으로 하는 회절 격자구조체의 제조방법.