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JP3264491B2 - Method of forming diffraction grating - Google Patents
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JP3264491B2 - Method of forming diffraction grating - Google Patents

Method of forming diffraction grating

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JP3264491B2 JP51195590A JP51195590A JP3264491B2 JP 3264491 B2 JP3264491 B2 JP 3264491B2 JP 51195590 A JP51195590 A JP 51195590A JP 51195590 A JP51195590 A JP 51195590A JP 3264491 B2 JP3264491 B2 JP 3264491B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は回折格子とその製造に関し、特に、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。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to diffraction gratings and their manufacture, and in particular, comprises a diffraction grating applied, for example, as a protection device for banknotes and credit cards.

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ックの回折
格子像を用いており、それは1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、照明されたとき、各々2次元の
光学的カタストロフィ像(optical catastrophe imag
e)の回折パターンを生じ、それに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。上記キャプテンクックの像は、一般化された
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。この理論はオプティカ・アクタ(Optica
Acta)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、Vol.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 catastrophe pi
xels)の行列の組付け(imposition)を必要とする。
Technical Background The 1988 plastic Australian $ 10 bill uses Captain Cook's grating image as an anti-counterfeiting device, which consists of a regular pixel with each curve containing one or more grid lines. It consists of a matrix. These pixels, when illuminated, each have a two-dimensional optical catastrophe image.
The diffraction pattern of e) results, whereby the diffraction pattern of the whole image of the grating is optically variable but structurally stable. The image of Captain Cook is an application of the inventors' theory for a generalized curved grating to optical diffraction catastrophes. This theory is based on Optica Acta
Acta), Vol. 30, Nos. 3 and 4, and its application to optical diffraction catastrophe is described in Vol. 30, No. 4
Pages 449-464. In essence, the Captain Cook image is a diffraction catastrophe pixel onto a regular diffraction grating.
xels) requires the imposition of a matrix.

本明細書の文脈において“像回折パターン(image di
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。ここに用いられる“回折格子(diff
racting 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”である。
In the context of this specification, "image diffraction pattern"
By "fraction pattern" is meant the optical image observed by the naked eye focused on a grid when illuminated by a light source of finitely divergent diffuse light, such as a fluorescent tube. Used "diffraction grating (diff
The term "racting grating" refers to a grating consisting of either reflective or transmissive lines. The pattern here is "optically variable" where it varies with the viewing position.
And is "structurally stable" if its wide shape at any given viewing position is not substantially altered by slight distortion of the grating plane.

キュプテンクックの画素化された回折格子像(pixell
ated diffraction 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らず、本
発明の第1の態様(aspect)の目的である。
Kupten Cook's pixelated diffraction grating image (pixell
ated diffraction grating image) is substantially more secure than conventional metal foil insertion and is an improvement over protection devices such as multi-film devices, conventional linear gratings, and image holograms because of these. This is because, as compared to the device, as the banknote becomes severely wrinkled in daily use, an acceptable level of structural stability can be maintained. However, for wider commercial applications, such as credit cards, it would be desirable to be able to easily convert a recognizable image, in fact all selected image areas, to a pixelated grating. This has not been disclosed before and is the object of the first aspect of the invention.

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(gr
ating pixels)を、像の画素(image pixels)の観察さ
れた彩度、或はカラーバリュ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 printin
g)による回折格子の再生がモアレ、或はトールバット
(Talbot)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。
SUMMARY OF THE INVENTION In a first aspect, the invention creates individual corresponding diffraction grating pixels for successive pixels of an optically invariant image, and in a preferred device, the grating pixels (gr
It essentially involves the concept of placing ating pixels to reflect the observed saturation or color value of the image pixels. In a second aspect,
The present invention relates to reflection contact printin.
g) the reproduction of the diffraction grating is impaired by the moire or the interference fringe effect of Talbot,
And with the realization that pixelated diffraction gratings can be formed to amplify the visual impact of these tall bats to the extent that counterfeit reproduction of the grating is very clearly impaired. . This moiré, or tall bat interference fringe, is a function of the unavoidable spacing between the photographic plate and the grating, and the change in local groove spacing across the grating plane.

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
光学的に不変の像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関連画素の個々の光学的回折格子
であり、その結果照明されたとき、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。
Accordingly, the present invention, in a first aspect, is a method of forming a diffraction grating that provides an optically variable image, comprising manufacturing a corresponding pixelated diffraction grating of a substantially optically invariant image. Wherein each pixel of the optically invariant image is mapped to each pixel of a pixelated diffraction grating, wherein the pixels of the grating are individual optical diffraction gratings of relevant pixels in the optically invariant image; As a result, when illuminated, a pixelated diffraction grating provides a method of forming a diffraction grating that results in an optically variable reproduction of the optically invariant image.

好ましくは、各格子の画素はまた、上記光学的に不変
の像における関連画素の与えられた彩度、或はカラーバ
リューの関数であるのがよく、照明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。
Preferably, the pixels of each grating should also be a function of the given saturation or color value of the associated pixel in the optically invariant image, and the illuminated grating when illuminated A visually perceptible, but optically variable reproduction of the optically invariant image is provided. More preferably, the pixels of each grating are such that the pixelated diffraction grating also provides a structurally stable reproduction of the optically invariant image.

“光学的回折格子(optical diffraction gratin
g)”によって、照明されたときに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。
“Optical diffraction gratin
g) "means a grating that produces a diffraction pattern of a two-dimensional optical image when illuminated.

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、照明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
ラーバリュ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。
In a first aspect, the present invention extends to a diffraction grating created by the above method, and further provides a diffraction grating that provides an optically variable image, wherein each pixel of the image is an individual optical diffraction grating. And the pixelated diffraction grating when illuminated produces a pixelated diffraction grating that produces an optically variable image. The pixels of each grating are preferably a function of saturation or color value, and the pixelated diffraction grating is also preferably a structurally stable image.

黒と白の像の最も単純な場合、彩度とカラーバリュー
は例えば1から7、或は1から16までの尺度における灰
色レベル(a greyness factor)となる。
In the simplest case of a black and white image, the saturation and color value are for example a grayness factor on a scale of 1 to 7, or 1 to 16.

本発明は、さらに第2の態様で、照明されたとき各々
が2次元の光学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。
The invention further provides, in a second aspect, a diffraction grating formed by a regular matrix of pixels that when illuminated each create a diffraction pattern of a two-dimensional optical image, wherein:
The grating in some or all of the pixels may be due to the reproduction of the grating by reflective exposure, by moiré or Tallbat interference fringe effects, and preferably by a zero order pattern of the reconstruction. Are arranged to create a zero-order pattern that is significantly impaired to a range intermediate between the negative and positive images of the zero-order pattern of the original grid.

数学的に表現すれば、本発明の第1の態様に係る各画
素の格子の反射型/透過型の線は、格子面内のx,y座標
で式Sij(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 factor)、
Nは整数で、関数Sij(x,y)は次式によって表される。
Expressed mathematically, the reflective / transmissive line of the grid of each pixel according to the first aspect of the present invention is represented by the formula S ij (x, y) = kN in x, y coordinates in the grid plane. Is preferably defined,
Where k is a scaling factor,
N is an integer, and the function S ij (x, y) is represented by the following equation.

Sij(x,y)=Wij(x,y)+βijCij(x,y) …(1) ここでSij(x,y)は、平行化された単色光波により垂
直に照明されたときに格子の画素ijによって作り出され
る初期位相関数(initial phase function)で、 Wij(x,y)は、非ゼロ次のキャリア波で、 Cij(x,y)は、x,yの関数で、x,yに関して急激に変化
し、そのヘシアン(Hessian)は、恒等的にゼロでな
く、即ち恒等的に消滅せず、 βijは、画素ijの与えられた彩度、或は色強度(colo
r intensity)に比例する因子で、 i,jは各画素の座標である。
S ij (x, y) = W ij (x, y) + β ij C ij (x, y) (1) where S ij (x, y) is vertically illuminated by the collimated monochromatic light wave. Where W ij (x, y) is the non-zero order carrier wave and C ij (x, y) is the x, y The function changes abruptly with respect to x and y, and the Hessian is not zero, ie, does not vanish, and β ij is the given saturation of pixel ij, or Is the color intensity (colo
i, j are the coordinates of each pixel.

Cij(x,y)のヘシアンは以下のように表される標準複
素導関数である。
The Hessian of C ij (x, y) is a standard complex derivative expressed as

δ2Cij(x,y)/δx22Cij(x,y)/δy2−[δ2Cij(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
像における関連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、上記ヘシアンが格子のフレ
ネル、或はフラウンホーファ回折パターンの火面(caus
tics)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。
δ 2 C ij (x, y) / δ x 22 C ij (x, y) / δ y 2-2 C ij (x, y) / δxδy] 2 In one embodiment, the pixels of each grid are , The individual optical catastrophic gratings of the relevant pixels in the optically invariant image. This is because the Hessian is the Fresnel of the grating or the surface of the Fraunhofer diffraction pattern (caus
(1) except when along a certain characteristic line corresponding to (tics), when the value is not equal to zero.

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
カラーバリューに評価でき(scalable)、滑らかで、容
易にプログラムされるものである。
A particularly useful set of functions suitable for C ij (x, y) is
It consists of a product of sinusoidal terms, a sum, or a combination thereof. In general, convenient functions are those that are easily scalable to saturation or color value, are smooth, and are easily programmed.

本発明の第2の態様の目的に対して、(1)式の右辺
は、画素の寸法よりも実質的に大きい周期性のある遮蔽
関数(a shield function)である、合計項Sd(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Cij(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。
For the purposes of the second aspect of the present invention, the right hand side of equation (1) is the sum term Sd (x, x), which is a periodic shield function that is substantially larger than the size of the pixel. y) may be included. The blocking function may also be the sum and / or the product of periodic sinusoidal terms greater than C ij (x, y). Alternatively, a second aspect of the present invention provides for C ij (x,
This is implemented by including different period terms in the sinusoidal component of y). In general, moiré or Tollbat fringe effects in reproduction are amplified by choosing a function term that will create a very curved wavefront.

本発明のいずれの態様においても、画素は面積が1mm2
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。反射型/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。
In any of the embodiments of the present invention, the pixel has an area of 1 mm 2
Preferably smaller, most preferably square. The reflective / transmissive line may be a reflecting groove, for example a groove cut square in cross section on a metal-coated surface.

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。
The present invention naturally extends to a combination of the above two aspects of the present invention in one lattice image.

図面の簡単な説明 本発明は、添付図面を参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、
かつ各画素が個々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図の画素の上左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(10×10セル)の拡大図で
ある。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be further described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which FIGS. 1 and 2 each show the original optically invariant structurally stable black and white A photographic print of the statue,
FIG. 3 is a photographic print of the diffraction image of a corresponding pixelated diffraction grating made in accordance with both aspects of the invention, wherein each pixel is an individual optical diffraction grating; FIG. FIG. 4 is a greatly enlarged view of each pixel from FIG. 2; FIG. 5A is a further enlarged view of the upper left corner of the pixel of FIG. 4; FIG. 5B is an extreme close-up of a typical pixel cross section, and FIG. 6 is an enlarged view of the center (10 × 10 cells) of FIG.

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参照する。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
リュー、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Sij(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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An exemplary embodiment of the first aspect of the present invention is described herein. For illustration, reference is made to the optically invariant structurally stable black and white image of FIG. To create a corresponding pixelated diffraction grating, the image of FIG. 1 is first divided into 0.125 mm square pixels, and the saturation or color value, in this case, the gray level, of each pixel is determined in turn. This process typically causes the image to be captured by a video camera connected to a suitable computer system, and the gray level of each pixel is stored in computer memory. Using a predetermined function S ij (x, y), a pixelated grid is created, for example, by electron beam lithography as described below. In this grid, each pixel is an individual optical diffraction grating consisting of the corresponding pixel in the original image and is a function of the defined gray level of the corresponding pixel in the original image. It will be appreciated that each pixel of the original image is mapped to each pixel of the pixilated grid.

第2図は、画素化された格子が照明されたときに作り
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、20.75mm×26mmであり、1
4の灰色レベルの評価尺度がある。このパターンは視覚
的に認識可能であるが、第1図に示すオリジナルの光学
的に不変の像の光学的に可変な再生である。
FIG. 2 is a diffraction image at a given viewing angle created when a pixilated grating is illuminated. The actual grid dimensions are 20.75mm x 26mm, 1
There are four gray-level rating scales. This pattern is visually recognizable but is an optically variable reproduction of the original optically invariant image shown in FIG.

適当な画素の格子関数は次式によって与えられる。 A suitable pixel grid function is given by:

ここで、z=m/nは、セルの溝指数パラメータ(cell
groove index parameter)で、既述の画素の位相関数S
ij(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。
Here, z = m / n is the groove index parameter of the cell (cell
groove index parameter), the pixel phase function S
ij (x, y), n is the total number of grooves in the pixel (= 100 in this case), and m is a value from 1 to n.

αijは、色を反映し、線密度を決定するプリセット変
数であり、 βijは、決められた灰色レベルに比例するパラメータ
であり、 0.8≦αij≦1.2 0.004≦Bij≦0.064 0.25≦x≦0.5 0.75≦y≦1.0 であり、 i,jは、各画素の座標である。
α ij is a preset variable that reflects color and determines line density, β ij is a parameter proportional to the determined gray level, 0.8 ≦ α ij ≦ 1.2 0.004 ≦ B ij ≦ 0.064 0.25 ≦ x .Ltoreq.0.5 0.75.ltoreq.y.ltoreq.1.0, and i and j are coordinates of each pixel.

格子関数(grating function)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
separation)は10ミクロンで、露光(exposure)は五
つのトールバットの干渉縞と同等であった。
This form of the grating function embodies both aspects of the invention. The product of two sinusoidal terms with different periods gives rise to moire,
Alternatively, it is effective to significantly impair the interference fringes of the tall bat. Reconstruction of such a pixilated grid for FIG.
Produces a diffraction pattern of the zero order image shown in FIG. 3, which is visually, substantially halfway between the negative and positive images of the diffraction pattern of the original grating image, for any observer. Very obviously impaired. In creating this regeneration, copy plate separation (copy plate
The separation was 10 microns and the exposure was equivalent to five toll bat fringes.

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βij=0.064,αij
=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 miniature polygon)である。第5B図は、典型的な
画素の一部の極端なク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10×10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
して示してある。
An enlarged view of a typical pixel grid is shown in FIG. This is actually a computer plot of one of the pixel grids produced from FIG. 1, where the optical effects resulting from slight discontinuities in the lines were produced by the printer. These lines are shallow parabolas. The effect of the decreasing gray level parameter β is to increase the line-to-line spacing, being more pronounced at the center than at the edges, thereby increasing the curvature of each parabola. This, of course, has the effect of brightening the gray level of the grating image diffraction pattern, so that the overall effect is that the grating image diffraction pattern is a pixelated visually recognizable reproduction of the original image. It is becoming.
The pixel in FIG. 4 is the brightest of the 14 gray levels, ie, β ij = 0.064, α ij in the above equation (2).
= 1.0. Each curved grid line,
That is, it can be seen from FIG. 4 that the groove is approximated by four straight portions having different angles connecting the ends. Each linear portion is, as shown in FIG. 5A, actually a reduced miniature polygon in the shape of a rhombus with a well-defined width. FIG. 5B is an extreme close-up of a portion of a typical pixel, showing the abutment of polygonal grooves and changes in groove width. Sixth
The figure shows a small group of 10 × 10 pixels from the center of the grid of FIG. 2, and for clarity only the differences in the curvature of the grooves from pixel to pixel for each of the pixels for a few grooves. Plotted.

一般的に、Sij(x,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、そして最後に回折ポ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。
In general, S ij (x, y) is the interval at which the diffraction image has the highest clarity, in order to choose the brightness and stability of each pixel, to choose the color and orientation of each pixel, It will be appreciated that adjustments are made to determine the angle and angle, and finally to select the light source that has the greatest effect on the diffraction portrait image.

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
りも非常に小さいこ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 square groov
e 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0.6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。
Because the pixels diffract light over a much larger solid angle range than the conventional grid, the observed energy density reaching the retina of the eye at a particular viewing angle is much smaller than with the conventional grid. It should be noted. This means that the requirement for diffraction efficiency is more important for the grating according to the invention than for any other type of grating. In particular, if the grating lines are grooves, the depth of the grooves should be optimized for the highest diffraction efficiency. Square wave groove profile (a square groov
For e profile), this generally means that the groove depth should be about 40% of the average groove spacing. For the grating of FIG. 4, the groove depth should be between 0.5 and 0.6 microns, and preferably about 0.56 microns.

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にスピン被覆された
(spin coated)PMMA電子レジスト上に書かれ、そして
それはプラスチックフィ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。
The actual grating in the form of FIG. 2 is constructed by programming an electron beam lithography system. The grating is written on a PMMA electronic resist that is spin coated on a chrome-coated glass substrate, and it is processed to make a gold-coated master on which a plastic film replica grating is pressed.

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
組のデータファィルに変換すること、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。
A practical process is to convert a given photograph of a portrait, or any view, into a set of data files used for controlling exposure, and that the machine has a corresponding master grid according to the invention. Involves writing the features of the electron beam lithography system to allow for making

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、そして一般化された回折格
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パッケージによ
って処理される。このソフトウエアーパッケージは、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
るデータファィルとを提供する。
First, the portrait is scanned into a computer graphics system by a high quality color scanner such as the Sharp JX-300, and has a special purpose created based on the inventor's above-mentioned theory of generalized gratings. Processed by a software package correlated with The software package provides the grid designer with a set of options for converting portrait data into diffraction patterns and a corresponding data file for electron beam production of the grid by an electron beam lithographic printing system. provide.

プログラムの第1の部分は計数表示された(digitise
d)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、合成データファィルは大きくなる。
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。
The first part of the program was digitized (digitise
d) "Screens" the portrait onto a selected array of NXM pixels. The resolution of the screen or the size of the pixel is within the range of the designer's choice. Clearly, the smaller the pixel, the larger the synthesized data file.
The second part of the program converts each pixel of the projected portrait into a corresponding diffraction grating as described above.

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
ータファィルを作る前に設計を修正することができる。
The last part of the design program consists of a subroutine for displaying the range of the light source and the observed diffraction pattern of the grating under viewing conditions. If the original design is not satisfactory in some respects, the designer can go back and modify the design before creating the final data file for grating electron beam formation.

最適化された格子の永続性のある金属マスターは、9
9.99%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(supp
ort)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。
A durable metal master with an optimized grid, 9
Vacuum coat the photoresist master with 9.99% gold wavelength 200 Å light and support (supp
(ort) by electrodeposition of a thin layer of nickel.

ガラスマスターから分離した後、この金被覆されたニ
ッケルマスターが真鍮ブロックに結合され、プラスチッ
クフィルムのレプリカ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、ホットエンボッ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。
After separation from the glass master, the gold-coated nickel master is bonded to a brass block and used as a die for hot pressing a plastic film replica grid. To maintain the optimized diffraction efficiency of the master die for plastic replicas, the combination of temperature and pressure associated with the hot embossing process ensures that the depth of the replicated grooves is It should be as close as possible to the groove depth of 0.56 microns.

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、プラスチックレプリカは、紙幣或
はクレジットカードに貼着される。
After being metallized with aluminum and plastic coated for protection, the plastic replica is affixed to banknotes or credit cards.

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。
The representation of image information by a matrix of optically variable pixels is currently used as a security counterfeit label on credit cards for this type of diffraction grating due to line shape limitations inherent in the hologram formation process. Provides some unique properties that image holograms do not have.

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シ
リング銀行紙幣に使われているキネグラム(kinegram)
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。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to manufacture the diffraction grating which produces a realistic original and a portrait image near the quality of a photograph. This image is sharply contoured and optically variable under most lighting conditions, including very diffuse light sources. This is in contrast to holograms, which create very blurred images and lose optical variability under dark lighting conditions. The kinegram used in Australian 5,000 shilling banknotes
The optically variable device maintains a high degree of optical variability under a diffuse light source, but only produces a schematic type of image.

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 off)”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。
The optical variability of the present invention is also easily manifested, as the viewing angle changes, the image simply changes from negative to positive. The images produced by the present invention exhibit a high degree of structural stability with respect to bending undulations of the grating surface. They are therefore suitable protective devices for banknotes, stock certificates and the like. When the grating according to the preferred embodiment is viewed directly under an extended light source such as a fluorescent tube,
The intensity of the pixel changes smoothly with the change of the viewing angle. A pixel can be said to have structural stability because any disturbance of the initial wavefront due to wrinkling of the lattice plane near the pixel will only cause a change in intensity at the pixel. This means that the local line pattern in the area equivalent to the size of the pixel is linear, and therefore any local wrinkle disturbance will "switch off" the points of the observation image completely. In contrast to the conventional generalized grating of the resulting image hologram. Conventional generalized gratings of image holograms are therefore very unstable structurally, because for a given wavelength, the small area of the grating is the spread beam created by the image of the grating. This is because it diffracts a narrow and narrow linear beam that is much more sensitive to disturbances.

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ーバン
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。
Preferred gratings of the type described herein are formed in accordance with the second aspect of the present invention and resist copying by well-known reflective exposure. The zero order portrait image of the copy grating is covered by many dark spoiler bands, which makes the zero order portrait image unrecognizable. In contrast, holograms and kinegrams are easily forged by this method.

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間、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。
An additional related feature of the present invention is that the depth of the pixel grooves can be increased by altering the electron beam flow during the grating formation process so that the visible textual or graphic image appears in the zero order diffraction. Ability to selectively change This static image is not apparent in any counterfeiting of the reflective exposure grating and is thus an added protective feature.

最後に、これらの回折格子は2進位相装置(binary p
hase 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。
Finally, these gratings are binary phase devices.
are easily manufactured in large quantities by the same embossing method used for holograms.

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Sd(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。
Another approach to the second aspect of the invention is to use C ij (x, y) with sinusoidal terms of similar period and to sum up longer periods spanning several pixels. Is to provide the shielding function Sd (x, y). For example, a suitable function would be:

Sd(x,y)=αy+β[Cos2πQxCos2πQy−2/3(Cos2πQx+Cos2πQx)] 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。
Sd (x, y) = αy + β [Cos2πQxCos2πQy−2 / 3 (Cos2πQx + Cos2πQx)] Here, α and β are the parameters described above, and Q is a further periodic parameter.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−232616(JP,A) 特開 昭52−90959(JP,A) 特開 平2−72320(JP,A) 特開 平2−165987(JP,A) 特開 昭62−232615(JP,A) 特開 平2−72319(JP,A) 特開 昭50−108934(JP,A) 米国特許4568141(US,A) 米国特許4455061(US,A) 国際公開90/7133(WO,A1) 国際公開87/7034(WO,A1) R.A.Lee,Generaliz ed curvilinear dif fraction gratings V.Diffraciton cata strophes,OPTICA AC TA,Vol.30,No.4,p.449 −464 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/18 G02B 5/32 G03H 1/00 - 5/00 Continuation of the front page (56) References JP-A-62-232616 (JP, A) JP-A-52-90959 (JP, A) JP-A-2-72320 (JP, A) JP-A-2-165987 (JP, A) JP-A-62-223215 (JP, A) JP-A-2-72319 (JP, A) JP-A-50-108934 (JP, A) US Patent 4,568,141 (US, A) US Patent 4,450,561 (US, A) WO 90/7133 (WO, A1) WO 87/7034 (WO, A1) A. Lee, Generalized ed curvilinear dif fraction gratings. Diffracton cat strophes, OPTICA ACTA, Vol. 30, No. 4, p. 449 −464 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 5/18 G02B 5/32 G03H 1/00-5/00

Claims (33)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】観察位置により変化する光学的に変化し得
る光学的に可変の像を生じる回折格子の形成方法であっ
て、 光学的に不変の像を多数の画素に分割し、 上記光学的に不変の像の上記画素の各々に対して、その
光学的に不変の像の画素に対応する一個の光学的カタス
トロフィ回折格子である回折格子画素を決定し、そし
て、 上記回折格子画素の集合からなり、照明されたときに上
記光学的に不変の像の光学的に可変の像の再生をもたら
す画素化された回折格子を、灰色レベルが光学的に不変
の像の上記画素の各々に対して決められ、上記回折格子
画素が画素間で変化し、かつ上記光学的に不変の像の上
記画素の決定された灰色レベルに関係付けられる曲率を
有する反射型或は透過型の線のそれぞれの組からなるよ
うに製造する回折格子の形成方法。
1. A method of forming a diffraction grating that produces an optically variable image that can be changed optically according to an observation position, comprising: dividing an optically invariant image into a plurality of pixels; For each of the pixels of the invariant image, determine a grating pixel that is one optical catastrophic grating corresponding to the pixel of the optically invariant image, and from the set of grating pixels A pixelated grating that, when illuminated, results in the reconstruction of an optically variable image of the optically invariant image, for each of the pixels in the image whose gray level is optically invariant. A respective set of reflective or transmissive lines, wherein the diffraction grating pixels are determined between the pixels and have a curvature related to the determined gray level of the pixels of the optically invariant image. Diffraction grating manufactured to consist of Forming method.
【請求項2】上記回折格子画素の反射型或は透過型の線
の上記組の上記曲率が、灰色レベルに反比例する請求項
1に記載の回折格子の形成方法。
2. The method of claim 1, wherein the curvature of the set of reflective or transmissive lines of the grating pixel is inversely proportional to gray level.
【請求項3】個々の光学的回折格子の各々が、格子の面
内のx,y座標で、式Sij(x,y)=kNにより定義される反
射型或は透過型の線からなり、kがスケールファクター
で、Nが整数で、関数Sij(x,y)が次式で与えられ、 Sij(x,y)=Wij(x,y)+βijCij(x,y) …(1) Sij(x,y)は、平行化された単色光波により垂直に照明
されたときに格子の画素ijによって作り出される初期位
相関数で、 Wij(x,y)は、非ゼロ次のキャリア波で、 Cij(x,y)は、x,yの関数で、x,yに関して急激に変化
し、そのヘシアンは、恒等的にゼロでなく、即ち恒等的
に消滅せず、 βijは、光学的に不変の像の画素ijの決められた灰色レ
ベルに比例する因子で、 i,jは各画素の座標 である請求項1または2に記載の回折格子の形成方法。
3. Each of the individual optical diffraction gratings consists of reflective or transmissive lines defined by the equation S ij (x, y) = kN in x, y coordinates in the plane of the grating. , K is a scale factor, N is an integer, and a function S ij (x, y) is given by the following equation: S ij (x, y) = W ij (x, y) + β ij C ij (x, y ) (1) S ij (x, y) is the initial phase function created by the pixel ij of the grid when vertically illuminated by the collimated monochromatic light wave, and W ij (x, y) is In the zero-order carrier wave, C ij (x, y) is a function of x, y and changes abruptly with respect to x, y, and the Hessian is not zero, ie, vanishes The diffraction grating according to claim 1 or 2, wherein β ij is a factor proportional to the determined gray level of the pixel ij of the optically invariant image, and i, j are the coordinates of each pixel. Method.
【請求項4】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3に記載の回折格子の形成方
法。
4. The diffraction grating according to claim 3, wherein the function C ij (x, y) is selected from a set of functions consisting of a product or a sum of sinusoidal terms, or a combination thereof. Formation method.
【請求項5】Cij(x,y)の正弦曲線成分が異なった周期
の項を含む請求項4に記載の回折格子の形成方法。
5. The method according to claim 4, wherein the sinusoidal components of C ij (x, y) include terms having different periods.
【請求項6】(1)式の右辺がさらに画素の寸法よりも
実質的に大きい周期の合計された遮蔽関数項を含む請求
項4に記載の回折格子の形成方法。
6. The method of claim 4, wherein the right side of equation (1) further includes a summed shielding function term with a period substantially greater than the size of the pixel.
【請求項7】上記合計した項がCij(x,y)よりも大きい
周期の正弦曲線項の合計および/または積である請求項
6に記載の回折格子の形成方法。
7. The method of claim 6, wherein the summed term is a sum and / or a product of sinusoidal terms having a period greater than C ij (x, y).
【請求項8】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7のいずれかに記載の回折
格子の形成方法。
8. The method of forming a diffraction grating according to claim 1, wherein the pixels of the grating are squares having an area larger than 1 mm 2 .
【請求項9】上記画素化された回折格子が反射型溝、例
えば金属被覆した面における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8のいずれかに記載
の回折格子の形成方法。
9. The method according to claim 1, wherein the pixelated diffraction grating is formed by forming a reflection type groove, for example, a groove having a square cross section in a metal-coated surface. .
【請求項10】上記画素化された回折格子が、多様なレ
プリカ格子を製造し得る電子ビーム石版印刷により形成
される永続性のあるマスター格子である請求項1から9
のいずれかに記載の回折格子の形成方法。
10. The pixelated diffraction grating is a permanent master grating formed by electron beam lithography capable of producing a variety of replica gratings.
The method for forming a diffraction grating according to any one of the above.
【請求項11】上記遮蔽関数項がCij(x,y)よりも大き
い周期の正弦曲線関数の合計および/または積からなる
請求項6に記載の回折格子の形成方法。
11. The method according to claim 6, wherein the shielding function term comprises a sum and / or a product of sinusoidal functions having a period larger than C ij (x, y).
【請求項12】上記反射型或は透過型の線が溝として形
成され、可視の原本或はグラフィック像をゼロ次の回折
に見えさせるように格子画素の溝深さを選択的に変化さ
せる請求項1から11のいずれかに記載の回折格子の形成
方法。
12. The reflective or transmissive line is formed as a groove, and the groove depth of the grid pixel is selectively changed so that a visible original or graphic image can be seen as a zero-order diffraction. Item 12. The method for forming a diffraction grating according to any one of Items 1 to 11.
【請求項13】上記溝深さが上記電子ビーム石版印刷に
おける電子ビーム流を変化させることにより変えられる
請求項12に記載の回折格子の形成方法。
13. The method according to claim 12, wherein the groove depth is changed by changing an electron beam flow in the electron beam lithographic printing.
【請求項14】上記光学的に不変の像の画素の上記灰色
レベルが、灰色レベルの予め定められた有限数の数値を
含む尺度から選択される請求項1から13のいずれかに記
載の回折格子の形成方法。
14. Diffraction according to claim 1, wherein the gray level of the pixels of the optically invariant image is selected from a measure comprising a predetermined finite number of gray levels. How to form the grid.
【請求項15】上記格子がマスター格子であって、上記
マスター格子を備えたダイス型でプラスチックフィルム
をホットプレスすることににより一或いはそれよりも多
くのレプリカ格子を製造するステップを含む請求項1か
ら14のいずれかに記載の回折格子の形成方法。
15. The method according to claim 1, wherein the grid is a master grid and includes the step of hot pressing a plastic film in a die having the master grid to produce one or more replica grids. 15. The method for forming a diffraction grating according to any one of the above items.
【請求項16】上記マスター格子が金被覆したニッケル
マスターである請求項10または15に記載の回折格子の形
成方法。
16. The method according to claim 10, wherein the master grating is a nickel master coated with gold.
【請求項17】上記反射型或は透過型の線を、変化する
深さ、幅および間隔の多角形に形成された溝として形成
した請求項1から16のいずれかに記載の回折格子の形成
方法。
17. A diffraction grating according to claim 1, wherein said reflection type or transmission type line is formed as a groove formed in a polygon having a variable depth, width and interval. Method.
【請求項18】光学的に不変の像に対応する光学的に可
変の像を生じる回折格子であって、 回折格子画素の集合であり、照明されたときに光学的に
可変の像を作り出す画素化された回折格子からなり、こ
の像は観察位置により変化する光学的に可変のもので、
上記回折格子画素の各々は、個々の光学的カタストロフ
ィ回折格子で、上記回折格子画素は、画素間で変化し、
かつ上記光学的に可変の像の光学的に不変の対応する像
の画素の予め定められた灰色レベルに関係付けられる曲
率を有する反射型或は透過型の線のそれぞれの組からな
る回折格子。
18. A diffraction grating for producing an optically variable image corresponding to an optically invariant image, comprising a set of diffraction grating pixels, said pixel producing an optically variable image when illuminated. This image is optically variable and changes depending on the observation position.
Each of the grating pixels is an individual optical catastrophic grating, wherein the grating pixels vary between pixels;
And a diffraction grating comprising a respective set of reflective or transmissive lines having a curvature associated with a predetermined gray level of a pixel of the optically invariant corresponding image of the optically variable image.
【請求項19】各格子画素が彩度或はカラーバリューの
関数でもある請求項18に記載の回折格子。
19. The diffraction grating according to claim 18, wherein each grid pixel is also a function of saturation or color value.
【請求項20】上記線が画素間で変化する線密度を有
し、この線密度は上記光学的に不変の像の画素の予め定
められた彩度或はカラーバリューに関係付けられる請求
項18または19に記載の回折格子。
20. The line of claim 18, wherein said line has a linear density that varies between pixels, said linear density being related to a predetermined saturation or color value of said optically invariant image pixel. Or a diffraction grating according to 19.
【請求項21】上記回折格子画素の反射型或は透過型の
線の上記組の上記曲率が灰色レベルに反比例する請求項
18から20のいずれかに記載の回折格子。
21. The curvature of the set of reflective or transmissive lines of the diffraction grating pixel wherein the curvature is inversely proportional to gray level.
21. The diffraction grating according to any one of 18 to 20.
【請求項22】個々の光学的回折格子の各々が、格子の
面内のx,y座標で、式Sij(x,y)=kNにより定義される
反射する或は透過性の線からなり、kがスケールファク
ターで、Nが整数で、関数Sij(x,y)が次式で与えら
れ、 Sij(x,y)=Wij(x,y)+βijCij(x,y) …(1) Sij(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ijによって作り出される初期位
相関数で、 Wij(x,y)は、非ゼロ次のキャリア波で、 Cij(x,y)は、x,yの関数で、x,yに関して急激に変化
し、そのヘシアンは、恒等的にゼロでなく、即ち恒等的
に消滅せず、 βijは、光学的に不変の像の画素ijの決められた灰色レ
ベルに比例する因子で、 i,jは各画素の座標 である請求項18から21のいずれかに記載の回折格子。
22. Each of the individual optical diffraction gratings consists of a reflective or transmissive line defined by the equation S ij (x, y) = kN at the x, y coordinates in the plane of the grating. , K is a scale factor, N is an integer, and a function S ij (x, y) is given by the following equation: S ij (x, y) = W ij (x, y) + β ij C ij (x, y ) (1) S ij (x, y) is the initial phase function created by the pixel ij of the grid when vertically illuminated by the collimated monochromatic light wave, and W ij (x, y) is In the zero-order carrier wave, C ij (x, y) is a function of x, y and changes abruptly with respect to x, y, and the Hessian is not zero, ie, vanishes 23 , wherein β ij is a factor proportional to the determined gray level of the pixel ij of the optically invariant image, and i, j are the coordinates of each pixel. lattice.
【請求項23】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22に記載の回折格子。
23. The diffraction grating according to claim 22, wherein the function C ij (x, y) is selected from a set of functions consisting of a product or a sum of sinusoidal terms or a combination thereof. .
【請求項24】Cij(x,y)の正弦曲線成分が異なった周
期の項を含む請求項23に記載の回折格子。
24. The diffraction grating according to claim 23, wherein the sinusoidal components of C ij (x, y) include terms of different periods.
【請求項25】(1)式の右辺が画素の寸法よりも実質
的に大きい周期の合計された遮蔽関数項を含む請求項22
から24のいずれかに記載の回折格子。
25. The right hand side of equation (1) includes a summed shielding function term with a period substantially greater than the size of the pixel.
25. The diffraction grating according to any one of to 24.
【請求項26】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18から25のいずれかに記載の回
折格子。
26. The diffraction grating according to claim 18, wherein the pixels of the grating are squares having an area larger than 1 mm 2 .
【請求項27】上記画素化された格子が、静的な可視の
原本或はグラフィック像をゼロ次の回折に見えさせるよ
うに変化する深さの反射型或は透過型の線からなる請求
項18から26のいずれかに記載の回折格子。
27. The pixilated grating comprises reflective or transmissive lines of varying depth so that a static visible original or graphic image appears to be of zero order diffraction. 27. The diffraction grating according to any one of 18 to 26.
【請求項28】多様なレプリカ格子を製造し得る電子ビ
ーム石版印刷により形成される永続性のあるマスター格
子からなる請求項18から27のいずれかに記載の回折格
子。
28. A diffraction grating according to claim 18, comprising a permanent master grating formed by electron beam lithography capable of producing a variety of replica gratings.
【請求項29】上記遮蔽関数項がCij(x,y)よりも大き
い周期の正弦曲線関数の合計および/または積からなる
請求項25に記載の回折格子。
29. The diffraction grating according to claim 25, wherein the shielding function term comprises a sum and / or a product of sinusoidal functions having a period greater than C ij (x, y).
【請求項30】上記反射型或は透過型の線が溝として形
成され、可視の原本或はグラフィック像をゼロ次の回折
に見えさせるように上記格子画素の溝深さが変化する請
求項18から29のいずれかに記載の回折格子。
30. The reflective or transmissive line is formed as a groove, and the groove depth of the grid pixel is changed so that a visible original or graphic image can be seen as a zero-order diffraction. 30. The diffraction grating according to any one of to 29.
【請求項31】偽造に対して書類を保護するために銀行
券、クレジットカード、株券、或は他の安全保護書類に
供された請求項18から30のいずれかに記載の回折格子。
31. A diffraction grating according to any one of claims 18 to 30, wherein the diffraction grating is provided on a banknote, credit card, stock certificate, or other security document to protect the document against counterfeiting.
【請求項32】上記光学的に不変の像の画素の上記灰色
レベルが、灰色レベルの予め定められた有限数の数値を
含む尺度から選択される請求項18から31のいずれかに記
載の回折格子。
32. Diffraction according to claim 18, wherein the gray level of the pixels of the optically invariant image is selected from a scale comprising a predetermined finite number of gray levels. lattice.
【請求項33】上記反射型或は透過型の線を、変化する
深さ、幅および間隔の多角形に形成された溝として形成
した請求項18から32のいずれかに記載の回折格子。
33. A diffraction grating according to claim 18, wherein said reflection type or transmission type line is formed as a groove formed in a polygon having a variable depth, width and interval.
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R.A.Lee,Generalized curvilinear diffraction gratings V.Diffraciton catastrophes,OPTICA ACTA,Vol.30,No.4,p.449−464

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