CH618795A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtfilter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der USA-Patentschrift 3 732 363 ist ein subtraktives Filter in Form eines einzigen amplitudenmodulierten sinusförmigen Beugungsgitters mit einem vorbestimmten Linienabstand beschrieben, welches als Reliefmuster in die Oberfläche eines Mediums wie etwa eines transparenten thermoplastischen Films eingeprägt sein kann. Die Amplitude des sinusförmigen Gitters ändert sich von Punkt zu Punkt entsprechend einer aufgezeichneten Bild- oder alphanumerischen Information. Genauer gesagt hat das Sinus-Gitter eine vorbestimmte Amplitudentiefe für alle «schwarzen» Punkte der aufgezeichneten Bild- oder alphanumerischen Information, während eine Nullamplitude allen «weissen» Punkten der Information entspricht. Verschiedene Amplituden, die grösser sind als Null, aber kleiner als die besagte vorbestimmte Amplitude, entsprechenden Punkten verschiedener «Graustufen» der aufgezeichneten Bild- oder alphanumerischen Information. .

Die Auslesung oder Darstellung der aufgezeichneten Bildoder alphanumerischen Information kann gemäss der USA-Patentschrift 3 732 363 mittels eines optischen Projektors erfolgen, indem das subtraktive Filter mit weissem Licht beleuchtet wird und nur das in der nullten Ordnung gebeugte Ausgangslicht des Filters auf einem Schirm abgebildet wird. Der grösste Teil des Lichts, der auf jene Bereiche des Filters fällt, welche die obengenannte vorbestimmte Amplitude aufweisen und somit «schwarzen» Punkten entsprechen, wird nämlich in höheren Beugungsordnungen abgelenkt, so dass nur ein kleiner Teil des den «schwarzen» Punkten entsprechenden einfallenden Lichts in der auf dem Schirm abgebildeten Beugung der nullten Ordnung vorhanden ist. Daher bringen diese «schwarzen» Punkte geringe Helligkeit und erscheinen praktisch schwarz im Bild. Das auf die mit Nullamplitude ausgebildeten und somit «weissen» Punkten entsprechenden Teile des Filters fallende Licht jedoch dringt ungebeugt durch das Filter, so dass praktisch das gesamte den «weissen» Punkten entsprechende Licht innerhalb des abgebildeten Lichts der nullten Beugungsordnung bleibt. Daher bringen diese Punkte hohe Helligkeit und erscheinen weiss im Bild. Von anderen Bereichen des Filters, an denen die Gitteramplitude irgendwelche dazwischenliegende Werte entsprechend Punkten verschiedener Graustufen hat, werden mehr oder weniger grosse Beträge der einfallenden Lichtmenge, die höher sind als bei den «weissen» Punkten aber niedriger als bei den «schwarzen» Punkten, durch Beugung von der nullten Beugungsordnung subtrahiert und in die höheren Beugungsordnungen abgelenkt. Solche Punkte bringen daher Zwischenwerte an Helligkeit und erscheinen grau im Bild.

Der Kontrast eines Schwarzweiss-Bildes, welches man mit einem beugenden subtraktiven Filter des in der USA-Patentschrift 3 732 363 beschriebenen Typs in einem optischen Projektor rekonstruieren kann, ist abhängig vom Verhältnis zwischen der relativ niedrigen Helligkeit eines «schwarzen» Bildpunkts und der relativ hohen Helligkeit eines «weissen» Bildpunkts. Mit einem einzigen amplitudenmodulierten Sinus-Beugungsgitter, wie es in der besagten USA-Patentschrift beschrieben ist, lässt sich kein besonders guter Kontrast erreichen. In einer Abhandlung mit dem Titel «Transmission Characteristics of Sinusoïdal Phase Grätings» (vorgelegt beim 1973 Annual Meeting of the Optical Society of America, Rochester, New York, C. S. Ih) wird jedoch festgestellt, dass der Kontrast in der nullten Beugungsordnung bei Wiedergabe des Bildes in einem optischen Projektor verbessert werden kann, wenn man mehrere Sinusphasengitter überlagert.

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In der auf die gleiche Anmelderin lautenden Deutschen Offenlegungsschrift 26 02 790 ist eine Technik zur subtraktiven Farbfilterung durch Ausnutzung von Beugungserscheinungen beschrieben. In dieser Schrift ist offenbart, dass der von einer beugenden Struktur in höheren Ordnungen gebeugte Anteil 5 des einfallenden Lichts eine gegebene Funktion der Lichtwellenlänge (Farbe des Lichts) ist, die allein von der speziellen Gestalt des Profils der Beugungsstruktur (sinuswellenförmig, rechteckwellenförmig usw.) und von der optischen Spitze-Spitze-Amplitude des Profils der Beugungsstruktur abhängt i o (die «optische» Spitze-Spitze-Amplitude ist die physikalische oder körperliche Spitze-Spitze-Amplitude multipliziert mit der Differenz zwischen dem Brechungsindex der Beugungsstruktur und dem Brechungsindex des umgebenden Mediums).

Eines der in der besagten Deutschen Offenlegungsschrift 15 behandelten Profile ist eine Sinuswellenform, und es wird nachgewiesen, dass ein sinusförmiges Profil im Vergleich zu einem Rechteckwellen-Profil eine relativ kleine Wellenlängenabhängigkeit hat. Daher ist es mit einem sinusförmigen Profil möglich, eine spezielle vorbestimmte optische Spitze-Spitze-Ampli- 20 tude auszuwählen, so dass im wesentlichen das gesamte einfallende Licht irgendeiner gegebenen Wellenlänge in Mitte des sichtbaren Spektrums (d. h. irgendwo im Grünbereich) in die höheren Beugungsordnungen abgelenkt wird und gleichzeitig auch noch eine beträchtliche, aber kleinere Menge des einfal- 25 Ienden Lichts aus den beiden entgegengesetzten Enden des sichtbaren Spektrums (d. h. aus dem roten und dem blauen Ende) in die höheren Ordnungen gebeugt wird. Daher ist die Farbe des in der nullten Beugungsordnung bleibenden Lichts, selbst wenn seine Helligkeit relativ gering ist, nicht ein neutra- 30 les Schwarz oder ein neutrales dunkles Grau, sondern in Wirklichkeit ein dunkel getöntes Magenta. Dies liegt daran, dass die relative Intensität des noch in der abgebildeten nullten Beugungsordnung bleibenden Lichts sowohl in den roten als auch den blauen Teilen des sichtbaren Spektrums wesentlich grösser 35 ist als im grünen Teil des sichtbaren Spektrums.

Ausserdem ist in der Grauskala der Helligkeit des Lichts der nullten Beugungsordnung, die man mit der Methode nach der USA-Patentschrift 3 737 363 erhält (d. h. durch Änderung der relativen «Grauheit» als eine kontinuierliche Funktion der 40 Amplitude eines einzigen Sinus-Gitters zwischen Null und einem vorbestimmten Amplitudenwert, bei dem die Helligkeit des Lichts der nullten Beugungsordnung ein Minimum ist), der Farbton der nullten Beugungsordnung nicht konstant, sondern unterschiedlich, weil sich die Wellenlängen- bzw. Farbabhän- 45 gigkeitseigenschaften eines Sinus-Beugungsgitters als Funktion der Amplitude ändern. Wenn also ein «Schwarz» in Wirklichkeit als dunkel getöntes Magenta erscheint, dann erscheint ein «Hellgrau» als relativ heller Ton irgendeiner anderen Farbe. Daher ist ein subtraktives Beugungsfilter des in der USA- 50 Patentschrift 3 737 363 beschriebenen Typs nicht fähig, bei Bildwiedergabe in einem optischen Projektor ein praktisch neutrales Schwarzweiss-Bild zu liefern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der 55 Schaffung eines Lichtfilters mit einer darauf aufgezeichneten, bei Beleuchtung mit polychromatischem Licht sichtbar werdenden alphanumerischen Information und einer Bildinformation mit einer Grauskala, welche praktisch unabhängig von der Beleuchtungsstärke ist. Dabei sollen die Aufzeichnungen in bo bekannter Weise Schwarz und Weiss darstellende Bereiche umfassen, wobei jeder Schwarz darstellende Bereich eine Beugungsstruktur darstellt, die mindestens ein Phasengitter mit einem im wesentlichen sinusförmigen Profil und einem solchen Linienabstand enthält, dass gebeugtes Licht aller höheren Beu- b5 gungsordnungen vom Licht nullter Ordnung getrennt werden kann. Die optische Spitze-zu-Spitze-Amplitude des genannten Phasengitters soll einem Wert entsprechen, der für das Licht nullter Ordnung eine wellenlängenabhängige Transmission des Phasengitters mit einem Minimum bei einer innerhalb des sichtbaren Spektrums liegenden Wellenlänge bewirkt, und jeder Weiss darstellende Bereich aus einer praktisch nicht-beugen-den Struktur besteht.

Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Mit einer solchen Beugungsstruktur kann die Beleuchtungsstärke eines Bereiches so eingestellt werden, dass der Grauwert für das Bild unabhängig von der Beleuchtungsstärke jedes der Schwarz und Weiss darstellenden Bereiche ist. Dieser Grauwert kann auf einen Wert gebracht werden, bei welchem irgendein durch die Weiss darstellenden Bereiche wählbarer Grauwert ohne Rücksicht auf die durch die Schwarz darstellenden Bereiche einstellbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Projektor, der nur das Licht projiziert, welches von einem mit Oberflächenrelief versehenen durchlässigen Beugungsmedium in der nullten Ordnung gebeugt wird;

Fig. 2 zeigt in einer graphischen Darstellung die Transmission für Licht nullter Ordnung in Funktion der Wellenlänge bei einem einzigen Sinus-Gitter, welches eine derartige optische Spitze-zu-Spitze-Amplitude hat, dass die Transmission für Licht nullter Ordnung einer nahe der Mitte des sichtbaren Spektrums liegenden Wellenlänge sein Minimum hat;

Fig. 3a, 3b, 3c und 3d zeigen die erfindungsgemässe Ausbildung von Bereichen eines subtraktiven Schwarzweiss-Filters zur Darstellung von Weiss, bzw. Hellgrau bzw. Dunkelgrau bzw. Schwarz;

Fig. 4 zeigt in einer CIE-Farbtafel die Farbwerte des Lichtes nullter Ordnung zweier Sinus-Gitter, die zueinander um 90° winkelversetzt sind und beide dieselbe optische Spitze-zu-Spitze-Amplitude haben;

Fig. 5a zeigt die Transmission als Funktion der Wellenlänge über das sichtbare Spektrum für zwei Sinus-Gitter mit zwei unterschiedlichen optischen Spitze-zu-Spitze-Amplitude;

Fig. 5b zeigt die Transmissionskurve eines subtraktiven Filters, welches aus zwei einander überlagerten Sinus-Gittern besteht, die zueinander um 90° winkelversetzt sind und vorbestimmte unterschiedliche optische Spitze-zu-Spitze-Amplitude gemäss Fig. 5 aufweisen;

Fig. 6 zeigt in einer graphischen Darstellung das Mass der Abtragung eines Photoresists (Photolack) des Typs Shipley AZ 1350 als Funktion der Belichtung für zwei unterschiedliche Arten der Entwicklung des Photoresists.

Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendeten beugenden Strukturen sind sogenannte Phasengitter (d. h. sie bewirken eine räumlich periodische Änderung der Phase des einfallenden Lichts) im Unterschied zu den sogenannten Absorptions- oder Amplitudengittern (bei denen die Amplitude der einfallenden Strahlung eine räumliche periodische Änderung durch mehr oder weniger starke Absorption erfährt). Im Prinzip können die notwendigen Phasenunterschiede zur Bildung von Phasengittern erreicht werden durch: 1. eine gemäss dem gewünschten Gittermuster reflektierende Struktur oder 2. eine dem gewünschten Gittermuster entsprechende Änderung im Brechungsindex eines lichtdurchlässigen Mediums oder 3. ein dem gewünschten Gittermuster entsprechendes Reliefmuster in der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Mediums, welches einen im wesentlichen gleichmässigen, sich von der Umgebung unterscheidenden Brechungsindex hat, oder 4. irgendeine Kombination mancher oder aller der vorstehend genannten phasenbeeinflussenden Beugungsstrukturen. Für den Zweck eines subtraktiven Filters eignet sich jedoch jene Ausführungsform eines Phasengitters am besten, bei der sich ein Reliefmuster in der Oberfläche eines lichtdurchlässi

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gen Mediums mit im wesentlichen gleichmässigem Brechungsindex befindet, der sich vom Brechungsindex des umgebenden Mediums unterscheidet. Diese Ausführungsform hat nämlich den Vorteil, dass sie auf billige Weise durch Warmpressen eines im wesentlichen transparenten plastischen Materials reproduziert bzw. vervielfältigt werden kann und dass die Wiedergabe der darin enthaltenen Information mit Hilfe normaler Projektoren und Betrachtungsgeräte erfolgen kann. Daher wird bei der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung davon ausgegangen, dass das subtraktive Filter durch ein in die Oberfläche eines lichtdurchlässigen Mediums eingeprägtes Reliefmuster ist, wobei dieses Medium einen im wesentlichen gleichmässigen Brechungsindex hat, der grösser ist als der Brechungsindex der umgebenden Luft. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung genausogut für andere Typen von Phasengittern gelten, wie sie oben beschrieben wurden.

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein typisches Beispiel für einen Projektor, der nur das in nullter Ordnung gebeugte Ausgangslicht eines subtraktiven Filters 100 auf einen Schirm projiziert. Das Filter 100 besteht vorzugsweise aus einem Blatt transparenten Materials (z. B. geprägter Kunststoff) mit einem im wesenlichen gleichmässigen vorbestimmten Brechungsindex, der sich vom Brechungsindex der Umgebung (z. B. Luft) unterscheidet. Das Blatt hat auf seiner Oberfläche ein Reliefmuster aus räumlich verteilten Beugungselementen. Jedes Beugungselement hat eine bestimmte Profilgestalt und eine bestimmte optische Spitze-Spitze-Amplitude, wie es weiter unten ausführlicher erläutert werden wird.

Das subtraktive Filter 100 wird mit vielfarbigem Licht aus einer Quelle beleuchtet, die vorzugsweise einen Glühfaden 102 aufweist, der breitbandiges weisses Licht aussendet. Die Breite (d. h. der Durchmesser oder die grösste Querschnittsausdehnung) des Glühfadens 102 sei gleich D, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Zwei Sammellinsen 104 und 106 mit jeweils der Brennweite f sind gemäss der Fig. 1 so angeordnet, dass der Glühfaden 102 in der «vorderen» Brennebene der Sammellinse 104 liegt. Das divergierende Lichtbündel 108 wird somit durch die Sammellinse 104 zu einem parallelen Lichtbündel 110 kollimiert. Die Sammellinse 106 formt das parallele Lichtbündel 110 in ein konvergierendes Lichtbündel 112 um.

Das subtraktive Filter 100, welches in der gezeigten Weise relativ dicht an der Sammellinse 106 und im Weg des konvergierenden Lichtbündels 112 liegt, wird vom konvergierenden Lichtbündel 112 beleuchtet. Das Ausgangslicht des Filters 100 besteht aus dem Beugungslicht 114 der nullten Ordnung und aus Beugungslicht der höheren Ordnungen, z. B. dem Beugungslicht 116 der Ordnungszahl -1 und dem Beugungslicht 118 der Ordnungszahl +1. Eine Projektionslinse 120, die nur im Weg des Beugungslichts 114 der nullten Ordnung liegt, projiziert allein das in der nullten Ordnung gebeugte Ausgangslicht 114 auf einen Schirm. Eine solche selektive Projektion ist möglich, weil das Ausgangslicht aller höheren Beugungsordnungen wie das Beugungslicht 116 der Ordnungszahl -1 und das Beugungslicht 118 der Ordnungszahl +1 über die Apertur der Pro-jektionslinse 120 hinaus abgelenkt wird, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Projektor ist kompatibel mit herkömmlichen Projektions- und Betrachtungsgeräten wie z. B. Diaprojektoren und -betrachtern und Kinoprojektoren.

Beim Auslesen eines Bildes aus der nullten Beugungsordnung mittels eines herkömmlichen Projektors des in Fig. 1 dargestellten Typs übertragen diejenigen Bereiche des subtraktiven Filters 100, die keinerlei Beugungsgitter enthalten, das einfallende Licht ohne Beeinflussung, so dass diese Bereiche im Bild als weisse Zonen wiedergegeben werden. Diejenigen Bereiche, in denen das Gitter vorhanden ist, beugen zumindest einen Teil des einfallenden Lichts in die erste und die höheren

Beugungsordnungen, die ausserhalb der Apertur der Linse 120 fallen. Daher wird dieses gebeugte Licht von dem abgebildeten Licht der nullten Ordnung subtrahiert, so dass die letztgenannten Bereiche relativ dunkel erscheinen.

Bekanntlich steht der Richtungswinkel a der Beugung 1. Ordnung in solcher Beziehung zur räumlichen Periodenlänge d des Gitters (Gitterperiode oder «Gitterkonstante»), dass sin a annähernd gleich ist dem Verhältnis der Wellenlänge X zur Gitterperiode d. Um sicherzustellen, dass kein Beugungslicht der 1. Ordnung das Beugungslicht der nullten Ordnung in der Ebene der Projektionslinse 120 überlappt, muss der Richtungswinkel a der ersten Beugungsordnung genügend gross sein, und zwar über das gesamte sichtbare Spektrum zwischen 400 und 700 nm. Bei den meisten der derzeit handelsüblichen Projektoren beträgt die Apertur der Projektionslinse etwa F/2,8, so dass man mit einer Gitterperiode d von ungefähr 1,4 (im volle Kompatibilität erreicht (hierbei ändert sich a von etwa 17° am blauen Ende des Spektrums bis etwa 30° am roten Ende des Spektrums). Bei Vorgabe dieser Gitterperiode sind im Prinzip viele verschiedene Reliefprofile zur Realisierung des Gitters möglich. Es ist jedoch wichtig, dass sich das gewählte Profil in der Praxis leicht aufzeichnen lässt. Diese Forderung wird am besten durch ein Sinus-Reliefprofil erfüllt, welches als Interferenz zweier ebener kohärenter Wellenfronten (die von einem Laserstrahl abgeleitet werden) unter Verwendung eines Photoresist-Aufzeichnungsmediums aufgezeichnet werden kann. Andere Profilgestalten wie etwa Sägezahn- oder Dreieckprofile lassen sich nicht gut mit Gitterperioden d von etwa 1,4 (im aufzeichnen.

Der Transmissionsgrad T für die nullte Beugungsordnung eines Phasengitters mit Sinus-Reliefprofil ist durch folgende Gleichung gegeben:

< u a)

Hierin ist Jo die Besselfunktion nullter Ordnung erster Art, a ist die optische Tiefe (Spitze-Spitze) eines Sinusprofils, a' ist die physikalische oder körperliche Tiefe (Spitze-Spitze) eines Reliefs mit Sinusprofil in der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Mediums, À n ist die Differenz zwischen dem Brechungsindex dieses Mediums und dem Brechungsindex der Umgebung (gewöhnlich Luft), und X ist die Wellenlänge irgendeiner einfallenden Lichtkomponente im freien Raum.

Durch geeignete Wahl eines einzelnen Sinusprofils mit einem passenden Wert für die körperliche Tiefe a' erhält man einen Transmissionsgrad, der bei Grün ein Minimum hat und eine relativ niedrige Helligkeit über den gesamten sichtbaren Bereich bringt. In Fig. 2 ist als Beispiel die Transmission für die nullte Ordnung über das sichtbare Spektrum für den Fall eines einzelnen Gitters dargestellt, welches durch ein Sinusprofil einer körperlichen Tiefe a' gleich 0,87 p.m in der Oberfläche eines transparenten Kunststoffs wie z.B. Polyvinylchlorid gebildet ist, dessen Brechungsindex den Nennwert n = 1,5 hat. Man erkennt, dass die Transmission am blauen Ende des Spektrums (400 nm) oberhalb 10% liegt, im grünen Mittelteil des Spektrums (500 bis 600 nm) auf praktisch Null absinkt und dann am roten Ende des Spektrums (700 nm) wieder auf etwas mehr als 10% ansteigt. Um ein neutrales Schwarz zu erreichen, sollte die Kurve der Transmission für die nullte Beugungsordnung über den grössten Teil des sichtbaren Spektrums (400 bis 700 nm) im wesentlichen flach verlaufen. Wie man in Fig. 2 erkennen kann, verläuft die Kurve der Transmission für die nullte Beugungsordnung bei einem Sinus-Gitter jedoch nicht praktisch flach über das sichtbare Spektrum, sondern bringt eine beträchtliche Wellenlängen-Selektivität mit sich. Genauer gesagt wird eine Beleuchtung des in Fig. 2 gezeigten Sinus-Git-

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ters mit weissem Licht dazu führen, dass das übertragene Licht der nullten Ordnung einen dunklen Magenta-Farbton hat, weil das Licht der nullten Ordnung im blauen und im roten Teil des Spektrums stärkere Komponenten als im grünen Teil des Spektrums enthält.

Das beste Medium für eine Originalaufzeichnung eines Sinus-Reliefmusters ist ein positives Photoresist wie z. B. der Photolack Shipley AZ 1350. Durch geeignete Entwicklung dieses Photolacks (die ausführlich weiter unten beschrieben ist) lässt sich ein Sinus-Reliefmuster mit hoher Auflösung und ziemlich guter Linearität aufzeichnen. Da jedoch eine vollständige Linearität nicht erreichbar ist, wird sich eine gewisse Verzerrung der Sinuswellenform des Profils ergeben. Wenn man eine solche photolithographische Originalaufzeichnung verwendet, ,um daraus am Ende in an sich bekannter Weise geprägte Kunststoffkopien zu gewinnen, dann werden mit dem am Ende ! stehenden Präge- oder Pressvorgang zusätzliche Verzerrungen im Sinuswellenprofil eingebracht werden. Die Folge dieser Verzerrungen ist, dass die vorausgesagte theoretische Leuchtdichte der Beugung nullter Ordnung an den geprägten thermoplastischen Kopien in der Praxis nicht erreicht wird. Bei einem einzelnen Sinus-Gitter mit einer optischen Tiefe a von 450 nm beispielsweise errechnet sich die theoretische Dichte der nullten Beugungsordnung für das Filter zu 2,05. Wegen der erwähnten Verzerrungen bringt jedoch ein geprägtes einzelnes Sinus-Gitter eine Dichte von typischerweise nur etwa 1,3. Das heisst, in der Praxis bringt ein geprägtes subtraktives Schwarzweissfil-ter, welches aus einem einzelnen Sinus-Gitter besteht, einen relativ schlechten Kontrast.

Der von einem subtraktiven Schwarzweiss-Filter in der nullten Beugungsordnung erzielbare Kontrast lässt sich verbessern, indem man mindestens zwei zueinander winkelversetzte Sinus-Gitter überlagert. Beispielsweise bringen zwei gekreuzte Sinus-Gitter mit einer optischen Tiefe a von 450 nm eine Dichte von theoretisch 3,59 in der nullten Beugungsordnung (statt 2,05 bei einem einzigen Sinus-Gitter), in der Praxis erhält man jedoch bei einer geprägten Kopie zweier gekreuzter Sinus-Gitter für die nullte Beugungsordnung eine typische Dichte von nur etwa 1,8 (statt 1,3 bei einem einzelnen Sinus-Gitter). In der Praxis ist es also zur Erzielung eines guten Kontrasts notwendig, mindestens zwei überlagerte Gitter zu verwenden, obwohl theoretisch ein einzelnes Gitter genügen würde. Die oben in Verbindung mit Fig. 2 beschriebene unerwünschte Wellenlängen-Abhängigkeit eines einzelnen Sinus-Gitters wird jedoch wesentlich verstärkt, wenn man zwei gekreuzte Sinus-Gitter mit derselben optischen Amplitude a verwendet, so dass man ein «unreines» Schwarz mit erkennbarer Färbung und nicht das gewünschte neutrale «Schwarz» erhält. Ausserdem ist die unerwünschte Farbe in der nullten Beugungsordnung nicht konstant, sondern sie ändert sich mit dem Wert der optischen Tiefe a der Gitter, was in einer Grauskala höchst unerwünscht ist. Bei typischen Projektions- und Betrachtungsanlagen ist diese Färbung der nullten Beugungsordnung bei Leuchtdichten von etwa 1,8, wie man sie mit geprägten Kopien zweier gekreuzter Sinus-Gitter erhält, leicht wahrnehmbar. Die beobachtete Farbe folgt der allgemeinen Farbenreihe als Funktion der optischen Gitteramplituden a, wie es weiter unten anhand von Fig. 4 ausführlicher beschrieben wird.

Die Fig. 3a, 3b, 3c und 3d zeigen schematisch ein subtraktives Farbfilter, welches zwei gekreuzte Sinus-Gitter enthält und eine Grauskala praktisch ohne Wellenlängenabhängigkeit liefert. Im einzelnen zeigt die Fig. 3a schematisch einen «Weiss» darstellenden Bereich 300, in dem keinerlei Beugungsstrukturen vorhanden sind. Daher bleibt im wesentlichen alles auf den weissen Bereich 300 fallende Licht ungebeugt, d. h. es bleibt im Bild der Beugung nullter Ordnung. Ein in der Fig. 3b gezeigter «Hellgrau» darstellender Bereich 302 und ein in Fig. 3c gezeigter «Dunkelgrau» darstellender Bereich 304 eines subtraktiven

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Filters sind beide jeweils in Teilflächen unterteilt, von denen die einen beugende Strukturen tragen (z. B. die mit den Beugungsstrukturen bedeckten Teilflächen 302a in Fig. 3b und die mit den Beugungsstrukturen 304a bedeckten Teilflächen in Fig. 3c), und von denen die anderen frei von solchen Beugungsstrukturen sind (z. B. die Teilflächen 302b in Fig. 3b und 304b in Fig. 3c). Der einzige wesentliche strukturelle Unterschied zwischen dem «hellgrauen» Bereich 302 und dem «dunkelgrauen» Bereich 304 besteht darin, dass die von den beugenden Strukturen bedeckten Teilflächen 304a einen grösseren Anteil an der Gesamtfläche des «dunkelgrauen» Bereichs 304 ausmachen als die von Beugungsstrukturen bedeckten Teilflächen 302a auf der Gesamtfläche des «hellgrauen» Bereichs 302. Ein «ganz schwarz» darstellender Bereich 306 eines beugenden subtraktiven Filters, der in Fig. 3d gezeigt ist, ist auf seiner gesamten Oberfläche mit.einer Beugungsstruktur 306a versehen. Abgesehen von ihrer jeweiligen Ausdehnung sind alle beugenden Strukturen 302a, 304a und 306a im wesentlichen einander gleich.

Im einzelnen besteht jede der beugenden Strukturen 302a, 304a und 306a aus zwei überlagerten gekreuzten Sinus-Gittern, die um 90° zueinander winkelversetzt sind. Obwohl die optischen Tiefen ai und a2 und die entsprechenden körperlichen Tiefen a' i und a' 2 der beiden gekreuzten Sinus-Gitter einander im Grunde gleich sein können, werden sie vorzugsweise unterschiedlich bemessen, um ein neutrales «Schwarz» zu erreichen, wie es weiter unten beschrieben wird. In jedem Fall werden die optischen Tiefen der beiden Sinus-Gitter so gewählt, dass für jede Teilfläche, die von einer beugenden Struktur 302a oder 304a oder 306a bedeckt ist, die Helligkeit der Beugung nullter Ordnung praktisch ein Minimum ist. Die Grösse jeder einzelnen beugenden Teilfläche 302a und 304a und die Grösse jeder einzelnen nichtbeugenden Teilfläche 302b und 304b sowohl der hellergrauen Bereiche 302 als auch der dunklergrauen Bereiche 304 sollten ausserdem genügend klein sein, damit sie im Beugungsbild der nullten Ordnung praktisch nicht mehr einzeln auflösbar sind. Jede einzelne der beugenden Teilflächen sollte andererseits aber noch gross gegenüber dem Linienabstand d der sie bildenden Sinus-Gitter sein.

Die Fig. 4 zeigt in einer CIE-Farbtafel eine Ortskurve 400, welche die Wellenlängenabhängigkeit des Beugungslichts der nullten Ordnung von zwei überlagerten gekreuzten Sinus-Git-tern mit gleicher optischer Tiefe (ai = a2) aufzeigt, und zwar als Funktion des Werts dieser optischen Tiefe. In Fig. 4 ist für die effektive weisse Farbe W der die beugende Struktur beleuchtenden Lichtquelle der Wert 3200 °K angenommen. Die Ortskurve 400 in Fig. 4 zeigt nur die Farbwerte der Beugung nullter Ordnung. Zur Erzielung einer praktisch neutralen Grauskala über den gesamten Helligkeitsbereich von Weiss bis Schwarz müssten die Farbwerte für alle im Bereich von 0 bis etwa 450 nm liegenden optischen Tiefen der beiden gekreuzten Sinus-Gitter in der Nähe des Punkts W bleiben, wie es beispielsweise für den Punkt Z gilt. Die Ortskurve 400 zeigt jedoch, dass sich der Farbwert bei zwei gekreuzten Sinusgittern gleicher optischer Tiefe in weitem Bereich als Funktion des Werts der optischen Tiefe ändert und über den grössten Teil seiner Ortskurve «Farbeindruck»-Punkte (in der untenstehenden Tabelle I angegeben) überstreicht, die fern von den Punkten W und Z liegen. Daher ist die von gekreuzten Sinus-Gittern derselben optischen Tiefe erzeugte Grauskala nicht neutral, sondern bei jedem Grauwert merklich gefärbt. Ausserdem ist diese wahrnehmbare Farbe über den Grauskalenbereich von Schwarz nach Weiss nicht konstant, sondern sie ändert sich mit dem Wert der optischen Tiefe, wie es die Gestalt und Lage der Ortskurve 400 innerhalb der CIE-Farbtafel der Fig. 4 zeigt: Die nachstehende Tabelle I gibt einige Beispiele hierzu: -

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Tabelle I

optische Tiefe (ai = a2)

Farbeindruck

350 nm rotbraun

410 nm magenta

450 nm blau

Der Transmissionsgrad T des Lichts der nullten Ordnung bei zwei gekreuzten Sinus-Gittern als Funktion der Wellenlänge ist

T = J02 C-a^ . J02 (- a2) (2)

Durch geeignete unterschiedliche Bemessung der optischen Tiefen ai und a2 für die beiden gekreuzten Sinus-Gitter kann man ein wenig helles und im wesentlichen neutrales Schwarz erzielen. Unter Zugrundelegung der obigen Gleichung (1) zeigt die Fig. 5a in einer graphischen Darstellung zwei Kurven 500 und 502, welche den Transmissionsgrad der nullten Beugungsordnung als Funktion der Wellenlänge über das sichtbare Spektrum bei Sinus-Gittern zweier verschiedener optischer Tiefen darstellen. Die Kurve 500 gilt für eine optische Tiefe ai von 790 nm, und die Kurve 502 gilt für eine optische Tiefe a2 von 450 nm. Wie die beiden Kurven 500 und 502 zeigen schwankt der Transmissionsgrad der nullten Beugungsordnung als Funktion der Wellenlänge sowohl beim Sinus-Gitter mit der optischen Tiefe ai von 790 nm als auch beim Sinus-Gitter mit der optischen Tiefe a2 von 450 nm zwischen 0 und etwa 15%. Beim Sinus-Gitter der optischen Tiefe 790 nm hat der Transmissionsgrad des Lichts der nullten Beugungsordnung eine Nullstelle bei einer Wellenlänge von etwa 450 nm, während beim Sinus-Gitter der optischen Tiefe a2 von 450 nm der Durchlassgrad für das Licht der nullten Beugungsordnung eine Nullstelle bei einer Wellenlänge von ungefähr 600 nm hat.

Die Fig. 5b ist eine graphische Darstellung der obigen Gleichung (2) für den Fall zweier gekreuzter Sinus-Gitter, deren eines eine optische Tiefe ai von 790 nm und deren anderes eine optische Tiefe von a2 von 450 nm hat. Der mit der Kurve 504 in Fig. 5b gezeigte Transmissionsgrad der nullten Beugungsordnung ist das Produkt der Transmissionsgrade der nullten Beugungsordnung der einzelnen Sinus-Gitter bei jeder Wellenlänge im sichtbaren Spektrum. Wie die Kurve 504 offenbart, ist der Transmissionsgrad der nullten Beugungsordnung bei zwei gekreuzten Sinus-Gittern mit unterschiedlichen optischen Tiefen im Vergleich zu den mit den Kurven 500 und 502 gezeigten Transmissionsgraden der nullten Beugungsordnung bei den einzelnen Sinus-Gittern relativ klein und über den grössten Teil des sichtbaren Spektrums relativ unabhängig von der Wellenlänge. Daher hat das subtraktive Filter mit dem durch die Kurve 504 dargestellten Verlauf seines Transmissionsgrades der nullten Beugungsordnung eine Übertragungsfunktion, die zu einem relativ dichten und neutralen Schwarz führt, dessen effektiver «Farbwert» beim Punkt Z in der CIE-Tafel der Fig. 4 liegt.

Der spezielle Wert von 790 nm für die optische Tiefe ai des einen der beiden gekreuzten Sinusgitter und der spezielle Wert von 450 nm für die optische Tiefe a2 des anderen der beiden gekreuzten Sinus-Gitter sind lediglich als Beispiel anzusehen. Um ein neutraleres «Schwarz» als bei den bisher bekannten Fällen zu erzielen, muss nur dafür gesorgt werden, dass die verschiedenen Werte der optischen Tiefen wie ai und a2 von mindestens zwei überlagerten winkelversetzten Sinus-Gittern derart gewählt sind, dass in jedem einzelnen Fall der Transmissionsgrad der nullten Beugungsordnung ähnlich wie die Kurven 500 und 502 innerhalb des sichtbaren Spektrums ein Minimum durchläuft und dass die jeweiligen Minima des Transmissionsgrades der nullten Beugungsordnung für jede gewählte optische Tiefe bei gesonderten und jeweils verschiedenen Wellenlängen im sichtbaren Spektrum liegen. Vorzugsweise sollten sich die optischen Tiefen zweier Sinus-Gitter um mindestens 100 nm voneinander unterscheiden, um einen mehr oder weniger optimalen Verlauf des resultierenden Transmissionsgrades der nullten Beugungsordnung (ähnlich wie die Kurve 504) zu erhalten, der einen im wesentlichen neutralen Farbwertpunkt in der Nähe der Punkte W und Z in der Farbtafel nach Fig. 4 bringt.

Obwohl die vorliegende Erfindung auch mit einer Beugungsstruktur realisiert werden kann, die aus mehr als zwei gekreuzten Sinus-Gittern mit jeweils unterschiedlichen optischen Tiefen besteht, bringt ein solches Vorgehen wenig Vorteil. Dies liegt daran, dass die gemischten höheren Beugungsordnungen enger neben der nullten Beugungsordnung austreten können, so dass unter Umständen auch sie von der Projektionslinse gesammelt werden, was die Dichte des Filters und den Kontrast weiter reduziert. Wenn man beispielsweise drei Gitter verwendet, die zueinander um 120° winkelversetzt sind und alle die gleiche Gitterperiode d haben, dann tritt das Licht der (l,l,l-)Beugungsordnung parallel zur Richtung der nullten Beugungsordnung aus. Dies kann nur vermieden werden,

indem man eine oder mehrere der Gitterperioden um einen Faktor von 2 oder mehr vermindert und ausserdem optimale Orientierungen wählt. Eine solche Verminderung der Gitterperiode ist jedoch vom Standpunkt der Aufzeichnungstechnik her gesehen unerwünscht. Ähnliche Überlegungen gelten für Kombinationen von mehr als drei Gittern. Obwohl man also im Grunde mehr als zwei überlagert winkelversetzte Gitter verwenden kann, sind zwei gekreuzte Sinus-Gitter mit um 90° zueinander versetzten Orientierungen zu bevorzugen.

Nachstehend sei ein Verfahren zum Aufzeichnen einer Beugungsstruktur beschrieben, die als Originalaufzeichnung zur Gewinnung von erfindungsgemäss gestalteten subtraktiven Filtern dienen kann. Als Aufzeichnungsmedium wird das positive Photoresist Shipley AZ 1350 genommen, welches sich bei Behandlung mit den verschiedenen Entwicklern AZ 1350 und AZ 303 (die beide von der Shipley Co., Inc., Newton, Mass. hergestellt werden) unterschiedlich verhält. Die gemessenen Einflüsse dieser Entwickler für eine Belichtungswellenlänge X = 436 nm sind in Fig. 6 dargestellt. Wie die Kurve 600 zeigt, führt eine 6 Sekunden lange Entwicklung des Positivresists AZ 1350 in einer um 1:4 verdünnten wässrigen Lösung des Entwicklers AZ 303 zu einer annähernd linearen «Entwicklungskennlinie», d. h. die jeweils entfernte Resistmenge ist eine annähernd lineare Funktion der bei der vorhergehenden Belichtung auf das Photoresist gefallenen Lichtmenge. Demgegenüber zeigt die Kurve 602 den Fall einer 30 Sekunden dauernden Entwicklung des Positivresists AZ 1350 in einer Lösung, die den Entwickler AZ 1350 und Wasser im Verhältnis 1:1 enthält. Dies führt zu einer steileren, nicht-linearen Entwicklungskennlinie, bei der man höhere Belichtungswerte benötigt, während andererseits aber das Photoresist an unbelichteten Bereichen nicht angegriffen wird. Die genaue Form dieser Kurven hängt von der Wellenlänge beim Aufzeichnen und von der Entwicklungszeit ab, ihre allgemeinen Merkmale bleiben jedoch gleich. Ähnliche Ergebnisse zeigen sich auch bei anderen positiven Photoresists mit geeigneten Entwicklern.

Zur Herstellung eines Originals für ein subtraktives Filter wird zunächst ein AZ 1350-Photoresistfilm unter Schleuderung auf ein geeignetes Substrat etwa aus Glas oder Plexiglas bis auf eine Filmdicke von mindestens 2,5 ^.m aufgetragen, damit sich ein tiefes Wellenprofil bilden lässt. Das Photoresist wird mit einem Sinus-Gitterbild belichtet, welches den passenden Linienabstand d hat und in herkömmlicher Weise durch Inter6

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ferenz zweier Lichtstrahlen aus einem HeCd-Laser geschaffen werden kann. Die Belichtungsmenge wird gemäss der Kurve 600 so gewählt, dass sich nach Entwicklung eine vorbestimmte körperliche Tiefe a' i (die das A n-fache der optischen Tiefe ai ist) für das erste der beiden Sinus-Gitter ergibt. Das mit dem Photoresist beschichtete Substrat wird dann um 90° gedreht und dann ein zweites Mal zur Bildung des zweiten Sinus-Gitters belichtet. Diese beiden Belichtungen können in einem Verhältnis von 16:9 erfolgen, um die jeweiligen Gittertiefen zu erreichen, die zu einem optimalen neutralen Schwarz in der nullten Beugungsordnung führen, wie es weiter oben beschrieben wurde. Anschliessend wird das Photoresist etwa 6 Sekunden lang in einer 1:4-Verdünnung des Entwicklers AZ 305 entwik-kelt, um eine Struktur aus gekreuzten Sinus-Gittern zu erhalten, worin jedes der beiden Sinus-Gitter eine andere, jeweils geeignete Gittertiefe hat. Der Entwicklungsvorgang lässt sich überwachen, indem man den Transmissionsgrad der nullten Beugungsordnung im Rotbereich misst (z. B. unter Verwendung eines HeNe-Lasers). Die optimale Tiefe für das Original zur Herstellung von Polyvinylchlorid-Duplikaten ist erreicht, kurz nachdem ein Minimum im Rot-Transmissionsgrad der nullten Beugungsordnung erreicht ist (falls man diesen Transmissionsgrad bei trockener Resistschicht in Luft misst) oder wenn der Rot-Transmissionsgrad der nullten Beugungsordnung auf etwa 27% fällt (falls man die Messung mit der Resistschicht im Wasser durchführt). Das resultierende Resistgitter ist ein noch lichtempfindliches Rohstück und muss daher im Dunkeln oder unter einer gelben oder roten Sicherheits-Farblampe gelagert und behandelt werden.

Das insoweit beschriebene resultierende Resistgitter-Roh-stück kann gewünschtenfalls in dieser Form als Mutteraufzeichnung verwendet werden, um daraus subtraktive Filter als Duplikate in ein thermoplastisches Material wie z. B. Polyvinylchlorid zu prägen. Ein solches subtraktives Filter, welches ein im wesentlichen gleichförmiges neutrales «vollschwarzes» Bild ähnlich wie der Gegenstand der Fig. 3d ergeben würde, kann bereits für sich nützlich sein. Beispielsweise kann ein solches geprägtes «vollschwarzes» subtraktives Beugungsfilter als Beugungsgittersubstrat zur Herstellung von Aufzeichnungs-träger-Rohlingen verwendet werden, wie sie in den USA-Patentschriften 3 699 673 und 3 743 507 beschrieben sind.

Daher ist ein solches neutrales «vollschwarzes» subtraktives Beugungsfilter bereits ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

In den meisten Fällen wird jedoch der resultierende Photo-resist-Gitterrohling, der aus zwei gekreuzten Sinus-Gittern mit jeweils unterschiedlicher körperlicher und optischer Tiefe besteht, nicht direkt in dieser Form zur Gewinnung von beugenden subtraktiven Filterduplikaten verwendet. Der resultierende Photoresist-Gitterrohling wird statt dessen mit einem Bild belichtet, welches Objektinformationen enthält und von einem positiven Transparentbild abgeleitet wird. Im einzelnen kann das positive Transparentbild entweder über ein Abbildungssystem oder im Kontakt auf den Photoresist-Gitterroh-ling übertragen werden, wobei entweder Licht von einem

HeCd-Laser oder inkohärentes Licht von einer ultravioletten Lampe verwendet wird. Vorzugsweise nimmt man ein positives Transparent, in dem die Objektinformation bereits in der «Halbtonform» vorliegt. In diesem Fall wird die Grauskala des 5 in den Fig. 3a, 3b, 3c und 3d gezeigten Typs von sich aus mit der Bildbelichtung geschaffen, ohne eine zusätzliche Rasterung vornehmen zu müssen. Diese Lösung führt zu den besten Ergebnissen. Wenn jedoch die Objektinformation im positiven Transparentbild nicht die «Halbtonform» hat, kann das vom io positiven Transparent kommende Objektinformationslicht vor dem Auftreffen auf den Photoresist-Gitterrohling durch einen geeigneten Raster geleitet werden, der ähnlich den in der Drucktechnik zur Bildung von Halbtönen verwendeten Rastern ist. Die «Halbtonform» wird dann bei der nachfolgen-i5 den Entwicklung geschaffen.

Der mit dem Bild belichtete Photoresist-Gitterrohling wird anschliessend mit dem Entwickler AZ 1350 kontrastreich entwickelt, wie es in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben wurde, um während des Entwicklungsvorgangs alle diejenigen Flächen 20 und Teilflächen des Photoresist-Gitterrohlings vollständig zu entfernen, die während der Bildbelichtung irgendwelchem Licht ausgesetzt worden sind. Alle jene Flächen und Teilflächen des Photoresist-Rohlings, die während der Bildbelichtung unbelichtet geblieben sind, bleiben jedoch während des Ent-25 wicklungs Vorgangs durch den Entwickler AZ 1350 praktisch unbèeinflusst. Dies ist deswegen so, weil gemäss Fig. 6 bei Verwendung des Entwicklers AZ 1350 wesentlich höhere Belichtungswerte erforderlich sind als bei Verwendung des Entwicklers AZ 303. Daher kann die vorangegangene Belichtung mit 3o allein dem Gitterbild nicht dazu führen, dass während der späteren Entwicklung des Objektinformationsbildes mit dem Entwickler AZ 1350 wesentliche Photoresistmengen entfernt werden. Diese Tatsache wurde experimentell nachgewiesen, indem man Gitter, die in der oben beschriebenen Weise in einem Pho-35 toresist aufgezeichnet worden waren, für 30 Sekunden in eine 1:1-Lösung des Entwicklers AZ 1350 tauchte. In diesem Fall war keine Änderung in der Dichte oder der Farbe des Lichts der nullten Ordnung beobachtbar.

Da alle diejenigen Flächen oder Teilflächen des Photore-40 sist-Gitterrohlings, die während der zweiten Belichtung mit dem Objektinformationsbild irgendwelchem Licht ausgesetzt waren, während der Behandlung mit dem Entwickler AZ 1350 vollständig entfernt werden, wird die gesamte gekreuzte Sinus-Gitterstruktur aus diesen speziellen belichteten Flächen und 45 Teilflächen entfernt, so dass an diesen Stellen freigelegte ebene Substratflächen übrigbleiben. Diese ebenen Flächen und Teilflächen des Substrats bilden die weissen Bereiche im wiederaufgebauten Bild, während die anderen Flächen und Teilflächen die schwarzen Bereiche im wiederaufgebauten Bild schaffen. 50 Der letzte Schritt besteht darin, aus der resultierenden Origi-nal-Photoresistaufzeichnung eine Metallmatrize herzustellen, mit der Kopien durch Warmpressen in thermoplastische Folien geprägt werden können. Mit diesem Verfahren konnten Aufzeichnungen geschaffen werden, die hochwertige Bilder in der 55 nullten Beugungsordnung mit voller neutraler Grauskala und einer Schwarzdichte von etwa 1,8 bringen.

3 Blatt Zeichnung

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Claims (7)

618795 PATENTANSPRÜCHE

1. Lichtfilter mit einer darauf aufgezeichneten, bei Beleuchtung mit polychromatischem Licht sichtbar werdenden alphanumerischen Information und einer Bildinformation mit einer Grauskala, welche praktisch unabhängig von der Beleuchtungsstärke ist, wobei die Aufzeichnungen Schwarz darstellende und Weiss darstellende Bereiche umfasst, wobei jeder Schwarz darstellende Bereich eine Beugungsstruktur darstellt, die mindestens ein Phasengitter mit einem im wesentlichen sinusförmigen Profil und einem solchen Linienabstand enthält, dass gebeugtes Licht aller höheren Beugungsordnungen vom Licht nullter Ordnung getrennt werden kann, wobei das genannte Phasengitter eine optische Spitze-zu-Spitze-Ampli-tude aufweist, die für das Licht nullter Ordnung eine wellenlängenabhängige Transmission des Phasengitters mit einem Minimum bei einer innerhalb des sichtbaren Spektrums liegenden Wellenlänge bewirkt, und wobei jeder Weiss darstellende Bereich aus einer praktisch nicht beugenden Struktur besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildinformation aus einer Mischung aus Schwarz und Weiss darstellenden Bereichen besteht, wobei die Schwarz darstellenden Bereiche einerseits gross gegenüber dem Gitterlinienabstand, aber andererseits so klein sind, dass sie visuell praktisch nicht auflösbar sind.

2. Lichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schwarz darstellende Bereich aus mindestens zwei überlagerten und zueinander winkelversetzten Phasengittern mit jeweils im wesentlichen sinusförmigem Profil besteht und dass sich die optischen Spitze-zu-Spitze-Amplituden der Phasengitter so voneinander unterscheiden, dass die Wellenlängenabhängigkeit der Transmission des Lichts nullter Beugungsordnung und damit der Grauskala über das sichtbare Spektrum kleiner ist als für den Fall, dass die optischen Spitze-zu-Spitze-Amplituden der Phasengitter alle denselben Wert haben.

3. Lichtfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwarz darstellenden Bereiche aus zwei überlagerten Phasengittern bestehen, die zueinander um praktisch 90° winkelversetzt sind, und dass sich die optischen Spitze-zu-Spitze-Amplituden der beiden Phasengitter um mindestens 100 Nano-meter voneinander unterscheiden.

4. Lichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem im wesentlichen transparenten Medium besteht, dass die beugende Struktur der Schwarz darstellenden Bereiche gebildet ist durch in Form eines Reliefmusters in eine Oberfläche dieses Mediums geprägte Phasengitter, und dass jeder Weiss darstellende Bereich aus einem im wesentlichen ebenen Teil der besagten Oberfläche des Mediums besteht.

5. Lichtfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schwarz darstellende Bereich aus mindestens zwei überlagerten und zueinander winkelversetzten Phasengittern mit im wesentlichen sinusförmigem Profil besteht, und dass sich die optischen Spitze-zu-Spitze-Amplituden der Phasengitter jeweils so voneinander unterscheiden, dass die Wellenlängenabhängigkeit der Transmission des Lichts nullter Beugungsordnung und damit der Grauskala über das sichtbare Spektrum kleiner ist als für den Fall, dass die optischen Spitze-zu-Spitze-Amplituden der verschiedenen Phasengitter alle denselben Wert haben.

6. Lichtfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwarz darstellenden Bereiche aus zwei einander überlagerten Phasengittern bestehen, die zueinander um praktisch 90° winkelversetzt sind, und dass sich die optischen Spitze-zu-Spitze-Amplituden der beiden Phasengitter um mindestens 100 Nanometer voneinander unterscheiden.

7. Lichtfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Spitze-zu-Spitze-Amplitude des einen der beiden Phasengitter praktisch 450 Nanometer und die optische Spitze-zu-Spitze-Amplitude des anderen der beiden Phasengitter praktisch 790 Nanometer beträgt.