WO2006108539A2 - Beugungsgitter und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Beugungsgitter und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

Info

Publication number
WO2006108539A2
WO2006108539A2 PCT/EP2006/003078 EP2006003078W WO2006108539A2 WO 2006108539 A2 WO2006108539 A2 WO 2006108539A2 EP 2006003078 W EP2006003078 W EP 2006003078W WO 2006108539 A2 WO2006108539 A2 WO 2006108539A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
diffraction grating
grating
radiation
diffraction
lattice
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2006/003078
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2006108539A3 (de
Inventor
Wittich Kaule
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke+Devrient GmbH
Original Assignee
Giesecke+Devrient GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke+Devrient GmbH filed Critical Giesecke+Devrient GmbH
Priority to EP06724031A priority Critical patent/EP1875315A2/de
Publication of WO2006108539A2 publication Critical patent/WO2006108539A2/de
Publication of WO2006108539A3 publication Critical patent/WO2006108539A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/128—Viewing devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1842—Gratings for image generation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1847—Manufacturing methods
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • G03H1/0808—Methods of numerical synthesis, e.g. coherent ray tracing [CRT], diffraction specific
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/30—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique discrete holograms only
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/003—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using security elements
    • G07D7/0032—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using security elements using holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2249—Holobject properties
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/0005—Adaptation of holography to specific applications
    • G03H1/0011—Adaptation of holography to specific applications for security or authentication
    • G03H2001/0016—Covert holograms or holobjects requiring additional knowledge to be perceived, e.g. holobject reconstructed only under IR illumination
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
    • G03H2001/043—Non planar recording surface, e.g. curved surface
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0476—Holographic printer
    • G03H2001/0482—Interference based printer
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2210/00—Object characteristics
    • G03H2210/20—2D object

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a diffraction grating for a diffractive optical element having one or more subregions, each containing a lattice pattern defined by a lattice constant and an angular orientation.
  • the invention further relates to a diffraction grating which can be produced in this way and to a spectral apparatus or a diffractive optical element which is equipped with such a diffraction grating.
  • Spectral or diffractive optical element sensors often include diffraction gratings. There is a need to design the diffraction gratings as compact as possible and adapted to the particular application.
  • the present invention seeks to provide a method for producing a diffraction grating of the type mentioned, which avoids the disadvantages of the prior art.
  • the design of the diffraction grating for a given application situation should be able to be determined in a simple manner.
  • such diffraction gratings should be able to be found which have a simple overall geometry when the predetermined imaging and dispersion properties are achieved.
  • a step a the position of at least one source, from which radiation is incident on the diffraction grating, and in a step b), the position of at least one target, to which the diffraction grating is intended to deflect the radiation, are specified.
  • the spatial position and orientation of the subregions as well as the lattice constant and the angular orientation of the lattice patterns, which are required in order to deflect the radiation incident on the diffraction grating from the source to the target are then determined in a step c).
  • n (r), k x (F) and k 2 (F) are the normal vector, the incident wave vector and the fail wave vector at reference point F
  • m is the diffraction order
  • g ( r) represent the grid vector for the considered sub-area.
  • H (F) indicates the local normal vector of the diffraction grating which describes the orientation of the grating in three-dimensional space. Due to the generally curved overall geometry of the diffraction grating, the normal vector n (r) may vary along the curved grating area, emphasized in relation (1) by the explicitly written location dependence of the normal vector, g or g (f), if one wishes to emphasize location dependence , represents the grid vector of the respective sub-area.
  • the grating vector g also indicates the orientation of the grating lines.
  • the incident light is characterized in relation (1) by one or more illumination vectors Jc 1 (F), each representing a vector of length 2 ⁇ / ⁇ i pointing from the source to the reference point of the considered subregion of the diffraction grating, ⁇ i being the Wavelength of light so that monochromatic light passes through illumination vectors. rather length and white light is described by illumination vectors of different lengths.
  • the emergent beam is indicated by light-rejection vectors Jc 2 (r), each representing a vector of length 2 ⁇ / ⁇ 2, pointing from the considered sub-range to a target point on the receiver array, m represents the diffraction order, and is an integer.
  • the diffraction grating is subdivided into subregions within which the vector quantities occurring are taken to be constant. They are therefore related to a reference point with coordinates r ⁇ (x ⁇ , y 0 , z 0 ) within a subarea.
  • the shape and size of the subregions are advantageously chosen so that this simplification represents a sufficiently good approximation for the given application.
  • the size of the subregions can be selected depending on the curvature of the diffraction grating so that regions of greater curvature are divided into smaller subregions.
  • the distance between the source and the diffraction grating or between the diffraction grating and the receiver can affect the required size of the subregions.
  • the sub-regions are advantageously divided into different groups that divert the radiation incident from the source toward different points of the extended target region.
  • the target consists, for example, of n pixels
  • the vector formula (1) is independent of coordinate systems.
  • the vectors can be anywhere in space.
  • the relationship (1) can be represented in various ways. Further details are given in the international patent application PCT / EP2004 / 011497, the disclosure of which is incorporated in the present application in this respect.
  • the overall geometry of the diffraction grating will specify before the calculation.
  • the determination of the spatial position and orientation of the subregions in step c) then takes place taking into account this predetermined overall geometry.
  • a flat overall geometry or a cylindrically curved overall geometry can be specified for the diffraction grating. Both geometries allow a particularly simple realization of the calculated diffraction gratings in a substrate.
  • the overall geometry of the diffraction grating in step c) can also be determined together with the spatial position and the orientation of the subregions.
  • such a diffraction structure is advantageously selected as being optimal / having the simplest possible overall geometry.
  • additional optical elements such as concave mirrors, mirror systems, lenses, prisms or other optical gratings, can be provided, which are arranged in the beam path between the source and the diffraction grating or between the diffraction grating and the target.
  • the type and position of these optical elements can now be predefined according to a first variant of the invention prior to the calculation.
  • the subregions and the grid patterns are then determined in step c) taking into account the predetermined optical elements.
  • the type and position of the optical elements in step c) are determined together with the subregions and the lattice patterns.
  • the aim is to obtain as simple and as simple as possible optical elements as simple as possible producible geometry of the diffraction grating, the entire system should meet the given dispersion and imaging properties. It is understood that various solutions are possible, which prove to be optimal from different points of view. This can be taken into account by a weighting of the individual sub-goals (few optical elements, simple optical elements, simple geometry of the diffraction grating, etc.) and / or by specifying certain tolerance thresholds or maximum values. For example, the default may be to determine a diffraction grating having a flat or cylindrically curved overall geometry using at most two concave mirrors to be arbitrarily placed in the beam path.
  • optical elements can be done by conventional methods. However, at least one of the optical elements in the determination in step c) is preferred by the relationship
  • n oE , k l oE and k 2 oE represent the normal vector, the incident wave vector or the fail wave vector, rrioE the diffraction order and g oE a grating vector for the optical element.
  • the occurring Vectors may be location-dependent without this being explicitly written in relation (2).
  • the optical elements can thereby be described with the same formalism as the diffraction grating itself.
  • the general form of the relationship (2) not only refractive optical elements such as mirrors, prisms or lenses can be obtained, but also diffractive optical elements having a diffraction optical grating.
  • varying local vectors Jt 1 (r) and Jc 2 (F) are used to determine the lattice constants and angular orientations in step c) over the surface of the diffraction grating, their directions being determined by the connecting line between the source and the reference point of the respective subarea are given the connecting line of reference point and destination, and which are determined separately for each sub-area.
  • the source from which the radiation is incident on the diffraction grating may be given as a point light source or as a spatially extended source, for example as an entrance slit.
  • the target is given in an advantageous embodiment as a spatially extended target, in particular as a one-dimensionally extended target, such as a linear array of photodiodes, a CCD line or an exit slit.
  • the one-dimensionally extended target may be straight or curved.
  • the incident radiation is spectrally split by the diffraction grating to different positions of the target, so that the spectral composition of the incident radiation can be analyzed.
  • the target is predefined as a plurality of pixels, wherein each of the pixels is assigned at least one subregion of the diffraction grating which deflects the incident radiation toward this pixel. Through the entirety of the sub-areas, the entire destination is captured.
  • each of the pixels is even assigned a group of subregions containing a plurality of subregions. The subregions of a group may be distributed over the surface of the diffraction grating.
  • a homogeneous illumination of the target can be achieved even with only partial illumination of the diffraction grating.
  • the target can form hidden information that becomes clear only when using an implement.
  • At least one of the subregions contains, in addition to the first lattice pattern, at least one further res grid pattern which superimposes the first grid pattern.
  • the lattice constant and the angular orientation of the first and the at least one further lattice pattern are advantageously determined together in step c).
  • the first and the at least one further grid pattern can be assigned to different sources and / or to different destinations.
  • the superimposed grid patterns can be written on top of each other or exposed to one another in the further course of the production.
  • the subregions are each filled with grating patterns, whose lattice constants and angular orientations are given by the lattice constants and angular orientations determined in step c) for this subrange.
  • the diffraction grating can be inscribed in step d), in particular by means of an optical or electron beam lithography method, onto a radiation-sensitive material, in particular a resist layer applied to a substrate plate, in order to bring about a change in state therein.
  • a relief structure is generated by the change of state.
  • a metallization layer is advantageously applied to the radiation-sensitive material and a galvanic impression is produced.
  • the impression or a further Abf orm the same is advantageously used as an embossing die for embossing a lattice structure in a substrate.
  • the diffraction grating is produced by means of electron beam lithography, with which grating lines of the highest quality and finest resolutions up to the nanometer range can be produced.
  • the methods described in the publications DE 10226115 Al and DE 10243413 Al can be used, which are included in the present application in this respect.
  • the diffraction grating is generated holographically in step d) by superposition of two coherent monochromatic radiation beams in a radiation-sensitive substrate.
  • the required beam configuration is determined using the relationship
  • ⁇ 1 and k 2 are the wave vectors of the two beams used for exposure
  • n is the normal vector of the substrate surface
  • g is the grating vector of the grating pattern to be generated. Further details for determining the beam configuration using relationship (3) are shown below.
  • the invention also includes a diffraction grating for a diffractive optical element producible by a method of the type described, wherein the diffraction grating has one or more subregions each containing a grating pattern defined by a grating pitch and an angular orientation.
  • the invention also includes a diffraction grating manufacturable in the manner described with open and hidden image information / wherein the open image information is visible under ambient lighting conditions and the hidden image information is clearly recognizable only with an aid.
  • the hidden image information may be designed to illuminate the diffraction grating with divergent monochromatic radiation and to view the information on a catcher screen.
  • the hidden image information is formed by a plurality of pixels, wherein each of the pixels is associated with at least a subregion of the diffraction grating which deflects the incident radiation toward this pixel.
  • the invention further comprises a spectral apparatus equipped with a spectrally splitting diffraction grating of the type described above.
  • the spectral apparatus can contain, in addition to the diffraction grating, further optical elements, such as concave mirrors, mirror systems, lenses, prisms or additional optical gratings.
  • the diffraction grating of the spectral apparatus is designed with a simple overall geometry, in particular with a planar or a cylindrically curved overall geometry.
  • the invention also includes a diffractive optical element equipped with a diffraction grating of the type described.
  • Fig. 2 shows a detail of a subregion of the diffraction grating for
  • FIG. 3 shows another spectrometer configuration with a diffraction grating according to an embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a general spectrometer configuration with a diffraction grating according to the invention and two optical elements arranged between the source and the diffraction grating or between the diffraction grating and the detector.
  • Fig. 6 is a sketch for illustrating the generation after
  • FIG. 10 shows a diffraction grating according to the invention which, in addition to open image information, contains hidden image information (hidden image), and FIG
  • FIG. 11 shows a banknote with a self-verifying security feature comprising a diffraction grating according to the invention and an optical element.
  • Fig. 1 shows schematically a spectrometer configuration with a diffraction grating according to a first embodiment of the invention.
  • the spectrometer configuration 10 contains as a radiation source a window 12, in which the luminous medium is, whose spectrum is to be determined.
  • the core element of the spectrometer is the diffraction grating 20, which deflects the impinging light beams 14 in such a way that the emergent beams 16 strike the receiver diode array 18 spectrally dissected.
  • the vector relationship (1) specified above is achieved according to the invention.
  • n (f) x (£, (F) - k 2 (F)) m ⁇ g (f)
  • N (f) denotes the local normal vector of the diffraction grating 20, which determines its orientation in three-dimensional space. writes. As can be seen from Fig. 1, the normal vector n (f) varies along the curved grating surface.
  • FIG. 2 A section of the lower region 22 is shown again in FIG. 2 for the purpose of illustrating the variables occurring. Since the vector quantities n, k x , k 2 and g are assumed to be constant within the sub-area 22, their location-dependence is not indicated in FIG. 2. Incidentally, in the context of this description, for the sake of brevity, the explicit indication of the existing location dependencies of the vector quantities is often omitted.
  • g denotes the lattice vector of subregion 22, where ⁇ the lattice constant a, that is the distance of the grid lines 24 represents.
  • the grating vector g indicates the orientation of the grating lines, which is shown in Fig. 2 relative to a reference direction 26 mit Vietnamese e of the azimuth angle ⁇ .
  • the incident light is characterized by one or more illumination vectors Ar 1 (r), each pointing from the source 12 to the reference point of the considered sub-region 22 of the diffraction grating.
  • the spectral distribution of the incident light can be taken into account by a distribution of ⁇ vectors of different lengths.
  • the emergent rays are described by light-rejection vectors k 2 (F), each pointing from the considered subregion 22 to a target point on the receiver diode array 18.
  • n (f) Hy ⁇ X 0 ⁇ O ' Z 0)' • ⁇ " ä ⁇ ( x ⁇ 5> O 5 z o) * " ⁇ jy (, x o>ya> z oJ + ä? ( ⁇ : ⁇ '> O 5 Z o)
  • f (x, y, z) 0 defines an area that can be arbitrarily curved and describes the overall geometry of the diffraction grating 20
  • F (x o , y o , z o ) is the reference point for the considered subregion for which the calculation is currently performed
  • F 1 ( ⁇ 1 , y x , z ⁇ ) the position of the source 12
  • the direction of the grid vector is given by the arrow from the zero point to the point defined by the coordinates (g x , g y , g z ).
  • the overall geometry of the diffraction grating does not become too complicated, it may be advisable to use one or more further optical elements, for example concave mirrors, a mirror system, a lens system, prisms or another optical grating, in the beam path between source and diffraction grating or between diffraction gratings and receiver array.
  • one or more further optical elements for example concave mirrors, a mirror system, a lens system, prisms or another optical grating, in the beam path between source and diffraction grating or between diffraction gratings and receiver array.
  • a concave mirror 32 is arranged in the beam path between the source 12 and the diffraction grating 30. assigns.
  • the beam path 34, 35 via the concave mirror 32 can now be considered in the following manner.
  • the concave mirror can be described by the relation (1).
  • the vector relationship (1) is general enough to also describe other optical elements, such as the concave mirror 32. In order to avoid confusion of the occurring quantities, the quantities relating to an additional optical element are given the index "oE.” For the description of optical elements, the vector relationship (1) then becomes in the form
  • a refractive surface is an area separating homogeneous media with refractive indices m and n2. If ⁇ represents the vacuum wavelength, then a refracting surface can be chosen
  • a flat or curved surface with another optical lattice ie a surface which primarily diffracts light but can also reflect and possibly refract light (with different media above and below the lattice), is characterized by the general form of the relationship (2) described with moE ⁇ 0 and a corresponding grid vector.
  • the concave mirror 32 is now included by description according to point i) in the calculation of the diffraction grating 30 in order to achieve a simpler overall geometry of the diffraction grating 30. While the configuration of FIG. 1 requires a diffraction grating 20 of overall bowl-shaped geometry that is relatively expensive to manufacture, the additional free parameter introduced by use of the concave mirror 32 allows the use of a diffraction grating 30 of simpler geometry. In the exemplary embodiment, a cylindrically curved diffraction grating 30 can be used, which is relatively easy to produce, for example, by means of electron beam lithography. The shape and position of the concave mirror 32 is calculated in step c) in such a way that results for the diffraction grating 30 as simple as possible overall geometry.
  • optical elements 42 and 44 respectively. are ordered.
  • the optical elements 42 and 44 are shown in the figure for illustrative purposes only as a concave mirror, but may also represent more complex optical systems and even contain even optical diffraction gratings, as these too are correctly described by relationship (2).
  • the additional optical elements 42, 44 can often achieve a particularly simple overall geometry of the diffraction grating 40, in particular a cylindrically curved or planar overall geometry.
  • the optical elements 42 and 44 are preferably integrated into the calculation of the diffraction grating 40, as already explained above and in conjunction with FIG. 3.
  • the diffraction gratings thus calculated can then be produced, for example, by means of electron beam lithography, as described in document PCT / EP2004 / 011497, the disclosure of which is incorporated in the present description to this extent.
  • the calculated diffraction gratings can also be produced holographically, wherein the above-mentioned vector relationship (1) can then be used a second time for the calculation of the required beam configuration, as described in more detail below.
  • holographic grating generally refers to a diffraction grating which is produced by superposition of two coherent monochromatic radiation beams in a radiation-sensitive substrate.
  • nx (k ⁇ - k 2 ) g (3)
  • both the beams k x and k 2 are incident coherent beams, while the relation (1) is an incident beam and a dropout beam.
  • the vectors Hc 1 and k 2 are in relationship (3) vectors of length 2 ⁇ / ⁇ , which point in the beam direction, where ⁇ is the wavelength of the radiation used for the exposure.
  • the surface normal n is a unit vector that is perpendicular to the substrate surface in the impact area of the overlapping laser beams.
  • the lattice vector g is a vector of length 2 ⁇ / a which lies in the lattice plane and is parallel to the lattice lines, where a represents the lattice constant.
  • the vectors can be location-dependent, without this being expressed explicitly in the notation.
  • the area normal vector n can vary arbitrarily in space when using the vector relationship (3).
  • unparallel beams and uneven, ie curved collecting surfaces can be included in the calculation in a simple manner.
  • 5 schematically shows a structure 50 for producing a diffraction grating according to the invention with a radiation-sensitive layer 52 at a collecting surface 54.
  • the monochromatic light beam 60 of a laser source (not shown) is split via a half mirror 62 into two partial beams 64A and 64B, which coherently overlap in the lower region 56 after being deflected by the mirrors 66A and 66B.
  • the forming standing wave field by intersecting with the collection surface 54, creates a grid pattern with lines of maximum intensity and with minimum intensity gaps and exposes this grid structure into the radiation sensitive layer 52.
  • the illustration of Fig. 6 illustrates the most important calculation quantities:
  • the vectors k ⁇ and k 2 are the wave vectors of the rays emanating from the points Qi and Ch respectively and incident on a point P of the curved collection surface 54, n is the surface normal unit vector of area 54 at point P and g is the local grid vector of the line pattern generated at point P by interference.
  • the radiation-sensitive layer 52 at the collecting surface 54 is preferably no thicker than the light wavelength ⁇ . It may be formed, for example, by a silver halide emulsion. After development, a transparent light-dark line pattern then results, which is transparent as a diffraction grating.
  • the radiation-sensitive layer 52 may be formed on the collection surface 54 by, for example, a photoresist layer.
  • a photoresist layer results after the development of a mountain and valley wave profile, which is suitable for further processing by molding, so that the diffraction grating can be replicated and duplicated.
  • the superimposed coherent monochromatic waves are sine waves, the peak and valley intensity profile resulting from interference also has a sinusoidal character, so that grid structures 70 with a sinusoidal cross-section result in a conventional photoresist, as shown in FIG. a) is shown.
  • the reference numeral 72 designates the substrate, the exposed layer is denoted by 74.
  • the grating profile may be implemented both as a reflective profile 80 as shown in Fig. 8 (a) or as a transparent refractive profile 82 as shown in Fig. 8 (b).
  • the grid surface is metallized or the grid is made entirely in metal, for example as a galvanic impression.
  • the grid is embossed in a transparent plastic, for example a thermoplastic or a UV-curing lacquer. If the grating is to reflect as well as refractory, a coating of high refractive index material such as zinc sulfide may be used.
  • the remaining regions can be covered with an opaque mask.
  • the areas under the mask then remain unexposed.
  • the subregions 56 can be successively exposed to different grating patterns, thus obtaining the desired diffraction grating.
  • the superimposition of given beams produces a clearly defined grid, the inverse is ambiguous, so that there are several beam configurations that lead to the same given grid.
  • a ⁇ / 2.
  • opposite generating beams with an intermediate angle ⁇ 180 ° are required, as well as a collecting surface which is perpendicular to the wavefronts of the standing wave field.
  • Larger lattice constants are obtained by choosing the intermediate angle between the generating beams smaller than 180 °, and / or tilting the catching plane against the wave fronts of the wave field.
  • the relationship (3) describes the correct orientation of the beams involved for any collecting surfaces F in general form.
  • the positions of the mirrors 66A and 66B, the position of the laser source, and / or the position of the collecting surface 54 can be adjusted accordingly.
  • changes to the beam configuration are usually very complex, one generally prepares several beam configurations side by side in one setup, which are then activated or deactivated with shutters can be described, for example, in the document EP 0467601 A2 in connection with dot-matrix devices.
  • Laser beams are generally thin on their own accord, as illustrated in FIG. By inserting apertures and / or by focusing the rays, one can even reach area diameters of 0.1 mm or less.
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a "hidden image” sensor 90, ie a test device for hidden image information in holograms and other hologram-like diffraction structures so-called “hidden image”), which is not recognizable without special measures.
  • a hologram 92 to be tested is illuminated with a laser, for example a commercially available laser pointer 94.
  • the hidden image information contained in the sample hologram 92 is reconstructed by the laser radiation in a characteristic direction 96 and projected onto the generally curved surface of a screen 100.
  • the screen 100 now includes a diffraction grating calculated according to the present invention having a plurality of subregions 102 configured to direct radiation emanating from the sample hologram 92 to the viewer 98.
  • the location of the laser source, the sample, and the viewer are generally dictated by the design of such a sensor, so that the viewing geometry is determined for the calculation of the diffraction grating for the screen 100.
  • the contrast and the luminous intensity of the reconstructed image can be substantially increased by a screen thus calculated according to the invention.
  • FIG 10 shows a diffraction grating 110 according to the invention which, in addition to open image information, contains hidden image information (hidden image) 112, which is represented in the figure by the letter sequence "PL." While the open image information already appears under ordinary lighting conditions, FIG hidden image information only clearly recognizable when using an aid.
  • hidden image hidden image
  • the diffraction grating 110 is designed to illuminate the grating with the divergent light of a point monochromatic light source 114, such as a light emitting diode, and to view the information on a trapping screen 116.
  • a point monochromatic light source 114 such as a light emitting diode
  • the diffraction grating 110 for each displayed point (x 2 , y 2 , z 1) of the hidden information 112, there are provided small subregions 118 which are assigned to this point and which deflect the radiation 120 incident from the point light source 114 toward this point ( Beam 122).
  • the lattice parameters for these subregions 118 are determined by the vector relationship (1)
  • n (f) x ⁇ k x (F) - k 2 (F)) m ⁇ g (r)
  • the subareas 118 associated with a point ix 2 , y 2 ⁇ 2 ) may be arbitrarily distributed on the surface of the diffraction grating 110 because the determination of the lattice parameters with the vector relationship (1) ensures that the incident radiation 120 will be at the associated point of hidden information is distracted.
  • a plurality of groups of sub-regions 118 are distributed over the surface of the diffraction grating 110, each associated with one of the points of the hidden information 112.
  • the diffraction grating 110 is illuminated with the divergent radiation of the light emitting diode 114, all of these subareas 118 are illuminated together, so that the entire hidden information 112, in the exemplary embodiment the letter sequence "PL", appears on the screen 116.
  • the interpretation of the hidden information of the diffraction grating 110 on the illumination with the divergent light of a light emitting diode has several advantages over the design of the illumination with a laser.
  • light-emitting diodes as well as the electrical control of the LEDs are much cheaper than laser diodes and their electrical control.
  • laser diodes are often allowed only with low intensity, so that the brightness of the hidden internal f ormations when viewing with laser diodes is limited. Such a restriction does not apply to light-emitting diodes.
  • Another advantage for security applications is that it requires more know-how to interpret the hidden information of a diffraction grating on divergent light than on parallel light.
  • the security value of a lattice thus designed for value documents, such as banknotes and the like, is thus significantly higher.
  • optical elements in the beam path between light source 114 and diffraction grating 110 or between diffraction grating 110 and catching screen 116, which are included in the calculation of the lattice parameters for the hidden information.
  • the diffraction grating for example, can be calculated so that certain optical elements for the recognizability of the hidden information are additionally required.
  • FIG. 11 shows a banknote 130 which contains in a window area a transparent diffraction grating 132 with hidden image information.
  • an optical element 136 for example a converging lens, is provided in a further window area.
  • the diffraction grating 132 is now calculated using the vector relationship (1) and the relationship (2) for the optical element 136 such that the hidden information will be recognizable only in the intended lighting configuration, if the optical element 136 by folding the bill on the diffraction grating 132 is laid.
  • the diffraction grating 132 may be configured to absorb the incident radiation without deflects the optical element 136 in diverging directions while focusing the radiation in combination with the optical element 136 on the collecting screen.
  • the diffraction grating 132 and the optical element 136 thus form a hard-to-copy self-verifying security feature for the banknote 130.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Beugungsgitters (20) für ein diffraktives optisches Element mit einem oder mehreren Unterbereichen (22), die jeweils ein durch eine Gitterkonstante und eine Winkelorientierung definiertes Gittermuster enthalten. Bei dem Verfahren wird die Position mindestens einer Quelle (12), von der aus Strahlung auf das Beugungsgitter (20) einfällt, sowie die Position mindestens eines Ziels (18), zu dem hin das Beugungsgitter (20) die Strahlung ablenken soll, vorgegeben. Die räumliche Lage und Orientierung der Unterbereiche (22) sowie die Gitterkonstante und die Winkelorientierung der Gittermuster, die erforderlich sind, um die von der Quelle (12) auf das Beugungsgitter (20) einfallende Strahlung auf das Ziel (18) hin abzulenken, werden unter Verwendung einer lokalen Vektorbeziehung bestimmt, die die Orientierung des Gitters im dreidimensionalen Raum, die einfallende und ausfallende Strahlung und die Lage und Orientierung der Gittermuster miteinander verknüpft.

Description

Beugungsgitter und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Beugungsgitters für ein diffraktives optisches Element mit einem oder mehreren Unterbereichen, die jeweils ein durch eine Gitterkonstante und eine Winkelorientierung definiertes Gittermuster enthalten. Die Erfindung betrifft ferner ein solchermaßen herstellbares Beugungsgitter sowie einen Spektralapparat oder ein diffraktives optisches Element, das mit einem solchen Beugungsgitter ausgestattet ist.
Sensoren für Spektraleigenschaften oder diffraktive optische Elemente enthalten oftmals Beugungsgitter. Dabei besteht ein Bedürfnis, die Beugungsgitter möglichst kompakt und dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst zu konzipieren.
Beugungs- und Interferenzeffekte lassen sich allerdings nach herrschender Meinung in der Fachwelt nicht durch ein geometrisches Strahlenmodell beschreiben. So schreibt etwa Graham Saxby in „Practical Holography", dass zwar sowohl die Photographie als auch die Holographie photographischen Film oder photographische Platten benützten, dass dies aber auch schon fast alles sei, was die beiden Verfahren gemeinsam hätten und dass man schon die Art und Weise, wie die beiden Bildertypen entstehen, nicht in denselben Begriffen beschreiben könne. Während man mithilfe eines einfachen Strahlendiagramms und elementarer Geometrie zeigen könne, wie eine Kameralinse ein optisches Bild produziert, müsse man zur Erklärung eines holographischen Bildes die Konzepte der Beugung und Interferenz bemühen, die beide Wellenphänomene darstellten (G. Saxby, Practical Holography, IOP Publishing Ltd. 2004, Seite 3). Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Beugungsgitters der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll die Auslegung des Beugungsgitters für eine vorgegebene Anwendungssituation in einfacher Weise bestimmt werden können. Auch sollen möglichst solche Beugungsgitter aufgefunden werden können, die bei Verwirklichung der vorgegebenen Abbildungs- und Dispersionseigenschaften eine einfache Gesamtgeometrie aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Beugungsgitter sowie ein Spektralapparat und ein diffraktives optisches Element mit einem solchen Beugungsgitter sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Herstellung eines Beugungsgitters für ein diffraktives optisches Element, das einen oder mehrere Unterbereiche aufweist, die jeweils ein durch eine Gitterkonstante und eine Winkelorientierung definiertes Gittermuster enthalten, wird gemäß der Erfindung wie folgt vorgegangen:
Zunächst werden in einem Schritt a) die Position mindestens einer Quelle, von der aus Strahlung auf das Beugungsgitter einfällt, und in einem Schritt b) die Position mindestens eines Ziels, zu dem hin das Beugungsgitter die Strahlung ablenken soll, vorgegeben. Mit diesen Vorgaben wird dann in einem Schritt c) die räumliche Lage und Orientierung der Unterbereiche sowie die Gitterkonstante und die Winkelorientierung der Gittermuster bestimmt, die erforderlich sind, um die von der Quelle auf das Beugungsgitter einfallende Strahlung auf das Ziel hin abzulenken. Erfindungsgemäß wird für diese Bestimmung die Vektorbeziehung n(r) x{kx{f) -k2{f) )= m - g{f) (1)
verwendet, wobei F jeweils einen Bezugsaufpunkt in dem betrachteten Unterbereich des Beugungsgitters darstellt, n(r ) , kx (F ) und k2 (F) den Normalenvektor, den Einfallswellenvektor bzw. den Ausfallswellenvektor im Bezugsaufpunkt F , m die Beugungsordnung und g(r) den Gittervektor für den betrachteten Unterbereich darstellen.
In der Beziehung (1) gibt H(F) den lokalen Normalenvektor des Beugungsgitters an, der die Orientierung des Gitters im dreidimensionalen Raum beschreibt. Aufgrund der im Allgemeinen gekrümmten Gesamtgeometrie des Beugungsgitters kann der Normalenvektor n(r) entlang der gekrümmten Gitterfläche variieren, was in Beziehung (1) durch die explizit geschriebene Ortsabhängigkeit des Normalenvektors betont wird, g oder g(f) , wenn man die Ortsabhängigkeit herausstellen möchte, stellt den Gittervektor des jeweiligen Unterbereichs dar. Die Größe
a = = 2π
%
gibt die Gitterkonstante a, also den Abstand der Gitterlinien im jeweiligen Unterbereich an. Der Gittervektor g gibt darüber hinaus die Orientierung der Gitterlinien an.
Das einfallende Licht wird in Beziehung (1) durch einen oder mehrere Beleuchtungsvektoren Jc1 (F) charakterisiert, die jeweils einen Vektor der Länge 2π/ λi darstellen, der von der Quelle zum Bezugsauf punkt des betrachteten Unterbereichs des Beugungsgitters zeigt, λi ist dabei die Wellenlänge des Lichts, so dass monochromatisches Licht durch Beleuchtungsvektoren glei- eher Länge und weißes Licht durch Beleuchtungsvektoren unterschiedlicher Länge beschrieben wird. Analog wird der ausfallende Strahl durch Lichtausfallsvektoren Jc2 (r) angegeben, die jeweils einen Vektor der Länge 2π/Ä2 darstellen, der vom betrachteten Unterbereich zu einem Zielpunkt an dem Empfängerarray zeigt, m stellt die Beugungsordnung dar und ist eine ganze Zahl. Vorzugsweise wird die Bestimmung in Schritt c) für die erste Beugungsordnung mit I m I = 1 durchgeführt.
Das Beugungsgitter wird im Rahmen der Erfindung in Unterbereiche aufgeteilt, innerhalb derer die auftretenden Vektorgrößen als konstant auf gefasst werden. Sie sind daher innerhalb eines Unterbereichs jeweils auf einen Bezugsaufpunkt mit den Koordinaten r ~ (xϋ,y0,z0) bezogen. Form und Größe der Unterbereiche werden mit Vorteil so gewählt, dass diese Vereinfachung für den vorgegebenen Anwendungsfall eine ausreichend gute Näherung darstellt. Beispielsweise kann die Größe der Unterbereiche abhängig von der Krümmung des Beugungsgitters gewählt werden, so dass Gebiete mit stärkerer Krümmung in kleinere Unterbereiche aufgeteilt werden. Auch der Abstand zwischen Quelle und Beugungsgitter oder zwischen Beugungsgitter und Empfänger kann die erforderliche Größe der Unterbereiche beeinflussen.
Da das Ziel, wie weiter unter genauer geschildert, in der Regel ein räumlich ausgedehnter Bereich ist, sind die Unterbereiche vorteilhaft in verschiedene Gruppen aufgeteilt, die die von der Quelle einfallende Strahlung auf verschiedene Punkte des ausgedehnten Zielbereichs hin ablenken. Besteht das Ziel beispielsweise aus n Bildpunkten, so können die Unterbereiche in n Gruppen aufgeteilt sein, wobei die Unterbereiche der Gruppe i, mit i = 1...n, dem i-ten Bildpunkt zugeordnet sind, und die einfallende Strahlung auf diesen Bildpunkt hin ablenken. Die Vektorformel (1) ist unabhängig von Koordinatensystemen. Die Vektoren können beliebig im Raum liegen. Je nach Wahl des Koordinatensystems und der zur Beschreibung konkret verwendeten Größen lässt sich die Beziehung (1) in verschiedener Weise darstellen. Nähere Details sind in der internationalen Patentanmeldung PCT/EP2004/ 011497 angegeben, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Gesamtgeometrie des Beugungsgitters vor der Berechnung vorgeben. Die Bestimmung der räumlichen Lage und Orientierung der Unterbereiche in Schritt c) erfolgt dann unter Berücksichtigung dieser vorgegebenen Gesamtgeometrie. Beispielsweise kann für das Beugungsgitter eine ebene Gesamtgeometrie oder eine zylindrisch gekrümmte Gesamtgeometrie vorgegeben werden. Beide Geometrien erlauben eine besonders einfache Verwirklichung der berechneten Beugungsgitter in einem Substrat.
Alternativ kann die Gesamtgeometrie des Beugungsgitters in Schritt c) auch zusammen mit der räumlichen Lage und der Orientierung der Unterbereiche bestimmt werden. Auch in diesem Fall wird vorteilhaft eine solche Beugungsstruktur als optimal ausgewählt/ die eine möglichst einfache Gesamtgeometrie aufweist.
Um Beugungsgittern mit besonders einfacher Gesamtgeometrie zu. erhalten, können zusätzliche optische Elemente, wie etwa Hohlspiegel, Spiegelsysteme, Linsen, Prismen oder weitere optische Gitter, vorgesehen werden, die im Strahlengang zwischen Quelle und Beugungsgitter bzw. zwischen Beugungsgitter und Ziel angeordnet werden. Die Art und Position dieser optischen Elemente kann nun gemäjß einer ersten Erfindungsvariante vor der Berechnung vorgegeben werden. Die Unterbereiche und die Gittermuster werden in Schritt c) dann unter Berücksichtigung der vorgegebenen optischen Elemente bestimmt.
Nach einer weiteren ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante werden Art und Position der optischen Elemente in Schritt c) zusammen mit den Unterbereichen und den Gittermustern bestimmt. Ziel ist dabei, mit möglichst wenigen und mit möglichst einfachen optischen Elementen eine möglichst einfach herstellbare Geometrie des Beugungsgitters zu erhalten, wobei das Gesamtsystem die vorgegebenen Dispersions- und Abbildungseigenschaften erfüllen soll. Es versteht sich, dass verschiedene Lösungen möglich sind, die sich unter unterschiedlichen Gesichtspunkten als optimal erweisen. Dem kann durch eine Gewichtung der einzelnen Teilziele (wenige optische Elemente, einfache optische Elemente, einfache Geometrie des Beugungsgitters etc.) und/ oder durch eine Vorgabe gewisser Toleranzschwellen oder Maximalwerte Rechnung getragen werden. Beispielsweise kann die Vorgabe lauten, ein Beugungsgitter mit ebener oder zylindrisch gekrümmter Gesamtgeometrie unter Verwendung von höchstens zwei beliebig im Strahlengang zu platzierenden Hohlspiegeln zu bestimmen.
Die Berücksichtigung der optischen Elemente kann durch herkömmliche Verfahren erfolgen. Bevorzugt wird aber zumindest eines der optischen Elemente bei der Bestimmung in Schritt c) durch die Beziehung
noE X
Figure imgf000008_0001
moESoE (2)
modelliert, wobei noE , kl oE und k2 oE den Normalenvektor, den Einfallswellenvektor bzw. den Ausfallswellenvektor, rrioE die Beugungsordnung und goE einen Gittervektor für das optische Element darstellen. Die auftretenden Vektoren können ortsabhängig sein, ohne dass dies in Beziehung (2) explizit geschrieben wäre.
Wie weiter unter im Detail dargestellt, lassen sich die optischen Elemente dadurch mit demselben Formalismus wie das Beugungsgitter selbst beschreiben. Durch die allgemeine Form der Beziehung (2) können nicht nur refraktive optische Elemente, wie Spiegel, Prismen oder Linsen, erf asst werden, sondern auch diffraktive optische Elemente, die ein optisches Beugungsgitter aufweisen.
Eine spiegelnde Fläche lässt sich beispielsweise mithilfe von Beziehung (2) beschreiben, indem man moE = 0 setzt und λi = Xz1 also &1 K>(oE k, 2,oE fordert.
Eine brechende Fläche, die homogene Medien mit den Brechungsindizes m und τ\2 voneinander trennt, wird durch die Wahl mOE = 0, λi = λ/m, und λ/n2, mit der Vakuumwellenlänge λ, beschrieben. Durch geeignete Wahl der Flächen lassen sich auf diese Weise Spiegel, Linsen, Prismen und dergleichen problemlos beschreiben. Optische Elemente mit einem Beugungsgitter werden durch die allgemeine Form der Beziehung (2) mit moE Φ 0 erfasst.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante werden zur Bestimmung der Gitterkonstanten und Winkelorientierungen in Schritt c) über die Fläche des Beugungsgitters variierende lokale Vektoren Jt1 (r) und Jc2 (F) verwendet, deren Richtungen durch die Verbindungslinie von Quelle und dem Bezugsaufpunkt des jeweiligen Unterbereichs bzw. die Verbindungslinie von Bezugsaufpunkt und Ziel gegeben sind, und die für jeden Unterbereich getrennt bestimmt werden. Dadurch kann sowohl der Krümmung als auch der endlichen Ausdehnung des Beugungsgitters Rechnung getragen werden. Die Quelle, von der aus die Strahlung auf das Beugungsgitter einfällt, kann als Punktlichtquelle oder als räumlich ausgedehnte Quelle, beispielsweise als ein Eintrittsspalt, vorgegeben sein. Das Ziel wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung als räumlich ausgedehntes Ziel vorgegeben, insbesondere als eindimensional ausgedehntes Ziel, wie etwa ein lineares Array von Photodioden, eine CCD-Zeile oder ein Austrittsspalt. Je nach Anwendung kann das eindimensional ausgedehnte Ziel gerade oder gekrümmt sein. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, die Strahlung einer Quelle auf einen gekrümmten Austrittsspalt für die weitere Auswertung der Strahlung abzubilden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die einfallende Strahlung vom Beugungsgitter spektral aufgespaltet auf verschiedene Positionen des Ziels abgelenkt wird, so dass die spektrale Zusammensetzung der einfallenden Strahlung analysiert werden kann.
Bei einer anderen vorteilhaften Erfindungsvariante wird das Ziel als eine Mehrzahl von Bildpunkten vorgegeben, wobei jedem der Bildpunkte zumindest ein Unterbereich des Beugungsgitters zugeordnet ist, der die einfallende Strahlung auf diesen Bildpunkt hin ablenkt. Durch die Gesamtheit der Unterbereiche wird so das gesamte Ziel erfasst. Vorteilhaft ist jedem der Bildpunkte sogar eine Gruppe von Unterbereichen zugeordnet, die eine Mehrzahl von Unterbereichen enthält. Die Unterbereiche einer Gruppe können über die Fläche des Beugungsgitters verteilt sein. Dadurch kann auch bei einer nur teilweisen Beleuchtung des Beugungsgitters eine homogene Ausleuchtung des Ziels erreicht werden. Das Ziel kann insbesondere eine versteckte Information bilden, die nur bei Verwendung eines Hilfsmittels klar erkennbar wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung enthält zumindest einer der Unterbereiche neben dem ersten Gittermuster zumindest ein weite- res Gittermuster, welches das erste Gittermuster überlagert. Die Gitterkonstante und die Winkelorientierung des ersten und des zumindest einen weiteren Gittermusters werden vorteilhaft gemeinsam in Schritt c) bestimmt. Insbesondere können das erste und das zumindest eine weitere Gittermuster verschiedenen Quellen und/ oder verschiedenen Zielen zugeordnet sein. Die überlagerten Gittermuster können im weiteren Verlauf der Herstellung beispielsweise übereinander geschrieben oder übereinander belichtet werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird in einem weiteren Verfahrensschritt d)
ein Beugungsgitter mit einem oder mehreren Unterbereichen mit der in Schritt c) bestimmten Lage und Orientierung in einem Substrat erzeugt, und
werden die Unterbereiche jeweils mit Gittermustern gefüllt, deren Gitterkonstanten und Winkelorientierungen durch die in Schritt c) für diesen Unterbereich bestimmten Gitterkonstanten und Winkelorientierungen gegeben sind.
Das Beugungsgitter kann in Schritt d) insbesondere mittels eines optischen oder eines Elektronenstrahl-Lithographieverfahrens einem strahlungsempfindlichen Material, insbesondere einer auf einer Substratplatte aufgebrachten Resistschicht, eingeschrieben werden, um in diesem eine Zustandsände- rung herbeizuführen. Vorzugsweise wird durch die Zustandsänderung eine Reliefstruktur erzeugt. Nach der Herstellung der Reliefstruktur wird vorteilhaft eine Metallisierungsschicht auf das strahlungsempfindliche Material aufgebracht und eine galvanische Abformung erzeugt. Die Abformung oder eine weitere Abf ormung derselben wird mit Vorteil als Prägestempel zum Prägen einer Gitterstruktur in ein Substrat verwendet.
In einer bevorzugten Erfindungsvariante wird das Beugungsgitter mittels Elektronenstrahl-Lithographie hergestellt, mit der Gitterlinien in höchster Qualität und feinsten Auflösungen bis in den Nanometerbereich erzeugt werden können. Insbesondere können die in den Druckschriften DE 10226115 Al und DE 10243413 Al beschriebenen Verfahren eingesetzt werden, die insoweit in die vorliegende Anmeldung einbezogen werden.
Gemäß einer anderen, ebenfalls bevorzugten Erfindungsvariante wird das Beugungsgitter in Schritt d) holographisch durch Überlagerung zweier kohärenter monochromatischer Strahlenbündel in einem strahlungsempfindlichen Substrat erzeugt. Die dazu erforderliche Strahlenkonfiguration wird unter Verwendung der Beziehung
Figure imgf000012_0001
bestimmt, wobei ^1 und k2 die Wellenvektoren der beiden zur Belichtung verwendeten Strahlenbündel sind, n der Normalenvektor der Substratoberfläche und g der Gittervektor des zu erzeugenden Gittermusters ist. Weitere Details zur Bestimmung der Strahlenkonfiguration mithilfe von Beziehung (3) sind weiter unten dargestellt.
Die Erfindung enthält auch ein nach einem Verfahren der beschriebenen Art herstellbares Beugungsgitter für ein diffraktives optisches Element, wobei das Beugungsgitter einen oder mehrere Unterbereiche aufweist, die jeweils ein durch eine Gitterkonstante und eine Winkelorientierung definiertes Gittermuster enthalten. Die Erfindung enthält auch ein in der beschriebenen Weise herstellbares Beugungsgitter mit einer offenen und einer versteckten Bildinformation/ wobei die offene Bildinformation unter ambienten Beleuchtungsbedingungen sichtbar ist und die versteckte Bildinformation nur mit einem Hilfsmittel klar erkennbar ist. Insbesondere kann die versteckte Bildinformation auf die Beleuchtung des Beugungsgitters mit divergenter monochromatischer Strahlung und die Betrachtung der Information auf einem Auffangschirm ausgelegt sein.
Bevorzugt ist die versteckte Bildinformation durch eine Mehrzahl von Bildpunkten gebildet, wobei jedem der Bildpunkte zumindest ein Unterbereich des Beugungsgitters zugeordnet ist, der die einfallende Strahlung auf diesen Bildpunkt hin ablenkt.
Die Erfindung umfasst weiter einen Spektralapparat, der mit einem spektral aufspaltenden Beugungsgitter der oben beschriebenen Art ausgestattet ist. Der Spektralapparat kann neben dem Beugungsgitter weitere optische Elemente, wie Hohlspiegel, Spiegelsysteme, Linsen, Prismen oder zusätzliche optische Gitter, enthalten. Mit Vorteil ist das Beugungsgitter des Spektralapparats mit einer einfachen Gesamtgeometrie, insbesondere mit einer ebenen oder einer zylindrisch gekrümmten Gesamtgeometrie ausgebildet. Die Erfindung umfasst auch ein diffraktives optisches Element, das mit einem Beugungsgitter der beschriebenen Art ausgestattet ist.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß- stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Spektrometer-
Konfiguration mit einem Beugungsgitter nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Unterbereichs des Beugungsgitters zur
Veranschaulichung der auftretenden Größen,
Fig. 3 eine andere Spektrometer-Konfiguration mit einem Beugungsgitter nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4 eine allgemeine Spektrometer-Konfiguration mit einem erfindungsgemäßen Beugungsgitter und zwei zwischen Quelle und Beugungsgitter bzw. zwischen Beugungsgitter und Detektor angeordneten optischen Elementen,
Fig. 5 einen Aufbau zur Erzeugung erfindungsgemäßer Beugungsgitter,
Fig. 6 eine Skizze zur Veranschaulichung der bei der Erzeugung nach
Fig. 5 auftretenden Größen,
Fig. 7 in (a) bis (c) verschiedene Gitterprofile für erfindungsgemäße
Beugungsgitter,
Fig. 8 in (a) ein reflektierendes Gitterprofil und in (b) ein transparentes brechendes Gitterprofil eines erfindungsgemäßen Beugungsgitters, Fig. 9 einen „Hidden Image"~Sensor mit einem erfindungsgemäßen
Beugungsgitter zur Erhöhung von Kontrast und Lichtstärke der rekonstruierten versteckten Information,
Fig. 10 ein erfindungsgemäßes Beugungsgitter, das neben einer offenen Bildinformation eine versteckte Bildinformation (Hidden Image) enthält, und
Fig. 11 eine Banknote mit einem selbstverifizierenden Sicherheitsmerkmal aus einem erfindungsgemäßen Beugungsgitter und einem optischen Element.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Spektrometer-Konfiguration mit einem Beugungsgitter nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Spektrometer-Konfiguration 10 enthält als Strahlungsquelle ein Fenster 12, in dem sich das leuchtende Medium befindet, dessen Spektrum ermittelt werden soll. Kernelement des Spektrometers ist das Beugungsgitter 20, das die auftreffenden Lichtstrahlen 14 so ablenkt, dass die ausfallenden Strahlen 16 spektral zerlegt auf das Empfängerdiodenarray 18 treffen.
Um das Beugungsgitter 20 optimal zu gestalten, so dass es sowohl Dispersionseigenschaften als auch abbildende Eigenschaften hat, die dem speziellen Anwendungsfall möglichst gut gerecht werden, wird erfindungsgemäß die weiter oben angegebene Vektorbeziehung (1)
n(f) x (£, (F) - k2 (F) )= m ■ g(f)
verwendet. Dabei bezeichnet n(f) den lokalen Normalenvektor des Beugungsgitters 20, der dessen Orientierung im dreidimensionalen Raum be- schreibt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, variiert der Normalenvektor n(f) entlang der gekrümmten Gitterfläche.
Das Beugungsgitter wird im Rahmen der Erfindung in kleine Unterbereiche 22 aufgeteilt, innerhalb derer der Normalenvektor n(f) , wie auch die anderen auftretenden Vektorgrößen, für einen Bezugsaufpunkt mit den Koordinaten f = (xQ , yϋ , z0 ) in guter Näherung als konstant auf gef asst werden kann.
Einer der Unterbereiche 22 des Beugungsgitters 20 ist in Fig. 1 schematisch eingezeichnet. Ein Ausschnitt des Unterbereichs 22 ist in Fig. 2 nochmals zur Veranschaulichung der auftretenden Größen dargestellt. Da die Vektorgrößen n , kx , k2 und g innerhalb des Unterbereichs 22 als konstant auf gefasst werden, ist ihre Ortsabhängigkeit in Fig. 2 nicht angegeben. Im Übrigen wird auch im Rahmen dieser Beschreibung der kürzeren Darstellung halber oft auf die explizite Angabe der bestehenden Ortsabhängigkeiten der Vektorgrößen verzichtet.
Weiter mit Bezug auf Fig. 2 bezeichnet g den Gittervektor des Unterbereichs 22, wobei α
Figure imgf000016_0001
die Gitterkonstante a, also den Abstand der Gitterlinien 24 darstellt. Zusätzlich gibt der Gittervektor g die Orientierung der Gitterlinien an, die in Fig. 2 relativ zu einer Referenzrichtung 26 mithilf e des Azimutwinkels ω dargestellt ist.
Wie oben erläutert, wird das einfallende Licht durch einen oder mehrere Beleuchtungsvektoren Ar1 (r ) charakterisiert, die jeweils von der Quelle 12 zum Bezugsaufpunkt des betrachteten Unterbereichs 22 des Beugungsgitters zeigen. Die Spektralverteilung des einfallenden Lichts kann dabei durch eine Verteilung von ^-Vektoren unterschiedlicher Länge berücksichtigt werden. Die ausfallenden Strahlen werden durch Lichtausfallsvektoren k2 (F) beschrieben, die jeweils vom betrachteten Unterbereich 22 zu einem Zielpunkt an dem Empfängerdiodenarray 18 zeigen. Der spektralen Aufspaltung des Lichts kann dadurch Rechnung getragen werden, dass Länge und Richtung der k2 - Vektoren so korreliert werden, dass vorbestimmte Spektralanteile des ausfallenden Lichts zu vorbestimmten Positionen des Empfängerarrays 18 hin abgelenkt werden, m stellt die Beugungsordnung dar und ist eine ganze Zahl. Zweckmäßig wird das Beugungsgitter 20 für die erste Beugungsordnung ausgelegt, so dass m = +1 oder -1 ist.
Werden die betrachteten Vektoren komponentenweise geschrieben und die in Beziehung (1) angegebene Berechnung durchgeführt, so erhält man für die Erzeugung von Beugungsgittern die folgenden Formelsätze:
A) Formelsatz 2a für Beugungsgitter auf beliebig gekrümmten Flächen:
n(f) = Hy \X0 » ^O ' Z0 ) ' •γ"äϊ(xθ5 >O 5 zo) *"ϊjy (,xo > ya >zoJ + ä?(Λ:θ'>O 5Zo)
Figure imgf000017_0001
m -g(r) = n(r)x[kλ(r)- k2(r) ) wobei f(x,y,z) = 0 eine Fläche definiert, die beliebig gekrümmt sein kann und die Gesamtgeometrie des Beugungsgitters 20 beschreibt, F = (xo,yo,zo) der Bezugsaufpunkt für den betrachteten Unterbereich ist, für den die Berechnung aktuell durchgeführt wird, F1 = (^1 ,yx,zλ) die Position der Quelle 12 und F2 = (^25>) 2'Z 2) die Position des Photoelements im Photoarray 18 darstellt, zu dem die Strahlung der Wellenlänge Xz gelenkt werden soll.
Die Berechnung mit der Beziehung (1) liefert dann für jeden der Unterbereiche 22 des Gitterbilds einen Gittervektor g in Form eines Zahlentripels S = (gx> gy> Sz) • Daraus erhält man die Gitterkonstante
Figure imgf000018_0001
Die Richtung des Gittervektors ist durch den Pfeil vom Nullpunkt zu dem Punkt, der durch die Koordinaten (gx, gy, gz) definiert ist, gegeben. Mit der
Gitterkonstanten a, der Richtung des Gittervektors und der Richtung des Gitternormalenvektors n(f) für jeden Unterbereich ist das Beugungsgitter vollständig beschrieben.
B) Formelsatz 2b für ebene Beugungsgitter:
Für Beugungsgitter mit einer ebenen Gesamtgeometrie ergibt sich eine einfachere Darstellung, da sich die Gitterorientierung in jedem Unterbereich 22 dann statt durch Vektoren Hund g durch einen einzigen Winkel, nämlich beispielsweise den oben genannten Azimutwinkel ω beschreiben lässt. Legt man das Beugungsgitter in die xy-Ebene und bezeichnet den Winkel, den der Gittervektor mit der y- Achse bildet, als Azimutwinkel ω, so ergibt sich die Gitterkonstante für ein ebenes Beugungsgitter zu
Figure imgf000019_0001
und der Azimutwinkel aus
Δ. tanω = — — ,
wobei die Größen Δx und Δy definiert sind durch
Figure imgf000019_0002
Auch hier stellt r = (xϋ,y0,zQ) den Bezugsauf punkt für den betrachteten Unterbereich, F, = (X15JZ15Z1) die Position der Quelle 12 und T2 = (x2,y2,z2) die Position des Photoelements im Photoarray 18 dar.
Damit die Gesamtgeometrie des Beugungsgitters nicht zu kompliziert wird, empfiehlt es sich unter Umständen, ein oder mehrere weitere optische Elemente, beispielsweise Hohlspiegel, ein Spiegelsystem, ein Linsensystem, Prismen oder ein weiteres optisches Gitter, in den Strahlengang zwischen Quelle und Beugungsgitter bzw. zwischen Beugungsgitter und Empfänger- array einzubringen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.3 ist zur Illustration der Vorgehens- weise bei Einbeziehung weiterer optischer Elemente ein Hohlspiegel 32 in dem Strahlengang zwischen der Quelle 12 und dem Beugungsgitter 30 ange- ordnet. Der Strahlengang 34, 35 über den Hohlspiegel 32 kann nun in folgender Weise berücksichtigt werden.
Auch der Hohlspiegel kann mithilfe der Beziehung (1) beschrieben werden. Die Vektorbeziehung (1) ist allgemein genug, um auch andere optische Elemente, wie etwa den Hohlspiegel 32, beschreiben zu können. Um Verwechslungen der auftretenden Größen zu vermeiden, werden die sich auf ein zusätzliches optisches Element beziehenden Größen mit dem Index „oE" versehen. Zur Beschreibung optischer Elemente wird die Vektorbeziehung (1) dann in der Form
"oE X [KoB ~ KoE J = ™oBgoE (2)
geschrieben, wobei die auftretenden Vektoren ortsabhängig sein können, ohne dass dies in Beziehung (2) explizit angegeben wäre.
i) Eine spiegelnde Fläche wird von Beziehung (2) nun dadurch beschrieben, dass moE
Figure imgf000020_0001
also kXfiE = k2 oE gefordert wird. In diesem Fall ist der Summenvektor aus ausfallendem und invertiertem einfallenden Lichtstrahl parallel zum Flächennormalenvektor, d. h., der Mittelvektor zwischen Lichteinfall und Lichtausfall steht senkrecht auf der spiegelnden Fläche. Der Hohlspiegel 32 kann so, wie jeder beliebige andere Spiegel, durch eine Modellierung mit einer entsprechend gekrümmten spiegelnden Fläche in die Berechnung in Schritt c) einbezogen werden.
ii) Eine brechende Fläche ist eine Fläche, die homogene Medien mit den Brechungsindizes m und n2 voneinander trennt. Stellt λ die Vakuumwellenlänge dar, so lässt sich eine brechende Fläche durch die Wahl
Figure imgf000021_0001
berücksichtigen. Eine Linse lässt sich so beispielsweise durch entsprechend gekrümmte Linsenflächen mit m = nLuft und n2 = nαas berücksichtigen.
iii) Eine ebene oder gekrümmte Fläche mit einem weiteren optischen Gitter, also eine Fläche, die in erster Linie Licht beugt, aber Licht auch spiegeln und gegebenenfalls brechen kann (bei unterschiedlichen Medien über und unter dem Gitter), wird durch die allgemeine Form der Beziehung (2) mit moE ≠ 0 und einem entsprechenden Gittervektor beschrieben.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 wird der Hohlspiegel 32 nun durch Beschreibung entsprechend Punkt i) in die Berechnung des Beugungsgitters 30 mit einbezogen, um eine einfachere Gesamtgeometrie des Beugungsgitters 30 zu erreichen. Während die Konfiguration der Fig. 1 ein Beugungsgitter 20 mit schüsseiförmiger Gesamtgeometrie erfordert, das vergleichsweise aufwändig herzustellen ist, gestattet der durch den Einsatz des Hohlspiegels 32 eingeführte zusätzliche freie Parameter die Verwendung eines Beugungsgitters 30 mit einfacherer Geometrie. Im Ausführungsbeispiel kann ein zylindrisch gebogenes Beugungsgitter 30 verwendet werden, das beispielsweise mithilfe von Elektronenstrahl-Lithographie vergleichsweise einfach herzustellen ist. Die Gestalt und Position des Hohlspiegels 32 wird dazu in Schritt c) in der Weise berechnet, dass sich für das Beugungsgitter 30 eine möglichst einfache Gesamtgeometrie ergibt.
Fig. 4 zeigt eine allgemeine Spektrometer-Konfiguration, bei der nicht nur im einfallenden Strahl zwischen der Quelle 12 und dem Beugungsgitter 40, sondern auch im ausfallenden Strahl zwischen dem Beugungsgitter 40 und dem Detektor bzw. Empfängerdiodenarray 18 optische Elemente 42 bzw.44 an- geordnet sind. Die optischen Elemente 42 und 44 sind in der Figur zu Illustration lediglich als Hohlspiegel dargestellt, können jedoch auch komplexere optische Systeme darstellen und sogar selbst optische Beugungsgitter enthalten, da auch diese durch die Beziehung (2) korrekt beschrieben werden.
Durch die zusätzlichen optischen Elemente 42, 44 lässt sich oft eine besonders einfache Gesamtgeometrie des Beugungsgitters 40, insbesondere eine zylindrisch gekrümmte oder ebene Gesamtgeometrie erreichen. Vorzugsweise werden dazu die optischen Elemente 42 und 44 mit in die Berechnung des Beugungsgitters 40 integriert, wie bereits weiter oben und in Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert.
Die so berechneten Beugungsgitter lassen sich dann beispielsweise mithilfe der Elektronenstrahl-Lithographie herstellen, wie in der Druckschrift PCT/EP2004/ 011497 beschrieben, deren Offenbarung insoweit in die vor- - liegende Beschreibung aufgenommen wird.
Die berechneten Beugungsgitter lassen sich auch holographisch herstellen, wobei die oben angegebene Vektorbeziehung (1) für die Berechnung der erforderlichen Strahlenkonfiguration dann ein weiteres Mal angewendet werden kann, wie nachfolgend genauer beschrieben. Der Begriff „holographisches Gitter" bezeichnet dabei allgemein ein Beugungsgitter, das durch Überlagerung zweier kohärenter monochromatischer Strahlenbündel in einem strahlungsempfindlichen Substrat erzeugt wird.
Während die Fachwelt bisher allgemein davon ausgeht, dass sich Beugungsund Interferenzeffekte, wie etwa Hologramme, nicht durch ein geometrisches Strahlenmodell beschreiben lassen (siehe etwa Graham Saxby, Practical Holography, IOP Publishing Ltd. 2004, Seite 3), können mithilfe der Vektor- beziehung (1) auch Wellenerscheinungen, wie Beugungs- und Interferenzeffekte am Gitter, und gewisse Aspekte der Holographie mit einem Strahlenmodell geometrisch beschrieben werden, eben auch die Erzeugung holographischer Gitterstrukturen durch Überlagerung kohärenter Strahlen.
Um ein Gittermuster zu berechnen, das in ein Substrat durch Belichtung mit einer Laserquelle eingebracht werden soll, wird die Vektorbeziehung (1) mit m = 1 in die Form (3) gebracht:
n x(kλ - k2)= g (3)
Man beachte, dass in der Beziehung (3) beide Strahlen kx und k2 einfallende kohärente Strahlen sind, während es sich in der Beziehung (1) um einen einfallenden und einen ausfallenden Strahl handelt. Die Vektoren Hc1 und k2 sind in Beziehung (3) Vektoren der Länge 2π/λ, welche in Strahlrichtung zeigen, wobei λ die Wellenlänge der zur Belichtung verwendeten Strahlung ist. Die Flächennormale n ist ein Einheitsvektor, der senkrecht auf der Substratoberfläche im Auftreffbereich der sich überlagernden Laserstrahlen steht. Der Gittervektor g ist ein Vektor der Länge 2π/a, welcher in der Gitterebene liegt und parallel zu den Gitterlinien ist, wobei a die Gitterkonstante darstellt. Auch hier versteht sich, dass die Vektoren ortsabhängig sein können, ohne dass dies in der Notation explizit zum Ausdruck gebracht wird.
Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten wellenoptischen Beschreibungen zur Erzeugung holographischer Gitter kann der Flächen- normalenvektor n bei Verwendung der Vektorbeziehung (3) beliebig im Raum variieren. Damit lassen sich, wie im Folgenden gezeigt, auch unparallele Strahlenbündel und unebene, d. h. gekrümmte Auffangflächen in einfacher Weise in die Berechnung einbeziehen. Fig. 5 zeigt schematisch einen Aufbau 50 zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Beugungsgitters mit einer strahlungsempfindlichen Schicht 52 an einer Auffangfläche 54. Um einem Unterbereich 56 der strahlungsempfindli- chen Schicht ein Gittermuster 58 einzuschreiben, "wird eine räumliche Überlagerung zweier kohärenter monochromatischer Strahlbündel erzeugt. Dazu wird der monochromatische Lichtstrahl 60 einer selbst nicht gezeigten Laserquelle über einen Halbspiegel 62 in zwei Teilstrahlen 64A und 64B aufgespaltet, die sich nach Umlenkung durch die Spiegel 66A und 66B im Unterbereich 56 kohärent überlagern.
Das sich ausbildende stehende Wellenfeld erzeugt durch den Schnitt mit der Auffangfläche 54 ein Gittermuster mit Linien maximaler Intensität und mit Zwischenräumen minimaler Intensität und belichtet diese Gitterstruktur in die strahlungsempfindliche Schicht 52 ein. Die Darstellung der Fig. 6 veranschaulicht die wichtigsten Berechnungsgrößen: Die Vektoren kλ und k2 sind die Wellenvektoren der von den Punkten Qi bzw. Ch ausgehenden und in einem Punkt P der gekrümmten Auffangfläche 54 auf treffenden Strahlen, n ist der Flächennormalen-Einheitsvektor auf der Fläche 54 im Punkt P und g der lokale Gittervektor des im Punkt P durch Interferenz erzeugten Linienmusters.
Die Gitterstruktur im Punkt P berechnet sich nun nach der Vektorbeziehung (3), wobei alle Größen kχι k2, n und g von der Lage des Punktes P auf der Auffangfläche 54 abhängen. Wird die Auffangfläche durch eine beliebig gekrümmte Fläche F(x,y, z) = 0 beschrieben und stellen (x0, ^05Z0) die Koordinaten des Punktes P auf der Fläche 54, für den die Berechnung gerade durchgeführt wird, (xx , yι , Z1 ) die Position der ersten Lichtquelle Qi und (x2 ,y2,z2) die Position der zweiten Lichtquelle Qi dar, so ergibt sich
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000025_0002
woraus man mit Beziehung (3) den lokalen Gittervektor g in Form eines Zahlentripels g - (gx,gy,gz) und daraus die Gitterkonstante
Figure imgf000025_0003
erhält. Die genannten Formeln gelten auch, wenn sich die Strahlquellen Qi und Q2 auf verschiedenen Seiten der Auffangfläche 54 befinden.
Die strahlungsempfindliche Schicht 52 an der Auffangfläche 54 ist vorzugsweise nicht dicker als die Lichtwellenlänge λ. Sie kann beispielsweise durch eine Silberhalogenid-Emulsion gebildet sein. Nach der Entwicklung ergibt sich dann ein transparentes Hell-Dunkel-Linienmuster, das in Durchsicht als Beugungsgitter wirksam ist.
Alternativ kann die strahlungsempfindliche Schicht 52 an der Auffangfläche 54 beispielsweise durch eine Photoresistschicht gebildet sein. In diesem Fall ergibt sich nach der Entwicklung ein Berg- und Tal- Wellenprofil, welches zur Weiterverarbeitung durch Abformung geeignet ist, so dass das Beugungsgitter repliziert und vervielfältigt werden kann. Da es sich bei den überlagerten kohärenten monochromatischen Wellen um Sinuswellen handelt, hat auch das sich durch Interferenz ergebende Berg- und Tal-Intensitätsprofil Sinuscharakter, so dass sich in einem üblichen Pho- toresist Gitterstrukturen 70 mit sinusförmigem Querschnitt ergeben, wie in Fig. 7(a) dargestellt. Das Bezugszeichen 72 bezeichnet dabei das Substrat, die belichtete Schicht ist mit 74 bezeichnet.
Durch an sich aus dem Stand der Technik bekannte Maßnahmen lassen sich auch andere Profile, wie etwa das geblazte Gitter der Fig. 7(b) oder die Rechteckstrukturen der Fig. 7(c) erzeugen.
Das Gitterprofil lässt sich sowohl als reflektierendes Profil 80 ausführen, wie in Fig. 8(a) gezeigt, oder als transparent brechendes Profil 82, wie in Fig. 8(b) dargestellt. Im ersten Fall wird die Gitteroberfläche metallisiert oder das Gitter wird insgesamt in Metall ausgeführt, beispielsweise als galvanische Abformung. Im zweiten Fall wird das Gitter in einen transparenten Kunststoff, beispielsweise einen Thermoplasten oder einen UV-härtenden Lack, eingeprägt. Soll das Gitter sowohl in Aufsicht reflektieren als auch in Durchsicht brechen, kann eine Beschichtung aus einem Material mit hoher Brechzahl, wie etwa Zinksulfid, verwendet werden.
Um die Unterbereiche 56 der Auffangfläche 54 in Fig. 5 mit unterschiedlichen Gittermustern 58 zu belegen, können die übrigen Bereiche mit einer lichtundurchlässigen Maske abgedeckt werden. Die unter der Maske liegenden Bereiche bleiben dann unbelichtet. Mit unterschiedlichen Masken kann man die Unterbereiche 56 sukzessive mit unterschiedlichen Gittermustern belichten und so das gewünschte Beugungsgitter erhalten. Während durch die Überlagerung von vorgegebenen Strahlen ein eindeutig bestimmtes Gitter entsteht, ist die Umkehrung mehrdeutig, so dass es jeweils mehrere Strahlenkonfigurationen gibt, die zum selben vorgegebenen Gitter führen. Die Vielzahl der Möglichkeiten wird allerdings praktisch dadurch eingeschränkt, dass nicht beliebige Laserwellenlängen zur Verfügung stehen. Im Allgemeinen wird eine bestimmte Laserwellenlänge, beispielsweise ein HeCd-Laser mit einer Wellenlänge λ = 442 nm, und ein bei dieser Wellenlänge empfindliches Photoresist- Aufnahmematerial verwendet.
Um damit eine bestimmte Gittermusterverteilung holographisch zu erzeugen, kann man folgenden Weg einschlagen:
Die kleinste Gitterkonstante a, die man mit einer Lichtwellenlänge λ erzeugen kann, ist a = λ/2. Dafür sind einander entgegengesetzte erzeugende Strahlen mit einem Zwischenwinkel ß = 180° erforderlich sowie eine Auffangfläche, die senkrecht auf den Wellenfronten des stehenden Wellenfelds steht. Größere Gitterkonstanten erhält man, wenn man den Zwischenwinkel zwischen den erzeugenden Strahlen kleiner als 180° wählt, und/ oder wenn man die Auffangebene gegen die Wellenfronten des Wellenfelds neigt. Die Beziehung (3) beschreibt dabei die korrekte Orientierung der beteiligten Strahlen für beliebige Auffangflächen F in allgemeiner Form.
Um eine berechnete Strahlkonfiguration zu realisieren, können beispielsweise die Lagen der Spiegel 66A und 66B, die Lage der Laserquelle, und/ oder die Lage der Auffangfläche 54 entsprechend eingestellt werden. Da Änderungen der Strahlenkonfiguration jedoch meist sehr aufwändig sind, bereitet man im Allgemeinen in einem Aufbau mehrere Strahlenkonfigurationen nebeneinander vor, die man dann mit Shuttern aktivieren oder deaktivieren kann, wie beispielsweise in der Druckschrift EP 0467601 A2 im Zusammenhang mit Dot-Matrix-Einrichtungen beschrieben.
Um kleine Bereiche 56 mit einem holographischen Gitter zu belegen, kann man statt mit der oben angesprochenen Maskentechnik auch mit ausreichend schlanken Lichtstrahlen arbeiten. Laserstrahlen sind im Allgemeinen von sich aus schlank, wie in Fig. 5 illustriert. Durch Einfügen von Blenden und /oder durch Fokussieren der Strahlen kann man sogar Bereichsdurchmesser von 0,1 mm oder weniger erreichen.
Mit Bezug auf Fig. 9 wird ein weiteres Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Beugungsgitter erläutert. Fig. 9 zeigt in schematischer Darstellung einen „Hidden Image" -Sensor 90, also eine Prüfvorrichtung für eine versteckte Bildinformation in Hologrammen und anderen hologrammähnlichen Beugungsstrukturen. Solche Beugungsstrukturen enthalten zur Echtheitsabsicherung oft zusätzlich zu einer primären, offen sichtbaren Bildinformation noch eine versteckte Bildinformation (das so genannte „Hidden Image"), welche nicht ohne besondere Maßnahmen erkennbar ist.
Zum Auslesen der versteckten Information wird ein zu prüfendes Hologramm 92 mit einem Laser, beispielsweise einem handelsüblichen Laserpoin- ter 94, beleuchtet. Die in dem Probenhologramm 92 enthaltene versteckte Bildinformation wird durch die Laserstrahlung in einer charakteristischen Richtung 96 rekonstruiert und auf die - im Allgemeinen gekrümmte - Oberfläche eines Schirms 100 projiziert. Der Schirm 100 enthält nun ein erfindungsgemäß berechnetes Beugungsgitter mit einer Mehrzahl von Unterbereichen 102, die so gestaltet sind, dass sie von dem Probenhologramm 92 ausgehende Strahlung zum Betrachter 98 leiten. Die Lage der Laserquelle, der Probe und des Betrachters sind bei einem derartigen Sensor im Allgemeinen durch die Bauweise vorgegeben, so dass die Betrachtungsgeometrie für die Berechnung des Beugungsgitters für den Schirm 100 festgelegt ist. Der Kontrast und die Lichtstärke des rekonstruierten Bildes können durch einen solchermaßen nach der Erfindung berechneten Schirm wesentlich erhöht werden.
Fig. 10 zeigt ein erfindungsgemäßes Beugungsgitter 110, das neben einer offenen Bildinformation eine versteckte Bildinformation (Hidden Image) 112 enthält, die in der Figur durch die Buchstabenfolge „PL" dargestellt ist. Während die offene Bildinformation bereits bei gewöhnlichen Beleuchtungsbedingungen zutage tritt, ist die versteckte Bildinformation nur bei Verwendung eines Hilfsmittels klar erkennbar.
Im Ausführungsbeispiel ist das Beugungsgitter 110 auf die Beleuchtung des Gitters mit dem divergenten Licht einer punktförmigen monochromatischen Lichtquelle 114, wie etwa einer Leuchtdiode, und auf die Betrachtung der Information auf einem Auffangschirm 116 ausgelegt.
Im Beugungsgitter 110 sind dazu für jeden dargestellten Punkt (x2, y2,z^) der versteckten Information 112 kleine Unterbereiche 118 vorgesehen, die diesem Punkt zugeordnet sind, und die die von der Punktlichtquelle 114 einfallende Strahlung 120 auf diesen Punkt hin ablenken (Strahl 122). Die Gitterparameter für diese Unterbereiche 118 werden mithilf e der Vektorbeziehung (1)
n(f) x {kx (F) - k2 (F) )= m ■ g(r)
bestimmt. Für Beugungsgitter auf gekrümmten Flächen kann dabei der oben angegebene Formelsatz 2a verwendet werden, für Beugungsgitter auf ebenen Flächen der Formelsatz 2b. In diesen Formelsätzen stellt F = (xo,yo,zo) den Be- zugsaufpurikt des betrachteten Unterbereichs 118 dar, F1 = (x1,yx,zι ) die Position der Punktlichtquelle 114 und F2 = (x2 ,y2,z2) die Position des dargestellten Punkts auf dem Auffangschirm 116.
Die einem Punkt ix2,y 2^2) zugeordneten Unterbereiche 118 können beliebig auf der Fläche des Beugungsgitters 110 verteilt sein, da die Bestimmung der Gitterparameter mit der Vektorbeziehung (1) sicherstellt, dass die einfallende Strahlung 120 auf den zugeordneten Punkt der versteckten Information hin abgelenkt wird.
Um die gesamte, aus einer Mehrzahl von Punkten bestehende versteckte Information 112 darzustellen, sind mehrere Gruppen von Unterbereichen 118 über die Fläche des Beugungsgitters 110 verteilt, die jeweils einem der Punkte der versteckten Information 112 zugeordnet sind. Bei Beleuchtung des Beugungsgitters 110 mit der divergenten Strahlung der Leuchtdiode 114 werden alle diese Unterbereiche 118 gemeinsam beleuchtet, so dass die gesamte versteckte Information 112, im Ausführungsbeispiel die Buchstabenfolge „PL", auf dem Schirm 116 erscheint.
Die Auslegung der versteckten Information des Beugungsgitters 110 auf die Beleuchtung mit dem divergenten Licht einer Leuchtdiode hat gegenüber der Auslegung auf die Beleuchtung mit einem Laser mehrere Vorteile. So sind Leuchtdioden wie auch die elektrische Ansteuerung der Leuchtdioden wesentlich kostengünstiger als Laserdioden und deren elektrische Ansteuerung. Zudem sind Laserdioden wegen der Gefahren für die Augen oft nur mit geringer Intensität zugelassen, so dass die Helligkeit der versteckten In- f ormationen bei Betrachtung mit Laserdioden beschränkt ist. Eine derartige Einschränkung gilt für Leuchtdioden nicht.
Ein weiterer Vorteil für Anwendungen im Sicherheitsbereich liegt darin, dass es mehr Know-how erfordert, die versteckte Information eines Beugungsgitters auf divergentes Licht auszulegen als auf Parallellicht. Der Sicherheitswert eines so ausgelegten Gitters für Wertdokumente, wie Banknoten und dergleichen, ist somit deutlich höher.
Wie weiter oben in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 beschrieben, können auch optische Elemente im Strahlengang zwischen Lichtquelle 114 und Beugungsgitter 110 bzw. zwischen Beugungsgitter 110 und Auffangschirm 116 vorgesehen sein, die in die Berechnung der Gitterparameter für die versteckte Information einbezogen werden. Das Beugungsgitter kann beispielsweise so berechnet werden, dass bestimmte optische Elemente für die Erkennbarkeit der versteckten Information zusätzlich erforderlich sind.
Als Anwendungsbeispiel zeigt Fig. 11 eine Banknote 130, die in einem Fensterbereich ein transparentes Beugungsgitter 132 mit einer versteckten Bildinformation enthält. Spiegelsymmetrisch zur Mittellinie 134 der Banknote ist in einem weiteren Fensterbereich ein optisches Element 136, beispielsweise eine Sammellinse, vorgesehen.
Das Beugungsgitter 132 ist nun unter Verwendung der Vektorbeziehung (1) und der Beziehung (2) für das optische Element 136 so berechnet, dass die versteckte Information auch bei der vorgesehenen Beleuchtungskonfiguration nur dann erkennbar wird, wenn das optische Element 136 durch Falten der Banknote auf das Beugungsgitter 132 gelegt ist. Beispielsweise kann das Beugungsgitter 132 so ausgelegt sein, dass es die einfallende Strahlung ohne das optische Element 136 in divergierende Richtungen ablenkt, während die Strahlung in Kombination mit dem optischen Element 136 auf den Auffangschirm f okussiert wird.
Das Beugungsgitter 132 und das optische Element 136 bilden so ein schwer nachzuahmendes selbstverifizierendes Sicherheitsmerkmal für die Banknote 130.
Während die Erfindung insbesondere mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden ist, versteht sich für den Fachmann, dass Änderungen in Gestalt und Einzelheiten gemacht werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können im Rahmen der Erfindung bei allen dargelegten Ausführungsformen der Erfindung in einem Unterbereich auch mehrere Gitter mit unterschiedlichen Gitterparametern untergebracht werden, indem die Gitter übereinander geschrieben oder übereinander belichtet werden. Dabei ist zu beachten, dass so genannte „Nebenordnungen" auftreten. Das bedeutet, dass überlagerte Gitter nicht nur die Eigenschaften der primären Gitter haben, sondern dass durch die Überlagerung zusätzliche Gitterstrukturen mit zusätzlichen Eigenschaften (die eventuell stören können) entstehen.

Claims

P at e nta n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen eines Beugungsgitters für ein dif fraktives optisches Element mit einem oder mehreren Unterbereichen, die jeweils ein durch eine Gitterkonstante und eine Winkelorientierung definiertes Gittermuster enthalten, mit den Verfahrensschritten:
a) Vorgeben der Position mindestens einer Quelle, von der aus Strahlung auf das Beugungsgitter einfällt,
b) Vorgeben der Position mindestens eines Ziels, zu dem hin das Beugungsgitter die Strahlung ablenken soll,
c) Bestimmen der räumlichen Lage und Orientierung der Unterbereiche sowie der Gitterkonstanten und der Winkelorientierung der Gittermuster, die erforderlich sind, um die von der Quelle auf das Beugungsgitter einfallende Strahlung auf das Ziel hin abzulenken, unter Verwendung der Beziehung
n(r) x (ζ (T) ~k2(r) )= m - g(r) ,
wobei f jeweils einen Bezugsaufpunkt in dem betrachteten Unterbereich des Beugungsgitters darstellt, n(r ) , ^1 (F) und Jc2 (F) den Normalenvektor, den Einfallswellenvektor bzw. den Ausfallswellenvektor im Bezugsauf punkt f , m die Beugungsordnung und g(r) den Gittervektor für den betrachteten Unterbereich darstellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtgeometrie des Beugungsgitters vorgeben wird und die Bestimmung der räumlichen Lage und Orientierung der Unterbereiche in Schritt c) unter Berücksichtigung der vorgegebenen Gesamtgeometrie erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das Beugungsgitter eine ebene Gesamtgeometrie vorgegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das Beugungsgitter eine zylindrisch gekrümmte Gesamtgeometrie vorgegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtgeometrie des Beugungsgitters in Schritt c) zusammen mit der räumlichen Lage und Orientierung der Unterbereiche bestimmt wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung in Schritt c) auch die Art und die Position eines oder mehrerer im Strahlengang zwischen Quelle und Beugungsgitter bzw. zwischen Beugungsgitter und Ziel anordenbarer optischer Elemente bestimmt wird und die Bestimmung der räumlichen Lage und Orientierung der Unterbereiche sowie der Gitterkonstanten und der Winkelorientierung der Gittermuster unter Berücksichtigung der Art und Position der optischen Elemente erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Art und Position der optischen Elemente so festgelegt wird, dass sich für das Beugungsgitter eine einfache Gesamtgeometrie, vorzugsweise eine ebene oder eine zylindrisch gekrümmte Gesamtgeometrie ergibt.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung in Schritt c) die Art und Position eines oder mehrerer im Strahlengang zwischen Quelle und Beugungsgitter bzw. zwischen Beugungsgitter und Ziel angeordneter optischer Elemente vorgegeben wird und die Bestimmung der räumlichen Lage und Orientierung der Unterbereiche sowie der Gitterkonstanten und der Winkelorientierung der Gittermuster unter Berücksichtigung der optischen Elemente erfolgt.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als optische Elemente Hohlspiegel, Spiegelsysteme, Linsen, Prismen oder weitere optische Gitter vorgesehen sind.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der optischen Elemente bei der Bestimmung in Schritt c) durch die Beziehung
modelliert wird, wobei noE , klßB und k2 oE den Normalenvektor, den Einfallswellenvektor bzw. den Ausfallswellenvektor, moE die Beugungsordnung und goE einen Gittervektor für das optische Element darstellen.
11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Gitterkonstanten und Winkelorientierungen in Schritt c) mit lokalen Vektoren Jt1(P) und h~2(r) erfolgt, die für jeden Unterbereich getrennt bestimmt werden.
12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle als Punktquelle vorgegeben wird.
13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle als räumlich ausgedehnte Quelle vorgegeben wird.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel als räumlich ausgedehntes, insbesondere eindimensional ausgedehntes Ziel vorgegeben wird, und dass die einfallende Strahlung spektral aufgespaltet zu verschiedenen Positionen des ausgedehnten Ziels hin abgelenkt wird.
15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel als eine Mehrzahl von Bildpunkten vorgegeben wird, wobei jedem der Bildpunkte zumindest ein Unterbereich des Beugungsgitters zugeordnet ist, der die einfallende Strahlung auf diesen Bildpunkt hin ablenkt.
16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel eine versteckte Information bildet, die nur bei Verwendung eines Hilfsmittels klar erkennbar wird.
17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung in Schritt c) für die erste Beugungsordnung mit I m I = 1 durchgeführt wird.
18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Unterbereiche neben dem ersten Gittermuster zumindest ein weiteres Gittermuster enthält, welches das erste Gittermuster überlagert
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterkonstante und die Winkelorientierung des ersten und des zumindest einen weiteren Gittermusters gemeinsam in Schritt c) bestimmt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zumindest eine weitere Gittermuster verschiedenen Quellen und/ oder verschiedenen Zielen zugeordnet sind.
21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt d)
ein Beugungsgitter mit einem oder mehreren Unterbereichen mit der in Schritt c) bestimmten Lage und Orientierung in einem Substrat erzeugt wird, und
die Unterbereiche jeweils mit Gittermustern gefüllt werden, deren Gitterkonstanten und Winkelorientierungen durch die in Schritt c) für diesen Unterbereich bestimmten Gitterkonstanten und Winkelorientierungen gegeben sind.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Beugungsgitter in Schritt d) mittels eines optischen oder eines Elektronenstrahl-Lithographieverfahrens einem strahlungsempfindlichen Material, insbesondere einer auf einem Substrat aufgebrachten Resistschicht, eingeschrieben wird, um in diesem eine Zustandsänderung herbeizuführen, vorzugsweise eine Reliefstruktur zu erzeugen.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Herstellung einer Reliefstruktur eine Metallisierungsschicht auf das strahlungsempfindliche Material aufgebracht wird und dass davon eine galvanische Abformung erzeugt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Abformung oder eine weitere Abformung derselben als Prägestempel zum Prägen eines Beugungsgitters in ein Substrat verwendet wird.
25. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Beugungsgitter in Schritt d) holographisch durch Überlagerung zweier kohärenter monochromatischer Strahlenbündel in einem strahlungsempfindlichen Substrat erzeugt wird, und dass die erforderliche Strahlerikonfiguration unter Verwendung der Beziehung
Figure imgf000038_0001
bestimmt wird, wobei ^1 und k2 die Wellenvektoren der beiden zur Belichtung verwendeten Strahlenbündel sind, n der Normalenvektor der Substratoberfläche und g der Gittervektor des zu erzeugenden Gittermusters ist.
26. Beugungsgitter für ein diffraktives optisches Element mit einem oder mehreren Unterbereichen, die jeweils ein durch eine Gitterkonstante und eine Winkelorientierung definiertes Gittermuster enthalten, herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 25.
27. Beugungsgitter, herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 25, mit einer offenen und einer versteckten Bildinformation, wobei die offene Bildinformation unter ambienten Beleuchtungsbedingungen sichtbar ist und die versteckte Bildinformation nur mit einem Hilfsmittel klar erkennbar ist.
28. Beugungsgitter nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die versteckte Bildinformation auf die Beleuchtung des Beugungsgitters mit di- vergenter monochromatischer Strahlung und die Betrachtung der Information auf einem Auffangschirm ausgelegt ist.
29. Beugungsgitter nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die versteckte Bildinformation durch eine Mehrzahl von Bildpunkten gebildet ist, wobei jedem der Bildpunkte zumindest ein Unterbereich des Beugungsgitters zugeordnet ist, der die einfallende Strahlung auf diesen Bildpunkt hin ablenkt.
30. Spektralapparat, der mit einem spektral aufspaltenden Beugungsgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 26 ausgestattet ist.
31. Spektralapparat nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Beugungsgitter weitere optische Elemente, wie Hohlspiegel, Spiegelsysteme, Linsen, Prismen oder zusätzliche optische Gitter, im Strahlengang vorgesehen sind.
32. Spektralapparat nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Beugungsgitter eine ebene oder eine zylindrische gekrümmte Gesamtgeometrie aufweist.
33. Diffraktives optisches Element mit einem Beugungsgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 26.
PCT/EP2006/003078 2005-04-14 2006-04-05 Beugungsgitter und verfahren zu seiner herstellung Ceased WO2006108539A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06724031A EP1875315A2 (de) 2005-04-14 2006-04-05 Beugungsgitter und verfahren zu seiner herstellung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005017355A DE102005017355A1 (de) 2005-04-14 2005-04-14 Beugungsgitter und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102005017355.1 2005-04-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2006108539A2 true WO2006108539A2 (de) 2006-10-19
WO2006108539A3 WO2006108539A3 (de) 2006-12-21

Family

ID=36603318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/003078 Ceased WO2006108539A2 (de) 2005-04-14 2006-04-05 Beugungsgitter und verfahren zu seiner herstellung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1875315A2 (de)
DE (1) DE102005017355A1 (de)
WO (1) WO2006108539A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118981068A (zh) * 2024-10-22 2024-11-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种保证复制光栅过程中垂直度的装置与方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0467601A2 (de) 1990-07-12 1992-01-22 Applied Holographics Corporation Holographische Beugungsgitterstrukturen und Herstellungsverfahren
DE10243413A1 (de) 2002-06-12 2003-12-24 Giesecke & Devrient Gmbh Verfahren zur Herstellung von Gitterbildern
DE10226115A1 (de) 2002-06-12 2003-12-24 Giesecke & Devrient Gmbh Verfahren zum Erzeugen eines Gitterbildes, Gitterbild und Sicherheitsdokument

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2508387B2 (ja) * 1989-10-16 1996-06-19 凸版印刷株式会社 回折格子パタ―ンを有するディスプレイの作製方法
US5075800A (en) * 1989-12-04 1991-12-24 Yeda Research And Development Co. Ltd. Method of optimizing holographic optical elements
EP1676157B9 (de) * 2003-10-15 2011-09-07 Giesecke & Devrient GmbH Verfahren zum Erzeugen eines ebenen oder gekrümmten Gitterbildes
DE10348623A1 (de) * 2003-10-15 2005-05-25 Giesecke & Devrient Gmbh Optisch variable Beugungsstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102004060672A1 (de) * 2004-12-15 2006-06-22 Giesecke & Devrient Gmbh Gitterbild zur Darstellung von Echtfarbenbildern und Verfahren zu seiner Herstellung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0467601A2 (de) 1990-07-12 1992-01-22 Applied Holographics Corporation Holographische Beugungsgitterstrukturen und Herstellungsverfahren
DE10243413A1 (de) 2002-06-12 2003-12-24 Giesecke & Devrient Gmbh Verfahren zur Herstellung von Gitterbildern
DE10226115A1 (de) 2002-06-12 2003-12-24 Giesecke & Devrient Gmbh Verfahren zum Erzeugen eines Gitterbildes, Gitterbild und Sicherheitsdokument

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
G. SAXBY: "Practical Holography", 2004, IOP PUBLISHING LTD., pages: 3
See also references of EP1875315A2

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118981068A (zh) * 2024-10-22 2024-11-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种保证复制光栅过程中垂直度的装置与方法
CN118981068B (zh) * 2024-10-22 2024-12-24 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种保证复制光栅过程中垂直度的装置与方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1875315A2 (de) 2008-01-09
DE102005017355A1 (de) 2006-10-19
WO2006108539A3 (de) 2006-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69732042T2 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung eines diffraktiven elements unter verwendung einer flüssigkristallanzeige
DE3856459T2 (de) Hologramme und Beugungsgitter
DE69123355T2 (de) Sicherheitsgerät
EP0105099B1 (de) Dokument mit einem beugungsoptischen Sicherheitselement
DE102004003984A1 (de) Gitterbild mit einem oder mehreren Gitterfeldern
EP1676157B1 (de) Verfahren zum Erzeugen eines ebenen oder gekrümmten Gitterbildes
EP3362857B1 (de) Masterhologramm und verfahren sowie vorrichtung zum herstellen eines masterhologramms für ein kontaktkopierverfahren
DE202007006796U1 (de) Hologramm-Erzeugungsvorrichtung
DE1940361A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung eines Beugungsmusters sowie zur Herstellung eines Rasters aus gleichen Bildern
DE60203775T2 (de) Hologramm mit eingespeicherter Authentifizierungsinformation
DE3025131A1 (de) Verfahren zum herstellen eines mit mono- oder polychromatischem licht rekonstruierbaren hologramms
DE69623311T2 (de) Optisch variables element, methode zu seiner aufnahme und aufnahmevorrichtung dazu
DE2060618B2 (de)
DE1572868A1 (de) Einrichtung zur Erzeugung mehrerer Abbildungen
DE69527013T2 (de) Verfahren zur herstellung eines optisch variablen bildes
DE102012216219A1 (de) Master für die Herstellung eines Volumenreflexionshologramms mit verbesserter Markerausbildung
EP1875315A2 (de) Beugungsgitter und verfahren zu seiner herstellung
DE1280581B (de) Verfahren, Aufzeichnungstraeger und Vorrichtung zum Speichern von Informationen
DE102007022109A1 (de) Vorrichtung zum Erzeugen eines Reflexionshologramms hoher Auflösung
DE3129164A1 (de) Vorrichtung zur messung des in ein optisches system einfallenden lichts
EP1377883B8 (de) Verfahren zum herstellen von individualisierten hologrammen
DE102004006771A1 (de) Verfahren zum Erzeugen eines ebenen oder gekrümmten Gitterbilds und Gegenstand mit einem Gitterbild
DE102009004251B3 (de) Sicherheitselement sowie Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements
DE102020104036A1 (de) Optisches System mit einem Filterelement
DE102007012714B4 (de) Sicherheitselement und Verfahren zu seiner Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006724031

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: RU

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2006724031

Country of ref document: EP