DE102018119706B4 - Information carrier and method for its production - Google Patents
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Abstract
Informationsträger (10), umfassend ein Substrat (12), in das ein aus jeweils einer Mehrzahl von Pixeln erster Art und Pixeln zweiter Art zusammengesetztes, erstes Muster (22, 22a) eingeschrieben ist, welches bei Beleuchtung mit kohärentem Licht vorgegebener Beleuchtungswellenlänge durch Interferenz von mit seinen Pixeln interagierenden Lichtanteilen als ein ein erstes Bild codierendes, erstes Hologramm wirkt,wobei jedes Pixel erster Art ein Beugungsgitter erster Art (20, 20a) trägt und jedes Pixel zweiter Art entweder kein Beugungsgitter trägt oder ein Beugungsgitter zweiter Art trägt, welches sich von dem Beugungsgitter erster Art (20, 20a) durch die Anordnung seiner Gitterlinien unterscheidet,,wobei in das Substrat (12) wenigstens ein zu dem ersten Muster (22a) analog aufgebautes, als ein ein zweites Bild codierendes, zweites Hologramm wirkendes, zweites Muster (22b) eingeschrieben ist,wobei sich die Beugungsgitter erster Art (20a, 20b) der den verschiedenen Mustern (22a, 22b) zugehörigen Pixel erster Art in der Anordnung ihrer Gitterlinien unterscheiden und die einzelnen Muster (22a, 22b) miteinander zu einem Supermuster (22*) verschränkt auf einer simultan beleuchtbaren Fläche angeordnet sinddadurch gekennzeichnet,dass die Pixel erster Art in mehrere Unterarten von Pixeln erster Art unterteilt sind, deren Beugungsgitter erster Art (20a, 20b) sich in ihrer Beugungseffizienz voneinander unterscheiden.Information carrier (10), comprising a substrate (12), in which a first pattern (22, 22a) composed of a plurality of pixels of the first type and pixels of the second type is inscribed, which when illuminated with coherent light of a predetermined illumination wavelength by interference of light components interacting with its pixels acts as a first hologram encoding a first image, each first type pixel carrying a first type diffraction grating (20, 20a) and each second type pixel carrying either no diffraction grating or carrying a second type diffraction grating which differs from differs from the diffraction grating of the first type (20, 20a) by the arrangement of its grating lines, wherein at least one second pattern ( 22b) is inscribed, the diffraction gratings of the first type (20a, 20b) belonging to the different patterns (22a, 22b). separate pixels of the first type in the arrangement of their grid lines and the individual patterns (22a, 22b) are arranged interlaced to form a super pattern (22*) on a surface that can be illuminated simultaneously, characterized in that the pixels of the first type are subdivided into several subtypes of pixels of the first type are whose diffraction gratings of the first type (20a, 20b) differ from one another in their diffraction efficiency.
Description
Gebiet der Erfindungfield of invention
Die Erfindung bezieht sich auf einen Informationsträger, umfassend ein Substrat, in das ein aus jeweils einer Mehrzahl von Pixeln erster Art und Pixeln zweiter Art zusammengesetztes, erstes Muster eingeschrieben ist, welches bei Beleuchtung mit kohärentem Licht vorgegebener Beleuchtungswellenlänge durch Interferenz von mit seinen Pixeln interagierenden Lichtanteilen als ein ein erstes Bild codierendes, erstes Hologramm wirkt, wobei jedes Pixel erster Art ein Beugungsgitter erster Art trägt und jedes Pixel zweiter Art entweder kein Beugungsgitter trägt oder ein Beugungsgitter zweiter Art trägt, welches sich von dem Beugungsgitter erster Art durch die Anordnung seiner Gitterlinien unterscheidet, wobei in das Substrat wenigstens ein zu dem ersten Muster analog aufgebautes, als ein ein zweites Bild codierendes, zweites Hologramm wirkendes, zweites Muster eingeschrieben ist, wobei sich die Beugungsgitter erster Art der den verschiedenen Mustern zugehörigen Pixel erster Art in der Anordnung ihrer Gitterlinien unterscheiden und die einzelnen Muster miteinander zu einem Supermuster verschränkt auf einer simultan beleuchtbaren Fläche angeordnet sind.The invention relates to an information carrier, comprising a substrate in which a first pattern composed of a plurality of pixels of the first type and pixels of the second type is inscribed acts as a first hologram encoding a first image, each pixel of the first type carrying a first type diffraction grating and each second type pixel carrying either no diffraction grating or a second type diffraction grating which differs from the first type diffraction grating in the arrangement of its grating lines , wherein at least one second pattern constructed analogously to the first pattern and acting as a second image coding, second hologram is inscribed in the substrate, the first-type diffraction gratings of the first-type pixels associated with the different patterns being in the arrangement differ in their grid lines and the individual patterns are arranged interlaced to form a super pattern on a surface that can be illuminated simultaneously.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Informationsträgers.The invention further relates to a method for producing such an information carrier.
Stand der TechnikState of the art
Gattungsgemäße Informationsträger sind bekannt aus der
Bei der klassischen Holographie wird bekanntermaßen, vereinfacht ausgedrückt, als Repräsentation eines Objektes dasjenige Interferenzmuster aufgezeichnet, welches sich aus der Überlagerung eines am Objekt gestreuten, kohärenten Lichtes mit einem dem Beleuchtungslicht entsprechenden Referenzlicht ergibt. Wird dieses aufgezeichnete Interferenzmuster später erneut mit einem dem Beleuchtungslicht entsprechenden Rekonstruktionslicht beleuchtet, wird dadurch ein Bild des Objektes rekonstruiert. Die Besonderheit der Holographie liegt im Erhalt der Phaseninformation, sodass die Rekonstruktion bei einem räumlichen Objekt zu einem räumlichen Bildeindruck führt. Diese Besonderheit kommt allerdings bei holografischer Abbildung rein zweidimensionaler Objekte nicht zur Geltung. Alternativ zur oben skizzierten Aufzeichnung eines realen Interferenzmusters ist es auch möglich, das ein Objekt repräsentierende Interferenzmuster als ein aus geordneten Pixeln zusammengesetztes Muster zu berechnen. Ein derart aufgezeichnetes oder berechnetes Muster, das ein Objekt im erläuterten Sinne repräsentiert, wird im Kontext der vorliegenden Beschreibung als ein „als Hologramm wirkendes Muster“ oder - verkürzt - als „Hologramm“ bezeichnet. Mittels vorgenannter Berechnung erzeugte Hologramme werden vielfach als computergenerierte Hologramme, kurz CGH bezeichnet.In classical holography, as is known, to put it simply, that interference pattern which results from the superimposition of a coherent light scattered on the object and a reference light corresponding to the illumination light is recorded as a representation of an object. If this recorded interference pattern is later illuminated again with a reconstruction light corresponding to the illumination light, an image of the object is thereby reconstructed. The special feature of holography lies in the preservation of the phase information, so that the reconstruction of a spatial object leads to a spatial image impression. However, this special feature does not come into its own in the holographic imaging of purely two-dimensional objects. As an alternative to the recording of a real interference pattern outlined above, it is also possible to calculate the interference pattern representing an object as a pattern composed of ordered pixels. A pattern recorded or calculated in this way, which represents an object in the sense explained, is referred to in the context of the present description as a “pattern acting as a hologram” or—in short—as a “hologram”. Holograms generated by means of the aforementioned calculation are often referred to as computer-generated holograms, CGH for short.
Die
Aus der
Aus der
Nachteilig bei allen Formen der Muster-Juxaposition ist der große Platzbedarf auf dem Informationsträger bzw. die Notwendigkeit eines entsprechend großflächig ausleuchtenden Beleuchtungsstrahls zur Sichtbarmachung der codierten Gesamtinformation.A disadvantage of all forms of pattern juxtaposition is the large amount of space required on the information carrier or the need for a corre corresponding large-area illuminating beam of light to make the encoded overall information visible.
Zu den Details der Herstellung besagter Superposition aus einem Hologramm und einem Beugungsgitter offenbaren die genannten Druckschriften nur wenige Details. Für den Fachmann naheliegend erscheinen jedoch zwei Varianten: Denkbar ist die Anordnung von Hologramm und Beugungsgitter in unterschiedlichen Schichten eines komplex geschichteten Substrats. Die Pixel des Hologramms können dabei reliefartig als Grenzfläche zwischen unterschiedlichen Materialien und/oder als Eintrübung bzw. Färbung von ansonsten transparentem oder reflexivem Substratmaterial realisiert sein. Nachteilig bei dieser Variante ist der komplexe Schichtaufbau des Substrates, der zu einem hochkomplizierten und zeitaufwändigen Herstellungsprozess führt. Alternativ wäre denkbar, ein hochkomplexes Kombinationsmuster aus Hologramm und Beugungsgitter, bspw. nach Art eines Additionsreliefs, zu berechnen und in das Substrat einzuschreiben. Ein solch hochkomplexes Kombinationsmuster weist jedoch sehr kleine Musterdetails auf, sodass aufgrund des beschränkten Auflösungsvermögens üblicher Strukturierungsverfahren einer üblicherweise gewünschten Miniaturisierung der resultierenden Sicherheitsmerkmale enge Grenzen gesetzt sind.The publications mentioned disclose only a few details on the details of the production of said superposition from a hologram and a diffraction grating. However, two variants appear obvious to the person skilled in the art: The arrangement of the hologram and diffraction grating in different layers of a complex layered substrate is conceivable. The pixels of the hologram can be realized in relief as a boundary surface between different materials and/or as a clouding or coloring of otherwise transparent or reflective substrate material. The disadvantage of this variant is the complex layer structure of the substrate, which leads to a highly complicated and time-consuming manufacturing process. Alternatively, it would be conceivable to calculate a highly complex combination pattern of hologram and diffraction grating, for example in the manner of an addition relief, and to write it into the substrate. However, such a highly complex combination pattern has very small pattern details, so that narrow limits are placed on a usually desired miniaturization of the resulting security features due to the limited resolution of conventional structuring methods.
Aus der
Aufgabenstellungtask
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Informationsträger derart weiterzubilden, dass es auf leicht realisierbare Weise möglich ist, auf sehr kleinem Raum eine größere Anzahl von Bildern unterschiedlicher Objekte zu kodieren.It is the object of the present invention to further develop a generic information carrier in such a way that it is possible to encode a larger number of images of different objects in a very small space in an easily realizable manner.
Darlegung der ErfindungPresentation of the invention
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Pixel erster Art in mehrere Unterarten von Pixeln erster Art unterteilt sind, deren Beugungsgitter erster Art sich in ihrer Beugungseffizienz voneinander unterscheiden.This object is achieved in connection with the features of the preamble of
Ein solcher Informationsträger lässt sich mittels eines Verfahrens gemäß Anspruch 7 herstellen, nämlich mittels eines Verfahrens, umfassend die Schritte:
- a) Bereitstellen eines Substrates aus einem Licht einer vorgegebenen Beleuchtungswellenlänge transmittierenden oder reflektierenden und Licht einer Bearbeitungswellenlänge absorbierenden Substratmaterial,
- b) Bereitstellen eines aus einer Mehrzahl von virtuellen Pixeln erster und zweiter Art zusammengesetzten, virtuellen Musters, welches ein ein Bild codierendes Hologramm repräsentiert,
- c) pixelweise selektives, dem virtuellen Muster derart entsprechendes Bestrahlen des Substrates mit Lichtpulsen der Bearbeitungswellenlänge und einer wenigstens bereichsweise oberhalb einer Bearbeitungsschwelle des Substratmaterials liegenden Energiedichte, dass an jeder einem virtuellen Pixel erster Art entsprechenden Position des Substrates zur Schaffung eines Pixels erster Art ein Beugungsgitter erster Art eingeschrieben wird.
- a) providing a substrate made of a substrate material that transmits or reflects light of a predetermined illumination wavelength and absorbs light of a processing wavelength,
- b) providing a virtual pattern composed of a plurality of virtual pixels of the first and second type, which represents a hologram encoding an image,
- c) pixel-by-pixel selective irradiation of the substrate corresponding to the virtual pattern with light pulses of the processing wavelength and an energy density at least in some areas above a processing threshold of the substrate material that at each position of the substrate corresponding to a virtual pixel of the first type to create a pixel of the first type a diffraction grating of the first kind is enrolled.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Preferred embodiments are subject of the dependent claims.
Wie grundsätzlich bekannt, ist auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, in einem Hologramm zunächst die hier als Pixel erster Art bezeichneten, „aktiven“ Pixel von den hier als Pixel zweiter Art bezeichneten, „inaktiven“ Pixeln zu unterscheiden. „Aktiv“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die hologrammtypische Interferenz durch Wechselwirkung der von diesen „aktiven“ Pixeln ausgehenden (reflektierten oder transmittierten) Lichtanteilen entsteht. Von den „inaktiven“ Pixeln gehen hingegen keine zur hologrammtypischen Interferenz beitragenden Lichtanteile aus. Die „inaktiven“ Pixel dienen vielmehr zur Gewährleistung des für die Interferenz erforderlichen Abstandes zwischen den „aktiven“ Pixeln. Eine solche Unterscheidung lässt sich grundsätzlich bei jedem pixelweise aufgebautem Hologramm vornehmen. Im Rahmen der Erfindung ist weiter vorgesehen, dass die „aktiven“ Pixel geschaffen werden durch das Einschreiben eines Beugungsgitters erster Art an der entsprechenden Position auf dem Substrat. Die „inaktiven“ Pixel werden hingegen geschaffen, indem an der ihnen entsprechenden Substratposition kein solches Beugungsgitter erster Art eingeschrieben wird. Besonders bevorzugt können diese Positionen schlicht unbearbeitet belassen werden. Denkbar ist hingegen auch eine beliebige sonstige Bearbeitung mit Ausnahme der Schaffung eines Beugungsgitters erster Art, d. h. eines Beugungsgitters mit gleichem Linienabstand und gleicher Winkelausrichtung seiner Gitterlinien.As is known in principle, it is also provided within the scope of the present invention to first differentiate in a hologram the “active” pixels, referred to here as pixels of the first type, from the “inactive” pixels, referred to here as pixels of the second type. In this context, "active" means that the hologram-typical interference is caused by the interaction of the (reflected or transmitted) light components emanating from these "active" pixels. From the "inactive" Pixels, on the other hand, do not emit any light components that contribute to the interference typical of holograms. Rather, the "inactive" pixels serve to ensure the necessary spacing between the "active" pixels for interference. In principle, such a distinction can be made in the case of any hologram constructed pixel by pixel. It is further provided within the scope of the invention that the “active” pixels are created by inscribing a diffraction grating of the first type at the corresponding position on the substrate. The “inactive” pixels, on the other hand, are created by not writing such a first-type diffraction grating at the substrate position corresponding to them. Particularly preferably, these positions can simply be left unprocessed. However, any other processing is also conceivable, with the exception of creating a diffraction grating of the first type, ie a diffraction grating with the same line spacing and the same angular orientation of its grating lines.
Durch das Beugungsgitter erster Art werden die von den Pixeln erster Art ausgehenden Lichtanteile vorwiegend nicht in die nullte, sondern in eine höhere, insbesondere in die erste Beugungsordnung (bezogen auf das Beugungsgitter) gebeugt. Hier kommen sie zur gewünschten interferierenden Wechselwirkung. Da die Pixel zweiter Art kein oder ein anderes Beugungsgitter tragen, werden von ihnen ausgehende Lichtanteile in andere (Raum-) Richtungen ausgesandt (transmittiert oder reflektiert) und können daher nicht die Rekonstruktion des im Hologramm codierten Bildes stören.The diffraction grating of the first type diffracts the light components emitted by the pixels of the first type primarily not into the zero order, but into a higher diffraction order, in particular into the first diffraction order (relative to the diffraction grating). Here they come to the desired interfering interaction. Since the pixels of the second type have no or a different diffraction grating, light components emitted by them are emitted (transmitted or reflected) in other (spatial) directions and therefore cannot disturb the reconstruction of the image encoded in the hologram.
Mit anderen Worten besteht der Informationsträger nicht aus der Überlagerung eines Hologramms und eines Beugungsgitters; vielmehr besteht das Hologramm selbst (nur) aus Bereichen mit erstem Beugungsgitter („aktive“ Pixel, Pixel erster Art) und Bereichen ohne Beugungsgitter erster Art („inaktive“ Pixel“, Pixel zweiter Art).In other words, the information carrier does not consist of the superposition of a hologram and a diffraction grating; Rather, the hologram itself consists (only) of areas with a first diffraction grating (“active” pixels, pixels of the first type) and areas without a first type diffraction grating (“inactive” pixels, pixels of the second type).
Ein solches als Hologramm wirkendes Muster lässt sich idealerweise mit einem Zwei-Gitter-Interferometer herstellen, welches, wie eingangs erläutert und aus dem Stand der Technik bekannt, in der Lage ist, ein Substrat pixelweise mit miniaturisierten Beugungsgittern zu versehen.Such a pattern acting as a hologram can ideally be produced with a two-grating interferometer which, as explained at the outset and known from the prior art, is able to provide a substrate with miniaturized diffraction gratings pixel by pixel.
Der Vorteil dieses Ansatzes liegt in der Möglichkeit, das als Hologramm wirkende Muster direkt pixelweise in das Substrat einzuschreiben. Dadurch ist ein komplizierter Schichtaufbau des Substrates, wie bei einer räumlichen Übereinander-Lagerung eines Beugungsgitters nicht erforderlich. Zudem sind die in die einzelnen Pixel einzuschreibenden Strukturen von vergleichsweise einfacher Natur, nämlich insbesondere einfache Liniengitter. Die kleinste notwendigerweise aufzulösende, charakteristische Größe ist dabei der Linienabstand. Noch feinere Details, wie sie bei einer Überlagerung von einem Hologramm und einem Liniengitter in einer gemeinsamen Ebene auftreten und Strukturierungsverfahren schnell überfordern können, treten nicht auf. Der Informationsträger lässt sich also schnell, kostengünstig und in extremer Miniaturisierung herstellen, was insbesondere für versteckte Sicherheitsmerkmale auf beliebigen (Handels-) Produkten, bei denen ein Bedarf nach einer Sicherheitskennzeichnung gesehen wird, von großer Bedeutung ist.The advantage of this approach lies in the possibility of inscribing the pattern acting as a hologram directly, pixel by pixel, into the substrate. As a result, a complicated layer structure of the substrate, as in the case of a spatial superimposition of a diffraction grating, is not required. In addition, the structures to be written into the individual pixels are of a comparatively simple nature, namely in particular simple line grids. The smallest characteristic variable that needs to be resolved is the line spacing. Even finer details, such as those that occur when a hologram and a line grating are superimposed in a common plane and can quickly overwhelm structuring processes, do not occur. The information carrier can therefore be produced quickly, inexpensively and with extreme miniaturization, which is of great importance in particular for hidden security features on any (commercial) products where a need for security marking is seen.
Zur Lösung der Aufgabe, nämlich dafür zu sorgen, dass es auf leicht realisierbare Weise möglich ist, auf sehr kleinem Raum Bilder unterschiedlicher Objekte zu kodieren und bei der Rekonstruktion simultan in unterschiedlichen Raumbereichen sichtbar zu machen ist zunächst vorgesehen, dass in das Substrat wenigstens ein zu dem ersten Muster analog aufgebautes, als ein ein zweites Bild kodierendes, zweites Hologramm wirkendes, zweites Muster eingeschrieben ist, wobei sich die Beugungsgitter erster Art der den verschiedenen Mustern zugehörigen Pixel erster Art in der Anordnung ihrer Gitterlinien unterscheiden. Wie auch das erste Muster besteht das zweite Muster aus einer Zusammenstellung von Pixeln erster Art, d. h. von Pixeln mit einem Beugungsgitter erster Art, und Pixeln zweiter Art, d. h. von Pixeln, die kein Beugungsgitter erster Art (bezogen auf das erste Muster) tragen. Die Muster unterscheiden sich zumindest in der Anordnung der Gitterlinien ihres jeweiligen Beugungsgitters erster Art. Der Unterschied kann - bevorzugt - in der Winkelausrichtung der Gitterlinien bestehen. Alternativ oder zusätzlich können sich die Muster hinsichtlich des Linienabstandes ihrer Beugungsgitter erster Art unterscheiden. Beide Maßnahmen sorgen dafür, dass das jeweils codierte Bild in anderen Raumbereichen rekonstruiert wird. Dabei ist es selbstverständlich möglich und sogar bevorzugt vorgesehen, dass sich die Muster auch in den jeweils kodierten Bildern unterscheiden. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehr als nur zwei unterschiedliche Muster von erfindungsgemäßem Aufbau in das Substrat einzuschreiben.In order to solve the problem, namely to ensure that it is possible in an easily achievable manner to encode images of different objects in a very small space and to make them visible simultaneously in different spatial regions during the reconstruction, it is first provided that at least one second pattern which is constructed analogously to the first pattern and acts as a second hologram encoding a second image, the diffraction gratings of the first type of the pixels of the first type belonging to the various patterns differing in the arrangement of their grating lines. Like the first pattern, the second pattern consists of a collection of pixels of the first type, i. H. of pixels with a first-type diffraction grating, and second-type pixels, i. H. of pixels that do not carry a diffraction grating of the first kind (related to the first pattern). The patterns differ at least in the arrangement of the grating lines of their respective first-type diffraction grating. The difference can—preferably—consist in the angular orientation of the grating lines. Alternatively or additionally, the patterns can differ in terms of the line spacing of their diffraction gratings of the first type. Both measures ensure that the respective coded image is reconstructed in other spatial areas. It is of course possible and even preferably provided that the patterns also differ in the respectively encoded images. Of course, it is also possible to inscribe more than just two different patterns of the structure according to the invention in the substrate.
Hinsichtlich der räumlichen Anordnung der unterschiedlichen Muster auf dem Substrat ist vorgesehen, dass die einzelnen Muster miteinander zu einem Supermuster auf einer simultan beleuchtbaren Fläche angeordnet sind. Das Supermuster ist dabei aus Superpixeln zusammengesetzt, die ihrerseits aus Subpixeln zusammengesetzt sind, wobei jedes Superpixel als Subpixel diejenigen Muster der Pixel enthält, die in ihrem jeweiligen eigenen Muster an derjenigen Position angeordnet sind, die der Position des Superpixels im Supermuster entspricht. Zur Erläuterung sei folgendes, einfaches Beispiel gegeben: Es sollen vier unterschiedliche Muster, die jeweils aus 32 x 32 Pixeln aufgebaut sind, im Rahmen der Verschränkungs-Variante auf dem Substrat positioniert werden. Dies erfolgt durch Einschreiben eines Supermusters von ebenfalls 32 x 32 Superpixeln. Jedes Superpixel ist aus vier Subpixeln aufgebaut, wobei jedes Subpixel einem Pixel eines der vier unterschiedlichen Muster entspricht. Insbesondere setzt sich das im Supermuster „oben links“ angeordnete Superpixel aus den vier jeweils in ihrem eigenen Muster „oben links“ angeordneten Pixeln als seinen Subpixeln zusammen. Analoges gilt für jedes weitere Superpixel des Supermusters.With regard to the spatial arrangement of the different patterns on the substrate, it is provided that the individual patterns are arranged together to form a super pattern on a surface that can be illuminated simultaneously. The super pattern is composed of super pixels, which in turn are composed of sub-pixels, each super pixel containing as sub-pixels those patterns of the pixels that are arranged in their own pattern at that position which corresponds to the position of the super pixel in the super pattern. The following simple example is given for explanation: Four different patterns, each made up of 32 x 32 pixels, are to be created in the frame men of the entanglement variant are positioned on the substrate. This is done by writing a super pattern, also of 32×32 super pixels. Each super pixel is made up of four sub-pixels, with each sub-pixel corresponding to a pixel of one of the four different patterns. In particular, the super-pixel arranged in the “upper left” super pattern is composed of the four pixels each arranged in its own “upper left” pattern as its sub-pixels. The same applies to each additional super pixel of the super pattern.
Bevorzugt ist dabei die Relativanordnung der den einzelnen Mustern zugehörigen Pixel als Subpixel innerhalb eines Superpixels für alle Superpixel des Supermusters identisch. Im Rahmen des obigen Beispiels könnte dies bedeuten, dass innerhalb jedes Superpixels das entsprechende Pixel des ersten Musters die Position des Subpixels „oben rechts“, das Pixel des zweiten Musters die Position des Subpixels „unten rechts“ usw. einnimmt. Auf diese Weise ergeben sich keine Verschiebungen der Abstände der jeweils einem Muster zugeordneten Pixel zueinander.The relative arrangement of the pixels belonging to the individual patterns as subpixels within a superpixel is preferably identical for all superpixels of the superpattern. In the context of the example above, this could mean that within each super-pixel, the corresponding pixel of the first pattern occupies the position of the “upper right” sub-pixel, the pixel of the second pattern occupies the position of the “lower right” sub-pixel, and so on. In this way, there are no shifts in the distances between the pixels assigned to a pattern in each case.
Im obigen Beispiel setzt sich das Supermuster vollständig aus miteinander verschränkten Hologrammen zusammen. D. h. jedes Subpixel entspricht dem Pixel eines selbst als Hologramm wirkenden Musters. Dies ist im Rahmen der Verschränkung jedoch nicht zwingend. So ist es alternativ auch möglich, ein oder mehrere Subpixel in jedem Superpixel nicht mit Pixeln eines selbst als Hologramm wirkenden Musters zu belegen; stattdessen kann vorgesehen sein, dass jedes Superpixel als eines seiner Subpixel ein Pixel eines sich über die Fläche des Supermusters erstreckenden dritten Bildes enthält. Diese besonderen Subpixel sind nicht Teil eines Hologramms, sondern direkte Bildpunkte eines nicht als Hologramm codierten Bildes. Dieses Bild, hier als drittes Bild angesprochen, wird bei beliebiger Beleuchtung direkt sichtbar- je nach Beschaffenheit des Substrats in Reflektion und/oder in Transmission, insbesondere ist keine kohärente Beleuchtung notwendig. Mit anderen Worten wird bei Betrachtung des Informationsträgers das direkte, dritte Bild stets sichtbar sein, während die als Hologramme codierten Bilder nur bei spezieller Beleuchtung mit kohärentem Licht einer geeigneten Beleuchtungswellenlänge sichtbar werden. Im Fall, dass die das direkte, dritte Bild darstellenden Subpixel als im Wesentlichen unbearbeitete Substratbereiche realisiert sind, wird das dritte Bild bei im Wesentlichen senkrechter Beobachtung sichtbar werden. Es ist bekannt, direkt beobachtbare Bilder durch Beugungsgitter zu erzeugen, sodass sich unter Weißlicht bei Änderung des Beobachtungswinkels der jeweilige Farbeindruck ändert. Derartige Bilder lassen sich gut mit erfindungsgemäßen Bildern kombinieren.In the example above, the superpattern is composed entirely of interleaved holograms. i.e. each sub-pixel corresponds to the pixel of a pattern that itself acts as a hologram. However, this is not mandatory in the context of the entanglement. As an alternative, it is also possible not to cover one or more subpixels in each superpixel with pixels of a pattern that itself acts as a hologram; instead, it can be provided that each superpixel contains as one of its subpixels a pixel of a third image extending over the surface of the superpattern. These particular sub-pixels are not part of a hologram, but direct pixels of a non-hologram encoded image. This image, referred to here as the third image, is directly visible with any lighting - depending on the nature of the substrate in reflection and/or in transmission, in particular no coherent lighting is necessary. In other words, when viewing the information carrier, the direct, third image will always be visible, while the images encoded as holograms only become visible under special illumination with coherent light of a suitable illumination wavelength. In the event that the sub-pixels representing the direct, third image are realized as essentially unprocessed substrate areas, the third image will become visible when observed essentially perpendicularly. It is known to generate directly observable images using diffraction gratings, so that the respective color impression changes under white light when the viewing angle changes. Such images can be easily combined with images according to the invention.
Der Fachmann wird erkennen, dass der Begriff der Beleuchtungswellenlänge im Kontext der vorliegenden Erfindung nicht als einschränkender Hinweis auf eine evtl. notwendige (tatsächlich aber nicht erforderliche) Verwendung monochromatischen Lichtes einer speziellen Wellenlänge zu verstehen ist. Die erläuterte Wirkung der Hologramme wird grundsätzlich bei Beleuchtung mit beliebiger Lichtfarbe eintreten. Die an den Beugungsgittern auftretende Ablenkung des Lichtes ist aber natürlich wellenlängenabhängig. Eine zu große Abweichung der tatsächlichen Beleuchtungswellenlänge von der bei der Berechnung des CGH zugrunde gelegten, „optimalen“ Beleuchtungswellenlänge mag also zu für eine tatsächliche Beobachtbarkeit im Rahmen eines konkreten experimentellen Aufbaus zu großen oder zu kleinen Abständen der rekonstruierten Bilder von der nullten Ordnung führen. Der Fachmann wird jedoch in Kenntnis der Details CGH-Berechnung bzw. dessen Herstellung einerseits und des experimentellen Aufbaus der Rekonstruktions-Apparatur andererseits ohne Schwierigkeiten das Spektrum geeigneter Beleuchtungswellenlängen bestimmen können.Those skilled in the art will recognize that the term illumination wavelength is not to be understood in the context of the present invention as a limiting reference to a possibly necessary (but actually not necessary) use of monochromatic light of a specific wavelength. The explained effect of the holograms will basically occur when illuminated with any light colour. The deflection of the light that occurs at the diffraction gratings is, of course, dependent on the wavelength. If the actual illumination wavelength deviates too much from the "optimal" illumination wavelength on which the calculation of the CGH is based, this may result in distances of the reconstructed images from the zeroth order that are too large or too small for actual observability in the context of a specific experimental setup. However, knowledge of the details of the CGH calculation and its production on the one hand and the experimental setup of the reconstruction apparatus on the other hand will enable the person skilled in the art to determine the spectrum of suitable illumination wavelengths without difficulty.
Solch computergenerierte Hologramme sind „schwarz/weiß“ codiert. Mit anderen Worten sind die Pixel erster Art einerseits und die Pixel zweiter Art andererseits untereinander jeweils gleich ausgestaltet. Dies beschränkt den Informationsinhalt des Hologramms. Ein erfindungsgemäßes Hologramm ist daher als „Graustufen“-CGH ausgebildet. So ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Pixel erster Art in mehrere Unterarten von Pixeln erster Art unterteilt sind, deren Beugungsgitter erster Art sich in ihrer Beugungseffizienz voneinander unterscheiden. Konstruktiv können sich unterschiedliche Beugungseffizienzen durch unterschiedliche Furchentiefen von ansonsten, insbesondere im Hinblick auf Linienabstand und Winkelausrichtung, gleichen Beugungsgittern realisieren. Die verschiedenen Unterarten der „aktiven“ Pixel erster Art tragen somit in unterschiedlichem Maße zur Rekonstruktion des Bildes bei. Von den „inaktiven“ Pixeln zweiter Art ausgehende Lichtanteile tragen nach wie vor nicht zur Bildrekonstruktion bei. Auch wenn im Rahmen der weiteren Beschreibung aus Gründen des erleichterten Verständnisses größtenteils nur auf Ausführungsformen ohne Effizienzstaffelung innerhalb der Pixel erster Art eingegangen wird, möge der Fachmann im Blick behalten, dass stets auch eine Ausführungsform mit gestaffelt beugungseffizienten Pixeln erster Art möglich ist.Such computer-generated holograms are "black/white" encoded. In other words, the pixels of the first type on the one hand and the pixels of the second type on the other hand are configured identically to one another. This limits the information content of the hologram. A hologram according to the invention is therefore in the form of a “grayscale” CGH. Thus, according to the invention, it is provided that the pixels of the first type are subdivided into a number of subtypes of pixels of the first type, the diffraction gratings of the first type of which differ from one another in terms of their diffraction efficiency. Structurally, different diffraction efficiencies can be realized by different groove depths of diffraction gratings that are otherwise the same, in particular with regard to line spacing and angular alignment. The different subtypes of the "active" pixels of the first type thus contribute to the reconstruction of the image to different extents. Light components emanating from the "inactive" pixels of the second type still do not contribute to the image reconstruction. Even if in the further description, for reasons of easier understanding, mostly only embodiments without efficiency staggering within the pixels of the first type are discussed, those skilled in the art should keep in mind that an embodiment with staggered diffraction-efficient pixels of the first type is always possible.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further features and advantages of the invention result from the following specific description and the drawings.
Figurenlistecharacter list
Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung des Verlaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Informationsträgers, -
2 : eine bereichsweise Schnittdarstellung eines resultierenden, erfindungsgemäßen Informationsträgers, -
3 : eine schematische Darstellung des Rekonstruktionsprozesses unter Verwendung des Informationsträgers der1 und 2 , -
4 : eine stark vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Informationsträgers mit mehreren, zu einem Supermuster miteinander verschränkten Mustern.
-
1 : a schematic representation of the course of a method according to the invention for the production of an information carrier according to the invention, -
2 : a sectional view of a resulting information carrier according to the invention, -
3 : a schematic representation of the reconstruction process using theinformation carrier 1 and2 , -
4 : a greatly simplified representation of an information carrier according to the invention with a plurality of patterns interlaced to form a super pattern.
Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDescription of Preferred Embodiments
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.The same reference numbers in the figures indicate the same or analogous elements.
Im dargestellten Fall soll der Informationsträger 10 die Information des links in
Erfindungsgemäß erfolgt die Ansteuerung des Substratbearbeitungsprozesses gemäß dem Muster des (virtuellen) CGH 16. Bspw. können diejenigen Positionen auf dem Substrat 12, die „weißen“ Pixeln im virtuellen Muster 16 entsprechen, mit einem Beugungsgitter erster Art belegt werden, während diejenigen Positionen auf dem Substrat 12, die „schwarzen“ Pixeln im virtuellen Muster 16 entsprechen, unbearbeitet bleiben. Das reale Hologramm 22 ist also aus Pixeln erster und zweiter Art zusammengesetzt, die sich untereinander dadurch unterscheiden, dass die Pixel erster Art ein Beugungsgitter erster Art tragen, während die Pixel zweiter Art dies nicht tun. According to the invention, the substrate processing process is controlled according to the pattern of the (virtual)
Bei Beleuchtung des Informationsträgers 10 - in
Bereits bei dieser einfachsten Ausführungsform der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass sich das rekonstruierte Bild 26 nicht mit dem direkt reflektierten Licht der nullten Ordnung überlagert und daher in einem vorhersagbaren Winkelbereich klar zu erkennen ist.Even with this simplest embodiment of the invention, there is the advantage that the
Die besondere Stärke der vorliegenden Erfindung liegt jedoch in der Möglichkeit, auf einer begrenzten Fläche mehrere, gleichzeitig rekonstruierbare Bilder zu hinterlegen. Zwei Varianten sind in den
Gemäß
Wird von keiner dieser Möglichkeiten Gebrauch gemacht, führt, wie in
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass die in den Figuren zur optischen Trennung der Superpixel, Pixel bzw. Subpixel dargestellten Linien normalerweise keine Entsprechung in der Realität haben.Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures only represent illustrative exemplary embodiments of the present invention. In particular, it should be pointed out that the lines shown in the figures for the optical separation of the superpixels, pixels or subpixels normally have no correspondence in reality.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Informationsträgerinformation carrier
- 1212
- Substratsubstrate
- 14, 14a, 14b14, 14a, 14b
- Motivmotive
- 1616
- virtuelles Muster, CGHvirtual pattern, CGH
- 1818
- Zwei-Gitter-InterferometerTwo-grating interferometer
- 20, 20a, 20b20, 20a, 20b
- Beugungsgitter erster ArtDiffraction grating of the first kind
- 22, 22a, 22b22, 22a, 22b
- MusterPattern
- 22*22*
- Supermustersuper pattern
- 2424
- Rekonstruktionslicht, Beleuchtungslichtreconstruction light, illumination light
- 26, 26a, 26b26, 26a, 26b
- rekonstruiertes Bildreconstructed image
Claims (9)
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