RU190048U1

RU190048U1 - Micro-optical system for the formation of 2D images

Info

Publication number: RU190048U1
Application number: RU2018147366U
Authority: RU
Inventors: Антон Александрович Гончарский; Александр Владимирович Гончарский; Святослав Радомирович Дурлевич; Дмитрий Владимирович Мельник
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Компьютерной Голографии"
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2019-06-17

Abstract

Полезная модель относится к устройствам, используемым для удостоверения подлинности изделий, и может быть использована для защиты паспортов, документов и пластиковых карт от подделки. Микрооптическая система представляет собой частично деметаллизированный прозрачный для оптического излучения плоский фазовый элемент и состоит из элементарных областей, содержащих деметаллизированные фрагменты, фрагменты киноформов и дифракционные решетки. Размер элементарных областей не более 200 микрон. Микрооптическая система при ее освещении когерентным излучением и белым светом формирует в отраженном свете разные изображения при малых и больших углах дифракции. Технический результат - повышение защищенности микрооптической системы от подделок. 8 ил.The utility model relates to devices used to authenticate products, and can be used to protect passports, documents and plastic cards from forgery. The micro-optical system is a planar phase element that is partially demetallised and transparent to optical radiation and consists of elementary regions containing demetallized fragments, fragments of kinoforms and diffraction gratings. The size of the elementary regions is not more than 200 microns. The micro-optical system, when it is illuminated by coherent radiation and white light, forms different images in reflected light at small and large diffraction angles. The technical result is an increase in the security of the micro-optical system from fakes. 8 il.

Description

Заявляемая в качестве полезной модели микрооптическая система формирования изображений для визуального и инструментального контроля относится, преимущественно, к приспособлениям, используемым для удостоверения подлинности изделий, и может быть эффективно использована для защиты паспортов, документов и пластиковых карт от подделки.The micro-optic imaging system for visual and instrumental inspection claimed as a utility model mainly relates to devices used to authenticate products, and can be effectively used to protect passports, documents and plastic cards from forgery.

В настоящее время, с целью предотвращения подделок паспортов, документов и пластиковых карт широко используются различные голограммы. (van Renesse, Rudolf L, Optical Document Security, 3^rd ed. British Library Cataloguing in Publication Data, 2005, ISBN 1-58053-258-6, van Renesse, Rudolf L, Optical Document Security, 2^nd ed. British Library Cataloguing in Publication Data, 1998, ISBN 0-89006-982-4). Одной из основных проблем контроля подлинности паспортов, документов и пластиковых карт является разработка новых оптических элементов защиты для визуального контроля. Такие элементы должны допускать надежный визуальный контроль, слабо зависящий от условий освещения. Защитные элементы должны быть хорошо защищены от подделки или имитации, и допускать массовое тиражирование.Currently, various holograms are widely used in order to prevent the forgery of passports, documents and plastic cards. (van Renesse, Rudolf L, Optical Document Security, 3 ^rd ed. British Library Cataloging Publication Data, 2005, ISBN 1-58053-258-6, van Renesse, Rudolf L, Optical Document Security, 2 ^nd ed. British Library Cataloging in Publication Data, 1998, ISBN 0-89006-982-4). One of the main problems of authenticity control of passports, documents and plastic cards is the development of new optical protection elements for visual inspection. Such elements should allow reliable visual inspection, weakly dependent on lighting conditions. Protective elements should be well protected from forgery or imitation, and to allow mass replication.

Наиболее близким (прототип) по совокупности признаков является патент ЕА 030487. В этом патенте предложена микрооптическая система, которая может быть использована для защиты паспортов, документов и пластиковых карт. Микрооптическая система состоит из состоит из фрагментов киноформов и дифракционных решеток. Микрооптическая система представляет собой полностью металлизированный плоский дифракционный оптический элемент. При освещении микрооптической системы белым светом при больших углах дифракции на всей поверхности микрооптического элемента наблюдатель видит цветное изображение. Фрагменты киноформов в микрооптической системе формируют изображение для инструментального контроля. Диаграмма направленности отраженного лазерного излучения обеспечивает формирование изображения, расположенного в широком кольце с центром в нулевом порядке дифракции.The closest (prototype) on the totality of signs is the patent EA 030487. This patent proposed a micro-optical system that can be used to protect passports, documents and plastic cards. The micro-optical system consists of kinoform fragments and diffraction gratings. The micro-optical system is a fully metallized flat diffractive optical element. When the micro-optical system is illuminated with white light at large diffraction angles on the entire surface of the micro-optical element, the observer sees a color image. Fragments of kinoforms in the micro-optical system form an image for instrumental control. The directional pattern of the reflected laser radiation provides the formation of an image located in a wide ring with the center in the zero diffraction order.

Задачей настоящей полезной модели является разработка микрооптических систем для защиты паспортов, документов и пластиковых карт. Важнейшим требованием к микрооптическим системам, используемых для этих целей, является их прозрачность в оптическом диапазоне. В то же время, микрооптическая система должна обеспечивать высокий уровень защищенности от подделок. Задачей настоящей полезной модели является также обеспечение возможности использования стандартного высокопроизводительного технологического процесса изготовления, тиражирования и нанесения защитных элементов.The objective of this utility model is the development of micro-optical systems for the protection of passports, documents and plastic cards. The most important requirement for micro-optical systems used for these purposes is their transparency in the optical range. At the same time, the micro-optical system should provide a high level of security against fakes. The objective of this utility model is also to provide the possibility of using a standard high-performance manufacturing process for manufacturing, replicating and applying protective elements.

Для этой цели в настоящей заявке на полезную модель предлагается использовать частично деметаллизированный оптически прозрачный дифракционный оптический элемент, который в отраженном свете позволяет формировать 2D изображения как в белом свете при больших углах дифракции, так и при освещении микрооптической системы когерентным излучением.For this purpose, in the present application for a utility model, it is proposed to use a partially demetallized optically transparent diffractive optical element that, in reflected light, allows forming 2D images both in white light at high diffraction angles and when illuminating the micro-optical system with coherent radiation.

Поставленная задача с достижением указанного технического результата решается в настоящей полезной модели, в которой предлагается использовать микрооптическую систему, состоящую из размещенного на плоской подложке плоского частично деметаллизированного оптически прозрачного дифракционного оптического элемента. Дифракционный оптический элемент состоит из элементарных областей R_ij, размером не более 200 микрон, i=1, 2, …N; j=1, 2, …N, где N - число разбиений оптического элемента на элементарные области по осям координат. В каждой из элементарных областей R_ij выделена область Q_ij, внутри которой сформированы фрагменты киноформа. Оставшаяся часть областей R_ij частично заполняется фрагментами дифракционных решеток разной ориентации с периодами от 0,4 до 0,6 микрона. Незаполненные дифракционными решетками и фрагментами киноформа части областей R_ij деметаллизируются и являются прозрачными для оптического излучения. При освещении микрооптической системы белым светом при углах дифракции больше 60° наблюдатель видит в отраженном свете на всей поверхности оптического элемента цветное изображение, а при освещении микрооптической системы лазерным излучением в отраженном свете в фокальной плоскости, параллельной плоскости оптического элемента, формируется монохроматическое 2D изображение. Оба изображения используются для визуального контроля подлинности микрооптической системы.The task with the achievement of the specified technical result is solved in the present utility model, in which it is proposed to use a micro-optical system consisting of a flat partially demetallised optically transparent diffractive optical element placed on a flat substrate. The diffraction optical element consists of the elementary regions R _ij , no larger than 200 microns, i = 1, 2, ... N; j = 1, 2, ... N, where N is the number of partitions of the optical element into elementary regions along the axes of coordinates. In each of the elementary regions R _ij , the region Q _{ij is} selected, within which kinoform fragments are formed. The remaining part of the regions R _ij partially filled with fragments of different orientation of diffraction gratings with periods ranging from 0.4 to 0.6 micron. The incomplete diffraction gratings and fragments of the kinoform part of the regions R _ij demetallize and are transparent to optical radiation. When the micro-optical system is illuminated with white light with diffraction angles greater than 60 °, the observer sees a color image in reflected light on the entire surface of the optical element, and when the micro-optical system is illuminated with laser light in reflected light in a focal plane parallel to the optical element plane, a monochromatic 2D image is formed. Both images are used to visually verify the authenticity of the micro-optical system.

Совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение заявленного технического результата.The combination of the claimed features ensures the achievement of the stated technical result.

Сущность полезной модели поясняется изображениями, где на фиг. 1 приведена схема разбиения области оптического элемента на элементарные области R_ij; на фиг. 2 приведена схема расположения областей Q_ij, заполненных фрагментами киноформа; на фиг. 3 приведена схема частичного заполнения оптического элемента дифракционными решетками; на фиг. 4 приведена схема наблюдения цветного изображения, видимого наблюдателю при освещении белым светом; на фиг. 5 приведена схема формирования изображения киноформом в когерентном излучении; на фиг. 6 приведены изображения многоградационного и бинарного киноформов; на фиг. 7 приведены примеры изображений, формируемых киноформами; на фиг. 8 приведены варианты цветных изображений видимых наблюдателю при освещении микрооптической системы белым светом.The essence of the utility model is illustrated by images, where in FIG. 1 shows a scheme for dividing the area of an optical element into elementary regions R _ij ; in fig. 2 shows the layout of the regions Q _ij , filled with fragments of kinoform; in fig. 3 shows the scheme of partial filling of the optical element with diffraction gratings; in fig. 4 shows a scheme for observing a color image seen by an observer when illuminated with white light; in fig. 5 shows a diagram of the formation of an image by a kinoform in coherent radiation; in fig. 6 shows images of multi-gradient and binary kinoforms; in fig. 7 shows examples of images formed by kinoforms; in fig. 8 shows the variants of color images visible to the observer when the micro-optical system is illuminated with white light.

Микрооптическая система, заявленная в настоящем техническом решении, представляет собой расположенный на плоской подложке частично деметаллизированный плоский оптический элемент. В отличие от прототипа в заявленной микрооптической системе оптический элемент является прозрачным для оптического излучения. Часть оптического элемента является металлизированной и формирует изображения в отраженном свете. Другая часть оптического элемента не содержит металла, что обеспечивает прозрачность микрооптической системы. Микрооптический элемент разбит на элементарные области R_ij, i=1, 2, …N; j=1, 2, …N, где N - число разбиений оптического элемента на элементарные области по осям координат размером не более 200 микрон. Схема разбиения оптического элемента на элементарные области представлена на фиг. 1. Каждая элементарная область имеет деметаллизированную часть так, что каждая элементарная область является прозрачной, но, тем не менее, участвует в формировании изображений в отраженном свете. Изображения формируются металлизированным микрорельефом плоского оптического элемента. Каждая элементарная область R_ij включает фрагмент киноформа, формирующего изображение на отражение при освещении оптического элемента лазерным излучением. Схема расположения фрагмемнтов киноформа в элементарных областях представлена на фиг. 2. За формирование изображения в белом свете отвечают дифракционные решетки разной ориентации с периодами от 0,4 до 0,6 микрона, расположенные как показано на фиг. 3. Дифракционные решетки и фрагменты киноформа в каждой элементарной области R_ij заполняют не всю площадь элементарной области, а лишь ее часть. Оставшаяся часть элементарных областей R_ij, составляющая от 30 до 80% площади элементарных областей, деметаллизирована и не содержит металла. Деметаллизированные области являются плоскими и не имеют микрорельефа. На фиг. 3 область деметаллизации обозначена цифрой 1. Области, заполненные решетками и фрагментами киноформа, металлизированы, что обеспечивает высокий коэффициент отражения. Эти области отвечают за формирование изображений в белом и когерентном свете. Изображения формируются за счет дифракции света на микрорельефе фрагментов киноформа и дифракционных решеток. Размеры каждой элементарной области настолько малы, что они меньше разрешающей способности человеческого глаза.The micro-optical system claimed in this technical solution is a partially demetallised flat optical element located on a flat substrate. Unlike the prototype in the declared micro-optical system, the optical element is transparent to optical radiation. Part of the optical element is metallized and forms images in reflected light. The other part of the optical element does not contain metal, which ensures the transparency of the micro-optical system. The micro-optical element is divided into elementary regions R _ij , i = 1, 2, ... N; j = 1, 2, ... N, where N is the number of partitions of the optical element into elementary regions along the axes of coordinates of not more than 200 microns in size. The scheme of splitting an optical element into elementary regions is shown in FIG. 1. Each elementary region has a demetallized part so that each elementary region is transparent, but, nevertheless, participates in the formation of images in reflected light. Images are formed by a metallized microrelief of a flat optical element. Each elementary region R _ij includes a kinoform fragment that forms an image on reflection when the optical element is illuminated by laser radiation. The arrangement of fragments of kinoform in elementary areas is shown in FIG. 2. Diffraction gratings of different orientations with periods from 0.4 to 0.6 microns, located as shown in FIG. 3. Diffraction gratings and kinoform fragments in each elementary region R _ij do not fill the entire area of the elementary region, but only a part of it. The remaining part of the elementary regions R _ij , comprising from 30 to 80% of the area of the elementary regions, is demetallised and does not contain metal. Demetallised areas are flat and do not have a microrelief. FIG. 3, the area of demetallization is denoted by 1. The areas filled with gratings and fragments of kinoform are metallized, which ensures a high reflection coefficient. These areas are responsible for imaging in white and coherent light. Images are formed due to the diffraction of light on the microrelief of kinoform fragments and diffraction gratings. The dimensions of each elemental region are so small that they are smaller than the resolving power of the human eye.

На фиг. 4 представлена оптическая схема наблюдения визуального изображения, видимого наблюдателем при освещении оптического элемента белым светом. Плоскость оптического элемента обозначена цифрой 2, оптический элемент обозначен цифрой 3, нормаль к оптическому элементу обозначена цифрой 4. Излучение от источника белого света 5, расположенного под углом θ₁ к нормали, падает на оптический элемент и формирует для наблюдателя цветное изображение, видимое под углом θ₂. Угол θ₂ называется углом дифракции. Параметры дифракционных решеток выбраны так, что угол дифракции превышает θ₂=60°. Глаз наблюдателя обозначен цифрой 6.FIG. 4 shows the optical scheme for observing a visual image seen by an observer when the optical element is illuminated with white light. The plane of the optical element is denoted by 2, the optical element is denoted by 3, the normal to the optical element is denoted by 4. Radiation from the white light source 5, located at an angle θ ₁ to the normal, falls on the optical element and forms for the observer a color image visible at an angle θ ₂ . The angle θ ₂ is called the diffraction angle. The parameters of the diffraction gratings are chosen so that the diffraction angle exceeds θ ₂ = 60 °. The eye of the observer is designated by number 6.

Изображение в когерентном свете формируется при углах дифракции меньше 35°. Это изображение формируется фрагментами киноформа. На фиг. 5 приведена схема формирования изображения киноформом 7 при освещении оптического элемента когерентным излучением от источника 8. Изображение формируется в фокальной плоскости 9, параллельной плоскости оптического элемента 2. Особенностью микрооптической системы является то, что каждая элементарная область частично деметаллизирована. Чтобы поднять эффективность формирования излучения в отраженном свете, используется киноформ, имеющий диаграмму направленности в узком телесном угле γ, не превосходящем 10°. Такая узкая диаграмма направленности киноформа обеспечивает более высокую эффективность изображения в лазерном свете по сравнению с прототипом в несколько раз. Для наблюдения изображения в когерентном свете можно использовать обычную лазерную указку, если в качестве фокальной плоскости 9 использовать лист бумаги, расположенный позади лазера.The image in coherent light is formed at diffraction angles less than 35 °. This image is formed by kinoform fragments. FIG. 5 shows a diagram of the formation of an image by a kinoform 7 when the optical element is illuminated with coherent radiation from source 8. The image is formed in the focal plane 9 parallel to the plane of the optical element 2. A feature of the micro-optical system is that each elementary region is partially demetallized. To increase the efficiency of radiation formation in reflected light, kinoforms are used, having a radiation pattern in a narrow solid angle γ, not exceeding 10 °. Such a narrow kinoframe pattern provides a higher image efficiency in laser light compared to the prototype several times. To observe the image in coherent light, you can use a conventional laser pointer, if you use a sheet of paper located behind the laser as the focal plane 9.

На фиг. 6 представлены изображения многоградационного (а) и бинарного (б) киноформов. Киноформ представляет собой плоский фазовый оптический элемент с глубиной микрорельефа не более 0,3 микрона. Глубина микрорельефа пропорциональна потемнению в каждой точке изображения на фиг. 6. Изображения, формируемые этими киноформами, представлены на фиг. 7. На фиг. 7(a) изображение формируется многоградационным киноформом, а на фиг. 7(б) изображение формируется бинарным киноформом. Точка в центре изображений соответствует нулевому порядку дифракции. Если изображение задано, существуют разработанные алгоритмы, позволяющие рассчитать форму микрорельефа киноформа (Гончарский А.В., Гончарский А.А. "Компьютерная оптика. Компьютерная голография" Изд-во МГУ, Москва 2004, ISBN 5-211-04902-0).FIG. 6 shows images of multi-gradient (a) and binary (b) kinoforms. Kinoform is a flat phase optical element with a microrelief depth of not more than 0.3 micron. The depth of the microrelief is proportional to the darkening at each point of the image in FIG. 6. The images formed by these kinoforms are shown in FIG. 7. FIG. 7 (a) the image is formed by multi-gradation cinema form, and in FIG. 7 (b) the image is formed by the binary kinoform. The point in the center of the images corresponds to the zero order of diffraction. If the image is specified, there are developed algorithms that allow calculating the shape of the microrelief of cinema form (Goncharsky AV, Goncharsky AA "Computer optics. Computer holography" Moscow State University, Moscow 2004, ISBN 5-211-04902-0).

Для формирования изображения в видимом свете при углах дифракции более 60° используются дифракционные решетки с периодами от 0,4 до 0,6 микрона. Решетки имеют разную ориентацию, что позволяет формировать цветные изображения, примеры которых приведены на фиг. 8(a) и фиг. 8(б). Изображения на фиг. 8 приведены в условных цветах. Черный цвет соответствует красному цвету, а белый цвет соответствует зеленому цвету. Параметры киноформов и дифракционных решеток выбраны так, чтобы изображения в когерентном и белом свете были видны под разными углами дифракции и не мешали друг другу.To form an image in visible light with diffraction angles greater than 60 °, diffraction gratings with periods from 0.4 to 0.6 microns are used. The grids have a different orientation, which allows the formation of color images, examples of which are shown in FIG. 8 (a) and FIG. 8 (b). The images in FIG. 8 are given in conditional colors. Black color corresponds to red color, and white color corresponds to green color. The parameters of kinoforms and diffraction gratings are chosen so that images in coherent and white light are visible at different diffraction angles and do not interfere with each other.

Центральным моментом технологии изготовления микрооптической системы, заявленной в полезной модели, является изготовление оригинала микрооптической системы. Для изготовления оригинала микрооптической системы используется электронно-лучевая литография, имеющая разрешающую способность по формированию микрорельефа в плоскости оптического элемента порядка 0,1 микрона. Электронно-лучевая технология позволяет формировать микрорельеф оптического элемента по глубине с точностью порядка 20 нанометров (А.А. Гончарский. Об одной задаче синтеза нано-оптических элементов. - Вычислительные методы и программирование, Т. 9, №2, 2008). Эта технология мало распространена, стоимость электронно-лучевых литографов составляет несколько миллионов евро. Электронно-лучевая технология синтеза оригиналов наукоемка. Все это сужает технологии, которые могут быть использованы для синтеза заявленной микрооптической системы и обеспечивает надежную защиту от подделок и имитации.The central point of the manufacturing technology of the micro-optical system, declared in the utility model, is the production of the original micro-optical system. For the manufacture of the original micro-optical system, electron-beam lithography is used, which has a resolution on the formation of micro-relief in the plane of an optical element of the order of 0.1 micron. Electron-beam technology allows the formation of a microrelief of an optical element in depth with an accuracy of about 20 nanometers (AA Goncharsky. On a problem of synthesis of nano-optical elements. - Computational methods and programming, V. 9, №2, 2008). This technology is not widespread, the cost of electron-beam lithographers is several million euros. Electron-beam technology for the synthesis of originals is high-tech. All this narrows down the technologies that can be used to synthesize the claimed micro-optical system and provides reliable protection against counterfeit and imitation.

Для изготовления заявленной микрооптической системы могут быть использованы технологии массового тиражирования рельефных голографических элементов. Технология включает в себя изготовление рельефа микрооптического элемента на стеклянной пластине с электронным резистом на электронном генераторе высокого разрешения, изготовление никелевой мастер-матрицы, изготовление мультиплицированной мастер-матрицы, эмбоссирование рельефа на стандартном металлизированном голографическом материале. Микрооптическая система представляет собой частично деметаллизированный оптический элемент, в котором часть металла удаляется с помощью широко распространенных технологий деметаллизации (van Renesse, Rudolf L, Optical Document Security, 3^rd ed. British Library Cataloguing in Publication Data, 2005, ISBN 1-58053-258-6, van Renesse, Rudolf L, Optical Document Security, 2^nd ed. British Library Cataloguing in Publication Data, 1998, ISBN 0-89006-982-4). Существуют технологии высокоточной деметаллизации (патент ЕР 1562755 В1 "Method for producing a partially metallised film-type element"). Использование технологий массового тиражирования позволяет прецизионно изготовить заявленные микрооптические системы и сделать их цену очень низкой.For the manufacture of the claimed micro-optical system, mass replication technologies of embossed holographic elements can be used. The technology includes making a relief of a micro-optical element on a glass plate with an electronic resist on a high-resolution electronic generator, making a nickel master matrix, making a multiplied master matrix, embossing the relief on a standard metallized holographic material. The micro-optical system is a partially demetallised optical element in which part of the metal is removed using common demetallization technologies (van Renesse, Rudolf L, Optical Document Security, 3 ^rd ed. British Library Cataloging Publication Data, 2005, ISBN 1-58053-258 -6, van Renesse, Rudolf L, Optical Document Security, 2 ^nd ed., British Library Cataloging Publication Data, 1998, ISBN 0-89006-982-4). There are technologies of high-precision demetallization (patent EP 1562755 B1 "Method for producing partially metallized film-type element"). The use of mass replication technologies makes it possible to precisely manufacture the declared micro-optical systems and make their price very low.

Таким образом, основные отличия заявленной микрооптической системы от прототипа заключаются в следующем:Thus, the main differences between the declared micro-optical system and the prototype are as follows:

1. В отличие от прототипа, заявленная в полезной модели микрооптическая система представляет собой прозрачный оптический элемент. Микрооптическая система в прототипе полностью металлизирована, и не является прозрачной для оптического излучения.1. Unlike the prototype, the micro-optical system declared in the utility model is a transparent optical element. The micro-optical system in the prototype is fully metallized, and is not transparent to optical radiation.

2. Для формирования излучения в отраженном свете в заявленной системе и в прототипе используются киноформы и дифракционные решетки. Однако структура микрорельефа в элементарных областях в заявленной микрооптической системе и в прототипе - различны, поскольку в каждой элементарной области, размером меньше 200 микрон, находятся деметаллизированные фрагменты.2. For the formation of radiation in reflected light in the claimed system and in the prototype are used kinoforms and diffraction gratings. However, the structure of the microrelief in the elementary regions in the claimed micro-optical system and in the prototype is different, since in each elementary region, less than 200 microns in size, there are demetallized fragments.

3. Существенно отличаются параметры киноформов. Размеры телесных углов, в которых киноформы формируют изображения в лазерном свете, в заявленной микрооптической системе более, чем в 10 раз меньше, чем у прототипа, что существенно повышает яркость изображения в когерентном свете.3. Significantly different parameters kinoformov. The dimensions of the corners, in which the kinoforms form images in laser light, are more than 10 times smaller in the claimed micro-optical system than in the prototype, which significantly increases the brightness of the image in coherent light.

4. В отличие от прототипа, в котором киноформы формируют изображения для инструментального контроля, в заявленной микрооптической системе изображения, формируемые в когерентном и белом свете, контролируются визуально.4. Unlike the prototype, in which kinoforms form images for instrumental control, in the claimed micro-optical image system, formed in coherent and white light, are visually controlled.

5. Технология изготовления заявленной микрооптической системы является более сложной, поскольку включает в себя дополнительный процесс деметаллизации, что повышает защищенность от подделки микрооптической системы по сравнению с прототипом.5. The manufacturing technology of the claimed micro-optical system is more complex, since it involves an additional process of demetallization, which increases the security against falsification of the micro-optical system in comparison with the prototype.

Нижеприведенный пример конкретного выполнения изобретения подтверждает возможность осуществления изобретения, не ограничивая его объем.The following example of a specific implementation of the invention confirms the possibility of carrying out the invention without limiting its scope.

Пример. В качестве примера были рассчитан и изготовлен микрооптическая системы по п. 1 формулы полезной модели. Микрооптическая система представляет собой прозрачный частично деметаллизированный плоский фазовый оптический элемент. Размер оптического элемента 25×25 мм. Степень деметаллизации оптического элемента составляет 50%. Размер элементарных областей составляет 200×200 микрон. В каждой элементарной области деметаллизировано 50% площади. Такой уровень деметаллизации позволяет читать печатную информацию на документе, расположенном под микрооптической системой. Схема структуры микрооптической системы приведена на фиг. 3. Размер фрагментов киноформа Q_ij в каждой элементарной области составляет 125×125 микрон. Область, занятая дифракционными решетками, составляет порядка 10% относительно площади элементарной области R_ij. При освещении белым светом при больших углах дифракции более 60° микрооптическая система формирует двухцветное изображение, приведенное на фигуре 8(a). Для формирования цветного изображения при больших углах дифракции использовались дифракционные решетки разной ориентации, период решеток составлял 0,45 и 0,55 мкм. Схема наблюдения приведена на фиг. 4. В качестве источника когерентного излучения использовался диодный лазерный модуль непрерывного излучения с длиной волны λ=0,65 мкм и мощностью 2,5 мВт. При освещении когерентным излучением микрооптическая система формировала симметричное относительно нулевого порядка изображение, приведенное на фигуре 7(б). Изображение приведено в условных цветах. Расстояние от оптического элемента до плоскости изображения составляло 20 см. Размер пятна лазерного модуля составляет порядка 500 микрон, таким образом в пятно лазера попадает как минимум один фрагмент киноформа. Если двигать оптический элемент в плоскости Оху, то изображение в фокальной плоскости не будет меняться. Для формирования микрорельефа использовалась установка электроннолучевого экспонирования ZBA-21 фирмы Carl Zeiss с изменяемой формой луча и с минимальным размером пиксела 0.1×0.1 мкм. Глубина микрорельефа составляла порядка 0.3 мкм. Для изготовления образца микрооптической системы была изготовлена мастер-матрица размером 6×6 дюймов. С помощью этой мастер-матрицы были изготовлены образцы микрооптических систем на стандартном тиражном голографическом оборудовании.Example. As an example, the micro-optical system according to claim 1 of the utility model was calculated and manufactured. The micro-optical system is a transparent, partially demetallised planar phase optical element. The size of the optical element 25 × 25 mm. The degree of demetallization of the optical element is 50%. The size of the elementary regions is 200 × 200 microns. In each elemental area, 50% of the area is demetallised. This level of demetallization allows you to read printed information on a document located under the micro-optical system. A diagram of the structure of the micro-optical system is shown in FIG. 3. The size of the kinoform Q _ij fragments in each elementary region is 125 × 125 microns. The region occupied by diffraction gratings is of the order of 10% relative to the area of the elementary region R _ij . When illuminated with white light at large diffraction angles of more than 60 °, the micro-optical system forms a two-color image shown in figure 8 (a). For the formation of a color image at large diffraction angles, diffraction gratings of different orientations were used; the grating period was 0.45 and 0.55 μm. The observation pattern is shown in FIG. 4. A diode laser module of continuous radiation with a wavelength λ = 0.65 μm and a power of 2.5 mW was used as a source of coherent radiation. When illuminated by coherent radiation, the micro-optical system formed a symmetrical image with respect to the zero order, shown in figure 7 (b). The image is shown in conditional colors. The distance from the optical element to the image plane was 20 cm. The spot size of the laser module is about 500 microns, so at least one fragment of the kinoform gets into the laser spot. If you move the optical element in the Oxy plane, the image in the focal plane will not change. For the formation of the microrelief, the installation of electron-beam exposure ZBA-21 of the company Carl Zeiss with a variable beam shape and with a minimum pixel size of 0.1 × 0.1 μm was used. The depth of the microrelief was about 0.3 microns. For the manufacture of a sample of the micro-optical system, a 6 × 6 inch master matrix was made. With the help of this master matrix, samples of micro-optical systems were fabricated on standard circulation holographic equipment.

Проведенные исследования показали высокую эффективность предложенных в заявке решений.Studies have shown high efficiency of the solutions proposed in the application.

Claims

Micro-optical system for the formation of visual images, characterized in that the micro-optical system consists of a partially demetallized optically transparent diffractive optical element placed on a flat substrate, which consists of elementary regions R _ij , no larger than 200 microns, i = 1, 2, ... N; j = 1, 2, ... N, where N is the number of partitions of the optical element into elementary areas along the axes of coordinates, in each of the elementary regions R _ij a region Q _{ij is} selected, inside which fragments of kinoform are formed, the remaining part of regions R _{ij is} partially filled with diffraction fragments gratings with different orientation periods of 0.4 to 0.6 microns, the blank of diffraction gratings and fragments kinoform portion R _ij demetallised regions and are transparent to the optical radiation, wherein, when illuminated micro-optical system white m light at diffraction angles greater than 60 °, the observer sees in the reflected light on the entire surface of the optical element a color image, and when the micro-optical system is illuminated with laser radiation in reflected light, a monochromatic 2D image is formed in the reflected light in the focal plane parallel to the plane of the optical element.