Визуальный эффект на основе микрооптической структуры дифракционной решетки
Изобретение относится к микрооптической структуре дифракционной решетки, сформированной на подложке, которую предпочтительно формировать в виде поверхностной структуры дифракционной решетки. Структура дифракционной решетки способна создавать для наблюдателя голографический или соответствующий визуальный эффект на основании дифракции света. Свет, дифрагированный от структуры дифракционной решетки и соответствующий конструктивной длине волны, направляется в несколько дифракционных порядков. Отдельный дифракционный порядок соответствует определенному направлению наблюдения визуального эффекта, наблюдаемого на конструктивной длине волны. Структура дифракционной решетки способна оставлять свободный диапазон углов между соседними направлениями наблюдения. Технический результат - создание прозрачных, очень ярких, легко различимых визуальных эффектов на подложке. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.
Изобретение относится к микрооптической структуре дифракционной решетки, сформированной на подложке. Изобретение также относится к способу формирования микрооптической структуры дифракционной решетки вышеупомянутого вида. Изобретение также относится к изделию, содержащему одну или несколько микрооптических структур дифракционной решетки вышеупомянутого вида.
Предпосылки изобретения
Голограммы и соответствующие дифракционные элементы, основанные на интерференции света, в настоящее время весьма широко используются в различных целях. Например, голограммы обычно используются для борьбы с подделками (например, идентификационных карт, средств платежа, аудиозаписей, программных продуктов), для повышения привлекательности изделий в условиях сильной конкуренции, а также для подчеркивания особо высокого качества, высокотехнологичности или пионерской природы изделия.
Известны различные способы изготовления голограмм, предназначенных для этих целей.
Традиционные способы изготовления голограмм основаны на использовании различных методов экспонирования. Согласно этим способам объемная дифракционная решетка, необходимая для создания голограммы, переносится на светочувствительную экспонируемую подложку, без придания подложке формы механическими средствами. Подложки из светочувствительного материала, пригодные для этой цели, включают в себя, например, фотополимеры, бихромированные желатины и галоиды серебра. Голограмму, изготовленную таким способом, можно в дальнейшем перенести в заданный объект, присоединив подложку, содержащую голограмму, к поверхности объекта, например поверхности упаковки изделия.
Голограммы также можно изготавливать путем так называемого тиснения. Согласно способам, основанным на тиснении, рисунок голограммы, скопированный как поверхностный рисунок в средстве печати, механически переносят путем прессования его в качестве поверхностной дифракционной решетки на подложке. В этом случае подложка обычно представляет собой металлическую пленку или металлизированную пленку, например алюминизированную/алюминиевую пленку. В этих приложениях важно, чтобы металлическая/металлизированная пленка действовала как подложка, а также увеличивала отражение света от голограммы, тем самым повышая различимость визуального эффекта. Голограммы, изготовленные посредством тиснения, также изготавливают отдельно на подходящей подложке, например алюминизированной пленке, и только после этого переносятся в конечное место назначения (объект) путем присоединения подложки, содержащей голограмму на поверхности объекта.
Во многих приложениях голограмм или соответствующих визуальных дифракционных эффектов крайне желательно, чтобы полученный с их помощью визуальный эффект был легко различим, но, в то же время, по меньшей мере, до некоторой степени «прозрачен». Это дало бы возможность проверять текст и изображения под эффектом, например, на идентификационной карте, или проверять само изделие, когда эффект используется в различных упаковках изделий.
Когда прозрачность визуального эффекта рассматривается в вышеупомянутой цели, следует разделять понятия прозрачности подложки, несущей голограмму (например, непрозрачной металлической пленки против прозрачной подложки), а также "прозрачность" самого визуального эффекта, формируемого голограммой, действующей как объемная или поверхностная дифракционная решетка на поверхности. Последняя прозрачность, таким образом, относится к тому, каким образом визуальный эффект, созданный голограммой, «скрывает» маркировку или рисунок, размещенную(ый) на подложке или за подложкой. В нижеследующем описании эти два понятия будут отделены друг от друга путем ссылки на первое понятие прозрачности материала подложки и последнее понятие прозрачности визуального эффекта, реализованного на подложке.
В патенте США №5142384 раскрыто техническое решение, которое, до некоторой степени, призвано удовлетворить вышеупомянутые потребности в части прозрачности материала подложки, а также прозрачности реализованного на ней визуального эффекта. Согласно принципам упомянутой публикации отражательная голограмма липпмана-брэгговского типа, основанная на использовании объемной дифракционной решетки, может быть изготовлена на прозрачной пленке способом экспонирования (галоида серебра в качестве светочувствительного вещества), после чего пленка может быть установлена как окно в упаковке изделия. Согласно публикации голограмма Липпмана-Брэгга отличается тем, что ее можно ясно различать только под углом обзора ±20° относительно предусмотренного направления обзора голограммы, причем направление обзора обычно перпендикулярно к поверхности подложки. Вне этого угла обзора голограмма трудно различима, а текст или изделие под голограммой, в свою очередь, виден(о) лучше. Когда упаковка изделия, предназначенная для покупателей и снабженная голограммой Липпмана-Брэгга, находится, например, на полке в магазине, голограмма вспыхивает при определенном угле обзора и привлекает внимание покупателя.
В патенте США №5128779 раскрыто решение, в котором частичная прозрачность отражательной голограммы основана на том факте, что, по меньшей мере, до некоторой степени прозрачный материал, используемый в качестве подложки голограммы, только в некоторых местах покрыт отражающей пленкой. На участках, где отражающая пленка отсутствует, подложка прозрачна, по меньшей мере, до некоторой степени. В этой публикации не идет речь о прозрачности самого эффекта.
В патенте США №5585144 раскрыта отражательная голограмма, в которой символы или изображения, созданные с помощью печатной краски, объединены с микрооптической поверхностью голограммы, созданной посредством тиснения. Структура также содержит отражающую пленку, поверх которой видны как голографический эффект, так и символы/изображения, созданные с помощью печатной краски. Благодаря использованию отражающей пленки, структура в целом непрозрачна и потому не пригодна, например, для использования в окне упаковки изделия.
Все вышеописанные решения, известные из уровня техники, посредством которых можно, некоторым образом, получить прозрачные голографические эффекты, можно, однако, считать неудовлетворительными, особенно в таких вариантах осуществления, где целью является создание топографических эффектов для массового производства, например, различных упаковочных материалов или печатной продукции. В технических решениях, известных из уровня техники, также имеются существенные ограничения в отношении возможности реализации визуальных эффектов в требуемых цветах, которые должны быть видны в требуемом направлении. Последний аспект важен, например, когда целью является представление цветов различных логотипов или товарных знаков в их оригинальном оттенке в голограммах.
Различные технические решения, основанные на способе экспонирования и объемных дифракционных решетках, созданных на подложке этими способами (например, в патенте США №5142384), не вполне подходят для массового производства, и, ввиду способа изготовления в нем, необходимо установить существенные особые требования для подложки и ее материалов (светочувствительных химических соединений). Что касается подложки, ни одно из этих решений не обеспечивает очень высокой прозрачности подложки, поскольку объемные дифракционные решетки всегда требуют определенной минимальной толщины подложки, помимо того, что в качестве подложки необходимо использовать светочувствительный материал, пригодный для этой цели. Голограмма Липпмана-Брэгга на основе объемной дифракционной решетки, раскрытая в патенте США №5142384, также проявляет значительные ограничения, связанные с углом обзора, каковые ограничения препятствуют реализации визуального эффекта, чтобы он был виден в конкретном требуемом направлении. Кроме того, яркость голограмм Липпмана-Брэгга обычно весьма невелика.
В голограммах, известных из уровня техники, созданных посредством тиснения, различимость голограмм на практике обычно нужно улучшать посредством светоотражающего слоя, размещенного на подложке или связанного с ними, что, конечно, ограничивает прозрачность эффектов/ подложки и сужает выбор материалов, которые пригодны в качестве подложек. Без использования отражающих слоев решения, известные из уровня техники, основанные на поверхностных дифракционных решетках, создают эффекты весьма умеренной яркости.
Краткое описание изобретения и его основных преимуществ
Задачей настоящего изобретения является раскрытие решения нового типа для создания голографического или подобного голографическому визуального эффекта на основе дифракции света. Особой задачей изобретения является решение, пригодное для создания, по существу, прозрачных, но в то же время, в определенных условиях, очень ярких и, таким образом, легко различимых визуальных эффектов на подложке, причем сама подложка, предпочтительно, является прозрачной. Благодаря изобретению, можно также создавать прозрачные визуальные эффекты на непрозрачных подложках. Варианты осуществления изобретения не обязательно требуют использования особых отражающих металлических слоев и т.п. на подложке для улучшения различимости эффекта.
На практике изобретение решает проблему, связанную с голограммами, известными из уровня техники, состоящую в противоречии между хорошей различимостью (яркостью) голограммы и прозрачностью визуального эффекта.
Изобретение позволяет в своем предпочтительном варианте осуществления создавать, например, на яркой, по существу, полностью прозрачной пленке из пластмассы визуальный дифракционный эффект, различимый только в определенном направлении, причем пленка из пластмассы и несомый ею эффект являются, по существу, прозрачными при наблюдении в других направлениях. Такую пленку из пластмассы можно использовать, например, в качестве упаковочного материала, через который можно рассматривать упакованное в нем изделие.
С другой стороны, изобретение позволяет создавать прозрачный визуальный дифракционный эффект на бумаге или картоне, которая(ый) сам(а) по себе не прозрачна(ен), каковой эффект позволяет различать текст или рисунки, напечатанные на материале, в определенных направлениях, без помехи со стороны визуального эффекта. Сами подложки могут быть материалами, которые фильтруют и/или отражают свет по-разному, т.е. на практике они являются окрашенными материалами.
Изобретение позволяет реализовать визуальный дифракционный эффект так, чтобы он был виден в нужном цвете в определенном направлении. Это особенно важно, например, когда объект должен воспроизводить определенные цвета или отличительные цвета изделия.
Согласно первому аспекту изобретения, предусмотрена микрооптическая структура дифракционной решетки, сформированная на подложке, причем структура дифракционной решетки сформирована в виде поверхностной структуры, причем структура защищена защитным слоем, или в виде частично или полностью скрытой структуры, причем указанная структура дифракционной решетки выполнена с возможностью предоставлять наблюдателю голографический или соответствующий визуальный эффект на основе дифракции света посредством направления света, дифрагированного от структуры дифракционной решетки и соответствующего длине волны видимого света, по существу, в один или несколько дифракционных порядков, причем каждый отдельный дифракционный порядок соответствует определенному направлению наблюдения визуального эффекта, наблюдаемого на длине волны видимого света, и структура дифракционной решетки способна оставлять свободный диапазон углов, в результате чего структура дифракционной решетки, рассматриваемая с направлений, соответствующих диапазону углов, не создает для наблюдателя отчетливо наблюдаемый эффект на основе дифракции, причем структура дифракционной решетки является тисненой, отношение периода дифракционной решетки структуры дифракционной решетки к длине волны видимого света меньше 5, и структура дифракционной решетки содержит только неметаллический материал.
Согласно второму аспекту изобретения предусмотрен способ формирования микрооптической структуры дифракционной решетки на подложке, причем структура дифракционной решетки сформирована в виде поверхностной структуры, причем структура защищена защитным слоем, или в виде частично или полностью скрытой структуры, причем указанная структура дифракционной решетки способна создавать для наблюдателя голографический или соответствующий визуальный эффект на основе дифракции света, способ предусматривает, по меньшей мере, выбор формы профиля дифракционной решетки структуры дифракционной решетки совместно с параметрами дифракционной решетки, чтобы свет, дифрагированный от структуры дифракционной решетки и соответствующий длине волны видимого света, направлялся, по существу, в один или несколько дифракционных порядков, причем каждый отдельный дифракционный порядок соответствует определенному направлению наблюдения визуального эффекта, наблюдаемого на длине волны видимого света, и оставался свободный диапазон углов, чтобы структура дифракционной решетки, рассматриваемая с направлений, соответствующих диапазону углов, не создавала для наблюдателя отчетливо наблюдаемого эффекта на основе дифракции, причем способ дополнительно предусматривает тиснение структуры дифракционной решетки, в результате чего отношение периода дифракционной решетки структуры дифракционной решетки к длине волны видимого света меньше 5, причем структура дифракционной решетки содержит только неметаллический материал.
Согласно третьему аспекту изобретения предусмотрено изделие, содержащее, по меньшей мере, одну область рисунка, сформированное в виде микрооптической структуры дифракционной решетки, сформированной на подложке, причем структура дифракционной решетки сформирована в виде поверхностной структуры, причем структура защищена защитным слоем, или в виде частично или полностью скрытой структуры, указанная структура дифракционной решетки выполнена с возможностью формирования голографического или соответствующего визуального эффекта на основе дифракции света для наблюдателя, посредством направления света, дифрагированного от структуры дифракционной решетки и соответствующего длине волны видимого света, по существу, в один или несколько дифракционных порядков, причем каждый отдельный дифракционный порядок соответствует определенному направлению наблюдения визуального эффекта, наблюдаемого на длине волны видимого света, и структура дифракционной решетки способна оставлять свободный диапазон углов, в результате чего структура дифракционной решетки, рассматриваемая с направлений, соответствующих диапазону углов, не создает для наблюдателя отчетливо наблюдаемый эффект на основе дифракции, причем структура дифракционной решетки является тисненой, отношение периода дифракционной решетки структуры дифракционной решетки к длине волны видимого света меньше 5, и структура дифракционной решетки содержит только неметаллический материал.
Настоящее изобретение, в основном, основано на той концепции, что микрооптическую структуру дифракционной решетки, предпочтительно поверхностную структуру дифракционной решетки, создают на подложке, причем структура дифракционной решетки способна направлять визуальный эффект (голограмму), который она отражает, на весьма ограниченное количество разных дифракционных порядков. Одним важным фактором уменьшения количества дифракционных порядков является выбор достаточно малого значения для периода дифракционной решетки.
Предпочтительно, визуальный эффект отражается, по существу, только в одном или, самое большее, нескольких дифракционных порядков, причем дифракционные порядки соответствуют разным направлениям наблюдения визуального эффекта. Далее в этой заявке, под направлением наблюдения будем понимать такое направление визирования, в котором можно различить визуальный эффект, согласно изобретению. При рассмотрении вне направления наблюдения или из диапазона углов между направлениями наблюдения, визуальный эффект, согласно изобретению, является, по существу, «прозрачным».
Поскольку в технических решениях, известных из уровня техники, имеется значительное большее количество направлений наблюдения по сравнению с изобретением (например, >10), не остается таких диапазонов углов между этими направлениями наблюдения, в которых эффект был бы прозрачен, как предусмотрено в этой заявке. Таким образом, можно сказать, что основная концепция изобретения состоит в том, что, во-первых, количество направлений наблюдения ограничено в изобретении, и, во-вторых, в случае более одного направления наблюдения, их можно реализовать таким образом, что между направлениями наблюдения остается, по существу, большой свободный диапазон областей, в котором эффект прозрачен. Кроме того, изобретение обеспечивает возможность влиять на относительную яркость в разных направлениях наблюдения, каковая яркость определяется дифракционными эффективностями дифракционных порядков, соответствующих разным направлениям наблюдения.
Поскольку свет, отраженный структурой дифракционной решетки, теперь направлен так, что он отражается только в нескольких направлениях наблюдения, визуальный эффект, наблюдаемый в этих направлениях, является ярким. В направлениях наблюдения, отличных от вышеупомянутых, структура дифракционной решетки, согласно изобретению, не создает значительного дифракционного эффекта, т.е. не отражает свет дифракционно, причем поверхность подложки, несмотря на слабое диффузное отражение, выглядит для наблюдателя подобно поверхности, в которой вообще отсутствует структура дифракционной решетки. Таким образом, в этих других направлениях обзора сам дифракционный эффект, по существу, прозрачен, что позволяет различать печать или иную маркировку на подложке без помехи со стороны эффекта.
Когда материал подложки прозрачен, изобретение позволяет хорошо видеть сквозь подложку объект за ней в других направлениях обзора, отклоняющихся от направлений наблюдения.
Когда отраженный свет направляется только в один или несколько узких диапазонов или областей, т.е. по направлениям наблюдения, эффект в этих направлениях является ярким. Таким образом, в технических решениях, согласно изобретению, возможно также использовать в качестве подложки прозрачный материал, который сам по себе, по существу, не отражает свет. В голограммах, известных из уровня техники, свет, отраженный от структуры дифракционной решетки, распределяется по нескольким порядкам, что ослабляет яркость отдельных порядков. Таким образом, в решениях, известных из уровня техники, отражающую способность подложки часто приходится увеличивать, например, используя алюминиевые пленки. Это, конечно, исключает возможность реализации полностью прозрачных структур.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, свойства структуры дифракционной решетки заданы так, что свет, дифрагированный из структуры дифракционной решетки, направляется в -1 дифракционный порядок, в котором можно добиться хорошей дифракционной эффективности.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения структуру дифракционной решетки, предпочтительно, формируют как поверхностную структуру дифракционной решетки на подложке, и изготовление осуществляют, предпочтительно, посредством тиснения. Однако изобретение не ограничено исключительно поверхностными структурами дифракционной решетки, но структура дифракционной решетки, согласно изобретению, также может быть защищена подходящим защитным слоем, например, как структура, защищенная слоем лака. Структура дифракционной решетки, согласно изобретению, также может быть реализована в виде различных частично или полностью скрытых структур дифракционной решетки, которые можно изготавливать, например, ламинированием.
В качестве подложки структуры дифракционной решетки, согласно изобретению, предпочтительно использовать по существу, прозрачный, чистый материал наподобие пластмассы. Таким образом, посредством решения, согласно изобретению, можно получить, по существу, прозрачную пленку, пригодную для использования, например, в качестве упаковочного материала, которая обеспечивает как подложку, так и визуальный эффект. В направлениях обзора, отличных от направлений наблюдения, такой упаковочный материал, например пленка из пластмассы, является, таким образом, прозрачной, что позволяет рассматривать изделие, упакованной в нем, через пленку. Голограммы на пленке вспыхивают в характерных для них направлениях наблюдения, тем самым привлекая внимание, например, покупателя.
В качестве материала подложки можно также использовать, например, бумагу или картон, в котором эффекты, согласно изобретению, могут быть реализованы в различной печатной продукции. Кроме того, подходящие материалы для подложки включают в себя различные металлические или металлизированные пленки, которые отражают свет и усиливают голографический эффект.
Посредством структур дифракционной решетки, отвечающих изобретению, можно создавать на подложке одну или несколько областей рисунка, создающих визуальный эффект, и области рисунка могут частично или полностью покрывать площадь подложки. Единичная область рисунка может представлять, например, изображение, букву, символ, фоновый рисунок или другой визуальный эффект. Таким образом, посредством нескольких областей рисунка можно реализовать, например, текст или изображения.
Единичную область рисунка также можно использовать для покрытия, по существу, всей доступной площади подложки.
Разные области рисунка можно реализовать таким образом, чтобы они все совместно использовали одно и то же направление наблюдения или чтобы были разные направления наблюдения между разными областями рисунка. Области рисунка также можно реализовать таким образом, чтобы их можно было обнаруживать с разных сторон пленкообразной или плоской подложки.
Единичная область рисунка реализуется таким образом, чтобы выбранная "конструктивная длина волны" отражается по направлению наблюдения, характерному для области рисунка, т.е. в этом направлении наблюдения эффект наблюдается в нужном цвете. В узком диапазоне углов, окружающем это направление наблюдения, эффект можно видеть как спектр, сформированный вокруг конструктивной длины волны.
Две области рисунка могут иметь одно и то же направление наблюдения, но, при рассмотрении в этом направлении наблюдения, области рисунка различаются по цветам, отличающимся друг от друга, т.е. для них можно выбрать области с разными конструктивными длинами волны.
Область или области рисунка, согласно изобретению, можно создавать на подложке, которая переносится к объекту путем присоединения подложки, содержащей визуальный(е) эффект(ы), к поверхности объекта, например, клеящегося ярлыка. Однако область или области рисунка, согласно изобретению, предпочтительно создавать непосредственно на объекте, например на пленке из пластмассы, функционирующей в качестве упаковочного материала, или на бумаге печатной продукции. В массовом производстве это предпочтительно реализуется методом тиснения.
Краткое описание чертежей
Изобретение и его основные свойства, а также преимущества, достигаемые посредством изобретения, специалисты в данной области смогут лучше понять из нижеследующего описания, в котором изобретение будет описано более подробно на нескольких выбранных примерах, одновременно обращаясь к прилагаемым чертежам, в которых
фиг.1 показывает в принципе определения наиболее важных параметров дифракционной решетки, а также первой альтернативы распределения пучка с двумя фактическими дифракционными порядками,
фиг.2 показывает в принципе, аналогично фиг.1, вторую альтернативу распределения пучка, в которой появляются четыре фактических дифракционных порядка,
фиг.3 показывает в принципе, аналогично фиг.1, третью альтернативу распределения пучка, в которой появляется только один фактический дифракционный порядок согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения,
фиг.4 показывает на примере области рисунка, сформированные на подложке, их направления наблюдения, а также конструктивные длины волны,
фиг.5 показывает на примере области рисунка, сформированные на подложке, в случае, когда направления наблюдения областей рисунка должны отклоняться друг от друга,
фиг.6 показывает альтернативный, по существу, треугольный профиль дифракционной решетки,
фиг.7 показывает альтернативный, по существу, синусоидальный профиль дифракционной решетки,
фиг.8 показывает альтернативный, по существу, профиль дифракционной решетки концентрирующего типа,
фиг.9 иллюстрирует способ отображения изделий, содержащих визуальный эффект согласно изобретению,
фиг.10 иллюстрирует упаковку изделия, содержащую визуальный эффект согласно изобретению.
Подробное описание изобретения
Ниже изобретение будет описано более подробно с использованием в качестве примера, главным образом, вариантов осуществления, основанных на поверхностной структуре дифракционной решетки.
Во-первых, рассмотрим такие свойства структуры дифракционной решетки, согласно изобретению, благодаря которым "прозрачность" визуального эффекта, создаваемого структурой дифракционной решетки, достигается путем направления отраженного света в несколько, предпочтительно только один, дифракционный порядок/направление наблюдения. Кроме того, будет представлено, как можно влиять на относительную яркость разных направлений наблюдения, влияя на эффективность дифракционных порядков.
Затем рассмотрим свойства областей рисунка, создаваемых посредством изобретения, а также их использование в создании визуальных эффектов.
Кроме того, будут представлены примеры материалов подложки, на которых могут быть реализованы структуры дифракционной решетки совместно с примерами некоторых альтернативных типов профиля дифракционной решетки.
Наконец, будут представлены примеры использования визуальных эффектов, реализованных посредством изобретения в различных изделиях.
Структура дифракционной решетки
Обычно исходной точкой при создании визуального дифракционного элемента, согласно изобретению, является периодическая дифракционная решетка G, которая распределяет свет, падающий на дифракционную решетку, частично отражая его в разных направлениях согласно известному уравнению дифракционной решетки (1)
где
α - угол падения света,
β - угол отклонения, т.е. угол дифракции света,
m - дифракционный порядок (целое число),
λ - длина волны света и
d - период дифракционной решетки.
На фиг.1-3 представлены определения наиболее важных параметров дифракционной решетки d, h, с структуры дифракционной решетки G, сформированной на подложке S в случае так называемой двоичной поверхностной дифракционной решетки, и проиллюстрированы три разных альтернативных вариантов распределения пучка, когда свет с длиной волны (падает на поверхностную дифракционную решетку G, находящуюся на прозрачной пластмассовой подложке S.
Вышеописанные параметры дифракционной решетки таковы: период d дифракционной решетки, глубина дифракционной решетки h и ширина с профиля дифракционной решетки. Ширину с профиля дифракционной решетки также можно указывать как так называемый коэффициент заполнения дифракционной решетки, т.е. длина линии дифракционной решетки по отношению к периоду d дифракционной решетки.
В случаях, показанных на фиг.1 и 2, угол падения α света относительно нормали z к поверхности дифракционной решетки равен -30°, и в случае, показанном на фиг.3, угол падения α соответствует так называемому брэгговскому углу падения. Эти углы, а также углы β дифракции пучков, отраженных от поверхности и соответствующие различным дифракционным порядкам m определяют по отношению к нормали z к поверхности, так что углы справа от нормали z к поверхности имеют положительные значения угла, а углы дифракции слева имеют отрицательные значения угла, соответственно.
В случае, показанном на фиг.1, выбор параметров дифракционной решетки производят таким образом, что отношение d/λ=1,5, на фиг.2 - отношение d/λ=2,1 и в случае на фиг.3, d/λ=1,2, следует отметить, что, поскольку фиг.1-3 представлены только в общем виде, изменение периода d дифракционной решетки не нарисовано средством рисования.
Подставляя вышеупомянутые значения в уравнение дифракционной решетки (1), получаем углы β дифракции согласно прилагаемой Таблице, которые соответствуют разным дифракционным порядкам, и, таким образом, углы дифракции соответствуют случаям, показанным на фиг.1- 3. В Таблице также показаны дифракционные эффективности, соответствующие разным дифракционным порядкам m, причем эффективности описывают величину энергии, дифрагированной от дифракционной решетки G в указанный порядок. Вычисление эффективностей дифракции будет более подробно описано далее в настоящем описании. На фиг.1-3 и в Таблице отчетливо показано, что, когда период d дифракционной решетки уменьшается в соответствии с изобретением, количество последовательных дифракционных порядков уменьшается, другими словами, количество направлений наблюдения эффекта, создаваемого дифракционной решеткой, уменьшается.
В случае дифракционной решетки порядок m=0 не считается фактическим дифракционным порядком и, в принципе, не может использоваться для создания голографических эффектов. Отражение порядка m=0 соответствует нормальному поверхностному отражению, т.е. когда на дифракционную решетку G смотрят в направлении, соответствующем порядку m=0, можно видеть только изображение источника света, расположенного в направлении α.
Порядок m=-1 - это порядок, в котором предпочтительно реализуются визуальные голографические эффекты, согласно изобретению, поскольку в этом порядке обычно можно добиться наивысшей дифракционной эффективности. Другими словами, когда угол падения α источника света и угол обзора β 3 нужного эффекта по отношению к нормали z к поверхности дифракционной решетки G фиксирован, задача состоит в том, чтобы выбрать такое отношение d/λ согласно уравнению дифракционной решетки (1), при котором отражение конструктивной длины волны λ, соответствующее порядку m=-1 наблюдается в нужном направлении наблюдения β, предусмотренного для эффекта.
В Таблице показано, что отношение d/λ весьма сильно влияет на количество последовательных порядков, а также на характеризующие их углы дифракции λ. Например, в разделе Таблицы, соответствующем фиг.1, можно видеть, что области рисунка, сформированные поверхностной дифракционной решеткой G на поверхности подложки S, т.е. область на поверхности подложки S, «заполненная» поверхностной дифракционной решеткой G, видна как голографический эффект только в направлениях наблюдения, соответствующих порядкам m=-1 и m=-2. В свободном диапазоне углов между этими порядками невозможно наблюдать значительный дифракционный эффект, другими словами, поверхность подложки S выглядит, по существу, похожей на поверхность подложки S без поверхностной дифракционной решетки G вне области рисунка.
Когда в качестве подложки S используется прозрачная пленка из пластмассы, хорошая прозрачность пленки из пластмассы достигается при углах обзора, отклоняющихся от направлений наблюдения m=-1 или m=-2, но яркий голографический эффект наблюдается при углах обзора, соответствующих этим направлениям наблюдения.
Значения эффективности, представленные в Таблице для фактических дифракционных порядков, являются типичными примерами решения, согласно изобретению, в случае прозрачной пластмассовой подложки. На практике, эти эффективности достаточны для создания отчетливо различимого эффекта.
Для достижения достаточной прозрачности визуального эффекта, согласно изобретению, существенный аспект состоит в том, чтобы структура дифракционной решетки G была реализована таким образом, чтобы эффект был различимым только в относительно узком диапазоне углов вблизи направление наблюдения, и при использовании нескольких направлений наблюдения (дифракционных порядков) разность углов (свободный диапазон углов) между ними также должен должна быть достаточно велика. Свободные диапазоны углов между дифракционными порядками, соответствующие иллюстративному случаю, показаны в Таблице. Они достаточно широки для создания диапазона прозрачности согласно изобретению между направлениями наблюдения.
| Таблица | ||||
| Фиг.1 | Фиг.2 | |||
| d/λ=1,5 | d/λ=2,1 | |||
| Порядок | Угол | Эффективность | Угол | Эффективность |
| m | дифракции β | дифракции β | ||
| +2 | * | - | * | - |
| +1 | * | - | 77,5° | 0,32% |
| 0** | 30,0° | 0,56% | 30,0° | 0,01% |
| -1 | -9,6° | 1,74% | -1,4° | 1,75% |
| -2 | -56,4° | 0,17% | -26,9° | 0,21% |
| -3 | * | - | -68,2° | 1,2% |
| фиг.3 | ||||
| d/λ=l,2 | ||||
| Порядок m | Угол дифракции β | Эффективность | ||
| +1 | * | - | ||
| 0** | -24,68° | 0,48% | ||
| -1 | -24,68° | 1,66% | ||
| -2 | * | - | ||
| * последовательный порядок не существует | ||||
| ** не является фактическим дифракционным порядком |
При использовании нескольких направлений наблюдения (дифракционных порядков), свойства структуры дифракционной решетки G выбирают согласно изобретению, предпочтительно, таким образом, чтобы между разными направлениями наблюдения формировался минимальный диапазон углов 10-15°, при этом эффект должен быть прозрачным в этом диапазоне углов.
Распределение энергии, содержащейся в свете, падающем на дифракционную решетку G между разными дифракционными порядками, является существенным аспектом изобретения для достижения яркого, легко наблюдаемого визуального эффекта. Ниже будет рассмотрено, каким образом можно влиять на дифракционные эффективности различных дифракционных порядков.
Согласно изобретению, сначала выбирают отношение d/λ периода дифракционной решетки к длине волны с использованием уравнения дифракционной решетки (1) таким образом, чтобы, по меньшей мере, одно нужное направление наблюдения (дифракционный порядок m и соответствующий ему угол дифракции β) и чтобы нужный цвет, т.е. конструктивная длина волны λ, дифрагировал в этом, по меньшей мере, одном направлении наблюдения. Предпочтительно, указанное направление наблюдения выбирают так, чтобы оно соответствовало дифракционному порядку m=-1. Очевидно, что угол падения α света также должен быть зафиксирован прежде, чем можно будет определить период дифракционной решетки при определенной конструктивной длине волны λ и при значении дифракционного порядка m.
Затем регулируют дифракционную эффективность света, отраженного в одном или более направлениях наблюдения, т.е. дифракционных порядках. На эффективность дифракционного порядка, например, порядка m=-1, можно влиять, надлежащим образом выбирая значения свободных параметров дифракционной решетки.
Поскольку период d дифракционной решетки уже точно определен посредством уравнения дифракционной решетки (1), можно использовать три свободных параметра дифракционной решетки с вышеупомянутой целью, причем параметрами дифракционной решетки, в случае изобретения, являются высота h профиля дифракционной решетки, коэффициент заполнения с дифракционной решетки и показатель преломления ns, подложки S.
Влиять на показатель преломления ns подложки S можно, выбирая материал подложки. Поверх подложки S также можно использовать отдельные тонкие пленки на металлической или диэлектрической основе, которые влияют на отражение света от подложки. В этой связи, под тонкими диэлектрическими пленками обычно понимают светоотражательные структуры, выполненные из неметаллических материалов. Предпочтительно, покрытие подложки S делают только в месте расположения области рисунка, где покрытие не влияет на прозрачность остальной области.
Согласно изобретению фиксированное значение коэффициента заполнения с дифракционной решетки предпочтительно равно c=d/2, другими словами, пропорция «рисунка дифракционной решетки», сформированного на поверхности подложки, равна половине каждого периода d дифракционной решетки. От коэффициента заполнения с дифракционной решетки зависит так называемая степень модуляции поверхности дифракционной решетки. Когда коэффициент заполнения очень мал или, соответственно, очень велик, степень модуляции поверхности дифракционной решетки низка. Максимальная степень модуляции поверхности дифракционной решетки и максимальная дифракционная эффективность обычно достигаются с использованием коэффициента заполнения дифракционной решетки c=d/2.
Если в качестве материала подложки выбрана, например, пластмасса, то показатель преломления ns, на практике, также фиксирован. Затем можно выбрать один из параметров дифракционной решетки, высоту h дифракционной решетки, причем высоту оптимизируют согласно изобретению так, чтобы добиться максимальной дифракционной эффективности в нужном направлении наблюдения, т.е. предпочтительно в порядке m=-1.
На практике оптимизацию высоты h дифракционной решетки нужно производить посредством так называемых точных теорий дифракции. Эти теории рассмотрены, например, в главе 2, написанной Яри Туруненом (written by Jari Turunen) in "Micro-Optics, Elements, Systems, and Applications" (Taylor & Francis, Корнуолл, 1997, издатель Ганс Петер Герциг).
В порядке оптимизации высота h дифракционной решетки, в этом контексте можно вывести эмпирическое правило, состоящее в том, что высота h профиля дифракционной решетки должна составлять порядка четверти длина волны λ используемого света. Так, например, для λ=550 нм зеленого света высота h дифракционной решетки =λ/4≈135-140 нм. Учитывая возможность того, что высота h профиля дифракционной решетки вовсе не оптимизирована, ситуация в худшем случае может быть такова, что весь свет, падающий на дифракционную решетку G «уходит» в порядок m=0, и в порядке m=-1 не обнаруживается, по существу, никакого сигнала. Иными словами, оптимизация высоты h дифракционной решетки чрезвычайно важна, и ее значимость особенно очевидна при использовании слабоотражающих материалов, например прозрачной пластмассы.
В Таблице показаны значения дифракционной эффективности, вычисленные посредством точных теорий дифракции, согласно вышеупомянутой литературной ссылке и в соответствии с фиг.1-3, таким образом, что высота h дифракционной решетки оптимизируется путем максимизации дифракционной эффективности в порядке m=-1. Во всех вышеупомянутых случаях получают глубину дифракционной решетки h=0,26*λ.
Таким образом, согласно изобретению, прежде всего уменьшают количество дифракционных порядков т.е. направлений наблюдения за счет уменьшения периода d дифракционной решетки. Таким образом, энергия, отраженная от поверхности дифракционной решетки G, распределяется только между оставшимися дифракционными порядками. Кроме того, оптимизируя параметры дифракционной решетки h, с, ns, можно ограничить количество направлений наблюдения только одним направлением наблюдения, которое, предпочтительно, соответствует порядку m=-1. Во-вторых, существенным аспектом изобретения является то, что между направлениями наблюдения остается достаточный диапазон углов, в котором дифракционный эффект не наблюдается, т.е. эффект, по существу, прозрачен.
Следует отметить, что, хотя в вышеприведенных примерах целью было максимизировать эффективность в дифракционном порядке m=-1, изобретение, однако, никоим образом не ограничивается такого рода вариантами осуществления. В зависимости от варианта осуществления, можно пытаться максимизировать эффективность и в другом дифракционном порядке/направлении наблюдения или можно пытаться реализовать относительные эффективности других дифракционных порядков/направлений наблюдения иначе, чем в примерах.
Согласно изобретению направление наблюдения выбирают среди направлений, отклоняющихся от направления нормали z к поверхности, поскольку обычно желательно, чтобы визуальный эффект был прозрачен, когда поверхность рассматривают в направлении, перпендикулярном к ней. Другими словами, глядя перпендикулярно к пленке из пластмассы или окну, выполненному из пластмассы, место назначения, расположенное за пленкой или окном из пластмассы, можно видеть без помех со стороны визуального эффекта. Или же, при чтении напечатанного документа, текст или изображения, напечатанные в нем, можно видеть, глядя перпендикулярно к поверхности. При рассматривании вышеупомянутых поверхностей со стороны под надлежащим углом можно наблюдать голографический эффект, согласно изобретению.
Свойства областей рисунка
На фиг.4 показаны посредством примера и в принципе некоторые области рисунка A-D, сформированные на подложке S. В случае, показанном на фиг.4, материалом подложки служит, по существу, прозрачная пленка из пластмассы, что позволяет рассматривать объект Т, находящийся за пленкой из пластмассы, через пленку из пластмассы.
Каждая из областей рисунка A-D сформирована на поверхности подложки S путем «заполнения» области, соответствующей каждому рисунку, структурой дифракционной решетки G. На фиг.4 поверхностные дифракционные решетки проиллюстрированы штриховками в областях рисунка. Конечно, любому специалисту в данной области очевидно, что плотность штриховок, показанных на фиг.4, никоим образом не соответствует периодам дифракционной решетки, используемым в реальных поверхностных дифракционных решетках.
Согласно фиг.4, структуры дифракционной решетки областей рисунка А и В реализованы таким образом, что они совместно используют одно и то же направление наблюдения O1. В направлении наблюдения O1 область рисунка А реализована для дифракционного отражения конструктивной длины волны λA. В диапазоне углов, сформированном по обеим сторонам направления наблюдения O1 (стрелки, отмеченные пунктирными линиями по обеим сторонам стрелки, иллюстрирующей конструктивную длину волны λA) визуальный эффект (рисунок буквы), соответствующий области рисунка А, можно обнаружить в разных цветах спектра, в зависимости от спектра, излучаемого источником света L. Область рисунка В, в свою очередь, предназначена для отражения конструктивной длины волны λB в направлении наблюдения O1. Другими словами, при наблюдении в направлении наблюдения O1, визуальные эффекты (рисунок буквы и звезды), соответствующие областям рисунка А и В, обнаруживаются в разных цветах.
При осмотре поверхности подложки S в направлении наблюдения O2, визуальные эффекты, соответствующие областям рисунка А и В, по существу, прозрачны согласно изобретению. Таким образом, наблюдатель может видеть объект (место назначения) Т, расположенный за подложкой S (пленкой из пластмассы) через области рисунка А и В.
Для областей рисунка С и D предусмотрено, по существу, одно и то же направление наблюдения O3, чтобы обе области рисунка можно было видеть в одном цвете при рассмотрении в указанном направлении, т.е. обе области рисунка С, D совместно используют одну и ту же конструктивную длину волны λcd. При рассмотрении, например, в направлении наблюдения O4, области рисунка С и D, а также А и В, по существу, прозрачны.
В примере, показанном на фиг.4, области рисунка A-D построены таким образом, что они обе имеют, по существу, одно направление наблюдения, т.е. голографический эффект можно обнаруживать в направлениях, соответствующих только одному дифракционному порядку.
Количество, площадь поверхности и форма областей рисунка, а также их направления наблюдения и характеристические длины волны можно свободно выбирать согласно рассматриваемому варианту осуществления. На фиг.5, для примера, показан случай, когда области рисунка, реализованные на подложке S, имеют направления наблюдения, отличающиеся друг от друга. Текст "HEAT FOR TWO MINUTES", сформированный из смежных областей рисунка, в этом примере предназначен для наблюдения с противоположной стороны подложки по отношению к другим областям рисунка.
Для получения большой области с однородным визуальным эффектом вместо одной большой области рисунка можно также использовать несколько аналогичных, но меньшего размера, областей рисунка, расположенных друг за другом. Создавая более крупную область как матрицу из нескольких меньших областей рисунка, можно ослабить требования, предъявляемые, например, к технике изготовления.
Примеры материалов подложки и профилей дифракционных решеток
Структура дифракционной решетки G, согласно изобретению, и визуальные эффекты, создаваемые с их помощью, можно реализовать на ряде различных материалов подложки.
Предпочтительно создавать структуры дифракционной решетки G как поверхностные структуры дифракционной решетки, например, с использованием способа тиснения непосредственно на прозрачном материале наподобие пластмассы, например пленке из пластмассы. Таким образом, получается пленка из пластмассы, предназначенная для использования в качестве упаковочного материала, например, обертка и прочее, причем этот материал прозрачен как в части материала подложки, так и в части визуальных эффектов, так, как это описано в данной заявке.
Прозрачный, так называемый голографический лак и т.п. также пригоден в качестве материала подложки, и его можно использовать для покрытия прозрачного или непрозрачного основного материала. Преимущества использования голографического лака включают в себя тот факт, что слой лака можно использовать для сглаживания неровностей основного материала. Использование лака может также снижать износ дорогостоящей печатной пластины, необходимой для тиснения.
Структуры G дифракционной решетки, согласно изобретению, также можно создавать посредством тиснения непосредственно на бумаге или картоне или на соответствующих непрозрачных материалах, которые используются, например, в разнообразной печатной продукции. Таким образом, рисунок, отпечатанный на подложке или иным образом, например окрашиванием созданного на ней рисунка, можно отчетливо видеть «сквозь» визуальный эффект, согласно изобретению, в тех направлениях наблюдения, которые отклоняются от направления наблюдения, предусмотренного для указанного эффекта.
Голографические эффекты, согласно изобретению, можно реализовать посредством периодических или непериодических профилей дифракционной решетки нескольких разных типов. На фиг.6-8 представлены для примера некоторые альтернативные профили дифракционной решетки для двоичных профилей дифракционной решетки, показанных на фиг.1-3. Для каждого варианта осуществления можно выбрать профиль дифракционной решетки, наиболее подходящий для данной цели, например, в зависимости от способа изготовления дифракционной решетки. Когда структуры дифракционной решетки изготавливают как поверхностные дифракционные решетки посредством тиснения, предпочтение отдают, например, по существу, синусоидальному профилю дифракционной решетки, показанному на фиг.7, поскольку форму профиля дифракционной решетки можно точно воспроизвести путем тиснения, т.е. она воспроизводима прессовкой. На фиг.8 показан так называемый профиль дифракционной решетки концентрирующего типа, известный из оптики, указанный профиль дифракционной решетки обеспечивает больше степеней свободы при регулировке дифракционных эффективностей дифракционных порядков.
Возможно также, что в структуре дифракционной решетки, согласно изобретению, один период d дифракционной решетки содержит более одной линии дифракционной решетки, и линии дифракционной решетки также могут отличаться друг от друга шириной.
Что касается способов изготовления структур дифракционной решетки, изобретение не ограничивается исключительно использованием способов тиснения, но, в принципе, структуры дифракционной решетки также можно изготавливать другими способами, пригодными для данной цели.
Кроме того, структуру дифракционной решетки, согласно изобретению, можно защищать посредством прозрачного защитного слоя, сформированного поверх нее, для защиты структуры дифракционной решетки от загрязнения и износа. Подходящие способы защиты включают в себя, например, лакирование или соответствующее действие. Структуру дифракционной решетки, согласно изобретению, также можно реализовать не только как поверхностную структуру дифракционной решетки, но и, частично или полностью, как скрытую структуру дифракционной решетки, что можно делать, например, с помощью ламинирования. Структуру дифракционной решетки, согласно изобретению, можно формировать, например, из линий дифракционной решетки из металла, нанесенного поверх пленки из пластмассы. Такая структура дифракционной решетки также может быть, при необходимости, заглублена под одной или несколькими пленками из пластмассы. В принципе, линии дифракционной решетки в структуре дифракционной решетки можно создавать любым способом, известным специалистам в данной области.
Использование визуальных эффектов в изделиях
В принципе, изобретение предназначено для использования во всех целях, предусматривающих применение голограмм, известных из уровня техники. Эти варианты использования включают в себя, например, предотвращение подделок в различных официальных документах, средствах платежа, упаковках аудиозаписей и программных продуктах, другой печатной продукции, клеящихся ярлыков и т.п.
Однако наиболее предпочтительно использовать изобретение для повышения привлекательности различных изделий в условиях высокой конкуренции. Поскольку структуры дифракционной решетки, согласно изобретению, допускают массовое производство, например, посредством тиснения, на ряде различных и преимущественных материалах подложки, изобретение позволяет изготавливать, например, упаковочный материал, в частности пленку из пластмассы, пригодный в качестве оберточного материала, содержащий яркие и легко наблюдаемые голограммы, которые, однако, не мешают видеть фактическое изделие через упаковочный материал.
Например, упаковки изделия, находящие на полке или витрине в магазине, становятся привлекательными для покупателя, когда цвет голографических эффектов, формируемых на упаковках, меняется в соответствии с направлением наблюдения. Поскольку эффекты, согласно изобретению, по существу, прозрачны при наблюдении в определенных направлениях обзора, они «вспыхивают» при изменении направления обзора, тем самым эффективно привлекая внимание покупателя. Выбирая надлежащим образом направления наблюдения и конструктивные длины волны, при которых они видны, можно имитировать цвета, обычно связанные с товарными знаками.
На упаковках можно также реализовать разного рода инструкции, описания изделий или другую информацию об изделиях, при этом указанную информацию можно видеть только в определенных направлениях обзора.
Согласно изобретению эффект становится различимым и привлекательным, когда дифракционные порядки (направления наблюдения), в которых можно видеть эффект, ограничены. Создавая несколько разных областей рисунка на одной и той же подложке, так что области рисунка имеют, до некоторой степени, различные направления наблюдения, можно гарантировать, что одна из областей рисунка всегда видна. Поскольку обычно всегда несколько упаковок изделия располагаются одна за другой и, таким образом, их взаимное положение по отношению к наблюдателю, всегда, до некоторой степени, изменяется, эффект, согласно изобретению, всегда можно видеть в некоторой точке.
Изобретение позволяет создавать легко наблюдаемый визуальный эффект, но, тем не менее, прозрачную упаковку. Это особенно важно в случае различных продуктов питания, поскольку покупатель также желает визуально убедиться в свежести продукта питания, например, овощей, мяса или рыбы, которые он покупает, а также рассмотреть продукт через упаковку.
При выборе направлений наблюдения эффектов, создаваемых на упаковочном материале, можно также учитывать, как изделие, упакованное в упаковочный материал, выставляется в магазине, при конструировании эффектов/ поверхностных дифракционных решеток. Эта ситуация проиллюстрирована в прилагаемых фиг.9 и 10.
Например, упаковка мяса может быть размещена на полке в магазине таким образом, что прозрачная пленка из пластмассы, содержащая голографические эффекты и выступающая в роли «крышки» упаковки или «окна» в крышке, размещена, по существу, горизонтально, и освещение падает на пленку из пластмассы, по существу, в направлении нормали z к ее поверхности, т.е. сверху.
Теперь поверхностные дифракционные решетки, создающие голографический эффект, можно оптимизировать таким образом, чтобы они создавали, например, направление наблюдения 45° по отношению к нормали z пленки из пластмассы, при этом эффекты видны покупателю, идущему мимо полки (на фиг.9 - фигура, нарисованная сплошными линиями, а на фиг.10 - направление наблюдения O5). Если покупатель подходит ближе к полке, склоняется над полкой, разглядывая изделие, по существу, в направлении нормали крышке упаковки (пленке из пластмассы) (на фиг.9 - фигура, нарисована пунктирными линиями, направление обзора О6), он не различает голографический эффект в этом направлении, но видит изделие в упаковке через прозрачную крышку.
Если покупатель берет упаковку в руки и разглядывает ее в направлении нормали к упаковке, в этом случае голографические эффекты также будут неразличимы. В этой иллюстративной ситуации голографический эффект может состоять, например, из имени и логотипа изготовителя мясной продукции, которые можно реализовать так, чтобы их конструктивные длины волны соответствовали правильным цветам, и чтобы они оба были видны в одном и том же направлении наблюдения.
При необходимости, направления наблюдения, используемые в упаковках, можно выбирать с учетом того, на какой полке и в каком положении выставлены упаковки. Согласно фиг.9, можно использовать разные направления наблюдения в упаковках на верхней полке и на нижнем уровне, с учетом того, что покупатель смотрит из прохода на упаковки под разными углами.
Упаковочный материал, содержащий голографические эффекты, необязательно использовать как плоское «окно» в упаковке изделия, но упаковочный материал, снабженный визуальными эффектами, согласно изобретению, можно также использовать вместо оберточной бумаги. Это также гарантирует, что когда направление наблюдения становится разным в разных частях упаковочного материала, некоторая область рисунка всегда видна.
Воздействие визуальных эффектов, согласно изобретению, можно усилить на практике, разработав их специально для определенных условий освещения. При конструировании структур дифракционной решетки можно учитывать направление освещения, а также распределение по длине волны, излучаемое источником света L. Структуры дифракционной решетки, согласно изобретению, можно также изготавливать так, чтобы человеческий глаз мог наблюдать их только при освещении определенного рода, в этом случае их можно использовать как невидимые защитные символы.
Голографические эффекты, согласно изобретению, являются очень эффективным способом повышения изобразительной ценности изделия, поскольку голограмма обычно связана с качественными изделиями. Настоящее изобретение впервые дает уникальную возможность присоединять голографические эффекты также к изделиям, продаваемым в качестве массовой продукции, без значительного увеличения стоимости изготовления изделий.
Конечно, очевидно, что изобретение не ограничивается исключительно вариантами осуществления, представленными в предыдущих примерах, но изобретение следует интерпретировать только согласно ограничениям, заданным в прилагаемой формуле изобретения.
1. Микрооптическая структура (G) дифракционной решетки, сформированная на подложке (S), причем указанная структура (G) дифракционной решетки сформирована в виде поверхностной структуры, структуры, защищенной защитным слоем, или в виде полностью или частично скрытой структуры, причем структура (G) дифракционной решетки выполнена с возможностью формирования голографического или соответствующего визуального эффекта для наблюдателя, основанного на дифракции света, посредством направления света, дифрагированного от структуры (G) дифракционной решетки и соответствующего длине волны видимого света (λ), по существу, в один или более дифракционный порядок (m), причем каждый отдельный дифракционный порядок (m) соответствует определенному направлению наблюдения (m, β) визуального эффекта, наблюдаемого на длине волны видимого света (λ), и структура (G) дифракционной решетки выполнена с возможностью оставлять свободный диапазон углов, вследствие чего структура (G) дифракционной решетки, рассматриваемая в направлениях, соответствующих диапазону углов, не создает для наблюдателя отчетливо наблюдаемого эффекта на основе дифракции, отличающаяся тем, что структура (G) дифракционной решетки является тисненой, при этом отношение периода (d) дифракционной решетки структуры (G) дифракционной решетки к длине волны (λ) видимого света меньше 5, и структура (G) дифракционной решетки содержит только неметаллический материал.
2. Структура (G) дифракционной решетки по п.1, отличающаяся тем, что структура (G) дифракционной решетки выполнена с возможностью направления дифрагированного от нее света, по существу, только в одном дифракционном порядке (m), т.е., по существу, только в одном направлении наблюдения (m, β), которое предпочтительно соответствует дифракционному порядку m=-1.
3. Структура (G) дифракционной решетки по п.1, отличающаяся тем, что свободный диапазон углов составляет, по меньшей мере, 10°.
4. Структура (G) дифракционной решетки по п.1, отличающаяся тем, что структура (G) дифракционной решетки создана на, по существу, прозрачной подложке (S).
5. Структура (G) дифракционной решетки по п.4, отличающаяся тем, что подложка (S) выполнена из пластмассы или лака, предпочтительно в виде пленки из пластмассы или слоя лака.
6. Структура (G) дифракционной решетки по п.1, отличающаяся тем, что структура (G) дифракционной решетки сформирована на бумаге, картоне или другой соответствующей подложке (S).
7. Структура (G) дифракционной решетки по п.1, отличающаяся тем, что подложка (S) структуры (G) дифракционной решетки содержит одно или несколько покрытий в виде тонкой диэлектрической пленки по всей площади поверхности подложки или только в местах, соответствующих структуре (G) дифракционной решетки.
8. Способ формирования микрооптической структуры (G) дифракционной решетки на подложке (S), причем указанную структуру (G) дифракционной решетки формируют в виде поверхностной структуры, структуры, защищенной защитным слоем или частично или полностью скрытой структуры, причем структура (G) дифракционной решетки выполнена с возможностью формирования для наблюдателя голографического или соответствующего визуального эффекта, основанного на дифракции света, способ содержит, по меньшей мере, этапы, на которых выбирают форму профиля дифракционной решетки для структуры (G) дифракционной решетки совместно с параметрами дифракционной решетки (d, h, с, ns) таким образом, чтобы свет, дифрагированный от структуры (G) дифракционной решетки и соответствующий длине волны (λ) видимого света, направлялся, по существу, в один или более дифракционный порядок (m), причем каждый отдельный дифракционный порядок (m) соответствует определенному направлению наблюдения (m, β) визуального эффекта, наблюдаемого на длине волны (λ) видимого света, и оставался свободный диапазон углов, чтобы структура (G) дифракционной решетки, рассматриваемая в направлениях, соответствующих диапазону углов, не создавала для наблюдателя отчетливо наблюдаемого эффекта на основе дифракции, отличающийся тем, что способ дополнительно содержит тиснение структуры (G) дифракционной решетки, так что отношение периода (d) дифракционной решетки структуры (G) дифракционной решетки к длине волны (λ) видимого света меньше 5, причем структура (G) дифракционной решетки содержит только неметаллический материал.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что значение угла (α) падения света, падающего на структуру (G) дифракционной решетки при длине волны (λ) видимого света, фиксируют и отношение периода (d) дифракционной решетки к длине волны (λ) видимого света выбирают так, чтобы обеспечить одно требуемое направление наблюдения (m, β), причем направление наблюдения предпочтительно выбирают так, чтобы оно соответствовало дифракционному порядку m=-1, причем требуемая конструктивная длина волны (λ) дифрагируется в одном направлении наблюдения.
10. Способ по п.8, отличающийся тем, что параметры (d, h, с, ns) структуры (G) дифракционной решетки выбирают так, чтобы свободный диапазон углов составлял, по меньшей мере, 10°.
11. Способ по п.8, отличающийся тем, что дифракционная эффективность в одном или более направлении наблюдения (m, β) зависит от выбора параметров (d, h, с, ns) структуры (G) дифракционной решетки.
12. Способ по п.8, отличающийся тем, что ширину (с) профиля дифракционной решетки (G) выбирают равной, по существу, половине периода (d) дифракционной решетки.
13. Способ по п.8, отличающийся тем, что значение высоты (h) профиля дифракционной решетки выбирают равным, по существу, четверти длины волны (λ) видимого света.
14. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве подложки (S) структуры дифракционной решетки выбирают, по существу, прозрачный материал, предпочтительно пластмассу, лак и тому подобные материалы.
15. Изделие, содержащее, по меньшей мере, одну область рисунка, сформированное в виде микрооптической структуры (G) дифракционной решетки, сформированной на подложке, причем структура (G) дифракционной решетки сформирована в виде поверхностной структуры, причем структура защищена защитным слоем, или в виде частично или полностью скрытой структуры, каковая структура (G) дифракционной решетки выполнена с возможностью формирования голографического или соответствующего визуального эффекта на основе дифракции света для наблюдателя посредством направления света, дифрагированного от структуры (G) дифракционной решетки и соответствующего длине волны видимого света, по существу, в один или несколько дифракционных порядков, причем каждый отдельный дифракционный порядок соответствует определенному направлению наблюдения визуального эффекта, наблюдаемого на указанной длине волны видимого света, и указанная структура (G) дифракционной решетки способна оставлять свободный диапазон углов, в результате чего структура (G) дифракционной решетки, рассматриваемая с направлений, соответствующих диапазону углов, не формирует для наблюдателя отчетливо наблюдаемый эффект на основе дифракции, причем структура (G) дифракционной решетки является тисненой, отношение периода дифракционной решетки структуры (G) дифракционной решетки к длине волны видимого света меньше 5 и структура (G) дифракционной решетки содержит только неметаллический материал.
16. Изделие по п.15, отличающееся тем, что указанное изделие выполнено из пластмассы, предпочтительно в виде пленки из пластмассы.
17. Изделие по п.15, отличающееся тем, что изделие выполнено из бумаги, картона или соответствующего материала.
18. Изделие по п.15, отличающееся тем, что изделие является упаковочным материалом.
19. Изделие по п.15, отличающееся тем, что изделие является печатной продукцией.
20. Изделие по п.15, отличающееся тем, что указанное изделие выполнено из, по существу, прозрачного материала.
21. Изделие по п.15, отличающееся тем, что основной материал изделия в то же время служит подложкой (S) структуры (G) дифракционной решетки.
22. Изделие по п.15, отличающееся тем, что изделие содержит несколько областей рисунка (А, В, С, D), причем, по меньшей мере, две из областей рисунка имеют разные направления наблюдения (m, β) и/или конструктивные длины волны (λ).
23. Изделие по п.15, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из областей рисунка (А, В, С, D) формирует в качестве эффекта товарный знак, логотип, описание изделия и т.п.
24. Изделие по п.15, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из областей рисунка (А, В, С, D) формирует в качестве эффекта символы или текст.
25. Изделие по п.15, отличающееся тем, что указанное изделие содержит несколько смежных областей рисунка (А, В, С, D), которые аналогичны друг другу и которые выполнены с возможностью совместно формировать большую область с, по существу, однородным визуальным эффектом.
