Способ получения решетчатых изображений
Заявлен способ получения решетчатого изображения, имеющего по меньшей мере одно занимаемое решеткой поле с различимыми визуально оптически переменными свойствами, в пределах которого расположены образующие решетку элементы, которые выполняют записывающим устройством, заключающийся в том, что определяют по меньшей мере один образующий решетку элемент, который целиком располагается в пределах одного рабочего поля, задают последовательность рабочих полей, в пределах которых записывающим устройством требуется выполнить образующие решетку элементы, позиционируют рабочие поля путем относительного перемещения основания, на котором расположена подложка, в которой выполняется запись, и записывающего устройства, и в пределах соответствующих рабочих полей записывающим устройством записывают в подложке по меньшей мере один образующий решетку элемент, причем образующий решетку элемент формируют в пределах соответствующего рабочего поля в непрерывном режиме. Технический результат: улучшение качества решетчатого изображения. 9 н. и 28 з.п. ф-лы, 18 ил.
Настоящее изобретение относится к способу получения с помощью записывающего устройства решетчатого, т.е. образованного рисунком из линий по типу дифракционной решетки структур, изображения, имеющего по меньшей мере одно видимое невооруженным глазом занимаемое решеткой поле, в пределах которого расположены образующие решетку элементы. Изобретение относится далее к устройству для подготовки и осуществления этого способа, а также к решетчатому изображению и к снабженному им защищенному от подделки документу.
Элементы с оптически переменными свойствами, такие как голограммы или образованные дифракционными решетками изображения, благодаря наличию у них способности менять свой внешний вид под различными углами зрения часто используются для защиты от подделки, соответственно от копирования ценных документов, таких как кредитные карты, банкноты или иные аналогичные ценные документы, а также для защиты от подделки различной продукции на ее упаковках. При массовом производстве подобных защитных элементов обычно изготавливают так называемые "мастер-структуры", которые в виде пространственной рельефной структуры несут конкретную фазовую информацию элемента с оптически переменными свойствами. При этом речь обычно идет о стеклянной подложке с покрытием из фоторезиста, в котором в виде рельефных выступов и углублений запечатлена информация о дифракционной структуре. Исходя из подобной мастер-структуры путем размножения и копирования ее рельефной структуры изготавливают штампы для тиснения любой формы, с помощью которых представленные в виде рельефной структуры, дифракционные структуры можно крупными партиями выполнять в пригодных для этой цели основах.
Мастер-структура может при этом воспроизводить всю дифракционную структуру настоящей голограммы или составленного из нескольких дифракционных решеток решетчатого изображения. В последнем случае дифракционные решетки различаются между собой их постоянной и/или их азимутальным углом и/или профильной структурой их штрихов (образующих их линий), а также контуром или очертаниями занимаемого конкретной дифракционной решеткой участка изображения.
Постоянная решетки соответствует при этом шагу образующих ее линий (штрихов) и определяет видимый под определенным углом зрения цвет соответствующего участка решетчатого изображения. Азимутальный угол характеризует наклон образующих решетку линий относительно некоторого опорного направления и влияет на различимость отдельных участков (полей) изображения с определенных направлений зрения. Профиль образующих решетку линий в общем определяет интенсивность и играет особую роль в случае решетчатых изображений с нулевым дифракционным порядком решетки. В соответствии с этим подобная техника позволяет создавать изображения с оптически переменными свойствами, например движущиеся изображения или же создающие эффект объемности изображения.
Отдельные дифракционные решетки можно при этом выполнять голографическими методами либо методами электронно-лучевой литографии. При голографической записи дифракционные решетки получают в результате наложения друг на друга в соответствующей подложке световых лучей, состоящих из пространственно протяженных, единообразных волновых полей. Обычно в этих целях используют лазерное излучение. При электронно-лучевой литографии образующие решетку линии, на которых происходит дифракция света, выполняют путем непосредственно экспонирования соответствующей подложки, при этом такой процесс экспонирования часто называют также процессом записи. В качестве подложки в этом методе обычно используют стеклянную пластину, покрытую слоем чувствительного к соответствующему корпускулярному или световому излучению материала (слоем "фоторезиста"). В процессе экспонирования подложку и электронный луч можно перемещать друг относительно друга. При этом существует возможность электромагнитного отклонения электронного луча при неподвижной подложке. Размеры зоны, в пределах которой можно отклонять электронный луч, составляют несколько десятых долей миллиметра. Отклонению электронного луча на большую величину препятствуют так называемые "аберрации" электронной оптики, которые могут также приводить к видимым искажениям изображения, воспроизводимого готовой дифракционной решеткой. В другом варианте подложку можно перемещать с помощью координатного стола при неподвижном электронном луче. Однако в этом случае необходимо обеспечить прецизионное перемещение координатного стола.
Для возможности получения решетчатых изображений указанного в начале описания типа электронно-лучевой литографией все решетчатое изображение разбивают на множество небольших полей с длиной стороны до нескольких десятых долей миллиметра. В соответствии с этим решетчатое изображение независимо от его сюжетного содержания разбивается на отдельные "растровые элементы", в пределах каждого из которых электронным лучом записываются образующие решетку линии. При этом образующие решетку линии записываются в пределах таких отдельных небольших полей путем отклонения электронного луча, тогда как перемещение от одного поля к другому происходит за счет перемещения стола. Таким путем образующие решетку линии можно записывать на больших площадях. Подобный метод электронно-лучевого экспонирования в целом называют "стежковым режимом". Однако недостаток этого метода заключается в том, что полученное с его помощью изображение состоит исключительно из отдельных частей небольшой площади, которые при более внимательном рассматривании можно увидеть невооруженным глазом и которые огрубляют изображение и приводят к искажению его цветов. При наличии в изображении занимающих большую площадь участков, таких, например, как линии, которые под определенным углом зрения должны иметь одинаковую окраску, на одном участке не выполняют соответствующую единообразную по всей его площади дифракционную решетку. Более того, такую дифракционную решетку составляют из множества небольших элементов. Из-за обусловленных производственными допусками погрешностей во взаимном размещении таких небольших по площади элементов образующие решетку линии, проходящие по всей площади соответствующего участка изображения, имеют изломы или разрывы, которые приводят к появлению видимых дефектов в изображении.
В режиме же контурного управления (разработка фирмы Leica Microsystems Ltd.) электронный луч неподвижен, а стол перемещается по траектории, соответствующей форме экспонируемых структур. Однако этот режим малопригоден для получения мелкоструктурированных решетчатых изображений, таких, например, как гильоши, или разложенных на тонкие линии изображений либо выполняемых микрошрифтом надписей, поскольку в подобных мелкоструктурированных изображениях преобладают короткие образующие решетку линии. Поэтому для выполнения одного решетчатого изображения число циклов пуска-останова стола может доходить до миллиона. Работа в таком режиме создает высокую нагрузку на механизм перемещения стола и связана с высокими затратами времени.
Исходя из вышеизложенного, в основу изобретения была положена задача разработать способ, который позволял бы получать методом электронно-лучевой литографии мелко- или микроструктурованные решетчатые изображения и избежать при этом указанных выше недостатков.
Указанная задача решается с помощью отличительных признаков независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в соответствующих зависимых пунктах формулы.
Настоящее изобретение основано на том факте, что во избежание появления оптических дефектов в решетчатых изображениях создающие оптически переменный эффект образующие решетку элементы, которые предпочтительно представляют собой образующие решетку линии, необходимо формировать в непрерывном режиме в одну стадию. Поэтому в этом режиме предлагаемым в изобретении способом экспонируют только те образующие решетку линии, которые целиком, по всей своей длине лежат в пределах зоны действия электронного луча при его электромагнитном отклонении. Для возможности компоновки из записываемых таким путем образующих решетку элементов в цельные решетчатые изображения задают рабочие поля, которые можно позиционировать, т.е. помещать в зону действия электронного луча или в более общем случае - в зону действия записывающего устройства, перемещением стола. В пределах отдельных рабочих полей образующие решетку линии записывают в подложке по всей их длине электронным лучом путем его отклонения.
В соответствии предлагаемым в изобретении способом, таким образом, на первой стадии определяют те образующие решетку элементы, начальные и конечные (а при необходимости и промежуточные) точки которых лежат в пределах зоны перемещения записывающего устройства. Затем задают рабочие поля, в пределах которых будет перемещаться записывающее устройство относительно основания, на котором расположена подложка, в которой выполняется запись. После этого задают траекторию перемещения основания, что позволяет последовательно позиционировать рабочие поля перемещением основания и выполнять находящиеся в пределах каждого рабочего поля образующие решетку элементы.
Образующие решетку элементы предпочтительно при этом определять на основе набора данных, содержащего представленную в виде координат информацию о начальных и конечных точках и при необходимости также о промежуточных точках образующих решетку элементов, составляющих занимаемое решеткой поле.
Согласно изобретению под решетчатым изображением предпочтительно подразумевается различимое невооруженным глазом изображение с определенным сюжетным содержанием или некоторая буквенно-цифровая информация, воспроизводимым, соответственно воспроизводимая в результате эффектов дифракции или отражения света. Под буквенно-цифровой информацией подразумеваются также надписи, выполненные микрошрифтом. Решетчатое изображение предпочтительно имеет по меньшей мере одно видимое невооруженным глазом занимаемое решеткой поле любых очертаний, в пределах которого расположен рисунок из образующих решетку элементов любой формы. В предпочтительном варианте такие образующие решетку элементы состоят из образующих решетку линий, которые могут иметь прямую, изогнутую или любую иную форму.
Вызывающие дифракцию света решетчатые изображения предпочтительно состоят из различных дифракционных решеток. Однако предлагаемым в изобретении способом можно формировать дифракционные структуры любой сложности вплоть до разработанных на компьютере голограмм.
Предлагаемым в изобретении способом предпочтительно получать мелко- или микроструктурированные решетчатые изображения или решетчатые изображения, состоящие из занимаемых решетками полей, длина и/или ширина которых составляет от 5 до 500 мкм, предпочтительно от 20 до 100 мкм.
В случае вызывающих дифракцию света решетчатых изображений на занимаемых решетками полях в свою очередь предусматривают образующие решетки элементы, предпочтительно образующие решетки линии, располагаемые с шагом примерно от 0,1 до 10 мкм, предпочтительно от 0,5 до 2 мкм.
В качестве записывающего устройства в предлагаемом в изобретении способе предпочтительно использовать корпускулярный луч, прежде всего электронный луч, поскольку тем самым можно достичь разрешения вплоть до нанометрового диапазона. При необходимости же получения решетчатых изображений, которые не требуют наличия столь высокого разрешения образующих их элементов, например, решетчатых изображений, основанных исключительно на эффектах отражения света, для формирования в соответствующей подложке можно использовать и иные литографические инструменты. В качестве примера при этом можно назвать сфокусированный луч ультрафиолетового лазера или же приспособление для прецизионного фрезерования. Для фрезерования в качестве подложки предпочтительно использовать металлические пластины. С учетом этого термин "фоторезист" охватывает согласно изобретению любые подложки, в которых можно сформировать рельефную структуру, в виде которой можно представить некоторую информацию.
В этом случае с достижением аналогичных преимуществ также можно использовать предлагаемый в изобретении принцип разбиения процесса записи на процесс прецизионного позиционирования подложки либо записывающего устройства, состоящий исключительно в их помещении в определенное положение друг относительно друга, и на процесс прецизионного движения подложки относительно записывающего устройства при собственно записи, который оптимизирован с учетом особенностей используемого записывающего устройства.
Так, например, согласно первому варианту рабочие поля можно позиционировать приведением в движением стола, оснащенного особо точным механизмом его перемещения, например, прецизионным ходовым винтом. Механизмы подобного типа позволяют сравнительно быстро перемещать стол на большие расстояния с высокой точностью. Для собственно процесса записи на столе можно установить еще один, меньший стол, приводимый в движение, например пьезоэлектрическим приводом. В другом варианте для приведения в движение малого стола можно использовать также привод иного типа, например, магнитострикционный. Подобные приводы позволяют быстро и точно перемещать малый стол на короткие расстояния, лежащие в микрометровом диапазоне. Иными словами, в процессе записи подложка, в которой выполняется запись, перемещается на столе с пьезоэлектрическим приводом относительно неподвижного записывающего устройства до записи всех составляющих общее сюжетное содержание изображения элементов, находящихся в пределах, в которых стол с пьезоэлектрическим приводом способен совершать движение. После этого перемещением оснащенного механическим приводом большого стола, а вместе с ним и перемещением находящегося на нем оснащенного пьезоэлектрическим приводом стола с расположенной на нем подложкой в положение обработки позиционируют следующее рабочее поле, в пределах которого затем в подложке записывают следующий набор образующих решетку элементов. Подобный подход предпочтительно использовать при применении фрезерных приспособлений, однако он может применяться и при использовании всех иных указанных выше записывающих устройств. При использовании электронного луча целесообразно, как указано выше, применять иной подход, в соответствии с которым рабочие поля позиционируют перемещением стола, а лежащие в пределах одного рабочего поля образующие решетку элементы выполняют за счет электромагнитного отклонения электронного луча.
Предлагаемый в изобретении способ можно пояснить на примере получения решетчатого изображения, имеющего только одно занимаемое решеткой поле в виде прямой линии, ширина которой лежит в указанном выше интервале от 0,02 до 0,2 мм. Длина такой линии может быть любой. Образующими решетку элементами в пределах подобного имеющего вид линии занимаемого решеткой поля являются образующие решетку прямые линии, которые проходят по всей его ширине и длина которых тем самым соответствует его ширине. Для записи такого решетчатого изображения используется электронный луч, которым экспонируется соответствующий фоторезист. Фоторезист находится при этом на подложке, предпочтительно на стеклянной пластине, расположенной на подвижно установленном координатном столе.
Для получения такого решетчатого изображения подготавливают набор данных, содержащий информацию о начальных и конечных точках образующих решетку линий. Этот набор данных может, например, исходно создаваться на стадии разработки решетчатого изображения, прежде всего при разработке эскиза решетчатого изображения на компьютере с помощью специальных программ. На основе этих данных определяют, какие из образующих решетку линий лежат в пределах зоны электромагнитного отклонения электронного луча. Поскольку в рассматриваемом примере в пределах зоны, которую можно охватить путем электромагнитного отклонения электронного луча, лежат начальные и конечные точки всех образующих решетку линий, все эти образующие решетку линии можно записать в подложке по всей их длине в непрерывном режиме. Затем задают траекторию перемещения стола, на котором расположена стеклянная подложка со слоем фоторезиста. После сбора всех необходимых для управления конкретными устройствами данных позиционируют первое рабочее поле путем перемещения стола. Далее путем" отклонения электронного луча в фоторезисте выполняют лежащие в пределах этого рабочего поля образующие решетку линии. Отдельные образующие решетку линии записываются при этом путем непрерывного отклонения электронного луча и поэтому не имеют разрывов или нежелательных изломов. После записи всех лежащих в пределах первого рабочего поля образующих решетку линий стол вновь приводят в движение, помещая таким путем в положение экспонирования следующее рабочее поле. Весь этот процесс повторяют до тех пор, пока в фоторезисте не будет записано все имеющее вид линии занимаемое решеткой поле, т.е. собственно решетчатое изображение.
Преимущество предлагаемого в изобретении способа заключается в возможности выполнения отдельных образующих решетку элементов единообразными на максимально крупных участках поверхности, а не состоящими в пределах этих участков из нескольких мелких сегментов. Помимо этого разбиение занимаемого решеткой поля на рабочие поля позволяет до минимума уменьшить число циклов пуска-останова стола, сопровождающихся потерей рабочего времени.
При наличии у занимаемых решетками полей очертаний более сложной формы, как, например, у образующих гильош линий, возможна ситуация, при которой начальные и конечные точки образующих решетку элементов могут лежать за пределами зоны отклонения записывающего устройства. Такие образующие решетку элементы слишком большого размера можно выполнять исключительно за счет перемещения подложки при неподвижном записывающем устройстве или же за счет разбиения этих образующих решетку элементов на более мелкие, целиком попадающие в зону действия записывающего устройства фрагменты, состыковываемые друг с другом.
Предлагаемое в изобретении устройство для осуществления предлагаемого в изобретении способа содержит транспортирующее приспособление, которое позволяет перемещать записывающее устройство и подложку друг относительно друга на сравнительно большое расстояние, перемещающее приспособление, которое позволяет перемещать записывающее устройство и подложку друг относительно друга в процессе собственно записи, а также устройства управления указанными выше приспособлениями. Перемещающее приспособление может при этом представлять собой уже упоминавшийся выше стол с пьезоэлектрическим приводом или устройство для отклонения корпускулярного или светового луча. Перемещающее приспособление позволяет быстро и прецизионно перемещать подложку и записывающее устройство друг относительно друга на расстояния, лежащие в микрометровом диапазоне.
При использовании для экспонирования электронного луча предлагаемое в изобретении устройство предпочтительно содержит подвижно установленный стол, который выполняет исключительно транспортировочную функцию, а также электромагнитное отклоняющее устройство, назначение которого состоит в отклонении электронного луча в процессе записи. Предлагаемое в изобретении устройство может также содержать процессор, в котором выполняются вычисления, необходимые для управления описанными выше процессами перемещения записывающего устройства и основания.
Однако для сокращения времени, которое требуется затрачивать на вычисления в процессе записи, операции, связанные с подготовкой данных и принятием решения о том, из каких отдельных фрагментов должно компоноваться решетчатое изображение, соответственно вычисления по получению данных для управления записывающим устройством и основанием предпочтительно выполнять путем компьютерного моделирования перед собственно процессом записи. На этой стадии определяют, какие из образующих решетку элементов лежат в пределах зоны отклонения записывающего устройства, какими должны быть рабочие поля, какие из образующих решетку элементов лежат в каком из рабочих полей, каким образом необходимо перемещать основание для возможности экономически оптимального позиционирования всех рабочих полей, а также необходимо ли выполнять образующие решетку элементы иными методами и, если да, то какие из них.
Очевидно, что предлагаемый в изобретении способ может использоваться также для получения решетчатых изображений, состоящих и из мелкоструктурированных частей, и из занимающих большую площадь частей. В этом случае на подготовительной стадии, предшествующей собственно процессу записи, определяют, какие части решетчатого изображения следует выполнять предлагаемым способом, а какие - иным методом.
В процессе записи записывающее устройство может перемещаться в
пределах рабочих полей по траекториям различной формы. Так, например, записывающее устройство можно перемещать по меандрообразной или зигзагообразной траектории. При использовании электронного или лазерного луча предпочтительна меандрообразная траектория, поскольку в этом случае не требуется выключать луч на время перемещения вдоль коротких промежуточных участков, соединяющих между собой отдельные образующие решетку элементы. При перемещении же луча в процессе записи по зигзагообразной траектории его на время обратного хода отключают либо перемещают его со столь высокой скоростью, при которой не успевает происходить никакое существенное экспонирование подложки.
В другом варианте осуществления предлагаемого способа в пределах каждого рабочего поля записывают только одну линию, соответственно один образующий решетку элемент. Иными словами, в каждом цикле записи записывающее устройство формирует по одному образующему решетку элементу, находящемуся в его рабочей зоне. Одновременно с этим, соответственно при обратном ходе основание дискретно или непрерывно перемещают от одного образующего решетку элемента к другому. Отдельные образующие решетку элементы могут при этом иметь прямолинейную либо любую изогнутую форму. В простейшем случае все последовательно выполняемые образующие решетку элементы имеют одинаковую форму. Вместе с тем предлагаемым в изобретении способом можно формировать и образующие решетку элементы любой различающейся между собой формы при условии, что записывающее устройство запрограммировано соответствующим образом.
Обработанная предлагаемым в изобретении способом подложка после возможной стадии ее проявления образует мастер-структуру, с которой можно изготавливать любые штампы для тиснения. Так, например, для изготовления таких штампов для тиснения рельефной структуре решетчатого изображения придают электропроводные свойства, например, напылением на нее металлического слоя, и затем с него методами гальванотехники изготавливают первую никелевую копию (гальваностереотип). С этой никелевой копии изготавливают другие никелевые копии, которые используют, например, для прессования в пластине из термопласта, например из плексигласа, большого количества идентичных рельефных структур. С такой пластмассовой пластины методами гальванотехники также изготавливают копию и металлическую копию используют в качестве формы для тиснения, применяемой для одновременного получения большого количества идентичных копий исходного решетчатого изображения. Для этого металлической копии, имеющей вид пластины, предпочтительно придают цилиндрическую форму, сваривая друг с другом ее стыкуемые края, с получением цилиндрической формы для тиснения, которую затем надевают на предназначенный для этого цилиндр.
Подобные штампы для тиснения в последующем можно использовать для тиснения любых пригодных для этих целей слоев, например термопластичного или лакового слоя, прежде всего слоя УФ-отверждаемого лака. Такой поддающийся тиснению слой предпочтительно располагать на подложке, например на полимерной пленке. Полимерная пленка в зависимости от ее назначения может иметь и другие слои или защитные признаки. Так, в частности, подобная полимерная пленка может использоваться в качестве защитной нити или защитной этикетки. В другом варианте полимерная пленка может быть выполнена в виде переводного материала, например в виде пленки для горячего тиснения, предназначенной для переноса отдельных защитных элементов на защищаемые от подделки предметы.
Решетчатые изображения предпочтительно использовать для защиты от подделки ценных документов, таких как банкноты, удостоверения личности, паспорта и иные аналогичные документы. С равным успехом предлагаемые в изобретении решетчатые изображения могут использоваться и для защиты от подделки иных товаров и изделий, например компакт-дисков, книг, бутылок и т.д.
Согласно изобретению составление всего решетчатого изображения из занимаемых решетками полей не является строго обязательным условием. Более того, в виде занимаемых решетками полей, предпочтительно в виде предлагаемых в изобретении занимаемых решетками полей, можно выполнять лишь отдельные части некоторого цельного изображения, а другие его части можно выполнять иными методами, например в виде голографических решеток, настоящих голограмм или оттисков.
Другие преимущества изобретения более подробно рассмотрены ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - эскиз, преобразуемый предлагаемым в изобретении способом в решетчатое изображение,
на фиг.2 - фрагмент показанного на фиг.1 предлагаемого в изобретении решетчатого изображения в увеличенном масштабе,
на фиг.3а-3в - изображения, иллюстрирующие выполнение занимаемого решеткой поля предлагаемым в изобретении способом,
на фиг.4 - решетчатое изображение, выполненное известным из уровня техники методом,
на фиг.5 - изображение, иллюстрирующее процесс выполнения занимаемого решеткой поля с протяженными образующими решетку элементами,
на фиг.6а-6г - возможные траектории относительного перемещения записывающего устройства и подложки в пределах рабочих полей,
на фиг.7а-7в - изображения, иллюстрирующие один из возможных вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа,
на фиг.8а-8в - изображения, иллюстрирующие другой вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа, и
на фиг.9 - изображения, иллюстрирующие еще один вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа.
На фиг.1 показано предлагаемое в изобретении решетчатое изображение 1. В показанном на чертеже примере речь идет о микроструктурированном решетчатом изображении 1, которое состоит из образующих гильош линий 2. В этом изображении 1 отдельные образующие гильош линии 2 воспроизводятся различными дифракционными структурами, прежде всего дифракционными решетками. Дифракционные решетки могут различаться между собой их постоянными и/или азимутальными углами, и поэтому под определенным углом зрения может быть видна только часть образующих гильош линий 2, а видимые образующие гильош линии 2 могут принимать различную окраску. При изменении угла зрения видимыми становятся другие образующие гильош линии 2, а цвета отдельных образующих гильош линий 2 изменяются. Однако дифракционные решетки могут иметь и иное исполнение, при котором под любым углом зрения будут видны все образующие гильош линии 2, которые при этом будут различаться их цветом. В этом случае при изменении угла зрения будет возникать лишь эффект перелива цветов.
На фиг.2 показан фрагмент а решетчатого изображения в увеличенном масштабе, позволяющем различить отдельные линии (штрихи) 5, 7 дифракционной решетки. Показанные на этом чертеже образующие гильош линии образуют при этом предлагаемые в изобретении занимаемые решетками поля 4, 6, в пределах которых расположены образующие решетку элементы 5, 7. Как уже указывалось выше, образующие решетку элементы 5, 7 представляют собой в рассматриваемом примере прямые линии и проходят по всей ширине b соответствующих занимаемых решетками полей 4, 6. Форма или очертания занимаемых решетками полей 4, 6 определяются исключительно сюжетным содержанием решетчатого изображения 1. Сюжетным содержанием решетчатого изображения определяются также ширина и длина занимаемых решетками полей 4, 6. В рассматриваемом примере ширина одной образующей гильош линии предпочтительно составляет от 0,02 до 0,2 мм. Занимаемые решетками поля 4, 6 выполнены при этом предлагаемым в изобретении способом. Ниже предлагаемый в изобретении способ более подробно рассмотрен на примере создания занимаемого решеткой поля 4.
Для создания занимаемого решеткой поля 4 на первой стадии подготавливают набор данных, содержащих информацию о форме и положении образующих решетку элементов 5, предпочтительно в виде координат в определенной системе координат. Если образующими решетку элементами 5 являются прямые линии, то достаточно указать координаты их начальных и конечных точек. Сказанное схематично проиллюстрировано на фиг.3а. Каждая из образующих решетку линий 5 имеет начальную точку А и конечную точку В, координаты которых в определенной координатной плоскости сохранены в наборе данных. Зная координаты начальной и конечной точек, можно определить длину L каждой образующей решетку линии 5, а также расстояние или шаг между отдельными образующими решетку линиями 5. В показанном на чертеже примере все образующие решетку линии 5 отстоят друг от друга на одинаковое расстояние d по всей площади занимаемого решеткой поля 4. Однако это расстояние может варьироваться любым образом, в том числе и вдоль образующей решетку линии, когда она расположена не параллельно соседней линии или когда образующие решетку линии имеют, например, волнистую форму.
При образовании решетки из не прямых линий набор данных содержит координаты множества расположенных близко друг к другу промежуточных точек, которыми в виде ломаной линии описывается форма образующих решетку элементов. В другом варианте для описания формы образующих решетку элементов можно использовать кривую Безье, для чего достаточно сохранять координаты меньшего количества промежуточных точек и дополнительно сохранять информацию о касательном направлении, определяющем дальнейшую форму кривой.
Таким образом, набор координат образующего решетку элемента может содержать только координаты его начальной и конечной точек или же координаты определенного количества промежуточных точек и необязательно информацию о направлении.
На основе координат отдельных образующих решетку элементов 5, которые требуется создать, определяют, какие из них можно записывать в непрерывном режиме путем отклонения электронного луча. Для этого задают координатную рамку размером с рабочее поле (зону движения инструмента). Эту координатную рамку накладывают, начиная от определенной исходной точки, на координаты образующих решетку элементов и определяют, какие из последовательно расположенных образующих решетку элементов полностью попадают в пределы координатной рамки. После этого координаты образующих решетку линий 5, которые целиком расположены в пределах координатной рамки, сортируют и упорядочивают таким образом, что образуются ломаные линии A1B1, А2В2 и А3В3. Эта стадия предлагаемого в изобретении способа проиллюстрирована на фиг.3б.
На фиг.3в в дополнение к ломаным линиям A1B1, А2В2 и А3В3 показаны также рабочие поля 8, 9, 10. При определении положения рабочего поля 8, например, за начало оси ординат координатной рамки принимают значение ординаты начальной точки А1 и координатную рамку смещают в направлении оси абсцисс до тех пор, пока первый образующий решетку элемент, ограниченный конечной точкой D, не окажется полностью в пределах заданной координатной рамки. После этого с координатами координатной рамки сравнивают координаты следующих образующих решетку элементов, проверяя, полностью ли они расположены в пределах координатной рамки. На этом этапе положение координатной рамки еще можно оптимизировать. В результате такого регулирования координат координатной рамки относительно координат образующих решетку элементов в итоге оказывается, что образующий решетку элемент 100 является последним элементом, который полностью помещается в начинающуюся в точке А1 координатную рамку. Рабочее поле 8 заканчивается в конечной точке B1 образующего решетку элемента 100.
Для определения положения рабочего поля 9 начало оси ординат координатной рамки из-за наклонной формы занимаемого решеткой поля 4 в направлении у совмещают с конечной точкой В2 следующего образующего решетку элемента 101 и вновь смещают в направлении оси абсцисс до тех пор, пока в пределах координатной рамки не окажется целиком максимально возможное количество образующих решетку элементов. Этот процесс, который выполняется под управлением компьютера, повторяют до тех пор, пока все образующие решетку элементы не будут соотнесены с одним из рабочих полей. Рабочие поля 8, 9, 10 в принципе могут, как показано на фиг.3в, и накладываться одно на другое.
Размер рабочих полей 8, 9, 10 соответствует при этом размеру зоны электромагнитного отклонения электронного луча. При экспонировании подложки сначала стол помещают в положение, в котором под электронным лучом оказывается рабочее поле 8. Электронный луч путем его электромагнитного отклонения перемещают вдоль ломаной линии A1B1, записывая таким образом соответствующие образующие решетку линии 5. При этом короткие промежуточные участки 11, соединяющие между собой отдельные образующие решетку линии 5 по длине одной ломаной линии A1B1, А2В2, А3В3, также можно, о чем более подробно сказано ниже, экспонировать либо не экспонировать. После этого стол перемещают в положение, в котором под электронным лучом оказывается рабочее поле 9. Затем электронный луч путем его электромагнитного отклонения перемещают вдоль ломаной линии А2В2, записывая в подложке следующий набор соответствующих образующих решетку линий 5. Аналогичным путем выполняют следующую ломаную линию А3В3 в пределах рабочего поля 10. Весь этот процесс повторяют до тех пор, пока в подложке в результате ее экспонирования электронным лучом не будет записано все занимаемое решеткой поле 4, в рассматриваемом случае образующая гильош линия 2. Аналогичным образом выполняют и другие занимаемые решетками поля решетчатого изображения 1.
На фиг.4 показано занимаемое решеткой поле 4, выполненное в известном стежковом режиме. На этом чертеже четко видны не зависящие от сюжетного содержания изображения "растровые элементы" 30, в пределах которых расположены дискретные участки образующих решетку линий. Поскольку растровые элементы невозможно расположить рядом друг с другом с точным совмещением друг относительно друга, большинство проходящих по ширине занимаемого решеткой поля образующих решетку линий имеют разрывы и/или изломы, как это видно на выделенном на чертеже участке С.
На фиг.5 проиллюстрирован вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа, в котором требуется записать занимаемое решеткой поле 20, которое в макроскопическом масштабе также имеет вид линии. Образующие решетку линии на занимаемом решеткой поле 20 частично состоят из линий 12, координаты которых лежат в пределах зоны отклонения электронного луча. Помимо этого на занимаемом решеткой поле 20 имеются протяженные образующие решетку элементы, координаты которых лежат вне зоны отклонения электронного луча. В показанном на чертеже примере такими образующими решетку элементами также являются образующие решетку линии 13.
В данном случае также определяют положения предлагаемых в изобретении рабочих полей 14, 15, 16, 17, 18, в пределах которых расположены соответствующие, записываемые уже описанным выше методом ломаные линии A1B1, А2В2, А4В4, А5В5 и А6В6. Очевидно, что расположенную в промежуточной части ломаную линию А3В3 нельзя записать предлагаемым в изобретении способом. Поэтому после записи на подложке путем ее экспонирования линий в пределах рабочего поля 15 кратковременно переходят к другому режиму записи. В показанном на чертеже примере ломаную линию А3В3 также записывают в непрерывном режиме, но исключительно перемещением стола. Иными словами, в этом режиме электронный луч не отклоняют, оставляя его неподвижным, и относительно неподвижного электронного луча перемещают стол с находящейся на нем экспонируемой подложкой по траектории, соответствующей форме ломаной линии А3В3.
Как уже указывалось выше, рассмотренный выше подход позволяет записывать в подложке расположенные в пределах одного рабочего поля ломаные линии с точным сохранением их "спроектированной" формы. Вместе с тем записывающий электронный луч можно перемещать в пределах каждого конкретного рабочего поля и по траекториям иной формы. Различные возможности направленного перемещения записывающего устройства рассмотрены ниже на примере ломаной линии, выполняемой в пределах одного рабочего поля.
На фиг.6а показан вариант, в котором в подложке требуется записать только сами образующие решетку линии без соединяющих их в единую ломаную линию промежуточных участков 11. Иными словами, после записи в подложке электронным лучом образующей решетку линии 21 с началом в точке А1 и концом в точке B1 электронный луч должен совершить "холостой ход", переместившись к начальной точке А2 следующей образующей решетку линии 22. С учетом этого промежуточные участки 11, соответствующие холостому ходу электронного луча, обозначены на фиг.6а прерывистыми линиями. На время перемещения вдоль этих участков холостого хода электронный луч можно выключать или каким-либо иным путем препятствовать экспонированию им подложки.
Поскольку кратковременное отключение электронного луча на время перемещения вдоль промежуточных участков 11 требует некоторого времени и поэтому нарушает непрерывность процесса, электронный луч можно также не выключать на время его перемещения вдоль этих промежуточных участков и тем самым фактически записывать в подложке непрерывную меандрообразную ломаную линию от начальной точки А1 до конечной точки B1. Такие промежуточные участки по краю решетки, записываемые вместе с собственно образующими ее линиями, благодаря их короткости не ухудшают оптического впечатления, создаваемого решетчатым изображением в целом.
Следует отметить, что промежуточные участки 11 не обязательно должны иметь прямолинейную форму, а могут иметь скругленную форму, что позволяет дополнительно повысить скорость записи электронным лучом. Этот вариант показан на фиг.6в.
Преимущество, связанное с перемещением электронного луча при записи по показанным на фиг.6а-6в меандрообразным траекториям, состоит в сокращении их длины, однако перемещение записывающего электронного луча по таким траекториям не является согласно изобретению строго обязательным условием. На фиг.6г проиллюстрирована другая возможность перемещения записывающего устройства, прежде всего электронного луча, в промежутках между отдельными циклами экспонирования подложки. В этом варианте электронный луч для записи в подложке образующей решетку линии 21 сначала перемещают от ее начальной точки А1 к ее конечной точке B1. После этого электронный луч вдоль диагонального промежуточного участка 23 перемещается назад в начальную точку А2 следующей образующей решетку линии 22. При перемещении электронного луча вдоль этого диагонального промежуточного участка 23 подложка не экспонируется. Затем в подложке записывают образующую решетку линию 22, перемещая электронный луч от ее начальной точки А2 к ее конечной точке В2. Этот процесс повторяют, перемещая электронный луч по своего рода зигзагообразной траектории, до записи в подложке всех образующих решетку линий в пределах одного рабочего поля. На время перемещения вдоль показанных на чертеже прерывистыми линиями промежуточных участков 23 электронный луч отключают либо перемещают его со столь высокой скоростью, при которой не успевает происходить экспонирование подложки.
На фиг.7а-7в проиллюстрирован особый вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа, в котором в рабочем поле, т.е. в пределах зоны отклонения электронного луча, записывают только одну линию. На фиг.7а показана соответствующая линия 301 с начальной точкой А1 и конечной точкой B1. Вдоль этой линии 301 перемещается электронный луч в пределах зоны его отклонения. Основание с расположенной на нем подложкой перемещается по траектории 31 либо дискретно, либо непрерывно с приемлемой скоростью. На фиг.7б показано взаимное наложение траектории 31 перемещения основания и траектории перемещения электронного луча. Электронный луч, которым в показанный на чертеже момент времени уже записаны образующие решетку линии 301-309, выключали на время каждого его обратного перемещения от конечной точки только что записанной линии к начальной точке следующей линии. Траектории подобного обратного перемещения электронного луча показаны на чертеже прерывистыми соединительными линиями 32. На фиг.7в показано окончательно записанное решетчатое изображение 33, которое состоит исключительно из образующих решетку линий равной длины, расположенных вдоль траектории 31 перемещения основания.
На фиг.8а-8в проиллюстрирован схожий вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа, в котором, однако, электронным лучом записывают в пределах зоны его отклонения более сложную образующую решетку линию 401 с начальной точкой А1 и конечной точкой В1. В этом случае электронный луч также отключают на время его обратного перемещения по траектории 42. Для упрощения прямолинейная траектория 42 обратного перемещения луча на фиг.8б не показана. На этом чертеже показаны лишь уже записанные вдоль траектории 41 перемещения основания с подложкой образующие решетку линии 401-420. Готовое решетчатое изображение 43, состоящее из отдельных линий, показано на фиг.8в.
Перепрограммирование траектории перемещения электронного луча после каждого цикла записи, соответственно после каждого возврата к началу следующего образующего решетку элемента позволяет также записывать вдоль траектории перемещения подложки любые решетчатые структуры. Подобный вариант схематично показан на фиг.9. В показанном на этом чертеже примере форма образующих решетку линий варьируется вдоль траектории 51 перемещения подложки. При этом образующая решетку линия 501 изогнута в наибольшей степени. Последующие расположенные вдоль траектории 51 перемещения подложки образующие решетку линии постепенно удлиняются, а их форма приближается к прямолинейной. Последняя образующая решетку линия 519 имеет практически прямолинейную форму и значительно длиннее образующей решетку линии 501.
В том случае, когда образующие решетку линии не полностью помещаются в пределы зоны отклонения электронного луча, такие линии можно разбить на более короткие участки либо их можно выполнять в ином режиме записи (например, в режиме контурного управления).
1. Способ получения решетчатого изображения, имеющего по меньшей мере одно занимаемое решеткой поле с различимыми визуально оптически переменными свойствами, в пределах которого расположены образующие решетку элементы, которые выполняют записывающим устройством, заключающийся в том, что а) определяют по меньшей мере один образующий решетку элемент, который целиком располагается в пределах одного рабочего поля, б) задают последовательность рабочих полей, в пределах которых записывающим устройством требуется выполнить образующие решетку элементы, в) позиционируют рабочие поля путем относительного перемещения основания, на котором расположена подложка, в которой выполняется запись, и записывающего устройства и г) в пределах соответствующих рабочих полей записывающим устройством записывают в подложке по меньшей мере один образующий решетку элемент, причем образующий решетку элемент формируют в пределах соответствующего рабочего поля в непрерывном режиме.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один образующий решетку элемент определяют на стадии а) на основе набора данных, содержащего информацию о форме и положении образующих решетку элементов, составляющих занимаемое решеткой поле.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что набор данных содержит информацию о координатах начальных и конечных точек образующих решетку элементов.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что на основе координат определяют, какие из образующих решетку элементов можно выполнить в пределах соответствующего поля в непрерывном режиме за одну операцию записи.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что задают координатную рамку размером с рабочее поле и на стадии б) эту координатную рамку накладывают на координаты образующих решетку элементов.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что, исходя из определенной начальной точки определяют, какие из последовательно расположенных образующих решетку элементов целиком попадают в пределы координатной рамки.
7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что координаты образующих решетку элементов, расположенных в пределах координатной рамки, сортируют таким образом, чтобы получить ломаные линии.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что все рабочие поля задают с помощью координатной рамки.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при записи используют световой или корпускулярный луч.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что при записи используют электронный луч.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что образующие решетку элементы записывают на стадии г) путем отклонения, предпочтительно путем электромагнитного отклонения, электронного луча.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что размер рабочих полей соответствует размеру зоны отклонения электронного луча.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что при записи образующих решетку элементов на стадии г) записывающее устройство установлено неподвижно, а перемещают основание.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве основания используют подвижно установленный стол.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочие поля позиционируют на стадии в) путем перемещения основания.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что занимаемое решеткой поле имеет форму линии.
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве образующих решетку элементов используют образующие решетку линии.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что образующие решетку линии по меньшей мере на отдельных участках проходят по ширине занимаемого решеткой поля.
19. Способ по п.1, отличающийся тем, что в пределах каждого рабочего поля выполняют только один образующий решетку элемент, а отдельные места расположения образующих решетку элементов позиционируют путем дискретного или непрерывного перемещения основания вдоль соответствующей траектории.
20. Способ по п.1, отличающийся тем, что все образующие решетку элементы имеют одинаковую форму.
21. Способ по п.1, отличающийся тем, что решетчатое изображение также имеет протяженные образующие решетку элементы, координаты которых по меньшей мере частично лежат вне рабочего поля.
22. Способ по п.21, отличающийся тем, что указанные протяженные образующие решетку элементы выполняют в непрерывном режиме путем перемещения основания.
23. Способ по п.21, отличающийся тем, что указанные протяженные образующие решетку элементы разбивают на отдельные участки обработки, размер которых максимально соответствует размерам рабочего поля.
24. Способ по п.23, отличающийся тем, что отдельные участки обработки последовательно позиционируют путем перемещения основания и выполняют находящиеся на конкретном участке обработки части протяженных образующих решетку элементов.
25. Способ по п.23, отличающийся тем, что при задании последовательности рабочих полей учитывают также отдельные участки обработки.
26. Способ по п.1, отличающийся тем, что при записи электронный луч перемещают в пределах каждого рабочего поля, соответственно отдельных участков обработки по меандрообразным или зигзагообразным траекториям.
27. Способ по п.1, отличающийся тем, что сначала в компьютере задают все необходимые для выполнения образующих решетку элементов координаты и затем на основе этих координат в подложке с помощью записывающего устройства выполняют образующие решетку элементы.
28. Способ по п.1, отличающийся тем, что на снабженную образующими решетку элементами подложку наносят металлическое покрытие и методами гальванотехники выполняют его металлическую копию.
29. Способ по п.28, отличающийся тем, что копию используют в качестве штампа для тиснения решетчатого изображения в пригодном для этого слое.
30. Способ задания координат перемещения записывающего устройства и основания для получения решетчатого изображения, имеющего по меньшей мере одно видимое невооруженным глазом занимаемое решеткой поле, в пределах которого располагают образующие решетку элементы, заключающийся в том, что определяют образующие решетку элементы, координаты которых лежат в пределах заданной координатной рамки, и задают последовательность рабочих полей, в пределах которых перемещают записывающее устройство относительно основания, на котором расположена подложка, в которой выполняется запись, таким образом, чтобы формировать образующие решетку элементы в пределах соответствующего рабочего поля в непрерывном режиме.
31. Устройство для определения координат перемещения записывающего устройства и основания для получения решетчатого изображения, имеющего по меньшей мере одно видимое невооруженным глазом занимаемое решеткой поле, в пределах которого расположены образующие решетку элементы, содержащее устройство для определения по меньшей мере одного образующего решетку элемента, который целиком располагается в пределах одного рабочего поля, устройство для задания последовательности рабочих полей, в пределах которых записывающим устройством требуется выполнить образующие решетку элементы, и устройство для задания траектории перемещения записывающего устройства и/или основания, на котором расположена подложка, в которой выполняется запись, с обеспечением последовательного позиционирования рабочих полей и формирования лежащих в пределах каждого из них образующих решетку элементов в непрерывном режиме.
32. Защитный элемент для защиты документов или товаров от подделки, содержащий решетчатое изображение, имеющее по меньшей мере одно видимое невооруженным глазом занимаемое решеткой поле, в пределах которого расположены образующие решетку элементы, которые большей частью имеют длину менее 0,2 мм, предпочтительно 0,05 мм, и записаны по всей их длине в непрерывном режиме вдоль непрерывной меандрообразной или зигзагообразной линии.
33. Защитный элемент для защиты документов или товаров от подделки, содержащий, решетчатое изображение, полученное способом по одному из пп.1-30.
34. Защищенная от подделки бумага по меньшей мере с одним решетчатым изображением, полученным способом по одному из пп.1-30.
35. Защищенная от подделки бумага по меньшей мере с одним решетчатым изображением по п.32.
36. Переводной материал, прежде всего пленка для горячего тиснения, по меньшей мере с одним решетчатым изображением, полученным способом по одному из пп.1-30.
37. Переводной материал, прежде всего пленка для горячего тиснения, снабженная по меньшей мере одним защитным элементом по п.32.
