專利名稱：衍射表面及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及從光學衍射表面產生投影圖樣?？梢酝ㄟ^目視或利用機械確認這些圖樣，以鑒別光學表面或者用于其它目的，如數據的存儲或娛樂。
一個很現實的問題即假冒商品的銷售。通常是利用標簽和商標以防止假冒，但標簽和商標未經允許而被使用卻是難于防范的。
國際申請PCT/AU92/00252中對上面的問題有所討論。
本發(fā)明的目的是要克服上述問題或顯著地改進之。
本文公開一種帶衍射表面的層，用以在受到讀出光束照射時提供一束或多束衍射光，所述表面包括分散有第二區(qū)部分的第一表面區(qū)部分，所述表面具有一個基面，所述第一區(qū)部分離開所述基面一個不同于第二區(qū)部分與該基面的距離的距離，第一區(qū)部分具有大致平行于所述衍射表面之基面伸展的寬度，該寬度小于讀出光束的波長，而且在受到照射的情況下，所產生的衍射光束將在一個截斷面上給出可辨識的圖樣。
最好，所說的衍射表面有一個基面，第一區(qū)部分離開所述基面的距離大于第二區(qū)部分與該基面的距離。使所述第一區(qū)部分彎成凸狀則更好。因此所述第一區(qū)部分一般是鄰近所述第二區(qū)部分的隆起。
本文還公開一種制作包含衍射光柵的衍射圖形的方法，所述圖形受到照射時，在截斷衍射光的面上得到一個可辨識的圖樣，所述方法包括以下步驟提供表示該圖樣的數據流；處理這些數據，以確定所述光柵的結構，從而也是所述圖形的結構，使經過處理之數據的特征與光柵的物理特征相對應；提供一個具有擬被變形為與所述圖形相應之結構的表面的板；
使所述板表面按照所述數據變形，以得到所述結構；其中由所說的特征確定所述光柵的物理線度，所述光柵包括多個表面部分，光從這些部分被衍射，形成所述之圖樣，所說表面部分分布在整個平面上，以便實質上不集中。
本文還公開另一種制作包含衍射光柵的衍射圖形的方法，所述圖形受到照射時，在截斷衍射光的面上得到一個可辨識的圖樣，所述方法包括以下步驟提供表示圖樣的數據流；處理這些數據，以確定所述光柵，從而也是所述圖形的結構，使經過處理之數據的特征與光柵的物理特征相對應；提供一個具有擬被變形為與所述光柵相應之結構的表面的板；使所述板表面按照所述數據變形，以得到所述結構；其中所述結構包括第一區(qū)部分和第二區(qū)部分，所述第一區(qū)部分的寬度小于光的波長。
最好，該物理線度是所述表面上形成之隆起的寬度。
本文還公開一種衍射光柵，它具有一個表面，此表面具有與第二部分相隔的第一部分，所述第一部分被成形為，當其受到照射時，由從所述第一表面部分衍射的光在接收表面上得到第一圖樣；所述第二表面部分被成形為，當其受到照射時，由從所述第二部分衍射的光在所述接收表面上得到第二圖樣；這些表面被成形為，使所述第二圖樣是所述第一圖樣的變形，以致當所述第一部分和第二部分受到從所述第一部分移至第二部分的特定光束照射時，所述第一圖樣發(fā)生變化，生成所述第二圖樣。
本文還公開一種帶衍射表面的層，所述表面包括第一區(qū)部分；由第一區(qū)部分圍繞，并且大致被第一區(qū)部分分開的第二區(qū)部分，以得到一個格柵；其中，所述第二區(qū)部分具有基本上平行于所述表面伸展的寬度，以致平行的相鄰第一區(qū)部分之對應部分間隔大約0.3至大約2.0倍于讀出光波長。
本文還公開一種衍射光柵，它具有一個表面，此表面具有與第二部分相隔的第一部分，所述第一部分被成形為，當受到照射時，由從所述第一表面衍射的光在接收表面上得到第一圖樣；所述第二部分被成形為，當受到照射時，由從所述第二部分衍射的光在所述接收表面上得到第二圖樣；其中所述表面有一中間部分，這部分被成形為當它受到從照射所述第一部分的第一位置移至照射所述第二部分的第二位置之光束照射時，由所述中間部分的衍射光在所述接收表面上產生一個中間圖樣，所述中間圖樣最初是所述第一圖樣的變形，當所述光束接近所述第二部分時，第一圖樣變成所述第二圖樣的變形。
以下參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選形式，其中

圖1是一個圖樣及從一個圖樣制作衍射光柵的過程的示意圖；圖2是可由其制作衍射光柵之數據的示意圖；圖3是一衍射光柵的圖示表示；圖4是包含第一區(qū)、第二區(qū)和所謂過渡區(qū)的光學表面示意圖；圖5是表示圖4光學表面之特寫視圖的示意圖，顯示由格構成的該表面；圖6是圖4的第一區(qū)和第二區(qū)光學性質的示意圖；圖7是圖4的光學表面的一個格的一部分的示意圖，其示出該格由所謂的塊構成；圖8是圖7的單獨一個塊的示意圖；圖9是一類由入射光束產生投影圖樣的光學表面示意圖；圖10是圖9投影圖樣的移動動畫效果舉例的示意圖11是圖9投影圖樣的強度動畫效果舉例的示意圖；圖12是圖9所示光學表面設計的優(yōu)選實施例之特寫視圖的示意圖。
圖1(a)中示出一個圖樣，將用它制作一個衍射光柵，使得如果該光柵受到適當光源照射時，衍射光就在屏幕上產生圖樣。固體激光器是適當光源的一個實例。具體地說，實際光柵本身不能為看見圖樣的目的而直接觀察。只能通過適當地照射光柵來看見衍射圖樣，在這樣的情況下，將在接受來自所述光柵之衍射光的屏幕上看見圖樣。
應當說明的是，圖1(a)的圖樣是文字和圖示二者的組合，并包括陰影(灰度標)區(qū)。如下所述，為了制作衍射光柵，使圖1(a)的圖樣或其對稱配置的版本掃描，以得到一個表示該圖樣的數據流。通過把圖樣分成若干象素或元素，并確定表示每個象素或元素的數據值或數據值組得到所述的數據流。選擇掃描過程中象素的密度，以得到足夠質量的衍射圖樣。比如，可將圖樣掃描成128×128、或256×256、或512×512象素的陣列。然后采用二維快速富利葉變換，由所述數據流計算衍射圖樣，由該圖樣得到衍射光柵。一般地說，快速富利葉變換由兩部分組成所謂實部(代表振幅分量)和所謂虛部(代表相位分量)。
一個關于兩個正交軸，即X軸和Y軸為對稱的圖樣在其富利葉變換之虛部沒有變化，所以可以忽略富利葉變換的相位分量。
一個關于X軸和Y軸為非對稱的圖樣在其富利葉變換之虛部有變化。本發(fā)明中可使一非對稱的圖樣得到修正，使得可以忽略富利葉變換的相位分量。取原始圖樣，并通過產生關于X軸和Y軸的鏡象來由它形成一個對稱圖樣實現這種修正。最終所得的圖樣包括四個關于X軸和Y軸成鏡象的分量，因此是對稱的。圖1(b)表示這樣一個由圖1(a)的非對稱圖樣推演的對稱圖樣。因此，這個對稱圖樣在其富利葉變換之虛部沒有變化，所以可忽略富利葉變換的相位分量。
采用普通所用的富利葉變換方法的困難在于，富利葉變換中的大部分信息包含于小部分富利葉變換數據中。在本發(fā)明中，這意味著最終衍射圖樣將只有一個較小的區(qū)域對產生所述圖樣是有用的。因此，大部分入射的讀出光束將被衍射成普通衍射斑，結果形成衍射圖樣中的光強度比較小。一種克服這個缺點的方法是通過采用如下所述的隨機相位數序修正富利葉變換所得的數據。如下所述，本發(fā)明中的隨機相位數序最好應為二維奇對稱的。
通過限制由快速富利葉變換所得的數據并對其量化，可以得到對衍射圖樣的進一步改進。山隹燜俑煥侗浠皇菹拗瞥勺畬蠹撲愕燃兜囊桓靄俜質比如50％。然后可將這些最終限制的數據量化為在所限制范圍內一個量化的等級數。例如可將快速富利葉變換所得數據經限制后量化成在該限制范圍內的50、或10、或者甚至三個量化等級。作為圖中所示的實例可以發(fā)現，一個特例中，80％的限制值和10個量化等級產生一個清晰的穩(wěn)定的衍射圖樣，當然應當理解對于其它圖樣來說，別的限制和量化等級的組合可能更適宜。
為取得原始圖樣并將其變換成經過處理的富利葉變換數據(由這種數據可以得到衍射光柵)所執(zhí)行的一個特殊函數序列的實例如下述。圖1(c)至1(g)以簡化的方式示出這一過程，它們表示包括處理數據，以便從圖1(c)的簡單圖樣得到衍射光柵的各個步驟。圖1(c)的原始圖樣由9個具有不同灰度等級的成正方形的圖形構成。正常的原始圖樣將是遠比圖1(c)的圖樣復雜的，可能是比如圖1(a)所示的類型。
1.使原始圖樣位于X-Y卡笛什(Cartesian)平面的第I象限(圖1(c))。應當理解，作為第I象限內所畫區(qū)域一部分的圖樣區(qū)越小，所得衍射圖樣越亮(即強度越高)。這可從由最終的光學表面衍射的光功率是入射光功率的大致固定的部分的角度來理解。因此，使衍射圖樣為總圖樣面面積的較小部分將使入射功率的這一大致固定的部分集中到一個較小區(qū)域，從而提高了衍射圖樣的強度。
2.生成數字化圖樣。將位于第I象限的原始圖樣數字化成為特定大小的卡笛什陣列。按照原始圖樣的相應元素的灰度等級，給陣列中的每個元素確定一個數字化的或者量化的值(從特定的數字化等級范圍)。在圖1(c)的簡單原始圖樣情況下，將第I象限數字化成一個8×8陣列，后者被排成形成圖樣的方塊。但應當理解，在更為一般的情況下，原始圖樣遠比圖1(c)的圖樣復雜，而且將被數字化成較大的陣列，如128×128、或256×256、或512×512個元素的陣列。
3.從數字化圖樣產生四象限對稱圖樣。這個過程可以以物理方式或者以電子方式來實現。使第I象限內的數字化圖樣關于Y軸鏡象，在第II象限內所得的圖形沿X的正方向移動一個象素，同時在第II象限的左手邊留下一列0值象素。使上半平面(正Y值)關于X軸鏡象，隨之所得的下半平面(負Y值)沿Y的負方向移動一個象素，同時沿著所述下半平面的頂部留下一行0值象素(圖1(d))。
4.確定奇對稱“隨機相位噪聲分量”。就圖樣而言，利用同一數字化陣列布局，將在0°和360°之間范圍內的隨機相位分量定位在第I象限內的各象素上，除去第I象限內左手列和頂行的均為0值的那些象素。使第I象限內的相位噪聲圖形關于Y軸鏡象到第II象限內，所得的圖形沿X的正方向移動一個象素，同時在第II象限的左手列和頂行的象素處留下0值(圖1(e))。使上半平面(正Y值)關于X軸鏡象，隨之所得的下半平面(負Y值)沿Y的負方向移動一個象素，同時沿著所述下半平面的頂部以及沿第III和第IV兩象限的左手列留下0值象素。使下半平面內的相位符號相反(即正的變成負的，以致比如+180變成-180)，以致下半平面內的相位噪聲分量在0°和-360°之間的范圍(圖1(e))。圖1(e)中的各灰度陰影被用于表示各個象素中的相位噪聲值，零值由中間灰度表示。
應予說明的是，所述“隨機數相位噪聲分量”可以被“接種”，使不同的隨機相位噪聲數據被用于不同的光柵設計中，從而提高此法的總體可靠性，并減少動畫圖樣序列中各圖樣的相關噪聲。
5.從對稱圖樣數據和隨機數相位噪聲分量產生復數快速富利葉變換(FFT)輸入數據的“實”分量和“虛”分量。對所述陣列中的每個象素進行下列計算FFT輸入的實分量＝振幅×CosθFFT輸入的虛分量＝振幅×Sinθ這里振幅＝該象素處對稱圖樣的值θ＝該象素處隨機相位噪聲分量的值。
6.計算上述FFT輸入數據的快速富利葉變換。目標是要達到全都是實FFT結果，因為這尤其容易以物理方式得到衍射光柵。由于對稱圖樣以及隨機相位噪聲分量的對稱性質的緣故，最終的FFT應該僅為實的。為了檢驗確實如此，產生復數FFT輸出。
7.借助用于各象素的復數FFT輸出數據的復數向實數的轉換生成基本衍射光柵數據。對每個象素來說，可忽略復數FFT輸出的虛分量(任何情況下，它都應該是0)，只有實部分量被保留。圖1(f)表示用于圖1(c)圖樣的基本衍射光柵數據。要說明的是，圖1(f)的基本衍射光柵數據值被表示成灰度標等級。
8.使基本衍射光柵數據受到限制并量化之，以計算處理過的衍射光柵數據。換句話說，將基本衍射光柵數據限制于一定的極值，并將這些限制以外的一切數據均設定在這些極值。然后使所得的受到限制的數據在特定數目的量化等級內被量化。再使被限制并被量化的數據在兩個特定的限制內(通常是0與1之間)被歸一化，使得規(guī)一化值0.5近似地等價于基本衍射光柵數據中的0值，請注意，基本衍射光柵數據可為正或負，而且通常近似圍繞著0值對稱地分布。無論是否被歸一化，所述下限值代表最終衍射光柵中的最小調整，所述上限值代表最終衍射光柵中的最大調整。在塊光柵設計的情況下(如下面所描述的那樣)，最小調整的意思是指不蝕刻塊，而最大調整的意思是指最大地蝕刻塊。無論是否在整個FFT輸出值范圍內為線性或非線性地分布，量化等級通常表示最終衍射光柵的調整是均勻分階的亦或線性分階的。不過，應當說明的是，所述量化等級可按非線性方式與最終衍射光柵的調整值相對應。圖1(g)表示用于圖1(c)的原始圖樣經過處理的衍射光柵數據(限制且量化后的)。這種情況下，采用50個量化等級。圖1(g)中將每個象素的經過處理的衍射光柵數據的量化值表示為50個灰度標等級之一。
可以明顯地發(fā)現，給定一個固定的量化等級數時，削去大約所處理的富利葉變換數據的峰值的高2％和低2％都是可以接受的。這使得已處理的衍射光柵數據陣列的更多的值是不同的，因而帶有有用的信息。通過調整基本衍射光柵數據的限制，使衍射圖樣上的噪聲最小，以便在量化之后，所處理的衍射光柵數據陣列中的最小點數具有同樣的數據值。過分的限制將引起在最大或最小(即被限制的)數據值處的象素數目增加，而過小的限制將引起在小數據值處象素數目的統(tǒng)計聚集及在較大值處只有很少幾個象素。例如，采用50個量化等級，最佳的限制通常將造成所處理的衍射光柵數據陣列中相同數據值的數目不超過百分之幾。所處理的衍射光柵數據的平均值理想的應是接近所述最大與最小限制值之間的一半的程度，以便在塊光柵的設計(如下面所描述的那樣)中，所述塊的平均蝕刻面積(對整個光柵取平均)將是網眼圖形所圍面積的大約50％。
可以代替限制和量化的是采用非線性量化等級，以非線性方式或非均勻方式將FFT輸出數據分配在各種量化等級。這些量化等級在最終衍射光柵的調整中可以代表線性(即均勻)分階或非線性分階。應予說明的是，利用量化等級與最終衍射光柵的調整之間的非線性關系，可在衍射圖樣中產生明顯的視覺效果?？蓪榕渲肍FT數據而采用非線性量化等級設計成具有類似于限制和量化的效果，其中在處理衍射光柵數據時給出一個最大的適宜量化等級數，其用于使數據值在這些量化等級均勻分布。在每種情況中確定非線性量化等級，以減少處理衍射光柵數據陣列中的相同值的數目。
通過圖示，在一個以256×256FFT數據陣列為基礎的例子中，將數字表示的峰值+698和-738分別限制為+150和-150，因此限制接近總數據點數的2％。采用50量化級，造成所述處理數據陣列中最大的相同值數大約是該陣列中總點數的4％。這種限制和量化得到清晰且穩(wěn)定的圖樣。另一方面，在同一例子中發(fā)現，將峰值限制于+100和-100，這在衍射圖樣上產生值得注意的噪聲增加。盡管應當說明，可以使用不同的量化等級數，但發(fā)現有代表性的大約50的量化等級得到高質量的衍射圖樣。
圖2(a)示意地描述不采用上述隨機數相序得出的典型衍射光柵數據陣列的一個象限，圖2(b)示意地描述通過采用隨機數相序得出的衍射光柵數據陣列的相應象限。(圖2(a)和圖2(b)是由比圖1(c)復雜的原始圖樣得出的64×64數據陣列)。比較圖2(a)和圖2(b)，由于圖2(b)中的衍射圖樣信息不密集于光柵圖形的任何部分，確切地說是分布在整個光柵圖形的，而圖2(a)中的衍射圖樣信息聚集在光柵圖形的一個有限區(qū)域內，所以明顯地是隨機數相序的采用已克服上述關于衍射圖樣信息在最后所得的衍射光柵圖形中密集的缺點。
經過處理的衍射光柵數據(如上述所得出者)被用來控制能夠制成物理衍射光柵的設備。一種優(yōu)選的用于這種目的的設備是電子束照相制版機。該機根據已處理的衍射光柵數據蝕刻適當準備過的玻璃板或其它材料。換句話說，通過調整該板上所記圖形的面積、寬度或某些其它參數，將已處理的衍射光柵數據蝕刻到板內，在特定點處，所述調整取決于該點的經過處理的衍射光柵數據值。在該情形中，可將經過處理的衍射光柵數據重新排列或重新整理成適于由所述電子束照相制版機判讀的形式。為了能夠制成蝕刻好的板，還可將其它參數值，如表示塊光柵之網格圖形中網格的物理尺寸的參數，或形成整個衍射面的塊光柵的數目及布局也隨所述已處理的衍射光柵數據值一起輸入。應當理解，當以適宜的讀出光束照射以如此方式形成的光柵圖形時，就會在屏幕上或光學傳感器上給出對稱配置的原始圖樣的版本，如由圖1(a)原始圖樣得出之圖1(b)的對稱圖樣。照射比如是通過激光二極管，及用一透鏡組將該激光二極管發(fā)出的激光束適當地成形。應當理解，所述電子束照相制版機可被用來記錄正的或者負的(即相反的)經過處理的衍射光柵數據值。
正如本文已討論的那樣，如果原始圖樣關于X軸和Y軸為對稱的，或被修改成關于X軸和Y軸為對稱的，則只需將最終富利葉變換的振幅信息記錄于光柵圖形中。從照射被蝕刻過的板得到的圖樣將包括對稱配置的圖樣。例如，若將圖1(b)的圖樣用來得出衍射光柵數據，則由于出現在等價于X、Y平面原點的位置處的照射光束在原始對稱圖樣中的鏡面反射，使從照射被蝕刻過的板得到的圖樣將是圖1(b)。
因此，一般說來，以如此方式，即只需將經過處理的富利葉變換的振幅信息記錄于經蝕刻的板上，能夠成形任何圖樣。
在上述處理之后，或者可將數據流的富利葉變換(經過處理的衍射光柵數據)直接記錄在所述板上，或者可將其作為基礎衍射光柵的修改被記錄。這種基礎衍射光柵可以是若干種光柵中的一種，例如可為簡單的直線光柵。
如果把經過處理的衍射光柵數據直接記錄在所述的板上，則可將該處理過的數據的幅值表示在該板上若干個分立點的每一個處(利用該點處蝕刻區(qū)的特性)。按照這種方式，當用顯微鏡觀察時，最后所得的蝕刻板應包括一個柱或凹點的陣列，其中每個柱或凹點的特性表示在蝕刻板上該點處的經過處理之衍射光柵數據的幅值。被用來表示經過處理之衍射光柵數據的蝕刻區(qū)的特性可包括面積(與所述板表面平面平行)、形狀(從所述板表面的上方觀察)、位置、高度或深度，以及每個柱或凹點的高度或深度剖面。在簡單的實施中，每個柱或麻點的面積表示在蝕刻板上該點處的經過處理之衍射光柵數據的幅值。在此情形中，各柱或凹點可具有任意橫截面形狀(即從所述板的上方觀察時的形狀)，不過通常將是方形的或矩形的。如果按上述方式將經過處理的衍射光柵數據直接記錄在所述的板上，就會圍繞照明光束的鏡面反射方向并圍繞著較高的衍射級出現由適當地照明蝕刻板所形成的衍射圖樣。
一個通過將經過處理的衍射光柵數據直接記錄在蝕刻板上制成光柵的優(yōu)選實施例是所謂塊光柵。塊光柵通過在該板上產生網格圖形制成，其中的網格圖形被制成如方形、矩形、三角形或某些其它形狀的閉合的區(qū)。例如，在一種優(yōu)選實施例中，塊光柵包括封閉的正方形的網格圖形。每個封閉區(qū)將包括一個蝕刻區(qū)，其中蝕刻區(qū)的特性表示該點處的經過處理之衍射光柵數據的幅值。為表示經過處理之衍射光柵數據所用的蝕刻區(qū)的特性可包括面積(與所述板表面平面平行)、形狀(從所述板表面的上方觀察)、位置、深度，以及深度剖面。在簡單的實施中，網格圖形中的每個封閉區(qū)可包括一個蝕刻區(qū)，蝕刻區(qū)的面積表示該點處的經過處理之衍射光柵數據的幅值。在這樣的塊光柵情況下，圍繞照明光束的鏡面反射方向并圍繞著較高的衍射級會出現由適當地照明蝕刻板所形成的衍射圖樣，這種圖樣是由被加入所述板的網格圖形引起的。
圖3示意地表示出一個塊光柵10。所述光柵10包括一系列沿箭頭12方向伸展的第一隆起11和一系列沿箭頭14方向伸展的第二隆起13。隆起11和13一般地說被排成直角，并給出多個封閉的方形或矩形的網格圖形。所述多個封閉的方形或矩形包括多個凹部15，隆起11和13超出所述凹部15的水平(一個或多個)。隆起11和13的橫截面是凸起的，而且其一或者二者的橫向寬度可能小于讀出光束的波長。由于隆起11和13的橫向寬度可能小于入射光的波長，所以射到隆起11和13上的光不按普通方式被反射。在這樣設計的方法中，通過調整每個塊內，即網格圖形的每個封閉區(qū)內的蝕刻面積，實現塊光柵按經過處理之衍射光柵數據的調整。因此，使圖3中的每個凹部15以表示在該點的經過處理之衍射光柵數據值的面積受到蝕刻。例如，若經過處理之衍射光柵數據已被在0和1之間歸一化，則值0.4表示相應塊的蝕刻面積應為總塊面積的40％。在這種塊光柵設計類型中，根據經驗發(fā)現，調節(jié)蝕刻處理的深度可被用于優(yōu)化最后衍射光柵的亮度與分辨率的組合。發(fā)現增大蝕刻深度可得到更亮的衍射圖樣，雖然過深地蝕刻會引起光柵上表面的過蝕刻(因為各被蝕刻區(qū)的壁并不是很好地垂直的)，這會造成有損于最后所得衍射圖樣的分辨率。因此，存在一個最佳的蝕刻深度，這由蝕刻處理的特性決定。
為了說明，打算用于紅色激光的圖3所示類型塊光柵中相鄰隆起間的間距典型地應在0.5微米至1微米范圍內，而至少該塊光柵的一部分隆起11和13的典型寬度將比用以觀察由該光柵所得衍射圖樣的光波長小得多。這些用來表示塊光柵網格圖形中每個封閉區(qū)內的經過處理之衍射光柵數據的特性典型地被確定并蝕刻為比所述塊光柵的特征線度小得多的精度，例如，采用通常適用的工藝，所述光柵上特征的定位精度為5至10納米，即圍繞著一個封閉方形或矩形側邊長度的0.5％到1％。不過，這些圖僅僅是說明性的，而不應將其看成限制。
一種可供選擇的用來記錄經過處理之衍射光柵數據的方法是比如關于一個基礎光柵的調整。所述基礎光柵可以是比如普通的直線衍射光柵，或者可以是一個由曲線構成的光柵。在這種情況下，可將經處理的富利葉變換中的幅值信息記錄為所述基礎光柵蝕刻平面上的每一點處各線的寬度。將圍繞照明光束的鏡面反射方向并圍繞所述基礎光柵正常應出現的各衍射級出現照射蝕刻平面所形成的圖樣。
應當說明的是，本發(fā)明并不依賴于光學表面的蝕刻區(qū)與未蝕刻區(qū)之間的光學反射能力的差或光學透射率的差別，而且在這里所述的光學表面優(yōu)選實施例中，所述表面將有均勻的光學反射或透射。例如，在圖3的光學表面優(yōu)選實施例中，包括隆起11及13二者和凹部15的整個光學表面將是均勻地光學反射或透射的。因而，本發(fā)明與許多現有的方法，如所謂二元相位全息不同，它們依賴于衍射表面的處置區(qū)與未處置區(qū)之間的光學反射能力的差或光學透射率的差別。
利用電子束照相制版機所得的蝕刻板繼而可被用于制作工業(yè)上可行的光學衍射表面。這種表面比如可以成薄片形。由蝕刻平面制得光學薄片的處理包括蝕刻板的電鍍，以得到一個原片，由它復制印花片。印花片被用來以機械方式把取自蝕刻板的表面圖形復制到光學薄片的一層中，然后覆蓋之，以對精細的印花結構提供機械保護。要點在于，由于被印花面或者開始就具有所需的光學反射或透射特性，或者在印花之后被涂以具有均勻光學反射或透射性的薄層，因此所述薄片中的印花層為均勻地光學反射或透射的。適當地照明這種薄層，可得到如來自蝕刻平面的衍射圖樣。因此，本發(fā)明的光學表面不依賴于光學表面的蝕刻區(qū)與未蝕刻區(qū)之間的光學反射能力的差或光學透射率的差別。例如在以銀反射薄片形式制得的圖3優(yōu)選實施例的情況下，包括隆起11及13二者和凹部15的整個光學衍射面是均勻地光學反射的。
如圖3所示，與上述之受到調整的線光柵相反，采用塊光柵設計的優(yōu)點在于，塊光柵能有更多的量化等級被并入富利葉變換數據的處理中和蝕刻板的生成中。這是因為在塊光柵情況下反射區(qū)有兩個不同的線度，而不象在線光柵情況下只有一個。如果在線光柵情況下電子束照相制版機可有n個量化等級，則在塊光柵情況下同一個電子束照相制版機可有n2個量化等級。量化等級數的增加導致衍射圖樣質量的全面改善。因此，比如在塊光柵的情況下能夠采用50個量化等級，而等效的線光柵情況下可能的數目將少10個。實際上，一個典型的塊光柵結構就包括采用50個量化等級，以得到清晰的、穩(wěn)定的衍射圖樣。
在上面討論的實施例中，將圖樣描述成被投影于屏幕上。關于這一點，應予說明的是，可采用光傳感器來辨識該圖樣。這就是說，可特別地使圖樣改變成(被設計成)適合于機器可讀性(可機器辨識)。這將特別有利于高可靠性地識別和鑒別應用，如信用卡、個人身份證以及產品保證簽。
上面所討論的光柵可以為了確定物品真實性的目的而被用于任何物品。一個被用在物品上的光柵將受到簡單的照明，為了確定物品的真實性，將圖樣投影于屏幕上并觀察之。作為選擇，為了確定物品的真實性，可將圖樣投影于一個光學傳感器上，并以機器識別之。只有真實的物品才會被提供這種光柵，因為不用上面討論的制作光柵的方法而非法復制光柵將是不可能的。
在很多情況下，根據使用的需要改變衍射圖樣尺寸與衍射圖樣間隔的比例是有益的。這可以通過改變如上所述制作的光柵圖形的比例而以簡明的方式進行。一般說來，減小衍射圖形的尺寸將得到較大且更寬間隔的圖樣，而增大衍射圖形的尺寸將得到較小且更密間隔的圖樣。根據普通的衍射理論，能很好地理解光柵尺寸改變與圖樣的尺寸及間隔變化之間的關系。減小光柵尺寸的特殊優(yōu)點在于可完全去掉第一級衍射圖樣。這有一個優(yōu)點，即將所有的衍射光圍繞著照射光束的鏡面反射方向集中到所謂“0級”衍射圖樣中，從而使這些圖樣明顯地更亮。這還有一個優(yōu)點，即使得圖樣的細部明顯地更難用光學顯微鏡觀察，因此也更難于復制或偽造。
采用本文所述的方法，能夠用非常小的光柵圖形去制作完全滿意的，而且是可辨認的衍射圖樣。具有代表性的光柵圖形將使用一個邊長為0.1mm至0.5mm的方形區(qū)域，雖然更大或更小的光柵圖形也可被采用。還有其它的外形可被采用，如三角形、圓形或矩形。為鑒別產品所用的衍射表面可由一系列循環(huán)越過所述表面的基本光柵圖形構成。這些光柵圖形中的每一個可以是如0.1mm×0.1mm這樣小。若以恰當成形并且基本上為單色的光束照射時，則被投影的以這種光柵圖形所得的衍射圖樣就是清晰的和穩(wěn)定的。
這里描述的光學表面被設計成在被適當地照明時得到特定的衍射圖樣，所說的圖樣圍繞著各種衍射級而被得到。特別是圍繞鏡面反射方向所得的衍射圖樣，即0級衍射圖樣是值得注意的。在圖3所示的優(yōu)選實施例中，光學表面由以隆起11和13界定的方形或矩形“格”的規(guī)則陣列構成，每個格包括一個近似為方形或矩形的凹部15，其中每個格內的隆起11和13的寬度和凹部15的結構都如這里所描述的那樣被確定。
在圖3的光學表面設計中，可使隆起11和13的間隔，因而也是所述“格”的線度與由圖3光學表面所得之0級衍射圖樣的角度大小和角位置無關地被確定。換言之，采用隆起11和13間隔(還有凹部15的結構)各不相同的多種光學表面設計，可使圖3中所表示的許多不同類型的光學表面設計得到發(fā)展，以得到基本相同的0級衍射圖樣。
由圖3的光學表面設計所得的較高衍射級的角位置取決于隆起11和13的間隔，此間隔越小，所得較高衍射級的衍射角越大。
因此，可將本文所述類型的光學表面設計成，使0級衍射圖樣的角度大小和角位置與由這種光學表面所得的較高衍射級的角位置無關地被確定。
因而，本光學表面提供一種自由度，它不是采用普通全息技術記錄的模擬光學表面所能得到的。在全息記錄的光學表面情況下，各衍射級的角位置由記錄裝置的構造形式所確定，而且不可能與較高級圖樣之角位置無關地確定一組全息投影圖樣的角位置。在本文所述光學表面的情況下，確定0級衍射圖樣的角度大小和角位置的能力與較高衍射級的角位置無關，從而提供一種區(qū)別本文所述光學表面與模擬全息光學表面的方法。
采用本文所述的方法，特別是如圖3所示的所謂塊光柵工藝設計并制作衍射光學表面，能夠產生衍射圖樣，這種圖樣是以一種隨著特定入射光束移過一個光學表面而從一個圖樣到另一個圖樣的特定方式得出的。圖4示意地表示一個光學表面100。該光學表面100包括三個區(qū)第一區(qū)101、第二區(qū)102和所謂過渡區(qū)103。
在這個優(yōu)選實施例中，包含區(qū)域101、102和103的光學表面100由多個基本單元或格構成。圖5是光學表面100的一塊區(qū)域的示意圖示，表示出該光學表面100由多個格200構成。在本實施例中，光學表面100中的格200都是方形的，并且尺寸都相同，盡管應當說明其它的結構也是可以的。每個格200包括一個光學衍射表面設計，其最好是按本文所討論的所謂塊光柵設計。不過應當說明，除塊光柵之外的光學表面設計可以在本發(fā)明中被采用。有代表性的，但不是必須的，格200的邊長將在0.1mm至0.5mm范圍內。
典型的是，所述塊的邊長(寬)將是讀出光束波長的0.3至大約2.0倍。所述寬度最好為所述波長的0.5至1.5倍。
圖6示意地表示所述光學表面100的第一區(qū)101和第二區(qū)102的光學性質。將第一區(qū)101設計成，當受到適宜的光束301照射時，它產生第一投影圖樣300，而將第二區(qū)102設計成，當受到類似的照射時，它產生第二投影圖樣302。為了目視鑒別，可將投影圖樣300和302投影于觀察屏幕上，或者為了以機器鑒別而將其投影于光學傳感器上。圖6中將圖樣300和302表示為投影于觀察屏幕303上。圖樣300和302可為任何圖樣，這將分別取決于光學表面101和102的設計。光束301最好是一種特定的激光束。光束在所述光學表面上最好將得到一個光點，其沿光學表面的轉換方向，即沿圖6中箭頭304方向的線度可與格200的邊長相比。
隨著光束301從第一區(qū)101連續(xù)地移過過渡區(qū)103而到第二區(qū)102，第一投影圖樣300將轉換成第二投影圖樣302。圖樣300到圖樣302的轉換最好(但不是必須)為平滑且連續(xù)的。
圖7示意地表示光學表面100的特寫視圖，表示一部分格200。本優(yōu)選實施例中的每個格200都包含一個所謂塊光柵設計(如本文所述)，其中每個格200的表面被分成多個封閉區(qū)域或“塊”的網格圖形，這些塊最好為方形的或矩形的，或者可以是一些其它的形狀。每個塊包含一個成為凹點狀或柱狀的蝕刻區(qū)，為了從所述格的光學表面得到所希望的光學效果，按規(guī)定的方法確定所述塊內蝕刻區(qū)的特性(如面積、位置和/或深度)，本發(fā)明中的光學效果是如圖6所示的投影圖樣。例如，可采用本文所述的方法確定每個塊中蝕刻區(qū)的特性。每個塊內特征的線度可以小于入射光束301的波長。例如，在每個塊包含一個蝕刻凹點的情況下，圍繞該凹點的隆起寬度通?？尚∮诠馐?01的波長。
在圖7所示的優(yōu)選實施例中，將每個格200內的塊光柵由多個方形封閉區(qū)或“塊”350的網格圖形構成，每個塊350具有特定的性質。圖7中以僅為圖示目的才包括的虛線表示各塊350的邊界，也就是說，圖7所示的設計中對每個塊350并沒有實際的邊界?？捎蓧K在格內的位置確定塊200中的每個塊350，以致比如在一個特指的格內的(m，n)塊是該格內從左起的第m塊和從下起的第n塊。為了采用更加準確的專門術語，可以在卡笛什座標系內分別用一個格內每個塊的x座標和y座標m和n(整數)確定該格內的每個塊，同時用格的左下角為座標系的原點。因此一個格內的(m，n)塊在所有其它的格內都有相應的(mn)塊。應當說明的是，可以用其它的格形狀和塊形狀來替代這里所考慮的方形格以及塊的形狀。
本實施例中，光學表面100第一區(qū)101內所有的格都是相同的，而且第二區(qū)102內所有的格也都是相同的，但與第一區(qū)101內的各格不同。如圖6所示，第一區(qū)101內的格被設計得到圖樣300，而第二區(qū)102內的格被設計得到圖樣302。
過渡區(qū)103中的格被設計成經歷從區(qū)101內格的設計到區(qū)102內格的設計的規(guī)定的過渡。因此，隨著光束301從第一區(qū)101移過過渡區(qū)103而到第二區(qū)102，由光束301得到的圖樣將由圖樣300轉換成圖樣302。圖樣的轉換最好是平滑的，而且可以是直接的(即圖樣300直接轉換成圖樣302)或者可以包含經過許多中間圖樣，它們或是與圖樣300不同，或是與圖樣302不同。
本優(yōu)選實施例中，最好可借助圖5和圖7描述從區(qū)101中的格到區(qū)102中格的轉換。如圖5所示，本實施例中的格200是方形的，并被排列成方形布局，盡管應當說明其它的結構也是可以的。每個格都可由一組座標(X，Y)來表示，其中的(X，Y)格表示左起第X個格、下起第價格，就象圖5中所示的那樣，因此，X和Y就是格的卡笛什座標(整數)。
在過渡區(qū)103中，所有具有相同X值的格，即同一列中所有的格都是相同的。但是，過渡區(qū)103中具有不同X值的格，即不同列中的格是以如下方式不相同的，即跨過該過渡區(qū)逐漸形成從第一區(qū)101格設計到第二區(qū)102格設計的格設計。
這可被更準確地表達如下。
考慮一個特定的塊(m，n)。(m，n)塊的性質將由符號P(m，n)來表示。這些性質可以包括比如表示塊(m，n)內的“凹點”或“柱”，即在記錄光學表面100過程中塊(m，n)內已被蝕刻的區(qū)域的座標組。
例如，圖8是一個有代表性的塊360的示意圖，它可以是圖7中各塊350中的一個。圖8中假設塊360包含一個蝕刻區(qū)，或“凹點”361，而且塊360及塊360內的蝕刻區(qū)361都是方形的或矩形的。所以，可以象圖示的那樣，與以參數D表示蝕刻區(qū)的深度一起，用限定塊360內蝕刻區(qū)的座標[x1，x2，y1，y2，D]來確定塊360。在如此結構下，(m，n)塊的性質P(m，n)可以簡單地包括(m，n)塊的座標[x1，x2，y1，y2，D]。但是應當說明，在有些情況下，還需要把諸如蝕刻區(qū)的深度剖面等附加信息包括在指示(m，n)塊的性質P(m，n)中。
隨著在跨越過渡區(qū)103時格的X值增加，格內(m，n)塊的性質P(m，n)經歷從區(qū)101中的性質P1(m，n)到區(qū)102中的性質P2(m，n)的按照確定的函數F的轉換。這可以數學的方式表示為F{P1(m，n)→P2(m，n)}換句話說，函數F限定跨越過渡區(qū)103，(m，n)塊的性質從第一區(qū)101中的性質P1(m，n)到第二區(qū)102中的性質P2(m，n)的轉換。
本實施例中，所有具有相同X值的格是相同的，而且函數F也不是Y的函數。不過，在其它實施例中，情況可能就不是這樣了。
在最簡單的實施例中，函數F將只是格的X座標的函數，以致格內所有的塊將經歷同樣的從第一區(qū)101中的性質到第二區(qū)102中的性質的函數轉換。
為了得到一個具體的例子，函數F可以只是X的線性函數，這意味著隨著X跨越過渡區(qū)103的增加，(m，n)塊的座標[x1，x2，y1，y2，D]經歷一個線性轉換，以區(qū)101的座標開始，而以區(qū)102的座標結束。另一方面，函數F可以是非線性的。例如，函數F可以是這樣的，使(m，n)塊座標[x1，x2，y1，y2，D]的大部分變化發(fā)生在過渡區(qū)103的中間，或者在中間變化很小而變化發(fā)生在過渡區(qū)103兩端之一。
在另一個實施例中，函數F可能與X有關，還與m和n有關，以致格內不同的塊(m，n)將經歷從區(qū)101中的性質到區(qū)102中的性質的不同轉換。例如，格的右上角內的塊可比格左下角內的塊經歷一個更強的跨越過渡區(qū)103的非線性轉換。在從圖樣300到圖樣302的轉換中，函數F對塊的標識m和n的關系，以及對格的列數X的關系一般地是有益于產生特殊光學效應的。
函數F可以是連續(xù)函數，或者可以是整數(即對于整數變量)函數。不過，變量X、m和n只能取不連續(xù)值，在本說明書中是整數值(0、1、2、3…)。因此，函數F將只在X、m和n的不連續(xù)值處“脈沖取樣”。
函數F是否只與X有關，或是還與m和n有關，最好是被精選的，為的是隨著光束301從區(qū)101跨越過渡區(qū)103到區(qū)102得到看上去從圖樣300到圖樣302是平滑的轉換。為了得到從圖樣300到圖樣302看上去是平滑的和連續(xù)的轉換，可能必須采用非線性函數F。在圖樣轉換過程中，為了產生平滑的圖樣擴散和聚集，函數F不是急劇的變化并且不包括明顯的不連續(xù)性可能也是重要的。
應當說明的是，可以關于圖4至圖8的優(yōu)選實施例有所變化。
例如，提供既包括固定的圖樣分量，還包括如上所述的“變換的”圖樣分量的投影圖樣可能是重要的。在這種情況下，可將光學表面100制成多個如上所述的基本單元或格，不過每個格包括兩個分立的子格第一子格，在所有的格中都是一樣的，并且也從光學表面的任何地方產生固定的或恒定的圖樣；第二子格，按照本文所述的原則設計，因而當一束確定的光移過光學表面時產生從一個特定圖樣到另一個圖樣轉換的圖樣。
為了能多次連續(xù)投影圖樣的轉換，隨著一束光移過光學表面，很容易將本文所述的圖樣轉換過程跨越該光學表面而被重復，即圖樣1轉換到圖樣2，它再轉換到圖樣3，等等。
利用這里所述的用于設計及生成衍射光表面的技術，隨著一特定入射光束移過一光學表面，有可能生成衍射圖樣，其顯示移動或強度動畫效果。圖9示意性地示出了一光學表面400，其設計為當一特定光束401以一特定方式入射在其上時產生一或多個衍射束402，后者當被表面404截斷時產生圖象403。表面404可以是設計來顯示圖象403以視覺觀察之的屏幕，也可是設計來使圖象403可被機器識別的光學傳感器。
類似地，應當說明，上述圖樣300和圖樣302實際上可包括許多圖樣，而且隨著一束光移過光學表面，上述圖樣轉換過程也可以包括多個第一投影圖樣轉換成同樣數目或不同數目的第二投影圖樣(通過如本文所述的格200的適當設計同以實現同時從光學表面產生許多圖樣)。例如，圖7中的第一區(qū)101能產生幾個投影圖樣，它們可以轉換并融合成為單獨一個由第二區(qū)102產生的投影圖樣。
光學表面400被設計成具有變化的表面性質，隨著入射光束401移過光學表面400，以一個或多個圖樣403的方式引起動畫效果。所說的動畫效果可以是比如以圖樣403的移動效果，或者是圖樣403中的強度動畫效果。此外，所說的動畫效果可以是連續(xù)的或者是不連續(xù)的。
圖10表示圖9之圖樣403的一個例子，圖樣500，通過光學表面400的適當設計，可將移動的動畫效果加給所述的圖樣500。在這種情況下，圖樣500是一個橢圓?？蓪⒐鈱W表面400設計成使得當光束401移過該表面400時，橢圓500以連續(xù)的方式或不連續(xù)的方式旋轉，如圖10(a)至10(d)中所示意地表示的那樣。隨著光束401移過光學表面400，以圖10(a)至10(d)中的圖樣所表示的動畫可以循環(huán)。應當說明的是，圖10中所示的橢圓500僅僅是一個可由光學表面400所得之圖樣的舉例。
可將光學表面400設計成產生一個或多個圖樣403。例如，圖樣403可以是物品的名稱或邊印，它隨著光束401移過光學表面400而旋轉或者移動。在另一個實施例中，圖樣403可以是人、動物或物體的圖象，隨著光束401移過光學表面400，該圖樣移動或者變化形狀。
圖11表示圖9之圖樣403的一個例子，圖樣600，可將一種強度動畫效果加給所說的圖樣600。圖11中的圖樣600是字“TEST”，該圖樣600可以替換成商標或商品名稱。可以以這樣一種方式設計光學表面400，即使得圖樣600由明亮的字母(圖11中以單色表示)和暗淡的字母(圖11中以輪廓線表示)，隨著光束401移過光學表面400，其亮暗字母的組合變化。例如，圖11(a)至11(d)表示當光束401移過光學表面400時的一種可能的動畫效果，顯示為移過字TEST的亮區(qū)依次顯示T、E、S、T。隨著光束401移過光學表面400，以圖11(a)至11(d)中的圖樣形式表示的強度動畫可被重復。
應當說明的是，更復雜的強度動畫效果可以被利用。例如，可將光學表面400設計成，隨著光束401移過光學表面400，一個或多個光的“波動”可以沿著直線路徑、圓形路徑或曲線路徑移過圖樣403，其中衍射圖樣403可為任何圖象。
在一個優(yōu)選實施例中，可由以規(guī)則的方式布置的衍射元素或象素制成光學表面400。圖12顯示出圖9所示光學表面400的優(yōu)選實施例700的特寫視圖。圖12中，如所示的那樣，光學表面700由以方形格子布置的多個象素701制成。應當說明，其它象素形狀和布置也可被替換使用。在圖12所示的實施例中，將光束401構造成在光學表面400處的光斑702具有與一個象素701差不多相同的線度。將每個象素701設計成得到衍射光束402和衍射圖樣403。
將光學表面700設計成，當光束401移過光學表面700時，以圖樣403產生移動動畫和/或強度動畫效果(如對于圖10和圖11所描述的那樣)。在圖12所示的實施例中，每個象素按照圖樣403的動畫順序產生一個“畫幅”。例如，光學表面700可包括四類不同的象素703、704、705和706，每一類象素如所示那樣被排成列。應當說明，基本象素類形703、704、705和706的其它布置也是可能的，并可被用于其它的實施例中，用以產生附加的光學效果。
在一個實施例中，可將光學表面700設計成產生圖樣500和圖10所示的動畫效果，以象素703產生圖10(a)所示的圖樣，象素704產生圖10(b)所示的圖樣，象素705產生圖10(c)所示的圖樣，以及象素706產生圖10(d)所示的圖樣。因此，沿箭頭707的方向使光束401移過該光學表面，將得到圖樣500和圖10所示的動畫效果。序列703、704、705、706可在光學表面700上重復。
在另一個實施例中，可將光學表面700設計成產生圖樣600和圖11所示的動畫效果，以象素703產生圖11(a)所示的圖樣，象素704產生圖11(b)所示的圖樣，象素705產生圖11(c)所示的圖樣，以及象素706產生圖11(d)所示的圖樣。因此，沿箭頭707的方向使光束401移過光學表面700，將得到圖樣600和圖11所示的動畫效果。序列703、704、705、706可在光學表面700上重復。
在圖12所示的實施例中，象素種類703、704、705和706被排列成列，光斑702無論是圓形亦或橢圓的，其垂直于所述的列的方向的線度(即沿著箭頭707的方向)，可與沿同一方向的象素的大小相比較，或者是大一些。按照這種方式，將依序產生各類象素的不同衍射圖樣，以得到平滑的動畫效果。
因此，光學表面700以跨越該光學表面記錄的一系列衍射象素的形式引入動畫的序列，其中每個象素按照該動畫序列產生一個“畫幅”。通過依序產生這些“畫幅”，在觀察屏幕404上得到所希望的動畫效果。圖12中的每個畫幅被記錄為一列象素，通過沿著近似與所述象素列垂直的方向使一束特定的光束移過光學表面700，得到衍射圖樣的動畫效果，從而在所述的觀察屏幕404上依序產生動畫畫幅。但是應當說明，象素在光學表面700上的其它布置也是可以的。例如，可將每個畫幅按照動畫的順序記錄為單個象素，從而使單行象素產生動畫效果。可以按這種方法將全部動畫序列記錄為一個以這種象素行的序列形式的象素矩陣。按照這種方法，通過沿著一行象素，再沿相鄰的行，等等移動光斑702，直至所述矩陣中的所有行都已被掃描，即可重放全部動畫序列。還應當說明的是，一個動畫序列可以包括所希望的那樣多的畫幅，例如可將30畫幅序列、300畫幅序列、或者3000畫幅序列記錄在光學表面700中。還應當說明的是，可以利用本文所述的方法，將上述移動動畫效果和強度動畫效果兩者組合到一個動畫序列中。
權利要求
1.一種帶衍射表面的層，用以在受到讀出光束照射時提供一束或多束衍射光，所述表面包括分散有第二區(qū)部分的第一表面區(qū)部分，所述表面具有一個基面，所述第一區(qū)部分離開所述基面一個不同于第二區(qū)部分與該基面的距離的距離，第一區(qū)部分具有大致平行于所述衍射表面的基面伸展的寬度，該寬度小于讀出光束的波長，其中在受到照射的情況下，所產生的衍射光束將在截斷面上給出可辨識的圖樣。
2.如權利要求1所述的層，其特征在于，所說的第一區(qū)部分離開所述基面的距離大于第二區(qū)部分與該基面的距離，所說的層基本是平面的。
3.如權利要求1或2所述的層，其特征在于，所說的第一區(qū)部分被彎成凸狀。
4.如權利要求1、2或3所述的層，其特征在于，所說的第一區(qū)部分是鄰近所述第二區(qū)部分的隆起，所述寬度在第二區(qū)部分的相對側邊的隆起之間伸展。
5.如權利要求1至4任一項所述的層，其特征在于，所說的表面基本上是均勻地光學反射或均勻地光學透射的。
6.一種制作包含衍射光柵的衍射圖形的方法，所述圖形受到照射時，在與衍射光相交的面上得到一個可辨識的圖樣，所述方法包括以下步驟提供表示圖樣的數據流；處理這些數據，以確定所述光柵，從而也是所述圖形的結構，使經過處理之數據的特征與光柵的物理特征相對應；提供一個板，具有擬被變形以具有對應于所述圖形的結構的表面；使所述板的表面按照所述數據變形，以得到所述結構；其中，由所說的特征確定所述光柵的物理線度，所述光柵包括多個表面部分，光從這些部分被衍射，形成所述之圖樣，所說表面部分分布在整個板上，實質上不使它們集中。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所說的處理數據的步驟包括得到數據流的富利葉變換。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所說的富利葉變換是快速富利葉變換。
9.如權利要求7或8所述的方法，其特征在于，將所說的圖樣分成許多象素或元素，它們被用于提供所說的數據流。
10.如權利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，所說板的表面基本上是均勻地光學反射或均勻地光學透射的。
11.如權利要求7至10任一項所述的方法，其特征在于，將所說數據流的數據數字化。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，通過富利葉變換處理數據流包括對所說的數據引入隨機數相序。
13.如權利要求11或12所述的方法，其特征在于，通過富利葉變換處理數據流包括限制所說的數據。
14.如權利要求6至13任一項所述的方法，其特征在于，所說的衍射表面是一個基本面，由此面完成復制，所說的方法還包括以下步驟提供另一表面，所述基本面的復制要被加給此表面；對另一表面施加復制；其中所說的另一表面基本上是均勻地光學反射或均勻地光學透射的。
15.如權利要求6至14任一項所述的方法，其特征在于，提供所說數據流的步驟包括提供可辨識圖樣的對稱圖樣，所述對稱圖樣是關于兩個正交軸對稱的。
16.如權利要求1至15任一項所述的方法，其特征在于，所說產生數據流的步驟包括量化所述數據流。
17.一種制作包含衍射光柵的衍射圖形的方法，所述圖形受到照射時，在與衍射光相交的面上得到一個可辨識的圖樣，所述方法包括以下步驟提供表示圖樣的數據流；處理這些數據，以確定所述光柵，從而也是所述圖形的結構，使經過處理之數據的特征與光柵的物理特征相對應；提供一個板，具有擬被變形以具有與所述光柵相應之結構的表面；使所述板表面按照所述數據變形，以得到所述結構；其中，所述結構包括第一區(qū)部分和第二區(qū)部分，所述第一區(qū)部分的寬度小于光的波長。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所說的結構包括具有一定寬度的隆起，所說的物理線度就是所說的寬度。
19.一種衍射光柵，它具有一個表面，此表面具有與第二部分相隔的第一部分，所述第一部分被成形為，當其受到照射時，由從所述第一表面衍射的光在接收表面上得到第一圖樣；所述第二表面部分被成形為，當其受到照射時，由從所述第二部分衍射的光在所述接收表面上得到第二圖樣；這些表面被成形為，使所述第二圖樣是所述第一圖樣的變形，以致當所述第一部分和第二部分受到從所述第一部分移至第二部分的光束照射時，所述第一圖樣發(fā)生變化，生成所述第二圖樣。
20.如權利要求19所述的衍射光柵，它還包括位于所述第一部分和所述第二部分之間的中間表面部分，用以在光束從所述第一部分穿過中間部分到所述第二部分時，使所述光學表面各部分順序地受到照射，產生所述圖樣的連續(xù)變化。
21.一種帶衍射表面的層，所述表面包括第一區(qū)部分；由第一區(qū)部分圍繞，并且基本上被第一區(qū)部分分開的第二區(qū)部分，以得到一個格柵；其中，所述第二區(qū)部分具有平行于所述表面伸展的寬度，以致平行的相鄰第一區(qū)部分之對應部分間隔為大約0.3至大約2.0倍于讀出光波長。
22.如權利要求21所述的層，其特征在于，平行的相鄰第一區(qū)部分被相隔大約0.5至大約1.5倍光波長。
23.如權利要求21或22所述的層，其特征在于，所說的光學表面有一個基平面，第一區(qū)部分與該基本面離開一個與第二區(qū)部分離開該基平面的距離不同的距離。
24.如權利要求23所述的層，其特征在于，所說第一區(qū)部分具有基本上平行于衍射表面之平面伸展的線度，所說第一區(qū)的線度小于光波長。
25.如權利要求24所述的層，其特征在于，所說的第一區(qū)部分與所說基平面間隔的距離大于所說第二區(qū)部分與所說基平面間隔的距離，所說的層基本上是平面的。
26.如權利要求24或25所述的層，其特征在于，所說的第一區(qū)部分被彎成凸狀。
27.如權利要求19至26任一項所述的層，其特征在于，所說的光學表面基本上是均勻地光學反射或均勻地光學透射的。
28.一種衍射光柵，它具有一個表面，此表面具有與第二部分相隔的第一部分，所述第一部分被成形為，當其受到照射時，由從所述第一部分衍射的光在接收表面上得到第一圖樣；所述第二部分被成形為，當其受到照射時，由從所述第二部分衍射的光在所述接收表面上得到第二圖樣；其中所述表面有一中間部分，這部分被成形為當它受到從照射所述第一部分的第一位置移至照射所述第二部分的第二位置之光束照射時，由所述中間部分的衍射光在所述接收面上產生一個中間圖樣，所述中間圖樣最初是所述第一圖樣的變形，當所述光束接近所述第二部分時，第一圖樣變成所述第二圖樣的變形。
全文摘要
一種衍射表面(10)及制作該表面的方法。該表面(10)可被用于標簽和其它物品，以識別附有所述標簽之商品的來源。表面(10)可包含具有隆起(11，13)和凹部(15)成封閉方形或矩形的塊光柵。通過處理表示圖樣的數據流制作衍射光柵(10)，這包括得到數據流的富利葉變換，最好限制并量化該數據流，并且根據所說數據流使一個平的表面變形。另外，衍射光柵具有相間隔的第一和第二部分，每部分都響應讀出光束的照射在一接收表面上產生一個圖樣，它們被成型為當讀出光束從第一部分移到第二部分時，第一圖樣發(fā)生變化，產生第二圖樣。
文檔編號G06K19/14GK1142267SQ95191857
公開日1997年2月5日 申請日期1995年2月28日 優(yōu)先權日1994年2月28日
發(fā)明者彼得·利-瓊斯, 布賴恩·弗雷德里克·亞歷山大, 彼得·塞繆爾·阿瑟頓 申請人:米高技術有限公司