EP0000570B1 - Original eines optischen Informationsträgers und Verfahren zum Herstellen des Originals - Google Patents

Original eines optischen Informationsträgers und Verfahren zum Herstellen des Originals Download PDF

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EP0000570B1
EP0000570B1 EP78100480A EP78100480A EP0000570B1 EP 0000570 B1 EP0000570 B1 EP 0000570B1 EP 78100480 A EP78100480 A EP 78100480A EP 78100480 A EP78100480 A EP 78100480A EP 0000570 B1 EP0000570 B1 EP 0000570B1
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EP
European Patent Office
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images
relief
grid
original
color
Prior art date
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EP78100480A
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French (fr)
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EP0000570A1 (de
Inventor
Roland Dr. Moraw
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoechst AG
Original Assignee
Hoechst AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Hoechst AG filed Critical Hoechst AG
Publication of EP0000570A1 publication Critical patent/EP0000570A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0000570B1 publication Critical patent/EP0000570B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/001—Phase modulating patterns, e.g. refractive index patterns
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C9/00—Stereo-photographic or similar processes

Definitions

  • the invention relates to an original of an optical information carrier, consisting of a recording layer applied to a carrier material, which has a relief image containing information that can be reproduced by the method for relief grating image reproduction in the zeroth diffraction order, which is composed of a plurality of relief partial images arranged in the free surface of the recording layer , which consist of relief grids with different grating depths, and a method for producing an original.
  • a nickel matrix with different relief depth is created separately, with which the separate embossed images are created.
  • the relief depths are different, with the relief depth being greatest for the cyan extract and smallest for the yellow extract.
  • These color separation images are rasterized.
  • the embossed images are overlaid on a three-layer relief image from which colored images can be projected. The technique described produces very bright, high resolution color images. The relief images can be reproduced relatively cheaply and quickly by embossing.
  • a disadvantage that complicates the introduction of this technique is the complex manufacturing process with three completely separate work steps for producing the individual embossed relief images corresponding to the color separations.
  • Another disadvantage is the fitting of the three separate embossed copies, each of which contains a relief partial image, to the duplicate image required for the color projection.
  • the original of an information carrier described at the beginning is known from the document DE-A-27 03 160, this original consisting of a carrier material on which a recording layer is applied.
  • the latter contains a relief image representing the information.
  • the relief image is composed of two relief partial images in the free surface of the layer, which consist of two superimposed diffraction gratings, each with a different depth. These diffraction gratings have a mutual angular displacement of 60 ° or 90 ° or any other value.
  • GB-A 6 825 describes a method in which the colored projection image is generated by imaging the diffracted light, for which purpose the color separation images are modulated with gratings of different grating constants in accordance with the color separations.
  • An attempt is made to store the different grid images in one layer by superimposing two grids of very different grid constants.
  • a relatively coarse grating is superimposed on the actual color-determining grids with different grating constants in the color separation exposure, which is also shifted into new positions with each exposure, the distance between the individual positions being smaller than the grating constant of the coarse grating.
  • Such a double-grid technique with partial displacement of a grid is very difficult to use.
  • Relief grids with uniform grating constants and a rectangular grid profile are not used, and the undiffracted light is not used for the projection.
  • Such an imaging technique does not lead to an exact color-accurate projection of the relief grid images.
  • the relief image is then composed of the relief partial images corresponding to the individual color separations in such a way that differently colored areas, which in the case of rasterized images can also be halftone dots, are arranged in one plane, the differently colored areas not overlapping but at most touching.
  • Relief images of this type are very well suited for displaying flat, multicolored templates, such as graphic representations, in the form of relief grid structures in one plane.
  • German patent 26 57 246 works with three basic colors, which are generally not sufficient for the presentation of colorful templates with mixed colors, for example of colorful landscape images, in a similar manner to a template.
  • the object of the invention is to provide an original of an information carrier which is suitable for the reproduction of any, complete color images, including mixed colors.
  • This object is achieved according to the invention in that at least four relief partial images are present, the relief partial images adjoin one another without overlap, and the grating depths of the relief partial images are selected such that when projected with white light, the zeroth diffraction order is yellow, red , blue-violet and green.
  • the advantage is achieved that by exposing the recording layer with the color separation templates of a color system of, for example, four primary colors, namely blue-violet, green, yellow and red, the exposure through a grid and the development of the recording layer an existing from a relief image Original is obtained, from which, as a result of the lattice structures located in a single plane, a copy can be made with a single embossing, which when projected results in these four basic colors and all the mixed colors which can be obtained from them by nesting for a complete color image.
  • a color separation templates of a color system of, for example, four primary colors, namely blue-violet, green, yellow and red the exposure through a grid and the development of the recording layer an existing from a relief image Original is obtained, from which, as a result of the lattice structures located in a single plane, a copy can be made with a single embossing, which when projected results in these four basic colors and all the mixed colors which can be obtained from them by nesting for
  • the also known additive process is based on the basic colors blue-violet (6), green (4) and red (5).
  • Yellow (1) is formed, for example, from green (4) and red (5) light. Accordingly, cyan (2) and magenta (3) are formed.
  • a picture element for example a halftone dot, consists of a green (4), red (5) and violet color filter area (6), as shown in FIG. 2.
  • the color filter areas are arranged next to one another in one plane without overlaps. If all three color filter areas are irradiated, the halftone dot appears white; if only one or two color filter areas are irradiated, the projected halftone dot is colored in accordance with one or the two irradiated color filter areas.
  • the undesired proportion of color can be eliminated by covering the relevant color filter area, for example by developing silver grains in a photographic layer. It is obvious that the brightness of projected color images by the additive technique is not as great as that of color images by the subtractive technique, since in the first case only one or two partial areas are used to produce a color of the halftone dot are irradiated, while in the second case all three partial areas are irradiated.
  • Another disadvantage of the additive technology described is the subdivision of the picture elements, usually the halftone dots, into smaller areas, because this increases the requirements with regard to the positioning accuracy for color separation templates when exposing the photoresist layer through different color separation templates.
  • the color system according to the invention produces projection images that are as bright as the subtractive color system and avoids the difficulties with regard to the positioning accuracy of the embossed copies, as they occur with the subtractive method.
  • the latter is a consequence of the complete image storage in the form of relief grid structures in the surface of a single layer.
  • the primary colors are blue-violet (430-480 nm), green (510-540 nm), yellow (570 ⁇ 600 nm) and red (610-650 nm). These four primary colors cover the visible spectral range in such a way that the gaps between the individual primary color ranges are much smaller than with only three primary colors.
  • the color image to be reproduced can be rasterized, i.e. the image area should be broken down into small parts.
  • Each halftone dot that is not black or white contains only one of the four basic colors.
  • Mixed colors are formed by nesting differently colored halftone dots, whereby the halftone dots of one color can also have different intensities. This is shown schematically in FIG. 3, in which, in addition to the four primary colors, the mixed colors cyan (2), yellow-green (8), magenta (3) and orange (9) can be seen.
  • White halftone dots (10) remain transparent, black halftone dots (11) are as little translucent as possible.
  • the respective color intensity is determined by the color-generating area portion 12 of the respective raster point 13.
  • the color-generating area portion 12 of the halftone dots 13 can be formed in all gradations between full color coverage with 100% coverage of homogeneous color and a lack of color coverage.
  • Colorful images are reproduced with the help of four partial images, the basic colors blue-violet / green / yellow / red, with corresponding grid structures in one plane, by projection via an imaging optics.
  • the grid structures can be designed as grid points for color matching.
  • This reproduction technique can also be used for images using rastered optics such as a lattice grid made of cylindrical lenses or a cross louvre made of spherical lenses, for which a raster-like image decomposition is also required.
  • the grating constant for the relief grating should be selected so that the light deflected in the first diffraction order falls on the intermediate lens regions of the lenticular screen.
  • the number of basic colors can be expanded beyond four. In most cases, the color rendering with four primary colors is quite satisfactory.
  • White image areas are formed at grid-free image areas or at image areas with structures that only have a relatively small diffraction effect.
  • the color black which in practice is often approximated by deep dark brown or deep dark violet, is based on strongly structured image areas that do not show a pronounced color effect. For example, in the case of relief gratings in photoresists with a rectangular cross section, very dark brown tones or blue tones occur at grating depths between 0.5 ⁇ m and about 1 ⁇ m.
  • a nickel matrix is removed from the relief structures in the photoresist layer of the original, with which a thermoplastic film made of, for example, polyvinyl chloride is embossed. If the refractive index of the photoresist layer and the refractive index of the thermoplastic film are the same, for example 1.5, no color distortion occurs on the embossed images. If there are differences in the refractive indices, the relief depth in the photoresist layer must be set so that the embossed image correctly reproduces the desired projection colors. A measure of the depth adjustment is the optical path length difference d given by the grating depth.
  • the four basic colors blue-violet, green, yellow and red with optical path length differences of approximately 0.3 / 1.2 / 0.6 / 0.8 ⁇ m are obtained, this corresponds to arithmetic relief depths in the photoresist between approximately 0.6, ⁇ m and 2.4 ⁇ m.
  • a value of 2.1 ⁇ m was measured for an optical path length of 1.2 ⁇ m, deviating from the calculated value of 2.4 ⁇ m.
  • Suitable methods for creating relief images are specified in German Patent 26 57 246.
  • a photoresist layer on a glass or film carrier is exposed by color separation templates, in the sense of the present invention by one each for blue-violet, green, yellow and red, in such a way that relief structures of the desired grid depth have arisen at the relevant image points after development.
  • White areas of the image are formed by overexposure or underexposure.
  • Black areas of the image are exposed by means of suitable templates for generating the projection light as possible panchromatic distracting structures. Care must be taken to ensure that the color separation templates are placed on the photoresist layer in a suitable manner, particularly with rastered images.
  • conventional 120 rasters 120 raster periods / cm
  • finer rasters up to halftone dots of 10 ⁇ m in diameter
  • the color separation templates used are designed in such a way that they are only transparent at the locations to be imaged.
  • the variant is possible that at least two or more originals are transparent at these locations, since the double exposure through these locations results in such an intensive exposure that the photoresist layer is exposed.
  • the grid-like exposure in particular the contact between the photoresist layer and the grid template, requires great care.
  • the exposure is preferably carried out in a spindle press, shown schematically in FIG. 5, from an angular frame 14 with a light entry opening 15 and a spindle 16.
  • An arched spindle head 17 carries an elastic layer 18, which the recording material from a carrier 19 and a photoresist layer 20 against the Lattice template 21 presses.
  • photoresists For the original production, about 2.5 ⁇ m thick layers of photoresist are assumed, which are exposed imagewise and lattice-wise.
  • the imagewise exposure is preferably carried out in contact with the respective color separation template, the lattice-like exposure in contact with a lattice template, for example a glass plate with translucent areas and with areas opaque covered by metal webs.
  • the original is coated with a thin electrically conductive layer on which a metal coating is deposited. Then the original and the metal coating, whose contact surface with the original represents the negative relief image of the original, are separated from one another.
  • a deformable material from which the information carrier is produced for example polyvinyl chloride, is embossed with the metal die produced in this way in a manner known per se under pressure and under mostly temperature-induced viscosity reduction.
  • An approximately 2.5 ⁇ m thick layer of positive-working photoresist is applied to a bare transparent polyester film by spinning and drying. This layer is then brought under pressure into contact with a grid of 600 lines / mm made of metal bars on a glass plate and irradiated with actinic light with an energy density of 280 mWs / cm 2 . This energy density is required for the grid-shaped exposure of the photoresist layer up to the polyester carrier.
  • the first order of colors is due to increasing grating depths in the recording layer, while the reversal of the color sequence is the result of decreasing grating depths due to overexposure of the layer.
  • the photoresist layer can also be developed more and more on the grid bars.
  • the various color separation templates are placed one after the other with a grid pattern corresponding to a 120 grid in contact arrangement, and the exposure time is different, depending on the desired projection color.
  • the color separation templates are only transparent at the locations of the desired projection colors and at the white image areas.
  • the registration of the color separation templates on the recording layer is done with the help of register crosses with yellow security light under a microscope.
  • the black separation template contains a grid pattern of approx.
  • the energy densities for the exposure through the color separation templates were set at 105/125/140/205 mWs / cm 2 .
  • the developed relief image was then vapor-deposited with a thin copper layer on which nickel was electroplated.
  • a polyvinyl chloride film was embossed in a press at approx. 130 ° C using the nickel die produced.
  • the relief image created in the polyvinyl chloride film by a single embossing resulted in a color image when projected in the undeflected beam path, which largely resembled the projection image from the original relief image.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Original eines optischen Informationsträgers, bestehend aus einer auf einem Trägermaterial aufgebrachten Aufzeichnungsschicht, die ein eine nach dem Verfahren zur Reliefgitterbildwiedergabe in nullter Beugungsordnung wiedergebbare Information enthaltendes Reliefbild aufweist, das sich aus mehreren in der freien Oberfläche der Aufzeichnungsschicht angeordneten Relief-Teilbildern zusammensetzt, die aus Reliefgittern mit voneinander verschiedenen Gittertiefen bestehen, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Originals.
  • Mit der aus der Zeitschrift Laser u. Opto-Elektronik Nr. 3/1976, Seiten 16/17 bekannten Technik zur Reliefgitterbildwiedergabe in nullter Beugungsordnung werden gittermäßig gerasterte Bilder erzeugt. Von den Reliefbildern, die beispielsweise drei Grundfarbengittermustern in gelb, magenta und cyan in drei Fotolackschichten entsprechen, werden drei Nickelmatrizen hergestellt, mit denen farblose thermoplastische Folien aus beispielsweise Polyvinylchlorid geprägt werden. Diese Folien werden mechanisch überlagert und bei der Projektion mit konventionellen Projektoren werden von den farblosen Reliefbildern farbige Projektionsbilder erhalten. Die gitterförmige Rasterung erfolgt mit Reliefgittern von rechteckförmigem Querschnitt, wobei die Gitterperiode etwa 1,5 pm beträgt. Für jeden Farbauszug in magenta, gelb und cyan werden getrennt je eine Nickelmatrize mit unterschiedlicher Relieftiefe erstellt, mit der die getrennten Prägebilder erzeugt werden. Die Relieftiefen sind unterschiedlich, wobei die Relieftiefe beim Cyanauszug am größten und beim Gelbauszug am kleinsten ist. Diese Farbauszugsbilder sind gerastert. Die Prägebilder werden zu einem dreischichtigen Reliefbild überlagert, von dem farbige Bilder projiziert werden können. Die beschriebene Technik ergibt sehr helle Farbbilder großer Auflösung. Die Reliefbilder können durch Prägen relativ billig und schnell vervielfältigt werden.
  • Ein Nachteil, der die Einführung dieser Technik erschwert, ist der aufwendige Herstellungsprozeß mit drei vollständig getrennten Arbeitsgängen zur Herstellung der einzelnen, den Farbauszügen entsprechenden geprägten Retiefbilder. Ein weiterer Nachteil ist das paßgerechte Zusammensetzen der drei getrennten Prägekopien, von denen jede ein Relief-Teilbild enthält, zu dem für die farbige Projektion erforderlichen Duplikatbild.
  • Das eingangs beschriebene Original eines Informationsträgers ist aus der Druckschrift DE-A-27 03 160 bekannt, wobei dieses Original aus einem Trägermaterial besteht, auf dem eine Aufzeichnungsschicht aufgebracht ist. Letztere enthält ein die Information wiedergebendes Reliefbild. Das Reliefbild setzt sich aus zwei Relief-Teilbildern in der freien Oberfläche der Schicht zusammen, die aus zwei einander überlagerten Beugungsgittern mit je einer anderen Tiefe bestehen. Diese Beugungsgitter besitzen zueinander eine gegenseitige Winkelversetzung von 60° oder 90° oder einem sonstigen beliebigen anderen Wert. Es ist möglich, beliebige zwei der drei Primärfarben in einem subtraktiven Beugungsfilter mit nur einer Filterfläche genau zu mischen, da die Anzahl der einstellbaren Parameter bei der Anfertigung der Musteraufzeichnung in der Fotolackschicht genau drei beträgt, nämlich die Summe der Dicken der Tiefen der beiden Beugungsgitter, die Erstbelichtungszeit und die Zweitbelichtungszeit. In dieser Druckschrift ist ausdrücklich erwähnt, daß das Verfahren zum Herstellen einer Musteraufnahme sich nicht auf drei überlagerte Gitterstrukturen, wie sie zum Mischen aller drei Primärfarben auf einer einzigen Oberfläche eines subtraktiven Beugungsfilters erforderlich sind, ausweiten läßt, da in diesem Fall acht verschiedene Parameter gebraucht werden, aber nur vier Parameter frei zur Verfügung stehen. Es ist nur möglich, eine der beiden Seiten eines subtraktiven Beugungsfilters mit zwei Gittern für zwei der drei Primärfarben und die andere Seite des Filters mit einem einzigen Gitter für die restliche der drei Primärfarben zu beprägen.
  • Die Druckschrift GB-A 6 825 beschreibt ein Verfahren, bei dem das farbige Projektionsbild durch Abbildung des gebeugten Lichtes erzeugt wird, wozu entsprechend den Farbauszügen die Farbauszugsbilder mit Gittern unterschiedlicher Gitterkonstanten moduliert werden. Dabei wird versucht, die verschiedenen Gitterbilder in einer Schicht durch Überlagerung von zwei Gittern sehr unterschiedlicher Gitterkonstanten zu speichern. Hierzu wird bei der Farbauszugsbelichtung den eigentlichen farbbestimmenden Gittern mit unterschiedlichen Gitterkonstanten ein relativ grobes Gitter überlagert, das überdies bei jeder Aufnahme in neue Positionen verschoben wird, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Positionen kleiner als die Gitterkonstante des groben Gitters ist. Eine derartige Doppel-gitter-Technik mit partieller Verschiebung eines Gitters ist sehr schwierig zu handhaben. Es wird weder mit Relief-gittern einheitlicher Gitterkonstanten und mit rechtecksförmigem Gitterprofil gearbeitet, noch wird das ungebeugte Licht für die Projektion verwendet. Eine derartige Abbildungstechnik führt zu keiner exakten farbgetreuen Projektion der Reliefgitterbilder.
  • Bei dem in der Druckschrift GB-A 11 466 beschriebenen Verfahren werden zwei oder mehrere Filme mit Farbauszugsgitterbildern übereinandergelegt, wobei die Gitterlinien unterschiedliche Azimut-Winkel besitzen, d.h. die Gitter-Teilbilder zueinandergedreht sind. Es wird dann das jeweils in der ersten Ordnung gebeugte Licht so unter ver schiedenen Winkeln projiziert, daß sich die Teilbilder überlagern.
  • In der nicht zum Stand der Technik gehörenden deutschen Patentschrift 2 657 246 ist eine Lösung angegeben, die die Nachteile bei der aufwendigen Herstellung der einzelnen, den Farbauszügen entsprechenden geprägten Relief-Teilbilder vermeidet.
  • Danach setzt sich das Reliefbild aus den den einzelnen Farbauszügen entsprechenden Relief-Teilbildern in der Weise zusammen, daß verschiedenfarbige Bereiche, das können bei gerasterten Bildern auch Rasterpunkte sein, in einer Ebene angeordnet sind, wobei sich die verschiedenfarbigen Bereiche nicht überschneiden, sondern höchstens berühren.
  • Derartige Reliefbilder eignen sich sehr gut zur Darstellung von flächenhaften mehrfarbigen Vorlagen, wie graphische Darstellungen, in Form von Reliefgitterstrukturen in einer Ebene.
  • Die in dem deutschen Patent 26 57 246 offenbarte Erfindung arbeitet mit drei Grundfarben, die im allgemeinen nicht zur vorlagenähnlichen Darstellung von bunten Vorlagen mit Mischfarben, beispielsweise von bunten Landschaftsbildern, ausreichen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Original eines Informationsträgers zu schaffen, der für die Wiedergabe von beliebigen, kompletten Farbbildern, unter Einschluß von Mischfarben, geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens vier Relief-Teilbilder vorhanden sind, die Relief-Teilbilder überlappungsfrei aneinander grenzen, und die Gittertiefen der Relief-Teilbilder so gewählt sind, daß bei der Projektion mit weißem Licht die nullte Beugungsordnung die Farben gelb, rot, blau-violett und grün aufweist.
  • Die weitere Ausgestaltung des Originals sowie das Verfahren zum Herstellen eines Originals sind aus den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 2-10 ersichtlich.
  • Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß durch die Belichtung der Aufzeichnungsschicht mit den Farbauszugsvorlagen eines Farbsystems aus beispielsweise vier Grundfarben, nämlich blau-violett, grün, gelb und rot, das Belichten durch ein Gitter und das Entwickeln der Aufzeichnungsschicht ein aus einem Reliefbild bestehendes Original erhalten wird, von dem infolge der in einer einzigen Ebene befindlichen Gitterstrukturen mit einer einzigen Prägung eine Kopie hergestellt werden kann, die beim Projizieren diese vier Grundfarben und sämtliche daraus durch Verschachtelung erzielbaren Mischfarben für eine komplettes Farbbild ergibt.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 in schematischer, perspektivischer Ansicht die Bildung von Mischfarben durch subtraktive Überlagerung, wie im Stand der Technik bekannt,
    • Fig. 2 schematisch in perspektivischer Darstellung die Bildung von Mischfarben druch additive Zusammensetzung, wie im Stand der Technik bekannt,
    • Fig. 3 schematisch die Verschachtelung der Grundfarben bei der Herstellung eines Originals,
    • Fig. 4 eine Anzahl von Rasterelementen mit schematisch dargestellter abgestufter Farbintensität nach Fig. 3, und
    • Fig. 5 eine Vorrichtung zur Rasterung der Aufzeichnungsschicht.
  • Im Stand der Technik nach dem Verfahren zur Reliefgitterbildwiedergabe in nullter Beugungsordnung erfolgt die Bildung einzelner Farben nach einem subtraktiven Verfahren, das anhand von Figur 1 erläutert wird. Von den Grundfarben gelb (1), cyan (2) und magenta (3) ausgehend werden Mischfarben wie grün (4) durch Überlagerung von gelben und cyanfarbigen Bereichen gebildet, die als entsprechende Gitterstrukturen auf verschiedene Folien geprägt werden. Entsprechend werden rot (5) durch Überlagerung von gelb (1) und magenta (3) und blau-violett (6) durch Überlagerung von magenta (3) und cyan (2) gebildet. Die Überlagerung aller Grundfarben ergibt schwarz (7). Die Überlagerung verschiedenfarbiger Gitterbereiche für die subtraktive Farbbildung in einer einzigen Ebene ist naturgemäß nicht möglich, so daß das subtraktive Verfahren nicht anwendbar ist, wenn die Erzeugung von Reliefgitterstrukturen für verschiedene Projektionsfarben in einer Ebene erfolgen soll.
  • Das gleichfalls bekannte additive Verfahren geht von den Grundfarben blau-violett (6), grün (4) und rot (5) aus. Gelb (1) wird beispielsweise aus grünem (4) und rotem (5) Licht gebildet. Entsprechend werden cyan (2) und magenta (3) gebildet. Bei Kopiermaterialien, die nach dem additiven Farbsystem konzipiert sind, besteht ein Bildelement, beispielsweise ein Rasterpunkt, aus je einem grünen (4), roten (5) und violetten Farbfilterbereich (6), wie Fig. 2 zeigt. Die Farbfilterbereiche sind ohne Überlappungen nebeneinander in einer Ebene angeordnet. Werden alle drei Farbfilterbereiche durchstrahlt, so erscheint der Rasterpunkt weiß, werden nur ein oder zwei Farbfilterbereiche durchstrahlt, so ist der projizierte Rasterpunkt farbig entsprechend dem einen oder den beiden durchstrahlten Farbfilterbereichen.
  • Der nicht erwünschte Farbanteil kann durch Abdecken des betreffenden Farbfilterbereiches, z.B. durch entwickelte Silberkörner in einer fotografischen Schicht, ausgeschaltet werden. Es ist offensichtlich, daß die Helligkeit von projizierten Farbbildern nach der additiven Technik nicht so groß ist wie die von Farbbildern nach der subtraktiven Technik, da im ersten Fall zur Erzeugung einer Farbe nur ein oder zwei Teilbereiche des Rasterpunktes durchstrahlt werden, während im zweiten Fall alle drei Teilbereiche durchstrahlt werden. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen additiven Technik ist die Unterteilung der Bildelemente, in der Regel sind das Rasterpunkte, in kleinere Flächen, weil dadurch die Anforderungen bezüglich der Positioniergenauigkeit für Farbauszugsvorlagen bei Belichtungen der Fotolackschicht durch verschiedene Farbauszugsvorlagen merklich ansteigen.
  • Das erfindungsgemäße Farbsystem ergibt genauso helle Projektionsbilder wie das subtraktive Farbsystem und vermeidet die Schwierigkeiten in bezug auf die Positioniergenauigkeit der Prägekopien, wie sie beim subtraktiven Verfahren auftreten. Letzteres ist eine Folge der kompletten Bildspeicherung in Form von Reliefgitterstrukturen in der Oberfläche einer einzigen Schicht.
  • Aus der Beschreibung des additiven und subtraktiven Farbsystems mit je drei Grundfarben ist ersichtlich, daß die Schwierigkeit in der Erzeugung der Mischfarben besteht. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, werden nach der Erfindung neben schwarz und weiß vier Grundfarben verwendet. Die Grundfarben sind blau-violett (430-480 nm), grün (510-540 nm), gelb (570―600 nm) und rot (610-650 nm). Diese vier Grundfarben überdecken den sichtbaren Spektralbereich in einer Weise, bei der die lücken zwischen den einzelnen Grundfarbenbereichen viel geringer sind als bei nur drei Grundfarben.
  • Das wiederzugebende Farbbild kann gerastert, d.h. die Bildfläche in kleine Teilbereiche zerlegt sein. Jeder Rasterpunkt, der nicht schwarz oder weiß ist, enthält nur eine der vier Grundfarben. Mischfarben werden durch Verschachtelung von verschiedenfarbigen Rasterpunkten gebildet, wobei noch die Rasterpunkte einer Farbe unterschiedliche Intensität besitzen können. In Fig. 3 ist dies schematisch dargestellt, in der neben den vier Grundfarben die Mischfarben cyan (2), gelb-grün (8), magenta (3) und orange (9) zu sehen sind. Weiße Rasterpunkte (10) bleiben transparent, schwarze Rasterpunkte (11) sind möglichst wenig lichtdurchlässig.
  • Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, wird die jeweilige Farbintensität durch den Farbe erzeugenden Flächenanteil 12 des jeweiligen Rasterpunktes 13 bestimmt. Der Farbe erzeugende Flächenanteil 12 der Rasterpunkte 13 kann in allen Abstufungen zwischen voller Farbbedeckung mit 100% Belegung an homogener Farbe und fehlender Farbbedeckung gebildet werden.
  • Die Wiedergabe von bunten Bildern mit Hilfe von vier, die Grundfarben blauviolett/grün/gelb/rot erzeugenden Teilbildern mit entsprechenden Gitterstrukturen in einer Ebene erfolgt durch Projektion über eine Abbildungsoptik. Zur Farbanpassung können die Gitterstrukturen dabei als Rasterpunkte ausgebildet sein. Diese Wiedergabe-Technik ist auch bei Abbildungen durch gerasterte Optiken wie Gitterraster aus Zylinderlinsen oder Kreuzraster aus sphärischen Linsen anwendbar, wofür gleichfalls eine rasterartige Bildzerlegung erforderlich ist. Dabei ist die Gitterkonstante für das Reliefgitter so zu wählen, daß das in der ersten Beugungsordnung abgelenkte Licht auf die Zwischenlinsenbereiche des Linsenrasters fällt.
  • Für feinere Farbabstufungen kann die Zahl der Grundfarben über vier hinaus erweitert werden. In den meisten Fällen ist die Farbwiedergabe mit vier Grundfarben recht befriedigend. Weiße Bildbereiche werden an gitterfreien Bildstellen gebildet oder an Bildstellen mit Strukturen, die nur einen relativ geringen Beugungseffekt bewirken. Die Farbe schwarz, die in der Praxis oft durch tiefes Dunkelbraun oder tiefes Dunkelviolett angenähert wird, geht von stark strukturierten Bildstellen aus, die keinen ausgeprägten Farbeffekt zeigen. Beispielsweise treten bei Reliefgittern in Fotolacken mit rechteckförmigem Querschnitt bei Gittertiefen zwischen 0,5 ,um und etwa 1µm sehr dunkle Brauntöne oder Blautöne auf.
  • Bei der Herstellung von Kopien des Originals wird von den Reliefstrukturen in der Fotolackschicht des Originals eine Nickelmatrize abgenommen, mit der eine thermoplastische Folie aus beispielsweise Polyvinylchlorid geprägt wird. Wenn der Brechungsindex der Fotolackschicht und der Brechungsindex der thermoplastischen Folie gleich sind, beispielsweise 1,5 betragen, tritt an den Prägebildern keine Farbverzerrung auf. Bei Unterschieden in den Brechungsindizes muß die Relieftiefe in der Fotolackschicht so eingestellt werden, daß das Prägebild die gewünschten Projecktionsfarben richtig wiedergibt. Ein Maß für die Tiefenanpassung ist der durch die Gittertiefe vorgegebene optische Weglängenunterschied d . (n, - n2) mit d = Relieftiefe, n, = Brechungsindex des Gittermaterials und n2 = Brechungsindex des äußeren Mediums, bei Luft ist n2 = 1 in der Praxis. Es werden die vier Grundfarben blau-violett, grün, gelb und rot bei optischen Weglängenunterschieden von etwa 0,3/1,2/0,6/0,8 ,um erhalten, dies entspricht rechnerisch Relieftiefen im Fotolack zwischen etwa 0,6 ,um und 2,4 µm. In der Praxis wurden für eine optische Weglänge von 1,2 µm, abweichend vom rechnerischen Wert von 2,4 ,um, ein Wert von 2,1 µm gemessen.
  • Geeignete Verfahren zur Reliefbilderzeugung sind in dem deutschen Patent 26 57 246 angegeben. Eine Fotolackschicht auf einem Glas-oder Filmträger wird durch Farbäuszugsvorlagen, im Sinne der vorliegenden Erfindung durch je eine für blau-violett, grün, gelb und rot, so belichtet, daß nach der Entwicklung an den betreffenden Bildstellen Reliefstrukturen der gewünschten Gittertiefe entstanden sind. Dabei werden weiße Bildstellen durch Überoder Unterbelichtung gebildet. Schwarze Bildstellen werden durch Belichtunq durch geeignete Vorlagen zur Erzeugung von das Projektionslicht möglichst panchromatisch ablenkenden Strukturen gebildet. Sorgfalt erfordert das jeweilige paßgerechte Auflegen der Farbauszugsvorlagen auf die Fotolackschicht, besonders bei gerasterten Bildern. Je nach angestrebter Bildqualität werden übliche 120er Raster (120 Rasterperioden/cm) oder feinere Raster bis zu Rasterpunkten von 10 ,um Durchmesser verwendet, die Positioniergenauigkeiten zwischen 10 um und 1 um erfordern. Die benutzten Farbauszugsvorlagen einschließlich der Schwarzauszugsvorlage sind so beschaffen, daß sie nur an den jeweils zu bebildernden Stellen transparent sind. Für weiße Bildstellen ist die Variante möglich, daß an diesen Stellen mindestens zwei oder mehr Vorlagen transparent sind, da schon durch die Zweifach-Belichtung durch diese Stellen hindurch eine derart intensive Belichtung erfolgt, daß die Fotolackschicht ausbelichtet wird. Große Sorgfalt erfordert die gittermäßige Belichtung, insbesondere der Kontakt von Fotolackschicht und Gittervorlage. Dies gilt vor allem für Gittervorlagen mit großen Liniendichten um 600 Linien/mm, die beispielsweise aus Metallstegen auf Glasplatten bestehen, bei denen der Andruck in üblichen Vakuumkopierrahmen nicht zuverlässig ausreicht. Deshalb erfolgt die Belichtung vorzugsweise in einer in Fig. 5 schematisch dargestellten Spindelpresse aus einem Winkelrahmen 14 mit einer Lichteintrittsöffnung 15 sowie einer Spindel 16. Ein gewölbter Spindelkopf 17 trägt eine elastische Schicht 18, die das Aufzeichnungsmaterial aus einem Träger 19 und einer Fotolackschicht 20 gegen die Gittervorlage 21 anpreßt.
  • Zur Originalherstellung wird von etwa 2,5 ,um dicken Schichten aus Fotolack ausgegangen, die bildmäßig und gittermäßig belichtet werden. Die bildmäßige Belichtung erfolgt vorzugsweise im Kontakt mit der jeweiligen Farbauszugsvorlage, die gittermäßige Belichtung im Kontakt mit einer Gittervorlage, beispielsweise einer Glasplatte mit lichtdurchlässigen Stellen und mit durch Metallstege lichtundurchlässig abgedeckten Stellen. Bei den bevorzugten positiven Fotolacken mit o-Chinondiaziden, bei denen die belichteten Schichtteile bei der Entwicklung weggelöst werden, wird aktinisches Licht eingestrahlt, beispielsweise paralleles Licht einer 200 Watt-Quecksilberhochdrucklampe durch eine Quarzlinse mit der Brennweite f = 15 cm und durch ein Blauglasfilter mit maximaler Transmission von 75% der Lichtintensität bei 400 nm Wellenlänge. Zur Herstellung einer Metallmatrize zum Prägen des Informationsträgers wird das Original mit einer dünnen elektrisch leitenden Schicht beschichtet, auf der galvanisch ein Metallüberzug abgeschieden wird. Anschließend werden das Original und der Metallüberzug, dessen Kontaktfläche mit dem Original das Negativ-Reliefbild des Originals darstellt, voneinander getrennt. Ein verformbares Material, aus dem der Informationsträger erzeugt wird, beispielsweise Polyvinylchlorid, wird mit der so hergestellten Metallmatrize in an sich bekannter Weise unter Druck und unter meist temperaturbedingter Viskositätserniedrigung geprägt.
    • Beispiel
  • Eine etwa 2.5 µm dicke Schicht aus positiv arbeitendem Fotolack wird durch Schleudern und Trocknen auf einer blanken transparenten Polyesterfolie aufgebracht. Anschließend wird diese Schicht unter Druck in Kontakt mit einem Gitter von 600 Linien/mm aus Metallstegen auf einer Glasplatte gebracht und mit aktinischem Licht mit einer Energiedichte von 280 mWs/cm2 bestrahlt. Diese Energiedichte wird zur gitterförmigen Ausbelichtung der Fotolackschicht bis zum Polyesterträger benötigt.
  • In Vorversuchen wurde festgestellt, daß bei gleicher Intensität und zunehmenden Belichtungszeiten Projektionsfarben in der Reihenfolge braungelb / magenta / blau-violett / gelb rot/ magenta/ / cyan / blaugrün grün/ gelbgrün / magenta auftreten, und bei weiter zunehmenden Belichtungszeiten die Projektionsfarben in umgekehrter Reihenfolge erscheinen.
  • Die erste Reihenfolge der Farben ist auf zunehmende Gittertiefen in der Aufzeichnungsschicht zurückzuführen, während die Umkehr der Farbenreihe die Folge von abnehmenden Gittertiefen durch Überbelichtung der Schicht ist. Dabei wird infolge unvermeidlichen Streulichts die Fotolackschicht auch an den Gitterstegen mehr und mehr entwickelbar.
  • Nach der Ausbelichtung werden nacheinander die verschiedenen Farbauszugsvorlagen mit einem Rastermuster entsprechend einem 120er Raster in Kontaktanordnung aufgelegt, und es wird je nach angestrebter Projektionsfarbe verschieden lang belichtet. Die Farbauszugsvorlagen sind nur an den Stellen der jeweils gewünschten Projektionsfarben und an den weißen Bildstellen transparent. Die paßgerechte Auflage der Farbauszugsvorlagen auf der Aufzeichnungsschicht erfolgt mit Hilfe von Paßkreuzen bei gelbem Sicherheitslicht unter einem Mikroskop. Es werden für die Projektionsfarben grün / rot / gelb blau / violett beispielsweise 110/130/150/220 mWs/cm2 eingestrahlt. Diese Energiedichten wurden in Vorversuchen ermittelt. Die Schwarzauszugsvorlage enthält in den betreffenden Bildbereichen ein Gittermuster von ca. 300 Linien/mm, das zur bereits aufbelichteten Gitterstruktur senkrecht oder auch geneigt orientiert ist; es werden etwa 1 50 mWs/cm2 eingestrahlt. Die erhaltene Projektionsfarbe ist ein dunkles Graubraun. Entwickelt wird mit wäßrigem alkalischem Entwickler. Bei der Projektion des Reliefbildes mit einer Optik der Lichtstärke 1 : 2,8 wird ein buntes, der Originalvorlage ähnliches Bild mit Mischfarben in entsprechend abgestuften Farbintensitäten erhalten. Weiße Bildstellen werden weiß wiedergegeben, schwarze Bildstellen der Originalvorlage dunkelbraun.
  • In einem zweiten Versuch wurden die Energiedichten für die Belichtung durch die Farbauszugsvorlagen hindurch auf 105/125/140/205 mWs/cm2 festgelegt. Anschließend wurde das entwickelte Reliefbild mit einer dünnen Kupferschicht bedampft, auf der galvanisch Nickel abgeschieden wurde. Mit der hergestellten Nickelmatrize wurde bei ca. 130°C in einer Presse eine Polyvinylchloridfolie geprägt. Das durch eine einzige Prägung entstandene Reliefbild in der Polyvinylchloridfolie ergab bei der Projektion im ungebeugten Strahlengang ein farbiges Bild, das dem Projektionsbild vom Originalreliefbild weitgehend glich.

Claims (10)

1. Original eines optischen Informationsträgers, bestehend aus einer auf einem Trägermaterial aufgebrachten Aufzeichnungsschicht, die ein eine nach dem Verfahren zur Reliefgitterbildwiedergabe in nullter Beugungsordnung wiedergebbare Information enthaltendes Reliefbild aufweist, das sich aus mehreren in der freien Oberfläche der Aufzeichnungsschicht angeordneten Relief-Teilbildern zusammensetzt, die aus Reliefgittern mit voneinander verschiedenen Gittertiefen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß
a) mindestens vier Relief-Teilbilder vorhanden sind,
b) die Relief-Teilbilder überlappungsfrei aneinander grenzen und
c) die Gittertiefen der Relief-Teilbilder so gewählt sind, daß bei der Projektion mit weißem Licht die nullte Beugungsordnung die Farben gelb, rot, blau-violett und grün aufweist.
2. Original nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wietere Relief-Teilbilder (2, 3, 8, 9) mit die Projektionsfarben blau, magenta, gelb-grün, orange ergebenden Gittertiefen vorgesehen sind.
3. Original nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem von den Relief-Teilbildern (1 bis 6, 8, 9) räumlich getrennte transparente Bereiche (10) ohne Gitterstrukturen enthält.
4. Original nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich zu den Relief-Teilbildern (1 bis 6, 8, 9) mit Gittertiefen entsprechend den gewünschten Projektionsfarben, Relief-Teilbilder (11) mit rechteckförmigen Gitterstrukturen aufweist, die die Intensität des Projektionslichtes über den gesamten sichtbaren Spektralbereich schwächen.
5. Original nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Relief-Teilbilder (1, 4, 5, 6) aus jeweils einer Grundfarbe zugeordneten Rasterpunkten besteht.
6. Original nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den einzelnen Grundfarben gehörigen Rasterpunkte in der Aufzeichnungsschicht (20) überlappungsfrei nebeneinander angeordnet und miteinander verschachtelt sind.
7. Original nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Relief-Teitbilder (1 bis 6, 8, 9) Gittertiefen aufweisen, die Unterschiede in den optischen Weglängen von 0,3 ,um bis 1,3 ,um erzeugen.
8. Verfahren zum Herstellen eines Originals nach Anspruch 1, bei dem die Aufzeichnungsschicht durch getrennte Farbauszugsvorlagen hindurch informationsmäßig belichtet wird, die in den Bereichen der jeweiligen Projektionsfarbe der einzelnen Farbauszugsvorlage transparent sind, dadurch gekennzeichnet, daß
a) zunächst die gesamte Oberfläche der Aufzeichnungsschicht gleichmäßig mit einem Gittermuster belichtet wird,
b) danach durch Farbauszugsvorlagen für Blau-Violett, Grün, Gelb und Rot hindurch informationsmäßig belichtet wird, wobei die Relief-Teilbilder überlappungsfrei aneinandergefügt werden und
c) die Aufzeichnungsschicht entwickelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Auszugsvorlage für Schwarz hindurch die Aufzeichnungsschicht belichtet wird und daß bei dieser Belichtung gitterförmige Reliefstrukturen erzeugt werden, die das weiße Projektionslicht panchromatisch schwächen.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gittermäßige Belichtung unter Andruck der Aufzeichnungsschicht an die Gittervorlage erfolgt.
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