(50-5) 06 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

  Полный текст (PDF)

DOI: 10.18287/COJ1878

ID статьи: 1878

Аннотация:
Статья посвящена синтезу элементов плоской оптики для формирования эффекта смены двух барельефных 3D изображений, который включает расчет фазовой функции и прецизионное формирование микрорельефа дифракционного элемента. Оптический элемент разбивается на элементарные области, размер которых не превышает 50 микрон. Расчет микрорельефа в каждой элементарной области базируется на картах высот, полученных из компьютерных 3D моделей формируемых изображений. Для формирования микрорельефа используется электронно-лучевая технология. Точность изготовления многоградационного микрорельефа по глубине составляет 10 нм. При освещении оптического элемента белым светом при наклоне элемента вверх-вниз наблюдатель видит эффект смены двух трехмерных изображений. Кадры видео, отснятые с изготовленного оптического элемента, демонстрируют высокую эффективность разработанного метода синтеза. Разработанные плоские оптические элементы, тиражируемые с помощью стандартного оборудования для массового производства защитных голограмм, могут быть использованы для защиты банкнот, паспортов, ценных бумаг.

Ключевые слова:
компьютерная оптика, дифракционная оптика, оптические защитные элементы, трехмерные изображения, электронно-лучевая литография.

Благодарности:
Исследование выполнено в рамках государственного задания МГУ имени М.В. Ломоносова «Разработка методов решения обратных задач диагностики и синтеза в волновых моделях».

Цитирование:
Гончарский, А.А. Синтез плоских дифракционных элементов для формирования барельефных 3D-изображений / А.А. Гончарский, С.Р. Дурлевич // Компьютерная оптика. – 2026. – Т. 50, № 5. – 1878. – doi: 10.18287/COJ1878.

Citation:
Goncharsky AA, Durlevich SR. Synthesis of Flat Diffractive Elements for 3D-Bas-Relief Images Formation. Computer Optics 2026; 50(5): 1878. doi: 10.18287/COJ1878.

References:

1. Gabor D. A new microscopic principle. Nature 1948; 161(4098): 777-778. DOI: 10.1038/161777a0.
2. Benton SA. Hologram reconstructions with extended incoherent sources. Journal of the Optical Society of America 1969; 59(11): 1545-1546.
3. Denisyuk YuN. On the mapping of the optical properties of an object in the wave field of radiation scattered by it. Doklady Akademii Nauk SSSR 1962; 144(6): 1275-1278. [In Russian]
4. Denisyuk YuN, Sukhanov VI. Hologram recorded in a three-dimensional medium as the most perfect form of image. Soviet Physics Uspekhi 1970; 13(3): 414-415. DOI: 10.1070/PU1970v013n03ABEH004268.
5. van Renesse RL. Optical Document Security. Boston, MA: Artech House; 2005. ISBN: 978-1-58053-258-7.
6. Lancaster IM, Mitchell A. The growth of optically variable features on banknotes. In: van Renesse RL, ed. Proceedings of SPIE 5310, Optical Security and Counterfeit Deterrence Techniques V. SPIE; 2004: 34-45. DOI: 10.1117/12.549893.
7. Lee RA. Pixelgram: An application of electron-beam lithography for the security printing industry. In: Proceedings of SPIE 1504, Holographic Optical Security Systems. SPIE; 1991: 48-54. DOI: 10.1117/12.47117.
8. Goncharsky AA, Goncharsky AV, Durlevich S, Melnik D. 3D-zero-order imaging: A new holographic principle. Optics and Photonics News 2020; 31(12): 57.
9. Rai-Choudhury P, ed. Handbook of Microlithography, Micromachining, and Microfabrication. Volume 1: Microlithography. Bellingham, WA: SPIE Optical Engineering Press; 1997. ISBN: 978-0-8194-2378-8.
10. Goncharsky AV, Goncharsky AA, Durlevich S. Diffractive optical element with asymmetric microrelief for creating visual security features. Optics Express 2015; 23(22): 29184-29192. DOI: 10.1364/OE.23.029184.
11. Firsov A, Firsov A, Loechel B, Erko A, Svintsov A, Zaitsev S. Fabrication of digital rainbow holograms and 3D-imaging using SEM-based electron-beam lithography. Optics Express 2014; 22(23): 28756-28770. DOI: 10.1364/OE.22.028756.
12. Goncharsky AV, Goncharsky AA, Durlevich S. High-resolution full-parallax computer-generated holographic stereogram created by electron-beam technology. Optical Engineering 2017; 56(6): 063105. DOI: 10.1117/1.OE.56.6.063105.
13. Goncharsky A, Goncharsky A, Durlevich S, Melnik D. Synthesis of nano-optical elements for zero-order diffraction 3D-imaging. Scientific Reports 2022; 12: 8639. DOI: 10.1038/s41598-022-12414-y.
14. Basrelief switch effect. Video file. Source: <www.inverseproblems.ru/downloads/bas_switch.mp4 >
15. Goncharsky AV, Goncharsky AA. Computer Optics and Computer Holography. Moscow: Moscow University Press; 2004.
16. Soifer VA, ed. Diffractive Nanophotonics. Boca Raton, FL: CRC Press; 2016. ISBN: 978-0-429-16915-1.
17. Lesem LB, Hirsch PM, Jordan JA. The kinoform: A new wavefront reconstruction device. IBM Journal of Research and Development 1969; 13(2): 150-155. DOI: 10.1147/rd.132.0150.
18. Petrov NI, Danilov VA, Popov VV, Usievich BA. Large positive and negative Goos-Hänchen shifts near the surface plasmon resonance in a subwavelength grating. Optics Express 2020; 28(5): 7552-7565. DOI: 10.1364/OE.386472.
19. Kristensen A, Yang JKW, Bozhevolnyi SI, Link S, Nordlander P, Halas NJ, Mortensen NA. Plasmonic colour generation. Nature Reviews Materials 2017; 2: 16088. DOI: 10.1038/natrevmats.2016.88.
20. Lim KTP, Liu H, Liu Y, Yang JKW. Holographic colour prints for enhanced optical security by combined phase and amplitude control. Nature Communications 2019; 10: 25. DOI: 10.1038/s41467-018-07808-4.
21. Jiang H, Kaminska B, Porras H, Raymond M, Kapus T. Microlens arrays above interlaced plasmonic pixels for optical security devices with high-resolution multicolor motion effects. Advanced Optical Materials 2019; 7(12): 1900237. DOI: 10.1002/adom.201900237.

---

Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20