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CN114994937A - 一种全息防伪图制作装置及制作方法 - Google Patents

一种全息防伪图制作装置及制作方法 Download PDF

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CN114994937A CN202210729096.XA CN202210729096A CN114994937A CN 114994937 A CN114994937 A CN 114994937A CN 202210729096 A CN202210729096 A CN 202210729096A CN 114994937 A CN114994937 A CN 114994937A
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Abstract

本发明提供了一种全息防伪图制作装置及制作方法，涉及激光全息防伪技术领域，一种全息防伪图制作装置，包括依次设置的光源、衍射光学元件、透镜元件和感光材料，所述衍射光学元件设置在光源和透镜元件之间，所述感光材料设置在透镜元件之后；其中所述光源用于为衍射光学元件提供入射光；所述衍射光学元件用于衍射光源产生多个方向、多个角度的衍射光波；所述透镜元件用于会聚光波；所述感光材料用于生成全息图。本发明制作装置简单，生成全息防伪图效果优异，本发明制作方法简单且可靠，制得的全息效果独特，立体感强，同行很难仿制，防伪效果优异，易于推广应用。

Description

一种全息防伪图制作装置及制作方法
技术领域
本发明涉及激光全息防伪技术领域，具体涉及一种全息防伪图制作装置及制作方法。
背景技术
传统的全息制版采用两步光学成像过程。首先记录介质上的全息图，然后在适当的照明光源下从全息图再现出物体的像。其中，记录过程是光的干涉原理，激光器发出的光经过分束器以后，一束光为物光，另一束为参考光，两束光经过干涉形成全息图。现有技术形成的全息干涉条纹一般较规则，随机性不强，易仿制。因此需要研发设计一种可生成防伪效果优异的全息防伪图制作装置。
发明内容
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
一种全息防伪图制作装置，包括依次设置的光源、衍射光学元件、透镜元件和感光材料，所述衍射光学元件设置在光源和透镜元件之间，所述感光材料设置在透镜元件之后；其中所述光源用于为衍射光学元件提供入射光；所述衍射光学元件用于衍射光源产生多个方向、多个角度的衍射光波；所述透镜元件用于会聚光波；所述感光材料用于生成全息图。
优选的，所述光源为激光发生器。
优选的，所述衍射光学元件为两个或为两个以上，前一个所述衍射光学元件产生的衍射光波为后一个衍射光学元件的入射光波。
优选的，所述衍射光学元件为含有不同方向、不同频率的衍射光栅互相叠加的光栅片。
优选的，所述透镜为有像差的透镜，所述透镜用于产生基于像差的畸变，用于提高防伪性能。
优选的，所述透镜为凸透镜。
一种全息防伪图的制作方法，包括以下步骤：
步骤a，制作衍射光学元件；
步骤b，光路调制，将步骤a获得的2个或2个以上的衍射光学元件设置在光路中依次排列，进行自定义双重或多重调制；
步骤c，调制光会聚，将步骤b获得的调制光波通过透镜会聚；
步骤d，制作全息图，将步骤c会聚的调制光波照射到感光材料母版上，生成全息图。
优选的，所述步骤a中，衍射光学元件是一种含有不同方向、不同频率的衍射光栅互相叠加的光栅片，光波经过衍射光学元件后用于产生多个方向、多个角度的衍射光波。
优选的，所述步骤b中，2个或2个以上的衍射光学元件依次排列，光波经过前一个衍射光学元件产生的衍射光波，为后一个衍射光学元件的入射光波，光波经过多个衍射光学元件产生的衍射光波为透镜的入射光波，通过透镜会聚后形成光场。
优选的，所述步骤c中，在合适的位置放置透镜用以会聚光波，透镜为有像差的透镜，以产生基于像差的畸变光波，用于提高防伪性能，透镜的焦距及孔径比的与全息图的大小和衍射光场的大小匹配。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种全息防伪图制作装置及制作方法，本发明制作装置简单，生成全息防伪图效果优异，本发明制作方法简单且可靠，制得的全息效果独特，立体感强，同行很难仿制，防伪效果优异，易于推广应用。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为本发实施例一衍射光学元件衍射光束的效果图；
图3为本发实施例二衍射光学元件衍射光束的效果图；
图4为本发明实施例一全息防伪效果图；
图5为本发明实施例二全息防伪效果图。
图中：1、光源，2、衍射光学元件，3、透镜，4、感光材料。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详细说明以下实施例仅用于更清楚的说明本发明的技术方案，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属本发明的保护范围。
实施例一
如图1～图5所示，本发明提供了一种全息防伪图制作装置及制作方法，一种全息防伪图制作装置包括依次设置的光源1、衍射光学元件2、透镜元件3和感光材料4，所述衍射光学元件2设置在光源1和透镜元件3之间，所述感光材料4设置在透镜元件3之后；其中所述光源1用于为衍射光学元件2提供入射光；所述衍射光学元件2用于衍射光源产生多个方向、多个角度的衍射光波；所述衍射光学元件2为光束分光衍射光学元件，用于对光束分光衍射成不同方向不同角度的多个光束。所述透镜元件3用于会聚光波；所述感光材料4用于生成全息图。本发明实施例中应用的衍射光栅是一种利用衍射现象的光学器件，即衍射光学的一种。它包含一个周期性结构，导致空间变化的光学幅度和/或相位变化。最常见的是反射光栅，其中反射表面具有周期性的表面起伏，导致与位置相关的相位变化。然而，也有透射光栅，其中透射光获得与位置相关的相位变化，这也可能来自表面起伏，或者来自全息(干涉)图案。本发明实施例采用的是发生在表面或表面附近的衍射光栅。其中衍射发生在大块材料内部。本发明实施例中所述衍射光学元件2采用的是由多个衍射光栅合成的光栅片，每个衍射光栅衍射的方向和频率都不相同，因此加工而成的衍射光学元件2为含有不同方向、不同频率的衍射光栅相互叠加的光栅片。传统的光栅的制作方法包括传统技术基于划线引擎，这是一种高精度机器，可在金属表面上机械压印所需的表面浮雕(凹槽结构)，例如，使用金刚石尖端。虽然这种刻线光栅很难用非常小的线间距制造，但它们可用于具有高衍射效率和宽带宽的坚固金属闪耀光栅。在光栅光谱仪中使用的一个缺点是，由于表面不规则，它们会导致大量的杂散光。此外，难以确保大面积的高均匀性。激光微加工也可用于制作浮雕光栅，尽管尺寸稍大——主要适用于长波长应用。全息表面光栅是用光刻技术(或有时用电子束光刻)制成的，它允许更精细的光栅结构。简单的全息光栅具有正弦相位变化和低衍射效率，但它们只产生很少的杂散光，因为它们的表面可以非常规则。它们可以由多种硬质材料制成，例如二氧化硅和各种半导体，并且先进的制造技术可以生产精心控制的结构，本发明实施例中衍射光学元件可以采用由光刻技术制成的全息光栅合成光栅片。例如闪耀光栅。大面积上的高度均匀性是可能的。全息体光栅在透明介质中具有周期性的折射率变化。它们具有高衍射效率和低杂散光，但对温度和湿度的变化很敏感。它们对湿度的敏感性可以通过用合适的表面层密封来降低。也可以从单个主光栅复制许多光栅，主光栅本身可以用刻线引擎或全息技术制造。复制过程(通常涉及某种类型的铸造)可以比母版的制造快得多，因此该方法非常适合大规模生产。
所述光源1为激光发生器。
所述衍射光学元件2为两个或为两个以上，前一个所述衍射光学元件2产生的衍射光波为后一个衍射光学元件2的入射光波。
所述衍射光学元件2为含有不同方向、不同频率的衍射光栅互相叠加的光栅片。
所述透镜3为有像差的透镜，所述透镜3用于产生基于像差的畸变，用于提高防伪性能。所述透镜3为凸透镜。
如图1和图2所示，一种全息防伪图的制作方法，包括以下步骤：
步骤a，制作衍射光学元件；衍射光学元件2的制备方法是：可采用光刻技术制作全息光栅合成的光栅片。传统的光栅的制作方法包括传统技术基于划线引擎，这是一种高精度机器，可在金属表面上机械压印所需的表面浮雕(凹槽结构)，例如，使用金刚石尖端。虽然这种刻线光栅很难用非常小的线间距制造，但它们可用于具有高衍射效率和宽带宽的坚固金属闪耀光栅。在光栅光谱仪中使用的一个缺点是，由于表面不规则，它们会导致大量的杂散光。此外，难以确保大面积的高均匀性。激光微加工也可用于制作浮雕光栅，尽管尺寸稍大——主要适用于长波长应用。全息表面光栅是用光刻技术(或有时用电子束光刻)制成的，它允许更精细的光栅结构。简单的全息光栅具有正弦相位变化和低衍射效率，但它们只产生很少的杂散光，因为它们的表面可以非常规则。它们可以由多种硬质材料制成，例如二氧化硅和各种半导体，并且先进的制造技术可以生产精心控制的结构，本发明实施例中衍射光学元件可以采用由光刻技术制成的全息光栅合成光栅片。例如闪耀光栅。大面积上的高度均匀性是可能的。全息体光栅在透明介质中具有周期性的折射率变化。它们具有高衍射效率和低杂散光，但对温度和湿度的变化很敏感。它们对湿度的敏感性可以通过用合适的表面层密封来降低。也可以从单个主光栅复制许多光栅，主光栅本身可以用刻线引擎或全息技术制造。复制过程(通常涉及某种类型的铸造)可以比母版的制造快得多，因此该方法非常适合大规模生产。衍射光学元件2为一种含有不同方向、不同频率的衍射光栅互相叠加的光栅片，光波经过衍射光学元件后能够产生多个方向、多个角度的衍射光波。最终制作的光栅片具有将单束光会聚成多束光的效果，衍射效果图如图2所示的效果。
步骤b，光路调制，将步骤a获得的2个或2个以上的衍射光学元件2设置在光路中依次排列，进行自定义双重或多重调制；光波经过前一个衍射光学元件2产生的衍射光波，为后一个衍射光学元件2的入射光波，光波经过多个衍射光学元件2产生的衍射光波为透镜3的入射光波，以此类推形成光场。
步骤c，调制光会聚，将步骤b获得的调制光波通过透镜3会聚。在合适的位置上放置合适的透镜以会聚光波，本发明实施例中透镜3优先使用有像差的透镜以产生基于像差的畸变提高防伪性能，透镜3的焦距及孔径比的选择与全息图的大小和衍射光场的大小相匹配。
步骤d，制作全息图，将步骤c会聚的调制光波照射到感光材料母版上，生成全息图。生成的全息防伪效果图如图4所示。
所述步骤a中，衍射光学元件2是一种含有不同方向、不同频率的衍射光栅互相叠加的光栅片，光波经过衍射光学元件2后用于产生多个方向、多个角度的衍射光波。
所述步骤b中，2个或2个以上的衍射光学元件2依次排列，光波经过前一个衍射光学元件2产生的衍射光波，为后一个衍射光学元件2的入射光波，光波经过多个衍射光学元件2产生的衍射光波为透镜3的入射光波，通过透镜3会聚后形成光场。
所述步骤c中，在合适的位置放置透镜3用以会聚光波，透镜3为有像差的透镜，以产生基于像差的畸变光波，用于提高防伪性能，透镜3的焦距及孔径比的与全息图的大小和衍射光场的大小匹配。
实施例二
如图1～图5所示，本发明提供了一种全息防伪图制作装置及制作方法，一种全息防伪图制作装置包括依次设置的光源1、衍射光学元件2、透镜元件3和感光材料4，所述衍射光学元件2设置在光源1和透镜元件3之间，所述感光材料4设置在透镜元件3之后；其中所述光源1用于为衍射光学元件2提供入射光；所述衍射光学元件2用于衍射光源产生多个方向、多个角度的衍射光波；所述透镜元件3用于会聚光波；所述感光材料4用于生成全息图。
所述光源1为激光发生器。
所述衍射光学元件2为两个或为两个以上，前一个所述衍射光学元件2产生的衍射光波为后一个衍射光学元件2的入射光波。
所述衍射光学元件2为含有不同方向、不同频率的衍射光栅互相叠加的光栅片。
所述透镜3为有像差的透镜，所述透镜3用于产生基于像差的畸变，用于提高防伪性能。所述透镜3为凸透镜。
如图1和图3所示，一种全息防伪图的制作方法，包括以下步骤：
步骤a，制作衍射光学元件2；衍射光学元件2的制备方法是：
衍射光学元件为一种含有不同方向、不同频率的衍射光栅互相叠加的光栅片，光波经过衍射光学元件后能够产生多个方向、多个角度的衍射光波。最终制作的光栅片具有将单束光会聚成多束光的效果，衍射效果图如图3所示的效果。
步骤b，光路调制，将步骤a获得的2个或2个以上的衍射光学元件2设置在光路中依次排列，进行自定义双重或多重调制；光波经过前一个衍射光学元件2产生的衍射光波，为后一个衍射光学元件2的入射光波，光波经过多个衍射光学元件2产生的衍射光波为透镜3的入射光波，以此类推形成光场。
步骤c，调制光会聚，将步骤b获得的调制光波通过透镜3会聚。在合适的位置上放置合适的透镜以会聚光波，本发明实施例中透镜3优先使用有像差的透镜以产生基于像差的畸变提高防伪性能，透镜3的焦距及孔径比的选择与全息图的大小和衍射光场的大小相匹配。
步骤d，制作全息图，将步骤c会聚的调制光波照射到感光材料母版上，生成全息图。生成的全息防伪效果图如图5所示。
所述步骤a中，衍射光学元件2是一种含有不同方向、不同频率的衍射光栅互相叠加的光栅片，光波经过衍射光学元件2后用于产生多个方向、多个角度的衍射光波。
所述步骤b中，2个或2个以上的衍射光学元件2依次排列，光波经过前一个衍射光学元件2产生的衍射光波，为后一个衍射光学元件2的入射光波，光波经过多个衍射光学元件2产生的衍射光波为透镜3的入射光波，通过透镜3会聚后形成光场。
所述步骤c中，在合适的位置放置透镜3用以会聚光波，透镜3为有像差的透镜，以产生基于像差的畸变光波，用于提高防伪性能，透镜3的焦距及孔径比的与全息图的大小和衍射光场的大小匹配。
当然，上述实施例说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全息防伪图制作装置，其特征在于：
包括依次设置的光源(1)、衍射光学元件(2)、透镜元件(3)和感光材料(4)，所述衍射光学元件(2)设置在光源(1)和透镜元件(3)之间，所述感光材料(4)设置在透镜元件(3)之后；
其中所述光源(1)用于为衍射光学元件(2)提供入射光；
所述衍射光学元件(2)用于衍射光源产生多个方向、多个角度的衍射光波；
所述透镜元件(3)用于会聚光波；
所述感光材料(4)用于生成全息图。
2.根据权利要求1所述的一种全息防伪图制作装置，其特征在于：
所述光源(1)为激光发生器。
3.根据权利要求1所述的一种全息防伪图制作装置，其特征在于：
所述衍射光学元件(2)为两个或为两个以上，前一个所述衍射光学元件(2)产生的衍射光波为后一个衍射光学元件(2)的入射光波。
4.根据权利要求3所述的一种全息防伪图制作装置，其特征在于：
所述衍射光学元件(2)为含有不同方向、不同频率的衍射光栅互相叠加的光栅片。
5.根据权利要求1所述的一种全息防伪图制作装置，其特征在于：
所述透镜(3)为有像差的透镜，所述透镜(3)用于产生基于像差的畸变，用于提高防伪性能。
6.根据权利要求5所述的一种全息防伪图制作装置，其特征在于：
所述透镜(3)为凸透镜。
7.一种全息防伪图的制作方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤a，制作衍射光学元件(2)；
步骤b，光路调制，将步骤a获得的2个或2个以上的衍射光学元件(2)设置在光路中依次排列，进行自定义双重或多重调制；
步骤c，调制光会聚，将步骤b获得的调制光波通过透镜(4)会聚；
步骤d，制作全息图，将步骤c会聚的调制光波照射到感光材料母版上，生成全息图。
8.根据权利要求7所述的一种全息防伪图的制作方法，其特征在于：
所述步骤a中，衍射光学元件(2)是一种含有不同方向、不同频率的衍射光栅互相叠加的光栅片，光波经过衍射光学元件(2)后用于产生多个方向、多个角度的衍射光波。
9.根据权利要求7所述的一种全息防伪图的制作方法，其特征在于：
所述步骤b中，2个或2个以上的衍射光学元件(2)依次排列，光波经过前一个衍射光学元件(2)产生的衍射光波，为后一个衍射光学元件(2)的入射光波，光波经过多个衍射光学元件(2)产生的衍射光波为透镜(3)的入射光波，通过透镜(3)会聚后形成光场。
10.根据权利要求7中所述的一种全息防伪图的制作方法，其特征在于：
所述步骤c中，在合适的位置放置透镜(3)用以会聚光波，透镜(3)为有像差的透镜，以产生基于像差的畸变光波，用于提高防伪性能，透镜(3)的焦距及孔径比的与全息图的大小和衍射光场的大小匹配。
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