白光反射全息图研究论文

全息技术的概念最早由盖伯(Gabor)于1948年提出，1962年随着激光器的问世，利思和乌帕特尼克斯(Leith andUpatnieks)在盖伯全息技术的基础上发明了离轴全息术。1969年本顿(Benton)发明了彩虹全息术，掀起以白光显示为特征的全息三维显示新高潮。彩虹全息术与当时发展日趋成熟的全息图模压复制技术的结合便形成了目前风糜世界的全息印刷产业。 经过数十年发展，激光全息防伪产品也从最初的全息防伪标识逐步升级发展为第二代、第三代甚至第四代激光防伪技术。 一、第一代激光防伪技术 第一代激光防伪技术主要用于制作激光模压全息图像防伪标贴。 全息照像是美国科学家伯格（M·J·Buerger）在利用X射线拍摄晶体的原子结构照片时发现的，他与盖伯(Gabor)一起创建了全息照像理论，即利用双光束干涉原理，令物光和另一个与物光相干的光束（参考光束）产生干涉图样即可把位相“合并”上去，从而用感光底片同时记录下位相和振幅，就可以获得全息图像。由于普通光源单色性不好，相干性差，因而使得全息技术发展缓慢，很难拍出令人满意的全息图。直到二十世纪六十年代初激光出现，以其高亮度、高单色性和高相干度特性，迅速推动了全息技术的发展，许多种类的全息图被制作出来，全息理论得到很好的验证。但由于拍摄和再现时的特殊要求，全息技术从诞生之日起，就几乎一直被局限在实验室里。 七十年代末期，人们发现全息图片具有包括三维信息的表面结构（即纵横交错的干涉条纹，这种结构是可以转移到高密度感光底片等材料上去的）。1980年，美国科学家利用压印全息技术，将全息表面结构转移到聚酯薄膜上，从而成功地印制出世界上第一张模压全息图片。这种激光全息图片又称彩虹全息图片，是通过激光制版将影像制作到塑料薄膜上，产生五光十色的衍射效果，使图片具有二维、三维空间感。在普通光线下，图片中隐藏的图像、信息会重现，而当光线从某一特定角度照射时，图片上又会出现新的图像。这种模压全息图片可以像印刷一样大批量快速复制，成本较低，还可以与各类印刷品相结合使用。至此，全息摄影转向社会应用迈出了决定性的一步。 当时这种模压全息图片的制作技术非常先进，只有少数人掌握，于是就被用来制作防伪标识。其防伪的原理是： 1.在激光全息图片拍摄的整个过程中，如果有一项条件不同（如拍摄彩虹全息的条件），则全息标识的效果就会有差异； 2.这种全息图像的全息信息用普通照相无法拍摄，因而全息图案难以复制。 第一个将全息图片用作防伪标识的产品是JohnnyWalkeWhishy（一种威士忌），该酒的销售额较以前增加了45%左右。 激光模压全息防伪技术在八十年代末九十年代初传入我国，1990年至1994年期间，全国各地引进生产线上百条，数量占当时世界生产厂家的一半还多。在引进初期，这种防伪技术确实起到了一定的防伪作用，但随着激光全息图像制作技术的迅速扩散，很快就被造假者从各个方面攻破，激光全息防伪标贴几乎完全失去了防伪能力，激光模压设备也从最初的上千万美元一条剧降至几万元人民币一条。 二、第二代改进型激光全息图像防伪技术 第一代激光全息防伪技术的泛滥，促使人们不得不开始寻求改进现有技术。改进后的技术主要有三种：一是应用计算机图像处理技术改进全息图像；二是透明激光全息图像防伪技术；三是反射激光全息图像防伪技术。 应用计算机图像处理技术改进全息图像 计算机图像处理技术改进激光全息图像经历了两个发展形态，第一形态是计算机合成全息技术，这种技术是将系列普通二维图像经光学成像后，按照全息图像的成像原理进行处理后记录在一张全息记录材料上，从而形成计算机像素全息图像。观察这种像素全息图像时，可在不同的视角看到不同的三维图像，其图形和彩色都具有异常灵活多变的动态效应，并且不受再现光线方向的限制。第二形态是计算机控制直接曝光技术，与普通全息成像不同，这种技术不需要拍摄对象，所需图形完全由计算机生成，通过计算机控制两束相干光束以像素为单位逐点生成全部图案，对不同点可改变双光束之间的夹角，从而制成具有特殊效果的三维全息图。 透明激光全息图像防伪技术 普通的激光全息图像一般是用镀铝的聚酯膜经过模压(也可以先用聚酯薄膜经过模压再镀铝)而成，镀铝的作用是增加反射光的强度使再现图像更加明亮。照明光和观察方向都在观察者这一侧，这样的激光彩虹模压全息图是不透明的。透明激光全息图像实际上就是取消了镀铝层，将全息图像直接模压在透明的聚酯薄膜上。1996年我国公安部将透明激光全息图像应用在居民身份证上，将身份证用透明膜整体覆盖，在光线下观察身份证正面时，不但能看清证件内容，还能看到透明膜上显现出来的二维、三维彩虹全息图像(“长城”及“中国”的中英文字样)。 反射激光全息图像防伪技术： 反射激光全息图像成像原理是将入射激光射到透明的全息乳胶介质上，一部分光作为参考光，另一部分透过介质照亮物体，再由物体散射回介质作为物光，物光和参考光相互干涉，在介质内部生成多层干涉条纹面，介质底片经处理后在介质内部生成多层半透明反射面(例如6微米厚的乳胶层里可以有20多个反射面)，用白光点光源照射全息图，介质内部生成的多层半透明反射面将光反射回来，迎着反射光可以看到原物的虚像，因而称为反射激光全息图。 三、第三代加密全息图像防伪技术 加密全息图像是指采用诸如随机位相编码加密、莫尔编码加密、激光散斑加密等光学图像编码加密技术，对防伪图像进行加密而得到的不可见或变成一些散斑的加密图像。其中经随机位相编码加密的图像是隐形的，只有使用专门的光电解码机才能够显现出原来的图像，目前主要用于各种证卡的防伪。经莫尔编码加密和激光散斑加密的图像只有与解码光栅或解码散斑叠合，才能够显示出原来的图像，可用于一般商品的防伪。 加密全息图像因其不可见或只显现一片噪光，如没有密钥很难破译，所以具有一定的防伪功能。 四、第四代BOPP激光全息防伪收缩膜包装防伪技术 BOPP激光全息防伪收缩膜包装防伪技术，是综合了前三种激光技术而发展起来的新型防伪技术。由于该技术对BOPP收缩膜基材有特殊要求，购买和开发BOPP生产设备造价昂贵，从而在源头上堵住了造假者制假的可能性和可行性。激光全息防伪收缩膜在生产中首创采用宽幅全息透明模压技术与加密全息图像防伪技术相结合，并巧妙解决了热压与基材热收缩的矛盾；在使用中通过BOPP防伪收缩膜两个表面提供热封，将被包装物整体包裹；在拆包时必须先撕开BOPP防伪膜，而这样也就破坏了原防伪膜的完整性。由于该防伪手段技术层面复杂、防伪力度高，工艺精细、外观精美，被中国防伪行业协会激光全息技术专业委员会给予很高的评价。 BOPP激光全息防伪收缩膜的防伪效果比激光全息图像防伪标识要强很多，其防伪寿命更远远长于激光全息图像防伪标识的防伪寿命。因为激光全息图像防伪标识由印刷厂印制，不能确保该母版不从印刷环节外流或非法复制，同时对于制假者来说，激光全息标识可直接购得，既不必设备投资也无需掌握该技术。而使用BOPP激光全息防伪收缩膜进行包装防伪， BOPP生产线高昂的价格和热封型热收缩膜复杂的加工工艺，加上透明全息防伪图像和隐秘的微缩密码，使得那些分散的中小型工厂极难制假。 激光全息防伪技术是近年来在国内外受到普遍关注的一项现代化激光应用技术成果，它以复杂的全息成像原理和色彩斑斓的闪光效果受到消费者的青睐与喜爱。激光全息图像防伪标识与一般印刷商标相比，具有独特的优势与魅力，可广泛应用于轻工、医药、食品、化妆品、电子行业的商标、有价证券、机要证卡及豪华工艺品等的防伪。但国内生产厂家众多且管理极为混乱，很大程度上影响了激光全息图像防伪标识在人们心中的信誉度。而从基材便开始进行防伪处理的BOPP激光全息防伪收缩膜必将取而代之，为国内外透明防伪技术的发展作出应有的贡献。

全息照片的记录是通过光的干涉在底片上成一组正弦光栅的底片，全息照片的再现是通过光的衍射形成的一级条纹和原物光相同的原理成像的！ 通俗地说，当记录的时候，底片是放在焦点处的，这样物光平行入射的时候就会汇聚到一个点上！而记录这个点的时候是把物光的所有的信息（全息）记录下来！ 所以当底片其他地方都没有了，只有这个点的时候底片仍然能够反映出物光的所有的信息！ 再加上干涉的条纹是成正弦分布的，也就是说成带状，物体在底片上形成的是一排这样的点（全息点）！所以只要有那么一小片，则可以再现物体的所有的信息！谓全息照相，就是将激光技术用于照相，在底片上记录下物体的全部光信息，而不像普通照相仅仅是记录物体的某一面投影。因此当底片上的物体重现时，在观看者的眼里显得异常逼真，它产生的视觉效应，完全与观看实物时一模一样。 全息照相的原理，简单地说，主要利用了激光颜色纯这个特点。其实，关于全息照相的理论早在1947年就由英国科学家伽波提出来。但直到亮度高、颜色纯、相干性好的激光问世后，才真正拍摄出全息照相。 全息照相与立体照相是两回事。尽管立体彩色照片看上去色彩鲜艳、层次分明，富有立体感，但它总归仍是单面图像，再好的立体照也代替不了真实的实物。比如，一个正方形木块的立体照，不论我们怎样改变观察角度，横看竖看，看到的只能是照片上的那个画面。但全息照就不同了，我们只要改变一下观察角度，就可以看到这个正方块的六个方面。因为全息技术能将物体的全部几何特征信息都记录在底片上，这也是全息照相最重要的一个特点。 全息照相的第二个特点是能以一斑而知全貌。当全息照片被损坏，即使是大半损坏的情况下，我们仍然可以从剩下的那一小半上看到这张全息照片上原有物体的全貌。这对于普通照片来说就不行，即使是损失一只角，那只角上的画面也就看不到了。 全息照的第三个特点是在一张全息底片上可以分层记录多幅全息照，而且在它们显示画面时不会互相干扰。正是这种分层记录，使得全息照片能够存储巨大的信息量。 全息照片为什么会有这样的一些特点？为什么普通照片没有这些特性呢？这要从拍摄的原理谈起。 假如用一束激光照明一个微小颗粒。从小颗粒上反射出来的光波基本上是不断向外扩大的球面波。我们向小颗粒看去，是明亮的一点。用照相机为这小颗粒照相时，光波通过镜头在底片上形成一个亮点，这一点的亮度与小颗粒反射出来的光强有关。照相底片可以记录下这一点的亮点，但记不下小颗粒在三维空间的位置，印出来的照片上也只有一个亮点。看起来没有一点立体感觉。拍摄全息照片时，不用照相镜头，而是把一束发出平面波的激光和小颗粒反射出的球面波一起照到照相底片上。整个底片都受到光照，它记录下的不是个亮点，而是一组同心圆，当同心圆间隔很小时，看起来，就像是用刀把一个圆萝卜切成一片片薄片，叠在一起，成为一组同心环那样。底片经冲洗后，放到原来的位置，再用拍摄时那束发出平面波的激光，以拍摄时的角度照到底片上，我们可以看到原来放置微小颗粒的位置上有一个亮点。注意！这个亮点在空间，而不是在底片上，我们看到的光就像是从这个亮点发出来的。所以，全息照片记录下来的不仅是一个亮点，还包含亮点的空间位置，或者说记下从亮点发出的整个光波。全部奥妙就在于这种新奇的拍摄方法，在于这一束平行（平面波）激光束。这一激光束，我们称之为参考光束。 因此，任何物体实际上都可以看成是无数个明暗不同的亮点组成的立体图像。用上面的拍摄方法拍成的全息照片就是无数个同心圆组成的复杂图形，看起来也是灰暗的一片。同样，这张全息照片不仅记录了物体各点的明暗，还记下了各点的空间位置。当用参考光束照射冲洗后的底片时，我们看到的光就像是从原物体上发出来的。所以，我们说它记录了有关物体发出的全部光信息，全息照片的名称就是因此而得来的。不过激光全息照片只有在激光照射下，眼睛看上去才有立体的形象，而激光器是一种价格较贵的设备，一张照片要配备一架激光器，除了科研部门、专门的场所中有可能设置外，要普遍、广泛地应用是不可能的。针对这个缺点。科学家不断研究，终于发明了一种在白炽灯光下也能看到全息景象的全息照片。称为白光全息或彩虹全息。