CN103336369A

CN103336369A - 一种拍摄同轴全息透镜的光路系统及其方法

Info

Publication number: CN103336369A
Application number: CN2013102965796A
Authority: CN
Inventors: 滕晓辉; 黄斗兴
Original assignee: Shanghai HongDun Anti-Counterfeit Material Co Ltd
Current assignee: Shanghai HongDun Anti-Counterfeit Material Co Ltd
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2013-10-02

Abstract

本发明涉及一种拍摄同轴全息透镜的光路系统及其方法，包括：三维运动平台(C)、感光胶版(H)、透镜及反光镜，所述感光胶版(H)正前水平方向依次同轴设置有分光棱镜(P)、组合透镜(L5)、大口径凸透镜(L1)、扩束镜Ⅱ(L4)及全反镜(M2)，所述分光棱镜(P)垂直方向依次同轴设置有凸透镜(L2)、扩束镜(L3)及全反镜Ⅱ(M3)，在所述全反镜(M2)、全反镜Ⅱ(M3)的反射光束交聚处设置有连续分束镜(M1)；本发明可以消除半反半透镜的反射造成的噪音干扰。也消除了因光学器件尺寸影响而导致的无法拍摄大面积的同轴全息透镜的因素，具有重量轻、造价低、制造快、易于复制、能多重记录等特点。

Description

一种拍摄同轴全息透镜的光路系统及其方法

[技术领域]

本发明涉及激光防伪全息透镜及其拍摄方法技术领域，具体地说是一种拍摄同轴全息透镜的光路系统及其方法。

[背景技术]

从激光器问世以来，全息技术得到了飞速发展，尤其是在防伪以及包装方面也得到了极大的应用。当今国内的全息防伪技术主要以点阵光刻和全息拍摄为主。全息透镜是用干涉法制作成的一种光学元件。

目前，拍摄同轴透射全息透镜的光路方面存在一些缺陷，比如光路中的半反半透镜产生的噪音难以避免，全息透镜的尺寸受光学器件尺寸的限制因素太大，立体感不强等。一些拍摄透镜阵列的光路系统搭建起来比较复杂，对激光器功率以及光学器件要求也很高，并且有的拍摄方式需要订做光学器件，周期较长，成本较高。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足，而提供一种拍摄同轴全息透镜的光路系统及其方法，从而解决了以往拍摄全息透镜时无法避免的噪音问题。同时，也消除了因光学器件尺寸影响而导致的无法拍摄大面积的同轴全息透镜的因素。另外，在三维运动平台的精确控制下，可以完成一系列透镜阵列的拍摄。

为实现上述目的设计一种拍摄同轴全息透镜的光路系统，包括：三维运动平台C、安装在三维运动平台C上的感光胶版H、透镜及反光镜，所述感光胶版H正前水平方向依次同轴设置有分光棱镜P、组合透镜L5、大口径凸透镜L1、扩束镜ⅡL4及全反镜M2，所述分光棱镜P垂直方向依次同轴设置有凸透镜L2、扩束镜L3及全反镜ⅡM3，在所述全反镜M2、全反镜ⅡM3的反射光束交聚处设置有连续分束镜M1。

所述扩束镜ⅡL4焦点位置处设有针孔滤波器S1，所述扩束镜L3焦点位置处设有针孔滤波器ⅡS2。

所述大口径凸透镜L1、扩束镜ⅡL4之间同轴上设有可调光阑A1，所述凸透镜L2、扩束镜L3之间同轴上设有可调光阑ⅡA2。

所述组合透镜L5的通光口径：60mm，相对口径：1.2，外形尺寸：Φ78mm×74.2mm，透光率：≥80%，畸变：≤0.01%。

一种拍摄同轴全息透镜的方法，包括以下步骤：

1)、光路系统搭建：用连续分束镜M1将激光器的激光光束分成相互正交的物光和参考光，所述物光经过全反镜M2后，光轴垂直于感光胶版H的平面，所述物光然后依次经过扩束镜ⅡL4、大口径凸透镜L1、组合透镜L5及分光棱镜P；所述参考光经过全反镜ⅡM3、扩束镜L3及凸透镜L2，并与物光以90°的夹角会聚于分光棱镜P的中心位置；之后，使用光功率计测出感光胶版H平面处的两束光光强，调节连续分束镜M1使光强比接近1：1；

2)、拍摄：根据测得的光强，计算出曝光时间，设定好快门参数，静台一段时间后进行曝光；

3)、显影：所有透镜拍摄完成后，将感光胶版取下，放入配置好的显影液中进行显影，然后取出用去离子水冲洗干净，并用干净的压缩空气吹干。

步骤1)中，所述物光经过扩束镜ⅡL4后通过针孔滤波器S1进行滤波；所述参考光经过扩束镜L3后通过针孔滤波器ⅡS2进行滤波。

步骤1)中，所述物光经过扩束镜ⅡL4后通过可调光阑A1进行阻挡杂散光；所述参考光经过扩束镜L3后通过可调光阑ⅡA2进行阻挡杂散光。

步骤1)中，所述激光器为波长442nm的氦镉激光器。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

1、采用了分光棱镜代替以往光路中利用半反半透镜实现同轴的方式。这样可以消除半反半透镜的反射造成的噪音干扰。

2、根据光栅方程d=kλ/[2sin(θ/2)]可知(如图1)，物光和参考光的曲率相差越大，全息透镜的效果越明显。本发明将两束光波的曲率差尽量扩大，达到更强的立体效果。

3、通过三维运动平台，精确控制平台走距，可拍摄一系列尺寸不等的透镜阵列。

3、本发明具有重量轻、造价低、制造快、易于复制、能多重记录等特点。

[附图说明]

图1是本发明的全息透镜拍摄原理图；

图2是本发明的同轴透射全息透镜光路系统示意图；

图3是本发明的透镜阵列拍摄示意图；

图中：M1为连续分束镜、M2为全反镜(442nm)、M3为全反镜Ⅱ(442nm)、L3为40×扩束镜、L4为40×扩束镜Ⅱ、S1针孔滤波器(20um)、S2为针孔滤波器Ⅱ(20um)、A1可调光阑、A2为可调光阑Ⅱ、L1为大口径凸透镜(直径150mm，焦距400mm)、L2为凸透镜(直径100mm，焦距180mm)、L5为组合透镜(通光口径60mm，相对口径：1.2，外形尺寸：Φ78mm×74.2mm，适用波长：442nm，透光率：≥80%，畸变：≤0.01%)、P为分光棱镜、H为感光胶版、C为三维运动平台、W为全息透镜。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

如图2所示，本发明包括：三维运动平台C、安装在三维运动平台C上的感光胶版H、透镜及反光镜，所述感光胶版H正前水平方向依次同轴设置有分光棱镜P、组合透镜L5、大口径凸透镜L1、扩束镜ⅡL4及全反镜M2，所述分光棱镜P垂直方向依次同轴设置有凸透镜L2、扩束镜L3及全反镜ⅡM3，在所述全反镜M2、全反镜ⅡM3的反射光束交聚处设置有连续分束镜M1。所述扩束镜ⅡL4焦点位置处设有针孔滤波器S1，所述扩束镜L3焦点位置处设有针孔滤波器ⅡS2。所述大口径凸透镜L1、扩束镜ⅡL4之间同轴上设有可调光阑A1，所述凸透镜L2、扩束镜L3之间同轴上设有可调光阑ⅡA2。

本发明的核心表现为通过分光棱镜将物光和参考光合并到一起，让其同轴。同时借助于三维运动平台来完成全息透镜阵列的拍摄制作。如图2所示，具体制作步骤如下：

1、光路系统搭建：用连续分束镜M1将激光光束分成相互正交的物光和参考光。物光经过全反镜M2后，光轴垂直于感光胶版H的平面。参考光经过全反镜ⅡM3与物光以90°的夹角会聚于分光棱镜P的中心位置。通过扩束镜ⅡL4对物光进行扩束，然后用大口径凸透镜L1将扩束光线会聚到组合透镜L5中。参考光经过全反镜M3反射后由扩束镜L3进行扩束，再经过凸透镜L2对其准直。使用光功率计测出感光胶版H平面处的两束光光强，调节连续分束镜M1使光强比接近1：1。

需要用针孔滤波器S1和针孔滤波器ⅡS2分别对扩束镜L3和扩束镜ⅡL4进行滤波。

为挡住杂散光，降低噪音，提高信噪比。分别在两扩束镜后面分别放置可调光阑A1和可调光阑ⅡA2。

2、拍摄：根据测得的光强，计算出曝光时间，设定好快门参数。静台一段时间后便可以进行曝光。每完成一次拍摄，都要根据透镜间距通过三维运动平台C移动感光胶版，并重复上述静台、曝光动作(如图3所示)。

3、显影：所有透镜拍摄完成后，将感光胶版取下，放入配置好的显影液中进行显影，待图像亮度达到最亮即停止显影，取出用去离子水冲洗干净，并用干净的压缩空气吹干。(注：显影时间一般为20～30S)。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种拍摄同轴全息透镜的光路系统，包括：三维运动平台(C)、安装在三维运动平台(C)上的感光胶版(H)、透镜及反光镜，其特征在于：所述感光胶版(H)正前水平方向依次同轴设置有分光棱镜(P)、组合透镜(L5)、大口径凸透镜(L1)、扩束镜Ⅱ(L4)及全反镜(M2)，所述分光棱镜(P)垂直方向依次同轴设置有凸透镜(L2)、扩束镜(L3)及全反镜Ⅱ(M3)，在所述全反镜(M2)、全反镜Ⅱ(M3)的反射光束交聚处设置有连续分束镜(M1)。

2.如权利要求1所述的拍摄同轴全息透镜的光路系统，其特征在于：所述扩束镜Ⅱ(L4)焦点位置处设有针孔滤波器(S1)，所述扩束镜(L3)焦点位置处设有针孔滤波器Ⅱ(S2)。

3.如权利要求1所述的拍摄同轴全息透镜的光路系统，其特征在于：所述大口径凸透镜(L1)、扩束镜Ⅱ(L4)之间同轴上设有可调光阑(A1)，所述凸透镜(L2)、扩束镜(L3)之间同轴上设有可调光阑Ⅱ(A2)。

4.如权利要求1、2或3所述的拍摄同轴全息透镜的光路系统，其特征在于：所述组合透镜(L5)的通光口径：60mm，相对口径：1.2，外形尺寸：Φ78mm×74.2mm，透光率：≥80%，畸变：≤0.01%。

5.一种拍摄同轴全息透镜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、光路系统搭建：用连续分束镜(M1)将激光器的激光光束分成相互正交的物光和参考光，所述物光经过全反镜(M2)后，光轴垂直于感光胶版(H)的平面，所述物光然后依次经过扩束镜Ⅱ(L4)、大口径凸透镜(L1)、组合透镜(L5)及分光棱镜(P)；所述参考光经过全反镜Ⅱ(M3)、扩束镜(L3)及凸透镜(L2)，并与物光以90°的夹角会聚于分光棱镜(P)的中心位置；之后，使用光功率计测出感光胶版(H)平面处的两束光光强，调节连续分束镜(M1)使光强比接近1：1；

6.如权利要求5所述的拍摄方法，其特征在于：步骤1)中，所述物光经过扩束镜Ⅱ(L4)后通过针孔滤波器(S1)进行滤波；所述参考光经过扩束镜(L3)后通过针孔滤波器Ⅱ(S2)进行滤波。

7.如权利要求5或6所述的拍摄方法，其特征在于：步骤1)中，所述物光经过扩束镜Ⅱ(L4)后通过可调光阑(A1)进行阻挡杂散光；所述参考光经过扩束镜(L3)后通过可调光阑Ⅱ(A2)进行阻挡杂散光。

8.如权利要求5所述的拍摄方法，其特征在于：步骤1)中，所述激光器为波长442nm的氦镉激光器。