CN103605854A - 一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电数字数据处理技术领域，具体是一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法，根据设计原理基于贝塞尔曲线函数，经过多次迭代运算并将其转换为特殊格式的文件，利用全息制版系统，通过激光刻蚀技术将其实现。本发明同现有技术相比，其优点在于本发明可广泛应用于全息防伪领域。首先通过软件设计出所需的矢量曲线，然后把曲线解析为特定格式的文件，并导入全息制版系统，通过激光刻蚀技术将其实现。该方法制作的矢量全息曲线具有极高的分辨率，线条边缘光滑无“锯齿”现象，并能够实现象元随曲线变化而相应偏转，以及线条颜色的变化。同时可以大大缩短了制版周期，宏观效果明显，防伪等级高。

Description

一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法

[技术领域]

本发明涉及电数字数据处理技术领域，具体是一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法。 

[背景技术]

激光全息作为防伪领域重要的技术之一，现已普遍应用于各种卡证，商品的防伪包装上面。其最大的特点就是外观效果明显，易于识别。然而随着时间推移，以前的全息防伪技术必然会被越来越多的人掌握，导致防伪功能减弱。目前我们国内主要的防伪技术仍然以点阵全息制版技术为主，另外还发展起了一些基于空间光调制器的激光直写技术等。这些技术在制作全息曲线时都存在一定的优缺点。点阵全息制版技术的优点是制版速度快，制版面积大，但由于象元尺寸的限制，分辨率通常只有2500DPI左右，通过该技术制作出来的线条边缘有明显的“锯齿”现象，如图1所示。而激光直写技术具有很高的分辨率，可以达到20000DPI以上。但是局限于空间光调制器的刷新频率等因素，该技术系统的曝光速度难以提高，因此制版周期很长，制版面积小。 

[发明内容]

本发明的目的就是为了解决现有技术中矢量全息曲线制作容易产生锯齿及刷新频率、曝光速度不足等缺陷，提供一种制版速度快，制版面积大，而且分辨率也大大提高的一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法，包括计算机及制图服务工具，其特征在于包括下列步骤：a.首先通过作图软件设计所 需要的任意形状的几何曲线，并在几何曲线上添加若干个控制点，完后以矢量图形的格式存储；b.将上述矢量图形解析为便于全息制版系统的读取的文件格式；c.解析时根据制作需要设置矢量线条颜色或全息几何线条颜色、象元转动角度和象元点距参数；d.最后通过全息制版系统，采用激光刻蚀工艺将其实现。 

所述的象元转动角度和象元点距获取方法如下： 

任何一条曲线看成是有无数段小直线段构成，每个小线段均有起点位置和终点位置信息，根据信息确定线段的斜率和法线，依据法线的矢量方向可确定光孔的角度方向，假设一条线段的起点p1和终点p2坐标分别为（x1,y1）；（x2,y2），线段的斜率为K1＝（y2-y1）/（x2-x1），过p2点垂直于过p1,p2点的所连直线的斜率k2由二条垂直相交直线斜率乘积为－1，可得到k1*k2＝－1得到k2=-1/k1； 

依据步骤a继而确定曲线上任何一点的法线，通过一个单轴电机根据曝光点法线的矢量方向旋转，配合曝光系统和定位系统，可以得到基于矢量曲线路径的象元可变角度的曲线。 

基于矢量曲线路径的象元可变角度的曲线转换成可进行曝光控制的光刻文件； 

所述的光刻文件包括象元转动角度和象元点距参数。 

所述的矢量全息几何曲线的制作方法根据设计原理基于贝塞尔曲线函数，经过多次迭代运算并将其转换为特殊格式的文件，利用全息制版系统，通过激光刻蚀技术将其实现。 

所述的任意形状的几何曲线分为直线段，圆和样条曲线；所述的象元的形状为正方形或圆形或字体或图形；所述的几何曲线的位置和形状由起始点坐标、控制点，以及该处线段的斜率控制。 

所述的若干个控制点的密度，间距在0.1～1.0mm之间，相邻两点之间间距并非固定一致。 

所述的矢量图形解析后被分解成无数的小的直线段。 

所述的矢量线条颜色由曲线自身的颜色值控制，其颜色变化范围为0～254，对应全息制版的观察角度范围为0～90°。 

所述的象元点距的尺寸大于或等于全息制版系统中实际象元的尺寸。 

所述的象元转动角度同样由曲线自身颜色值控制，其颜色变化范围为0～254，对应全息制版的象元转动角度范围为-90°～90°。 

所述的全息制版系统的平台运行方式为X-Y轴沿矢量线条方向同时运行，而非扫描式运行。 

本发明同现有技术相比，其优点在于本发明可广泛应用于全息防伪领域。首先通过软件设计出所需的矢量曲线，然后把曲线解析为特定格式的文件，并导入全息制版系统，通过激光刻蚀技术将其实现。该方法制作的矢量全息曲线具有极高的分辨率，线条边缘光滑无“锯齿”现象，并能够实现象元随曲线变化而相应偏转，以及线条颜色的变化。同时可以大大缩短了制版周期，宏观效果明显，防伪等级高。 

[附图说明]

图1是采用现有技术方法制作出的容易产生锯齿的图形示意图； 

图2是采用本发明方法绘制出的矢量全息曲线示意图； 

图3是本发明中贝塞尔曲线函数的示意图； 

图4是采用本发明方法通过多次迭代运算并将其转换成特殊格式的文件，利用全息制版系统，通过激光刻蚀技术实现的实施例示意图； 

图5是本发明实施例中在画好的曲线上添加合适密度的控制点示意图； 

图6是本发明实施例中矢量线条颜色由曲线自身的颜色值控制示意图； 

图7是本发明实施例中象元的形状示意图； 

指定图2为本发明的摘要附图。 

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

本发明所提出的一种矢量全息曲线的制作方法主要应用在全息防伪和产品包装等领域。其设计原理基于贝塞尔曲线函数，如图3所示，通过多次迭代运算并将其转换成特殊格式的文件，利用全息制版系统，通过激光刻蚀技术将其实现，如图4所示。全息制版系统是利用全息学原理制作全息图母版的技术，含彩虹全息技术、光信息处理及光学变换技术、色彩控制及多通道技术、计算全息技术及脉冲全息技术等。全息图像制版采用先进的计算机制图系统、像素 全息制作系统，可以制作各种2D、2D/3D、真彩色、3D立体全息及数码像素制版，并可融合多种加密手段技术，为广大激光镭射图像印刷企业制作各种高质量的母版，全息图像图像清晰、色彩绚丽，普通制版是传统的镭射制版技术，把成像光刻成普通版，包括1D、2D、2D/3D真彩色，3D立体全息制版。本发明的方法步骤为，先是通过作图软件画出所需要的任意形状的几何曲线，包括直线段、圆和样条曲线等类型，并在画好的曲线上添加合适密度的控制点，如图5所示，完后以矢量图形的格式存储。将上述矢量线条解析为特定格式的文件，便于全息制版系统的读取。解析时根据制作需要设置矢量线条颜色或全息几何线条颜色、象元转动角度、和点距等参数。最后通过全息制版系统，采用激光刻蚀工艺将其实现。激光刻蚀技术是利用强激光作为热源对物体加热，使物体快速升温，从而对其加工的技术，主要应用于发生气化等物理过程。激光刻蚀技术具有非接触、无污染和可实现微米线度精细加工的特点。其基本原理是将高光束质量的小功率激光束聚焦成极小光斑，在焦点处形成很高的功率密度，使材料在瞬间汽化蒸发，形成孔、缝、槽。象元是反映影像特征的重要标志。象元是同时具有空间特征和波谱特征的数据元，其几何意义是其数据值确定所代表的地面面积；物理意义是其波谱变量代表该象元内在某一特定波段中波谱响应的强度。即同一象元内的地物，只有一个共同灰度值。象元大小决定了数字影像的影像分辨率和信息量，象元小，影像分辨率高，信息量大；反之，影像分辨率低，信息量小。本发明中几何曲线的位置和形状由起始点坐标、控制点，以及该处线段的斜率等参数控制。控制点的密度，在此一般间距在0.1～1.0mm之间，相邻两点之间间距并非固定一致。矢量图形解析后实际被分解成无数的小的直线段。矢量线条颜色由曲线自身的颜色值控制，如图6所示，其颜色变化范围为0～254，对应全息制版的观察角度范围为0～90°。象元点距 的尺寸通常大于或等于全息制版系统中实际象元的尺寸，其具体情况根据设计要求进行设置。象元的形状并不局限于正方形或者圆形等，可以是任何形状，包括各种字体和图形等，如图7所示。象元转动角度同样由曲线自身颜色值控制，其颜色变化范围为0～254，对应全息制版的象元转动角度范围为-90°～90°。全息制版系统的平台运行方式为X-Y轴沿矢量线条方向同时运行，而非扫描式运行。 

按照上述步骤，具体实施如下： 

首先通过矢量作图软件，设计出所需要的几何曲线，包括直线段和任意形状的样条曲线。然后对其添加控制点，控制点的密度要适中，通常约每0.1～1.0mm的距离需要添加一个控制点，如此可以保持曲线的准确性。但控制点之间的距离并非需要一致，必须依据线条各处的曲率变化而定。 

为方便机器读取，将上述曲线解析成特殊格式的文件。解析前需要设置矢量全息线条颜色、象元转动角度和象元点距等参数。其中线条的颜色和象元转动的角度都是由文件中线条自身的颜色值控制。而象元点距的大小根据设计要求，一般大于或等于全息制版系统中实际的象元尺寸。 

解析后的文件中的信息包括几何曲线的类型、起始点坐标、控制点坐标、控制点数量、曲线长度、控制点最大间距和最小间距、以及角度最大变化和最小变化等参数。 

把上述文件导入全息制版系统并运行该文件，利用全息制版系统，通过激光刻蚀技术，即可完成矢量全息曲线的制作。刻蚀过程中全息制版系统平台的X轴和Y轴沿曲线路径同时运行，因而可以获得更高精度的图像。 

Claims (10)

1.一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法，包括计算机及制图服务工具，其特征在于包括下列步骤：a.首先通过作图软件设计所需要的任意形状的几何曲线，并在几何曲线上添加若干个控制点，完后以矢量图形的格式存储；b.将上述矢量图形解析为便于全息制版系统的读取的文件格式；c.解析时根据制作需要设置矢量线条颜色或全息几何线条颜色、象元转动角度和象元点距参数；d.最后通过全息制版系统，采用激光刻蚀工艺将其实现。

2.如权利要求1所述的一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法，其特征在于所述的象元转动角度获取方法如下：

a.任何一条曲线看成是有无数段小直线段构成，每个小线段均有起点位置和终点位置信息，根据信息确定线段的斜率和法线，依据法线的矢量方向可确定光孔的角度方向，假设一条线段的起点p1和终点p2坐标分别为（x1,y1）；（x2,y2），线段的斜率为K1＝（y2-y1）/（x2-x1），过p2点垂直于过p1,p2点的所连直线的斜率k2由二条垂直相交直线斜率乘积为－1，可得到k1*k2＝－1得到k2=-1/k1；

b.依据步骤a继而确定曲线上任何一点的法线，根据法线矢量方向的旋转，得到象元可变角度的曲线。

3.如权利要求1所述的一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法，其特征在于所述的矢量全息几何曲线的制作方法根据设计原理基于贝塞尔曲线函数，经过多次迭代运算并将其转换为便于全息制版系统的读取的文件格式，利用全息制版系统，通过激光刻蚀技术将其实现。

4.如权利要求1所述的一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法，其特征在于所述的任意形状的几何曲线分为直线段，圆和样条曲线；所述的象元的形状为正方形或圆形或字体或图形；所述的几何曲线的位置和形状由起始点坐标、控制点，以及该处线段的斜率控制。

5.如权利要求1所述的一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法，其特征在于所述的若干个控制点的密度，间距在0.1～1.0mm之间，相邻两点之间间距并非固定一致。

6.如权利要求1所述的一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法，其特征在于所述的矢量图形解析后被分解成无数的小的直线段。

7.如权利要求1所述的一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法，其特征在于所述的矢量线条颜色由曲线自身的颜色值控制，其颜色变化范围为0～254，对应全息制版的观察角度范围为0～90°。

8.如权利要求1所述的一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法，其特征在于所述的象元点距的尺寸大于或等于全息制版系统中实际象元的尺寸。

9.如权利要求1所述的一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法，其特征在于所述的象元转动角度同样由曲线自身颜色值控制，其颜色变化范围为0～254，对应全息制版的象元转动角度范围为-90°～90°。

10.如权利要求1所述的一种有关激光刻蚀的矢量全息几何曲线的制作方法，其特征在于所述的全息制版系统的平台运行方式为X-Y轴沿矢量线条方向同时运行，而非扫描式运行。

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