CN104965254A - 一种动态3d全息元件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及全息防伪技术领域，具体地说是一种动态3D全息元件及其制作方法，包括自上而下依次复合的信息层(12)和基材层(11)，信息层(12)上制作有全息透镜(1)和全息图文(2)，全息图文(2)位于全息透镜(1)内部，全息透镜(1)内的全息图文(2)随视场角度变化产生相应位移，其位移方向为全方位，全息透镜的像面(9)位于信息层(12)之上，全息图文的像面(8)位于信息层(12)之下，全息透镜的像面(9)与全息图文的像面(8)之间距离为0.2mm-3mm；本发明不仅能够产生明显的立体效果，具有明显的外观特征，而且难以复制仿冒，适做高等级的全息防伪。
Description
[技术领域]
本发明涉及全息防伪技术领域，具体地说是一种动态3D全息元件及其制作方法。
[背景技术]
现今国内的商品市场品牌繁多，品质参次不齐，其中更不乏有很多的假冒商品。尤其是一些高端品牌，极其容易被仿冒。然而由于目前缺乏一定的监管手段，加之对造假的处罚力度偏轻等原因，致使市场上假货泛滥，真假难辨。
如，烟、酒、药等行业是假货的重灾区，正规厂家为避免产品被仿，通常会加大在产品包装上的投入，因此全息防伪就广泛的应用到了这些行业。采用激光全息技术制作产品包装，既能起到美观的效果，又兼具防伪的作用。
因此，国内具备实力的全息防伪公司已加大在防伪技术上的开发力度，力争有独立自主的防伪技术，甚至一些国外的防伪公司也开始拓展中国市场。近几年一些新的全息防伪技术不断出现，防伪能力正在逐渐提高。比如国外的激光直写技术和e-beam技术等。这些先进的技术都是需要借助于高度的数字化计算和精密的操控平台。但以目前国内的工业发展水平，几乎难以达到如此程度。同时，一些运用数字防伪技术所产生的图案效果存在表观特征不明显，需要借助显微镜等仪器才能辨别真伪的问题，从而不利于公众防伪。
[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动态3D全息元件及其制作方法，不仅能够产生明显的立体效果，具有明显的外观特征，而且难以复制仿冒，适做高等级的全息防伪。
为实现上述目的设计一种动态3D全息元件，包括自上而下依次复合的信息层12和基材层11，所述信息层12上制作有全息透镜1和全息图文2，所述全息图文2位于全息透镜1内部，所述全息透镜1内的全息图文2随视场角度变化产生相应位移，其位移方向为全方位。
所述全息透镜的像面9位于信息层12之上，所述全息图文的像面8位于信息层12之下，所述全息透镜的像面9与全息图文的像面8之间距离为0.2mm-3mm。
所述全息透镜的像面9与全息图文的像面8之间距离为0.5mm-2mm，所述全息透镜1的数值孔径为0.15-0.6。
所述基材层11为PET或PC有机薄膜，所述基材层11的厚度为15um-75um，所述基材层11作为载体之用。
所述信息层12为PET片材、PC片材或固化后的UV油墨，所述信息层12的厚度为5um-10um。
还包括介质层13，所述介质层13复合于信息层12上，所述介质层13、信息层12、基材层11自上而下依次复合为一体。
所述介质层13为ZnS层或Al层，所述介质层13用于增强光线反射效率。
所述全息元件的直径为1mm-10mm，所述全息元件所处平面与其垂轴的夹角变化小于60°，所述全息元件的观察角度为60°-120°。
所述全息元件的直径为2mm-5mm。
一种动态3D全息元件的制作方法为：所述3D全息元件基于激光全息技术制作而成，其光路固定于隔震平台之上，其全息透镜与全息图文经一次曝光成型，其中，所述光路所使用的激光器为氦镉激光器或氦氖激光器，激光器采用单纵模激光，其相干光程大于10cm；所述光路中的光学器件包括全反镜、扩束镜、分束镜、三维控制平台以及大口径的光学镜头，该光学镜头的数值孔径大于0.8，畸变小于0.4％；所述全息图文由掩膜版经上述光学镜头成像而成，全息图文尺寸取决于掩膜版上的图文大小及成像比例；所述三维控制平台的托板的平面垂直于物光的中心轴线，并与参考光保持一定的锐角夹角。
本发明同现有技术相比，公开了一种动态3D全息元件，该全息元件包括自上而下依次复合为一体的介质层、信息层和基材层，其中，信息层上制作有特定尺寸的全息透镜和任意形状的全息图文，全息透镜内的图文可随观察角度的改变而产生相应的位移，同时，透镜与图文上下保持一定的距离，从而产生明显的立体效果，该全息元件具有明显的外观特征，难以复制仿冒，适做高等级的全息防伪；此外，本发明是在不需要高度的数字计算和精密控制平台的基础上完成的，从而既降低了对设备的要求，又达到了高等级的防伪功能，并具备显著的外观特征，是一项具备高度性价比的成熟技术，适用于钞票、证卡、标签以及有价证券的防伪，值得推广应用。
[附图说明]
图1为本发明中全息元件基础结构的平面示意图；
图2为以不同角度观察该全息元件时的效果示意图；
图3为该全息元件视觉特征的效果示意图；
图4为该全息元件在普通光线下的观察角度范围说明图；
图5为该全息元件的层状结构示意图；
图6为由该全息元件为基础扩展出的其他形式全息结构图一；
图7为由该全息元件为基础扩展出的其他形式全息结构图二；
图中：1、全息透镜 2、全息图文 3、正视效果 4、右上斜视效果 5、左向斜视效果 6、右向斜视效果 7、下向斜视效果 8、全息图文的像面 9、全息透镜的像面 10、全息元件层膜结构 11、基材层 12、信息层 13、介质层 14、图文阵列。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明作以下进一步说明：
本发明所述的一种动态3D全息元件，包括自上而下依次复合的信息层12和基材层11，信息层12上制作有全息透镜1和全息图文2，全息图文2位于全息透镜1内部，全息透镜1内的全息图文2随视场角度变化产生相应位移，其位移方向为全方位。其中，全息透镜的像面9位于信息层12之上，全息图文的像面8位于信息层12之下，全息透镜的像面9与全息图文的像面8之间距离为0.2mm-3mm，优选为0.5mm-2mm，全息透镜1的数值孔径为0.15-0.6。
本发明中，基材层11为PET或PC有机薄膜，基材层11的厚度为15um-75um，基材层11作为载体之用。信息层12为PET片材、PC片材或固化后的UV油墨，信息层12的厚度为5um-10um。还包括介质层13，介质层13复合于信息层12上，介质层13、信息层12、基材层11自上而下依次复合为一体，介质层13为ZnS层或Al层，介质层13用于增强光线反射效率。全息元件的直径为1mm-10mm，优选为2mm-5mm，全息元件所处平面与其垂轴的夹角变化小于60°，全息元件的观察角度为60°-120°。
本发明所述的动态3D全息元件的制作方法为：该3D全息元件基于激光全息技术制作而成，其光路固定于隔震平台之上，其全息透镜与全息图文经一次曝光成型，其中，光路所使用的激光器为氦镉激光器或氦氖激光器，激光器采用单纵模激光，其相干光程大于10cm；光路中必须的光学器件包括全反镜、扩束镜、分束镜、三维控制平台以及大口径的光学镜头，该光学镜头的数值孔径大于0.8，畸变小于0.4％；全息图文由一定尺寸和厚度的掩膜版经上述光学镜头成像而成，对于掩膜版上面的图文大小以及成像的比例决定了元件中的全息图文尺寸；三维控制平台的托板的平面须垂直于物光的中心轴线，并与参考光保持一定的锐角夹角。
本发明在具备特殊的外观效果的同时，更兼具高等级的防伪作用。通常情况下，该全息元件在结构上分为三层：基材层、信息层和介质层。本发明主要阐述位于信息层上的透镜和图文结构，并着重介绍其外观效果和防伪能力。同时会对其制作方案加以阐述。
本发明中所述全息元件为模拟全息，区别于数字合成全息。其模拟的特征表现为，在高倍率显微镜下观察该元件，无法检测到规则并按一定规律排列的像素单元。其模拟像素尺寸及形状基本取决于感光材料中的颗粒密度等因素。从另一角度说明，感光材料的颗粒大小处于分子量级，以纳米为单位。然数字全息中的像素最小量级在微米级别。进而说明模拟全息在图像分辨率上具备优势。
如附图1所示，为本发明中全息元件基础结构的平面示意图，从图中可明显看出，该元件分为全息透镜1和全息图文2两部分。
本发明中的动态3D主要体现在，元件中的图文能够随着视场角度的变化而产生相应的位移，其位移方向表现为全方位，而非单向或双向。且图文在移动的过程中始终保持平滑均匀的态势，不会出现数字3D全息中容易出现的跳帧现象，如附图2所示，为以不同的角度观察该元件时，可观察到透镜下方的图文具有被放大的效果，并且随着观察角度的任意改变产生相应的位移。
本发明所述全息元件的外观特征表现为，在视觉上分为全息透镜和全息图文两部分。其中图文位于透镜内部，并与透镜保持不同景深。为达到图文清晰效果，透镜与图文的前后距离为0.2mm-3mm，优选保持在0.5mm-2mm。同时要求透镜和图文分别位于信息层上下两侧，保持透镜的像面在信息层之上，图文的像面位于其下，如附图3所示，为该元件视觉特征的效果说明，由图可见全息透镜的像面9与全息图文的像面8分别位于全息元件层膜结构10的上下两侧，并保持在同一轴线上。
本发明所述全息元件的观察角度有一定范围限制，如附图4所示，为该元件在普通光线下的观察角度范围说明图，即在普通光线条件下，其角度范围为该元件所处平面与其垂轴的夹角变化必须小于60°，即60°＜θ＜120°。
本发明中，所述全息元件的全息图文，即为图案或文字，甚至是两者的混合，且多数情况下，是以线条的形式表现出来。所述全息元件，其位于信息层上的透镜，不同于常见的全息透镜，在此特作说明。全息透镜分同轴全息透镜和离轴全息透镜，其原理相同，都为两束不同曲率的相干光进行干涉形成。其中专利申请号为201210010508.0的专利详细阐述了该全息透镜的制作方法，但该专利中并未明确提及全息图和全息透镜的具体表现形式。而与本专利相近的一种全息图和全息透镜组合方式在制作方式上表现为，首先通过全息拍照或光刻系统制作一个特定图文，然后采用二次曝光的方式将全息透镜叠加上去，显影后即可得到该组合元件。本专利所述3D全息元件与上述组合元件在制作方法上截然不同，本专利中的3D全息元件中的透镜和图文经一次曝光而成，且光路与其完全不同；另在外观上，该透镜组合元件中的文字不具备3D动态和图文放大的特征，其透镜外观效果也与本专利所述全息元件中的透镜也明显不同。该全息元件的尺寸要求为直径1mm-10mm，鉴于透镜的外观效果尤其是图文的清晰程度，优选尺寸在2mm-5mm之间，透镜的数值孔径NA介于0.15-0.6。
本发明所述全息元件的结构为三层，如附图5所示，为该全息元件的层状结构图，基材层11位于最下方，中间是信息层12，上面为介质层13；其中，基材层为PET或PC等有机薄膜，厚度介于15um-75um，作为载体之用；信息层为固化后的UV油墨，也可同样为PET或PC片材，具体视工艺而定，其厚度为5um-10um；介质层为ZnS或Al层，其作用为增强光线反射效率，提高全息元件亮度。其中，介质层并非必要结构，可在一定情况下去除。
本发明所述全息元件是以透镜和图文为基本内容，在其基础上可衍生出其他形式，如附图6至附图7所示，为由该全息元件为基础而扩展出的其他形式的全息结构。其中，附图6为以图文阵列14为背景的全息结构，是以文字阵列为背景，其上加载3D全息元件形成，具体表现为，透镜中的文字具有放大和动态效果，其他区域的文字仅具备一定的2D/3D效果。附图7为将图文阵列置于透镜内部的全息结构，具体表现为其中的图文并非单个，而是呈阵列状排布于透镜之内。
本发明中，全息元件的防伪作用主要体现为一线视觉防伪，即通过其独特的视觉特征达到分辨真伪的目的，因而不需借助特定仪器，从而能够适用于大众防伪。该全息元件可与普通全息图案相结合，并完全适用于UV固化和全息模压等工艺。全息元件的微观特征表现为特定频率和角度的全息光栅，并遵循光栅方程公式，其频率范围介于500l/mm-1500l/mm之间，其表面色彩为全息光栅衍射产生。
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 (10)
1.一种动态3D全息元件，其特征在于：包括自上而下依次复合的信息层(12)和基材层(11)，所述信息层(12)上制作有全息透镜(1)和全息图文(2)，所述全息图文(2)位于全息透镜(1)内部，所述全息透镜(1)内的全息图文(2)随视场角度变化产生相应位移，其位移方向为全方位。
2.如权利要求1所述的动态3D全息元件，其特征在于：所述全息透镜的像面(9)位于信息层(12)之上，所述全息图文的像面(8)位于信息层(12)之下，所述全息透镜的像面(9)与全息图文的像面(8)之间距离为0.2mm-3mm。
3.如权利要求2所述的动态3D全息元件，其特征在于：所述全息透镜的像面(9)与全息图文的像面(8)之间距离为0.5mm-2mm，所述全息透镜(1)的数值孔径为0.15-0.6。
4.如权利要求3所述的动态3D全息元件，其特征在于：所述基材层(11)为PET或PC有机薄膜，所述基材层(11)的厚度为15um-75um，所述基材层(11)作为载体之用。
5.如权利要求4所述的动态3D全息元件，其特征在于：所述信息层(12)为PET片材、PC片材或固化后的UV油墨，所述信息层(12)的厚度为5um-10um。
6.如权利要求5所述的动态3D全息元件，其特征在于：还包括介质层(13)，所述介质层(13)复合于信息层(12)上，所述介质层(13)、信息层(12)、基材层(11)自上而下依次复合为一体。
7.如权利要求6所述的动态3D全息元件，其特征在于：所述介质层(13)为ZnS层或Al层，所述介质层(13)用于增强光线反射效率。
8.如权利要求7所述的动态3D全息元件，其特征在于：所述全息元件的直径为1mm-10mm，所述全息元件所处平面与其垂轴的夹角变化小于60°，所述全息元件的观察角度为60°-120°。
9.如权利要求8所述的动态3D全息元件，其特征在于：所述全息元件的直径为2mm-5mm。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述动态3D全息元件的制作方法，其特征在于：所述3D全息元件基于激光全息技术制作而成，其光路固定于隔震平台之上，其全息透镜与全息图文经一次曝光成型，其中，
所述光路所使用的激光器为氦镉激光器或氦氖激光器，激光器采用单纵模激光，其相干光程大于10cm；
所述光路中的光学器件包括全反镜、扩束镜、分束镜、三维控制平台以及大口径的光学镜头，该光学镜头的数值孔径大于0.8，畸变小于0.4％；
所述全息图文由掩膜版经上述光学镜头成像而成，全息图文尺寸取决于掩膜版上的图文大小及成像比例；
所述三维控制平台的托板的平面垂直于物光的中心轴线，并与参考光保持一定的锐角夹角。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151007 |