CN110286575B - 基于dmd的全彩色体全息防伪技术的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于DMD的全彩色体全息防伪技术的实现方法，包括光路系统、图像生成系统以及体全息材料；方法包括：通过光路系统产生两束相干光；通过两束相干光将图像生成系统生成的三维图像干涉记录到体全息材料上。本发明通过将计算全息与体全息结合的方式，可以将不存在的三维实物通过计算全息模拟到DMD上，采用干涉的方法记录到体全息材料上，通过三色激光复用干涉生成体全息图，生成的体全息图具有较宽的衍射波段，并对不同波长的光具有相近的衍射效率，从而有效解决体全息的色散问题，实现更加明显的全彩色真三维动态效果，相比于传统全息防伪增强了防伪效果，同时由于体全息材料的不可复制性增大了仿制的难度。
Description
技术领域
本发明涉及防伪领域，更具体地说是基于DMD的全彩色体全息防伪技术的实现方法。
背景技术
防伪技术是指为了达到防伪目的而采取的措施，它在一定范围内能准确鉴别真伪，并不易被仿制和复制的技术。防伪是对以欺骗为目的，且未经所有权人准许而进行仿制或复制的活动而采取的防止措施，防伪技术产品是以防伪为目的，而采用了防伪技术制成的，具有防伪功能的产品。
传统的全息防伪三维显示效果不明显，基本上为假三维全息，随着科技的发展也越来越容易被仿制。体全息防伪技术存在着一定的优势，可以实现真三维全息防伪，同时由于其极高的衍射效率可以实现明显的三维动态效果，但目前利用体全息实现防伪功能，需要在体全息材料上干涉记录物体的信息，需要对客观存在的三维物体进行记录，因此具有很大的局限性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于DMD的全彩色体全息防伪技术的实现方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：基于DMD的全彩色体全息防伪技术的实现方法，包括光路系统、图像生成系统以及体全息材料；所述方法包括：
通过光路系统产生两束相干光；
通过两束相干光将图像生成系统生成的三维图像干涉记录到体全息材料上。
其进一步技术方案为：所述光路系统包括第一三色激光器、第二三色激光器、第三三色激光器、第一光学快门、第二光学快门、第三光学快门、第一半波片、第二半波片、第三半波片、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第一二向色镜、第二二向色镜、空间滤波器、准直镜、偏振分光镜；所述第一三色激光器、第二三色激光器、第三三色激光器平行设置；所述第一三色激光器、第一光学快门、第一半波片和第一反射镜依次排列；所述第二三色激光器、第二光学快门、第二半波片和第一二向色镜依次排列；所述第三三色激光器、第三光学快门、第三半波片和第二二向色镜依次排列；所述第二反射镜、空间滤波器、准直镜、偏振分光镜和体全息材料依次排列；所述第三反射镜位于所述偏振分光镜的垂直上方；所述第四反射镜位于所述第三反射镜与体全息材料之间。
其进一步技术方案为：所述通过光路系统产生两束相干光的步骤，具体包括以下步骤：
通过第一三色激光器、第二三色激光器和第三三色激光器发出不同波段的三色激光；
三色激光分别通过第一光学快门、第二光学快门和第三光学快门控制曝光时间；
三色激光通过第一半波片、第二半波片和第三半波片产生振动方向一致的相干光；
通过第一反射镜、第一二向色镜和第二二向色镜控制光路和控制通过激光的波段；
通过第二反射镜改变激光的传播方向，使其经过空间滤波器、准直镜进行滤光和准直扩束；
通过偏振分光镜产生两束振动方向一致的第一相干光和第二相干光；
其进一步技术方案为：所述第一三色激光器发出633nm的激光；所述第二三色激光器发出532nm的激光，所述第三三色激光器发出473nm的激光。
其进一步技术方案为：所述第一光学快门、第二光学快门和第三光学快门控制曝光时间为100～200s。
其进一步技术方案为：所述图像生成系统包括PC机、DMD；所述DMD与所述PC机通信连接，所述DMD位于所述第四反射镜上方且与第四反射镜平行设置。
其进一步技术方案为：所述通过两束相干光将图像生成系统生成的三维图像干涉记录到体全息材料上的步骤，具体包括以下步骤：
调整第三反射镜和第四反射镜的角度，以使从偏振分光镜发送过来的第一相干光反射至DMD；
PC机根据需要计算出三维图像；
通过计算全息的方式将三维图像发送至DMD；
DMD接收到三维图像，并在第一相干光和第二相干光的作用下使三维图像干涉至体全息材料表面。
其进一步技术方案为：所述光路系统还包括第一旋转平台和第二旋转平台；所述第一旋转平台位于所述第三反射镜的垂直上方，所述第二旋转平台位于所述体全息材料的垂直上方；所述第一旋转平台用于改变第三反射镜的方向，所述第二旋转平台用于改变所述体全息材料的方向。
其进一步技术方案为：所述光路系统还包括位于所述体全息材料后方的光功率计。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过将计算全息与体全息结合的方式，可以将不存在的三维实物通过计算全息模拟到DMD上，采用干涉的方法记录到体全息材料上，通过三色激光复用干涉生成体全息图，生成的体全息图具有较宽的衍射波段，并对不同波长的光具有相近的衍射效率，从而有效解决体全息的色散问题，实现更加明显的全彩色真三维动态效果，相比于传统全息防伪增强了防伪效果，同时由于体全息材料的不可复制性增大了仿制的难度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明基于DMD的全彩色体全息防伪技术的实现方法具体实施例的结构示意图；
图2为本发明基于DMD的全彩色体全息防伪技术的实现方法具体实施例中三色激光在理想情况下的布拉格衍射角及其本身的角度选择性曲线；
图3为本发明基于DMD的全彩色体全息防伪技术的实现方法具体实施例中三色激光在实际情况下的布拉格衍射角及其本身的角度选择性曲线。
附图标记
1、第一三色激光器；2、第二三色激光器；3第三三色激光器；4、第一光学快门；5、第二光学快门；6、第三光学快门；7、第一半波片；8、第二半波片；9、第三半波片；10、第一反射镜；11、第一二向色镜；12、第二二向色镜；13、第二反射镜；14、空间滤波器；15、准直镜；16、偏振分光镜；17、第四反射镜；18、第三反射镜；19、第一旋转平台；20、DMD；21、体全息材料；22、PC机；23、第二旋转平台；24、光功率计。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
应当理解，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体/操作/对象与另一个实体/操作/对象区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体/操作/对象之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
还应当理解，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
参见图1-3，本实施例提供了一种基于DMD(数字微镜设备)的全彩色体全息防伪技术的实现方法，包括光路系统、图像生成系统以及体全息材料；方法包括：
第一步：通过光路系统产生两束相干光；
第二步：通过两束相干光将图像生成系统生成的三维图像干涉记录到体全息材料上。
具体的，体全息材料其单层结构为一种三维体全息结构，通过激光干涉的方式在稳定性较高的光致聚合物材料上生成。由于体全息结构的布拉格衍射现象，每层全息结构只会针对特定角度的光线发生衍射，其余角度光线直接透过，且存在一定的色散问题，因此可以将体全息多层胶合，具体层数由所需要的防伪效果决定。
进一步的，光路系统包括第一三色激光器1、第二三色激光器2、第三三色激光器3、第一光学快门4、第二光学快门5、第三光学快门6、第一半波片7、第二半波片8、第三半波片9、第一反射镜10、第二反射镜13、第三反射镜18、第四反射镜17、第一二向色镜11、第二二向色镜12、空间滤波器14、准直镜15、偏振分光镜16；第一三色激光器1、第二三色激光器2、第三三色激光器平行设置3；第一三色激光器1、第一光学快门4、第一半波片7和第一反射镜10依次排列；第二三色激光器2、第二光学快门5、第二半波片8和第一二向色镜11依次排列；第三三色激光器3、第三光学快门6、第三半波片9和第二二向色镜12依次排列；第二反射镜13、空间滤波器14、准直镜15、偏振分光镜16和体全息材料21依次排列；第三反射镜8位于偏振分光镜16的垂直上方；第四反射镜17位于第三反射镜8与体全息材料21之间。
光路系统还包括第一旋转平台19和第二旋转平台23；第一旋转平台位19于第三反光镜8的垂直上方，第二旋转平台23位于体全息材料21的垂直上方；第一旋转平台19用于改变第三反射镜18的方向，第二旋转平台23用于改变体全息材料21的方向。另外，光路系统还包括位于体全息材料21后方的光功率计24。
具体的，第一三色激光器1发出633nm的激光；第二三色激光器2发出532nm的激光，第三三色激光器3发出473nm的激光。第一光学快门4、第二光学快门5和第三光学快门6控制曝光时间为100～200s。图像生成系统包括PC机22、DMD20；DMD20与PC机22通信连接，DMD20位于第四反射镜17上方且与第四反射镜17平行设置。
第一二向色镜11和第二二向色镜12两个的作用分别是实现反射绿光透过红光和反射蓝光同时透射红光和绿光，其作用波段在每种激光的中心波长附近。空间滤波器14和准直镜15起到滤光和准直扩束的作用，满足记录体全息材料21所需面积的大小，具体的记录面积由所需要的光斑大小决定。
DMD20(数字微镜设备)是一种由多个高速数字式光反射开光组成的阵列，其作用是将PC机22计算得到的图像传输到体全息材料21上；DMD20与PC机22控制端连接，通过PC机22控制端计算出虚拟的三维实物，然后通过计算全息的方式将图像传输到DMD20上。由于是通过PC机22控制端计算出虚拟的三维实物，因此，三维实物可以不是现实中真实存在的实物，从而提供了更多三维实物的选择。另外，通过三束不同颜色的三色激光，能够在体全息材料产生彩色的三维图像。
旋转平台作用是实现第三反射镜18和体全息材料21方向的变化，控制两束相干光的夹角，同时达到三色激光的布拉格衍射条件。另外，光功率计24通过实时分别监测三色激光波长条件下的光功率来控制整体的曝光能量，达到相近的衍射效率，此时即得到了整体最大的光学利用效率。
反射镜用于控制光路，反射镜对三色均反射以此用来改变光路。第一二向色镜11和第二二向色镜12用以控制通过激光的波段，具体的，第一二向色镜11用来透过473nm激光同时反射532nm的激光，第二二向色镜12用来透过532nm的激光同时反射639nm的激光。
半波片和偏振分光镜16的作用是产生振动方向一致的相干光。
进一步的，通过光路系统产生两束相干光的步骤，具体包括以下步骤：
第二步：通过第一三色激光器、第二三色激光器和第三三色激光器发出不同波段的三色激光；
第三步：三色激光分别通过第一光学快门、第二光学快门和第三光学快门控制曝光时间；
第四步：三色激光通过第一半波片、第二半波片和第三半波片产生振动方向一致的相干光；
第五步：通过第一反射镜、第一二向色镜和第二二向色镜控制光路和控制通过激光的波段；
第六步：通过第二反射镜改变激光的传播方向，使其经过空间滤波器、准直镜进行滤光和准直扩束；
第七步：通过偏振分光镜产生两束振动方向一致的第一相干光和第二相干光。
进一步的，通过两束相干光将图像生成系统生成的三维图像干涉记录到体全息材料上的步骤，具体包括以下步骤：
第一步：调整第三反射镜和第四反射镜的角度，以使从偏振分光镜发送过来的第一相干光反射至DMD；
第二步：PC机根据需要计算出三维图像；
第三步：通过计算全息的方式将三维图像发送至DMD；
第四步：DMD接收到三维图像，并在第一相干光和第二相干光的作用下使三维图像干涉至体全息材料表面。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (5)
1.基于DMD的全彩色体全息防伪技术的实现方法，其特征在于，包括光路系统、图像生成系统以及体全息材料；所述方法包括：
通过光路系统产生两束相干光；
通过两束相干光将图像生成系统生成的三维图像干涉记录到体全息材料上；
所述光路系统包括第一三色激光器、第二三色激光器、第三三色激光器、第一光学快门、第二光学快门、第三光学快门、第一半波片、第二半波片、第三半波片、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第一二向色镜、第二二向色镜、空间滤波器、准直镜、偏振分光镜；所述第一三色激光器、第二三色激光器、第三三色激光器平行设置；所述第一三色激光器、第一光学快门、第一半波片和第一反射镜依次排列；所述第二三色激光器、第二光学快门、第二半波片和第一二向色镜依次排列；所述第三三色激光器、第三光学快门、第三半波片和第二二向色镜依次排列；所述第二反射镜、空间滤波器、准直镜、偏振分光镜和体全息材料依次排列；所述第三反射镜位于所述偏振分光镜的垂直上方；所述第四反射镜位于所述第三反射镜与体全息材料之间；
所述通过光路系统产生两束相干光的步骤，具体包括以下步骤：
通过第一三色激光器、第二三色激光器和第三三色激光器发出不同波段的三色激光；
三色激光分别通过第一光学快门、第二光学快门和第三光学快门控制曝光时间；
三色激光通过第一半波片、第二半波片和第三半波片产生振动方向一致的相干光；
通过第一反射镜、第一二向色镜和第二二向色镜控制光路和控制通过激光的波段；
通过第二反射镜改变激光的传播方向，使其经过空间滤波器、准直镜进行滤光和准直扩束；
通过偏振分光镜产生两束振动方向一致的第一相干光和第二相干光；
所述图像生成系统包括PC机、DMD；所述DMD与所述PC机通信连接，所述DMD位于所述第四反射镜上方且与第四反射镜平行设置；
所述通过两束相干光将图像生成系统生成的三维图像干涉记录到体全息材料上的步骤，具体包括以下步骤：
调整第三反射镜和第四反射镜的角度，以使从偏振分光镜发送过来的第一相干光反射至DMD；
PC机根据需要计算出三维图像；
通过计算全息的方式将三维图像发送至DMD；
DMD接收到三维图像，并在第一相干光和第二相干光的作用下使三维图像干涉至体全息材料表面。
2.根据权利要求1所述的基于DMD的全彩色体全息防伪技术的实现方法，其特征在于，所述第一三色激光器发出633nm的激光；所述第二三色激光器发出532nm的激光，所述第三三色激光器发出473nm的激光。
3.根据权利要求1所述的基于DMD的全彩色体全息防伪技术的实现方法，其特征在于，所述第一光学快门、第二光学快门和第三光学快门控制曝光时间为100～200s。
4.根据权利要求1所述的基于DMD的全彩色体全息防伪技术的实现方法，其特征在于，所述光路系统还包括第一旋转平台和第二旋转平台；所述第一旋转平台位于所述第三反射镜的垂直上方，所述第二旋转平台位于所述体全息材料的垂直上方；所述第一旋转平台用于改变第三反射镜的方向，所述第二旋转平台用于改变所述体全息材料的方向。
5.根据权利要求1所述的基于DMD的全彩色体全息防伪技术的实现方法，其特征在于，所述光路系统还包括位于所述体全息材料后方的光功率计。
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