CN111179734A - 一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法，通过RGB三色激光时分复用方式来实现彩色全息，通过对彩色三维实物进行干涉记录，在光致聚合物中形成稳定、真实、清晰的彩色三维图形，提高了防伪性能。此外，通过在三维实物表面增加纳米涂层，提高反射率，以此提高物光的强度，使得物光和参考光的比例相当，进而提高衍射效率，可以利用肉眼直接观察到光致聚合物材料中的三维图形。
Description
技术领域
本发明涉及体全息防伪领域，更具体地说是一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法。
背景技术
目前市面上的大多数商品都需要用到防伪技术，防伪是企业生产必不可少的一个环节，甚至可以说起到了至关重要的作用。商品防伪在高端装备、烟酒行业、造币业、奢侈品、服装、医疗器械、医药品、食品等等方面应用广泛。
但是目前防伪技术也存在着一些问题和需求。目前市面上的防伪商标主要采用防伪码、二维码、二维全息图案，虽然成本较低，但是由于技术复杂度低，容易被破解和假冒仿制。因此，亟需一种具有高技术含量、高防伪性能和高生产效率的防伪技术。目前市面上应用最广、防伪效果较高的是全息防伪。传统全息防伪是基于二维图案或者伪3D显示的防伪技术，难以再现三维真实图形，其仿制性能仍然有待提升。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法，该方法所采用的装置包括绿光激光器、红光激光器、蓝光激光器、绿光衰减片、红光衰减片、蓝光衰减片、绿光电子快门、红光电子快门、蓝光电子快门、绿光半波片、红光半波片、蓝光半波片、第一全反射镜、第二全反射镜、第一二向色镜、第二二向色镜、偏振分光镜、挡光板、扩束镜、光阑、准直镜、光致聚合物以及彩色三维实物；所述绿光激光器、绿光衰减片、绿光电子快门、绿光半波片和第一全反射镜同排依次设置；所述红光激光器、红光衰减片、红光电子快门、红光半波片和第一二向色镜同排依次设置；所述蓝光激光器、蓝光衰减片、蓝光电子快门、蓝光半波片和第二二向色镜同排依次设置；所述第一全反射镜、第一二向色镜、第二二向色镜、第二全反射镜同排依次设置；所述第二全反射镜、偏振分光镜、扩束镜、光阑、准直镜、光致聚合物和彩色三维实物同排依次设置；所述挡光板位于所述偏振分光镜的上方；所述方法包括：
控制绿光激光器、红光激光器和蓝光激光器分别发出对应颜色的单色激光；其中，绿光激光器发出绿光，红光激光器发出红光，蓝光激光器发出蓝光；
通过绿光衰减片、红光衰减片和蓝光衰减片分别降低发出的三种不同颜色激光的光照强度；其中，绿光衰减片对应于绿光，红光衰减片对应于红光，蓝光衰减片对应于蓝光；
通过绿光电子快门、红光电子快门、蓝光电子快门分别控制三种不同颜色激光的开、闭及其开、闭时间长短；其中，绿光电子快门对应于绿光，红光电子快门对应于红光，蓝光电子快门对应于蓝光；
通过分别旋转绿光半波片、红光半波片和蓝光半波片，以改变三种不同颜色激光中TM偏振光和TE偏振光的比例；其中，绿光半波片对应于绿光，红光半波片对应于红光，蓝光半波片对应于蓝光；
通过第一全反射镜将绿光反射到第一二向色镜，第一二向色镜透过绿光、反射红光，并将绿光和红光汇聚成一束光；
通过第二二向色镜透过绿光和红光汇聚成的一束光，并反射蓝光，以使绿光、红光和蓝光重合成一束重合光发射至第二全发射镜；
通过第二全发射镜将由三种光重合成的重合光全反射至偏振分光镜；
通过偏振分光镜把重合光分为TM偏振光和TE偏振光；其中TM偏振光和TE偏振光的偏振方向互相垂直；
通过挡光板遮挡TE偏振光，并使TM偏振光发射至扩束镜；
通过扩束镜对TM偏振光进行扩束；
通过光阑调整扩束后的TM偏振光的光斑直径；
通过准直镜对调整光斑直径后的TM偏振光进行准直调节，以产生平面波；
将平面波入射到光致聚合物上，以作为参考光；
控制入射光垂直透过光致聚合物，并在彩色三维实物上发生反射形成物光；
控制参考光和物光在光致聚合物发生干涉；
通过时分复用方式控制三种颜色的光激光器实现彩色全息，以形成彩色三维图形。
根据权利要求1所述的一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法，其特征在于，所述通过时分复用方式控制三种颜色的光激光器实现彩色全息，以形成彩色三维图形的步骤中，所述时分复用方式为每个时间段只开启一种颜色的激光器。
其进一步技术方案为：所述绿光、红光和蓝光的发光强度的关系为绿光<红光<蓝光。
其进一步技术方案为：所述绿光、红光和蓝光的发光强度的比值关系为绿光：红光：蓝光＝3：4：5。
其进一步技术方案为：所述绿光激光器、红光激光器和蓝光激光器的波长关系为红光激光器>绿光激光器>蓝光激光器。
其进一步技术方案为：所述红光激光器波长为639nm，绿光激光器波长为532nm，蓝光激光器波长为473nm。
其进一步技术方案为：所述彩色三维实物表面喷涂有高反射率的纳米涂层。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明提供的一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法，通过RGB三色激光时分复用方式来实现彩色全息，通过对彩色三维实物进行干涉记录，在光致聚合物中形成稳定、真实、清晰的彩色三维图形，提高了防伪性能。此外，通过在三维实物表面增加纳米涂层，提高反射率，以此提高物光的强度，使得物光和参考光的比例相当，进而提高衍射效率，可以利用肉眼直接观察到光致聚合物材料中的三维图形。
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为本发明一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法具体实施例的流程图；
图2为本发明一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法具体实施例的光路结构示意图；
图3为本发明一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法具体实施例的RGB三色激光的复用时序图。
附图标记
11、绿光激光器；12、红光激光器；13、蓝光激光器；21、绿光衰减片；22、红光衰减片；23、蓝光衰减片；31、绿光电子快门；32、红光电子快门；33、蓝光电子快门；41、绿光半波片；42、红光半波片；43、蓝光半波片；51、第一全反射镜；52、第二全反射镜；61、第一二向色镜；62、第二二向色镜；7、偏振分光镜；8、挡光板；9、扩束镜；10、光阑；11、准直镜；12、光致聚合物；13、彩色三维实物。
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。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
本发明提供了一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法，请参考图2，该方法所采用的装置包括绿光激光器11、红光激光器12、蓝光激光器13、绿光衰减片21、红光衰减片22、蓝光衰减片23、绿光电子快门31、红光电子快门32、蓝光电子快门33、绿光半波片41、红光半波片42、蓝光半波片43、第一全反射镜51、第二全反射镜52、第一二向色镜61、第二二向色镜62、偏振分光镜7、挡光板8、扩束镜9、光阑10、准直镜11、光致聚合物12以及彩色三维实物13；绿光激光器11、绿光衰减片21、绿光电子快门31、绿光半波片41和第一全反射镜51同排依次设置；红光激光器12、红光衰减片22、红光电子快门32、红光半波片42和第一二向色镜61同排依次设置；蓝光激光器13、蓝光衰减片23、蓝光电子快门33、蓝光半波片43和第二二向色镜62同排依次设置；第一全反射镜51、第一二向色镜61、第二二向色镜62、第二全反射镜52同排依次设置；第二全反射镜52、偏振分光镜7、扩束镜9、光阑10、准直镜11、光致聚合物12和彩色三维实物13同排依次设置；挡光板8位于偏振分光镜7的上方；请参考图1，该方法包括以下步骤：
S1、控制绿光激光器11、红光激光器12和蓝光激光器13分别发出对应颜色的单色激光；其中，绿光激光器11发出绿光，红光激光器12发出红光，蓝光激光器13发出蓝光；
S2、通过绿光衰减片21、红光衰减片22和蓝光衰减片23分别降低发出的三种不同颜色激光的光照强度；其中，绿光衰减片21对应于绿光，红光衰减片22对应于红光，蓝光衰减片23对应于蓝光；
S3、通过绿光电子快门31、红光电子快门32、蓝光电子快门33分别控制三种不同颜色激光的开、闭及其开、闭时间长短；其中，绿光电子快门31对应于绿光，红光电子快门32对应于红光，蓝光电子快门33对应于蓝光；
S4、通过分别旋转绿光半波片41、红光半波片42和蓝光半波片43，以改变三种不同颜色激光中TM偏振光和TE偏振光的比例；其中，绿光半波片41对应于绿光，红光半波片42对应于红光，蓝光半波片43对应于蓝光；
S5、通过第一全反射镜51将绿光反射到第一二向色镜61，第一二向色镜61透过绿光、反射红光，并将绿光和红光汇聚成一束光；
S6、通过第二二向色镜62透过绿光和红光汇聚成的一束光，并反射蓝光，以使绿光、红光和蓝光重合成一束重合光发射至第二全发射镜；
S7、通过第二全发射镜将由三种光重合成的重合光全反射至偏振分光镜7；
S8、通过偏振分光镜7把重合光分为TM偏振光和TE偏振光；其中TM偏振光和TE偏振光的偏振方向互相垂直；
S9、通过挡光板8遮挡TE偏振光，并使TM偏振光发射至扩束镜9；
S10、通过扩束镜9对TM偏振光进行扩束；
S11、通过光阑10调整扩束后的TM偏振光的光斑直径；
S12、通过准直镜11对调整光斑直径后的TM偏振光进行准直调节，以产生平面波；
S13、将平面波入射到光致聚合物12上，以作为参考光；
S14、控制入射光垂直透过光致聚合物12，并在彩色三维实物13上发生反射形成物光；
S15、控制参考光和物光在光致聚合物12发生干涉；
S16、通过时分复用方式控制三种颜色的光激光器实现彩色全息，以形成彩色三维图形。
具体的，本实施例中，红光激光器12波长为639nm，绿光激光器11波长为532nm，蓝光激光器13波长为473nm。步骤S1中，绿光、红光和蓝光的发光强度的比值关系为绿光：红光：蓝光＝3：4：5。步骤S4中TE表示横电波，TM表示横磁波，TM偏振光和TE偏振光都是线偏振光。另外，彩色三维实物13是一种立体结构或者表面具有彩色三维形貌；在该三维实物的表面喷涂了高反射率的纳米涂层，该涂层的作用是增加彩色三维实物13的反射率，以此提高物光的强度，使得物光和参考光的比例相当，进而提高衍射效率。光致聚合物12用于产生体全息光栅结构，具有高衍射效率，无需湿处理或者化学处理，优选地，光致聚合物12型号为Covestro公司的Bayfol HX200。
步骤S16中所说的时分复用方式具体为：请参考图3，每一个时间段只开启一种颜色的激光器，另外两束激光关闭，T1时间段打开绿光，T2时间段打开红光，T3时间段打开蓝光，如此循环定时。优选地，三束激光的总曝光能量至少为30mJ/cm2，循环定时的总时间T为100～200s，每一种颜色激光的开启的周期为3～6s。
本发明通过RGB三色激光时分复用方式来实现彩色全息，通过对彩色三维实物13进行干涉记录，在光致聚合物12中形成稳定、真实、清晰的彩色三维图形，提高了防伪性能。此外，通过在三维实物表面增加纳米涂层，提高反射率，以此提高物光的强度，使得物光和参考光的比例相当，进而提高衍射效率，可以利用肉眼直接观察到光致聚合物12材料中的三维图形。
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 (7)
1.一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法，其特征在于，该方法所采用的装置包括绿光激光器、红光激光器、蓝光激光器、绿光衰减片、红光衰减片、蓝光衰减片、绿光电子快门、红光电子快门、蓝光电子快门、绿光半波片、红光半波片、蓝光半波片、第一全反射镜、第二全反射镜、第一二向色镜、第二二向色镜、偏振分光镜、挡光板、扩束镜、光阑、准直镜、光致聚合物以及彩色三维实物；所述绿光激光器、绿光衰减片、绿光电子快门、绿光半波片和第一全反射镜同排依次设置；所述红光激光器、红光衰减片、红光电子快门、红光半波片和第一二向色镜同排依次设置；所述蓝光激光器、蓝光衰减片、蓝光电子快门、蓝光半波片和第二二向色镜同排依次设置；所述第一全反射镜、第一二向色镜、第二二向色镜、第二全反射镜同排依次设置；所述第二全反射镜、偏振分光镜、扩束镜、光阑、准直镜、光致聚合物和彩色三维实物同排依次设置；所述挡光板位于所述偏振分光镜的上方；所述方法包括：
控制绿光激光器、红光激光器和蓝光激光器分别发出对应颜色的单色激光；其中，绿光激光器发出绿光，红光激光器发出红光，蓝光激光器发出蓝光；
通过绿光衰减片、红光衰减片和蓝光衰减片分别降低发出的三种不同颜色激光的光照强度；其中，绿光衰减片对应于绿光，红光衰减片对应于红光，蓝光衰减片对应于蓝光；
通过绿光电子快门、红光电子快门、蓝光电子快门分别控制三种不同颜色激光的开、闭及其开、闭时间长短；其中，绿光电子快门对应于绿光，红光电子快门对应于红光，蓝光电子快门对应于蓝光；
通过分别旋转绿光半波片、红光半波片和蓝光半波片，以改变三种不同颜色激光中TM偏振光和TE偏振光的比例；其中，绿光半波片对应于绿光，红光半波片对应于红光，蓝光半波片对应于蓝光；
通过第一全反射镜将绿光反射到第一二向色镜，第一二向色镜透过绿光、反射红光，并将绿光和红光汇聚成一束光；
通过第二二向色镜透过绿光和红光汇聚成的一束光，并反射蓝光，以使绿光、红光和蓝光重合成一束重合光发射至第二全发射镜；
通过第二全发射镜将由三种光重合成的重合光全反射至偏振分光镜；
通过偏振分光镜把重合光分为TM偏振光和TE偏振光；其中TM偏振光和TE偏振光的偏振方向互相垂直；
通过挡光板遮挡TE偏振光，并使TM偏振光发射至扩束镜；
通过扩束镜对TM偏振光进行扩束；
通过光阑调整扩束后的TM偏振光的光斑直径；
通过准直镜对调整光斑直径后的TM偏振光进行准直调节，以产生平面波；
将平面波入射到光致聚合物上，以作为参考光；
控制入射光垂直透过光致聚合物，并在彩色三维实物上发生反射形成物光；
控制参考光和物光在光致聚合物发生干涉；
通过时分复用方式控制三种颜色的光激光器实现彩色全息，以形成彩色三维图形。
2.根据权利要求1所述的一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法，其特征在于，所述通过时分复用方式控制三种颜色的光激光器实现彩色全息，以形成彩色三维图形的步骤中，所述时分复用方式为每个时间段只开启一种颜色的激光器。
3.根据权利要求1所述的一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法，其特征在于，所述绿光、红光和蓝光的发光强度的关系为绿光<红光<蓝光。
4.根据权利要求3所述的一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法，其特征在于，所述绿光、红光和蓝光的发光强度的比值关系为绿光：红光：蓝光＝3：4：5。
5.根据权利要求1所述的一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法，其特征在于，所述绿光激光器、红光激光器和蓝光激光器的波长关系为红光激光器>绿光激光器>蓝光激光器。
6.根据权利要求5所述的一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法，其特征在于，所述红光激光器波长为639nm，绿光激光器波长为532nm，蓝光激光器波长为473nm。
7.根据权利要求5所述的一种反射式体全息彩色三维防伪的实现方法，其特征在于，所述彩色三维实物表面喷涂有高反射率的纳米涂层。
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| CN111179734B (zh) | 2022-07-22 |
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