專利名稱：繞射光柵記錄裝置及立體或平面音響光學(xué)的記錄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種繞射光柵裝置及其立體或平面影像的記錄方法，具體地說，涉及一種光學(xué)干涉圖樣的繞射光柵記錄裝置及其立體或平面影像的記錄方法。
關(guān)于影像縮小投影以形成具有光學(xué)繞射效果的裝置，波蘭專利No.PTC/PL96/00018陳述了利用光學(xué)顯示器顯示后經(jīng)復(fù)雜計(jì)算而得到的傅立葉轉(zhuǎn)換信息影像，并將其縮小投影成像到感光材料上，以形成具有立體效果的全息，用于商業(yè)防偽。這種方法及裝置有很多不完善的地方，如計(jì)算傅立葉轉(zhuǎn)換信息以形成平面或立體影像的方式將造成計(jì)算時(shí)間的浪費(fèi)和計(jì)算信息的損失，且所形成的平面或立體影像與一般的全息合成方法并無明顯的差別，容易被人一眼看穿而利用模造貼合曝光加以仿造，此技術(shù)在防止假冒上效果不理想。
另外關(guān)于光柵圖像形成的方法而言，(ref U.S.Patent No.5132812，U.S.Patent application No.91306316.0)一般都利用二光束聚焦于一點(diǎn)以形成光柵元素的形式，來集成為點(diǎn)矩陣式的光柵圖像。此方式因二光束入射自不同角度，所以形成的干涉點(diǎn)為圓形或橢圓形，易造成相鄰之間的空隙，并因?yàn)楣馐鴶嗝鎻?qiáng)度的分布不勻而造成光柵元素的光學(xué)繞射強(qiáng)度的分布不均勻。加上光束斷面的有限性，其所形成的整體光柵圖像的精細(xì)度難以大幅提高。
為解決上述的缺點(diǎn)，一般用電子槍描繪系統(tǒng)來掃描每一光柵以記錄高解析度的光柵圖像(ref U.S.Patent No.5784200，U.S.Patent No.5132812)。但是電子槍描繪系統(tǒng)價(jià)格較高，維修十分復(fù)雜，操作環(huán)境十分嚴(yán)格，描繪速度較慢，所使用的記錄材料有別于一般的全息記錄材料，故在結(jié)合傳統(tǒng)的記錄上有極大的困難。
本發(fā)明的目的是提供一種繞射光柵及立體或平面影像的記錄裝置及記錄方法，它能為繞射光柵提供單一操作步驟并使用復(fù)合防偽機(jī)能記錄方法提高防偽效果。
為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種具有光學(xué)繞射效果的光學(xué)媒體記錄裝置，其主要組成機(jī)構(gòu)包括可干擾光源發(fā)生器、音響光學(xué)變調(diào)器、擴(kuò)散板、針孔光罩、1/2波長板、1/4波長板、光束分離器、空間光學(xué)變調(diào)器、焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合、自動(dòng)對焦系統(tǒng)、材料固定平臺、水平垂直方向移動(dòng)臺、參考光投射器、系統(tǒng)控制裝置、光束開閉閥、系統(tǒng)支持體，其主要組成機(jī)構(gòu)的連接互動(dòng)關(guān)系如下
系統(tǒng)控制裝置經(jīng)其界面接口與光束開閉閥、音響光學(xué)變調(diào)器、擴(kuò)散板、空間光學(xué)變調(diào)器、焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合、水平垂直方向移動(dòng)臺連接，進(jìn)行統(tǒng)籌控制運(yùn)作及計(jì)算，處理所需輸出記錄的影像及數(shù)字信息，以達(dá)到記錄具有特殊光學(xué)繞射機(jī)能或具有不能以貼合曝光復(fù)制仿冒機(jī)能的光學(xué)媒體的目的；由音響光學(xué)變調(diào)器、擴(kuò)散板、針孔光罩、1/2波長板、1/4波長板、光束分離器、空間光學(xué)變調(diào)器、焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合等光學(xué)機(jī)件所組成的體系放置于一受容剛體中，以維持在運(yùn)作過程中其相互之間的特定結(jié)構(gòu)關(guān)系，此受容剛體連接于具有上下運(yùn)動(dòng)和自動(dòng)對焦機(jī)能的自動(dòng)對焦系統(tǒng)，由系統(tǒng)支持體支持自動(dòng)對焦系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)；可干擾光源發(fā)生器、系統(tǒng)支持體、系統(tǒng)控制裝置、參考光投射器為固定位置裝置，水平垂直方向移動(dòng)臺帶動(dòng)材料固定平臺移動(dòng)到所欲曝光的位置。
一種具有平面或立體光學(xué)繞射效果的光柵記錄方法，其特征在于利用空間光學(xué)變調(diào)器顯示經(jīng)計(jì)算所得的光學(xué)強(qiáng)度分布影像，并利用高速旋轉(zhuǎn)的擴(kuò)散板將可干涉光束轉(zhuǎn)變?yōu)榉强筛缮婀馐彰髟诳臻g光學(xué)變調(diào)器的影像上，其影像的振幅分布再經(jīng)由焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合，以適當(dāng)?shù)谋堵士s小，投影成像到光學(xué)感光材料面上，并利用高速旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板以取得瞬間不同分布的光波雜訊，在某一定的曝光期間內(nèi)，因不同分布的光波雜訊強(qiáng)度的相加平均效果，減低因可干涉光源所產(chǎn)生的必然性光波雜訊，經(jīng)由上述步驟記錄的微小光束元素集合而成一大面積的具有特殊平面或立體光學(xué)繞射效果的光柵圖樣。
一種記錄具有立體影像效果的方法，其特征在于利用空間光學(xué)變調(diào)器顯示多視角的物體影像，同時(shí)利用系統(tǒng)控制裝置停止旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板，以取得可干涉性的光束，同時(shí)調(diào)整焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合，將上述的影像投影到無限遠(yuǎn)處或投影到透鏡與材料固定平臺之間的聚焦成像面上，并與來自相對于材料固定平臺的相反方向由參考光投射器所導(dǎo)引而來的另一可干涉光束互為于涉，以形成一微小全息元素，依次反復(fù)執(zhí)行曝光一系列的多視角影像，以形成最終具有立體視覺效果的全息圖像。
一種記錄難以復(fù)制的微小隱藏式影像的方法，其特征在于利用空間光學(xué)變調(diào)器顯示欲隱藏的影像或文字，并利用焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合將此影像縮小投影成像到聚焦成像面上，同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板以消除光波雜訊，將上述影像的光學(xué)強(qiáng)度曝光在光學(xué)感光材料面上，以制作非肉眼可視、難以用傳統(tǒng)全息貼合曝光方式加以復(fù)制的防偽光學(xué)媒體。
一種記錄數(shù)字位相型全息的方法，其特征在于利用音響光學(xué)變調(diào)器，將由系統(tǒng)裝置所計(jì)算而得的數(shù)字灰階情報(bào)轉(zhuǎn)換成+1次繞射光束的強(qiáng)弱，以控制浸蝕光點(diǎn)領(lǐng)域的深淺，并經(jīng)過針孔光罩的限制，成為一定直徑的點(diǎn)狀光源，同時(shí)經(jīng)由系統(tǒng)控制裝置將空間光學(xué)變調(diào)器關(guān)閉，并利用焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合，將上述的針孔影像聚焦成像到光學(xué)感光材料面上，以曝光成一點(diǎn)數(shù)字位相型情報(bào)，再移動(dòng)水平垂直方向移動(dòng)臺至下一個(gè)曝光位置，如此周而復(fù)始記錄一個(gè)集成式數(shù)字位相型全息信息，在記錄的全過程中，自動(dòng)對焦系統(tǒng)隨時(shí)調(diào)整其上下位置以確保針孔影像聚焦在同一面上。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.操作簡單，本發(fā)明可用單一步驟操作系統(tǒng)的復(fù)合光學(xué)元件形成裝置，有別于傳統(tǒng)方式的復(fù)雜多步系統(tǒng)。
2.易于變換操作系統(tǒng)或同時(shí)復(fù)合兩種操作方式于制作同一繞射光柵，以求得不同效果的組成元素，如開諾全息相片的制作需要使用單一雷射光束的數(shù)字記錄方式，而立體影像的記錄則以空間光調(diào)制器的影像投影來執(zhí)行，將不同的組成元素集合于一個(gè)繞射光柵，能大幅提高其防止假冒的機(jī)能，并能輕易制作出機(jī)械辨讀機(jī)能的繞射光柵，并且依此裝置及方法任何人可輕易制作各種不同形態(tài)的全息圖像，如Holographic Stereagram、Kinoform、Kinegram、Exelgram。
3.可以非常簡單地將微小圖樣或文字記錄在具有立體或繞射機(jī)能光柵領(lǐng)域以外的任意部分，或與之重疊，利用其不可貼合曝光復(fù)制的光學(xué)特性大幅度提高防偽的特性。
4.特殊的參考光投射器形成的全息元素其相互間并無重疊，能避免全息元素之間的信息干擾，并且相鄰元素之間沒有空隙而大幅提高成品的視覺品質(zhì)。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。


圖1是本發(fā)明各機(jī)械部件示意圖；圖2是電腦控制各部件完成影像記錄的程序流程圖；圖3是計(jì)算機(jī)接口連接圖；圖4是數(shù)字影像記錄方式圖；圖5是立體全息記錄方式圖；圖6為光柵記錄方式圖。
請參閱圖1所示一種具有光學(xué)繞射效果的光學(xué)媒體記錄裝置，其機(jī)構(gòu)包括可干擾光源(激光)發(fā)生器1、平面鏡2、半透鏡3和4、音響光學(xué)變調(diào)器5(Acousto Optical Modulator，簡稱AOM)、遮光板6、反射平鏡7和8、針孔光罩9、擴(kuò)散板10(Diffaser)、透鏡11、1/2波長板12、光束分離器13、1/4波長板14、空間光學(xué)變調(diào)器15(Spatial Light Modulator，簡稱SLM)、焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合16-18(Zoom Lens)、聚焦成像面19-A、光學(xué)感光材料面19-B、自動(dòng)對焦系統(tǒng)20、光束開閉閥21-A、參考光投射器22、材料固定平臺23、系統(tǒng)支持體24、水平垂直方向移動(dòng)臺25-26(X-Y Stage)、受容剛體27(Rigid Capacity)、系統(tǒng)控制裝置28(computer)。其中AOM是指A device to create a fransmissive acousto-optic grating that can beelectronically controlled simply by adjusting the drive frequency.The acousto-opticgrating diffracts an incident laser beam into +1 and -1 diffracted beams. Sinceresponse speed can be achived to neno second(10-9sec)，so that it allows us to use asa high frequency switch.
SLM是一種影像顯示器，將影像顯示在SLM上，同時(shí)以Laser光束照明，經(jīng)由SLM反射或穿透出的影像即有照明光的波長，成為可記錄在特定感光材料的影像。一般如液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)或數(shù)字微小鏡片顯示器DMD(Digital Micromirror Device)均具有此種功能。
感光材料(Poto-Sensitive Material)有下列數(shù)種可供利用1.光阻(photoresist)此種材料一般用在半導(dǎo)體工業(yè)上的微小電路的顯微照相，亦可用來當(dāng)做光波干涉記錄材料。如制作全息，將物體光(objective beam)及參考光(Referemebeam)的干涉條紋(Interference Firinge Pattern)曝光在光阻片上，經(jīng)化學(xué)顯影之后形成具有微細(xì)的凹凸構(gòu)造的溝槽狀干涉條紋(Relief Structure FringePattern)?；蛞嗫衫闷涓泄饨g的特性只記錄某種圖樣的振幅訊息(Amplitudeinformation)亦即強(qiáng)弱明暗分布，本發(fā)明利用此機(jī)能來記錄繞射光柵及微小文字(Microtext)或圖樣(logo)。
2.UV感光材料(Ultraviolet-sensitive Material)本發(fā)明亦可利用紫外線激光(UV Laser)，將信息記錄在UV感光片上，因所記錄信息的解析度(Resolution)與所使用光波長成正比，所以利用UV Laser可記錄高于一般可視光(Visible Laser)能達(dá)到的解析度。
3.鹵化銀感光材料(Silver Halide Material)這是一種微粒型(Microparticle)感光材料，與一般的照相感光片相似，但是其粒子直徑遠(yuǎn)小于一般的照相感光片，所以其解析度可以高出5-10倍左右以記錄高密度的干涉條紋。本發(fā)明可利用此種材料記錄圖樣的振幅訊息，亦即強(qiáng)弱明暗分布，以記錄繞射光柵及微小文字或圖樣。并且可以記錄反射型集成式全視角立體全息(Reflection type Full Parallax Holographic Stereogram)。其方法是將各視角的物體系列影像利用數(shù)字傳輸或掃描方式輸進(jìn)電腦之后，由電腦逐一顯示系列影像到SLM上，并利用焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)透鏡將其像面(ImagePlane)投射到19-A的假象面或無限遠(yuǎn)處。此影像光波與來自參考光投射器的參考光束干涉于鹵化銀感光材料，以形成一全息元素(Element Hologram)，并移動(dòng)X-Y Stage，反復(fù)執(zhí)行此一步驟，最終形成一反射型集成式全視角立體全息，提供一個(gè)虛擬的全方位視角立體影像。一般此種材料需具有10-25μm厚度(除透明支持體外)。
4.高分子感光材料(Photopolymer Material)此種材料是利用低分子(Monomer)的光電效應(yīng)產(chǎn)生架橋反應(yīng)(LinkageReaction)形成局部性高分子化(Polymerization)而具有周期性密度(Density/Index)變化以達(dá)到繞射光波的效果。本發(fā)明可利用此種材料記錄反射型集成式全視角立體全息，其記錄方式如前述。
其電腦控制裝置與機(jī)件的連接情況是由預(yù)先撰寫的程式軟件透過電腦的界面聯(lián)接器(interface connection port)傳輸信號及影像等資料，以完全控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作，其中由Serial port 1傳輸一個(gè)脈沖以開啟或關(guān)閉光束開閉閥21-A的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
同理，分別經(jīng)由Serial port 3及4輸出脈沖以分別開啟或關(guān)閉Zoom Lens16、17的調(diào)整驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及Diffaser10的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，并且經(jīng)由Serial port 2輸出數(shù)字型資料給AOM5控制器，以決定其開閉狀態(tài)。并且經(jīng)由串行口5輸送數(shù)字型資料給X-Y Stage Drive，以移動(dòng)定量的位移來帶動(dòng)感光材料到對應(yīng)于影像的所應(yīng)記錄位置。并且經(jīng)由Parallel port或Interface Card輸出一系列影像顯示在SLM上。
其主要組成機(jī)構(gòu)的連接互動(dòng)關(guān)系如下系統(tǒng)控制裝置28經(jīng)由其界面接口(Interface port)與光束開閉閥21-A、音響光學(xué)變調(diào)器5、擴(kuò)散板10(含驅(qū)動(dòng)馬達(dá)控制閥)、空間光學(xué)變調(diào)器15、焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合16-18(含驅(qū)動(dòng)馬達(dá))、水平垂直方向移動(dòng)臺25-26(X-Ystage)等機(jī)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)連接，進(jìn)行統(tǒng)籌控制運(yùn)作及計(jì)算，處理所需輸出記錄的影像及數(shù)字信息，以達(dá)到記錄具有特殊光學(xué)繞射機(jī)能或具有不能以貼合曝光復(fù)制仿冒機(jī)能的光學(xué)媒體的目的。
由半透鏡4、音響光學(xué)變調(diào)器5、遮光板6、反射平鏡7和8、針孔光罩9、擴(kuò)散板10、透鏡11、1/2波長板12、光束分離器13、1/4波長板14、空間光學(xué)變調(diào)器15、焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合16-18等光學(xué)機(jī)件所組合而成的體系放置于一受容剛體27中，以維持在運(yùn)作過程中其相互之間的特定結(jié)構(gòu)關(guān)系，受容剛體27是一種支持體，由于里面所包容的元件機(jī)構(gòu)的相對位置受到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂贫枰粋€(gè)維持此相對位置的總支持體。受容剛體27連接于具有上下運(yùn)動(dòng)和自動(dòng)對焦機(jī)能的自動(dòng)對焦系統(tǒng)20，由系統(tǒng)支持體24支持自動(dòng)對焦系統(tǒng)20的運(yùn)動(dòng)。
可干擾光源(激光)發(fā)生器1、平面鏡2、半透鏡3、系統(tǒng)支持體24、系統(tǒng)控制裝置28、參考光投射器22等為固定位置裝置，水平垂直方向移動(dòng)臺25-26帶動(dòng)材料固定平臺23移動(dòng)到所欲曝光的位置。
由可干涉光源1所產(chǎn)生的光束經(jīng)平面鏡2反射后，由半透鏡3分成兩道光束，其反射光為參考光束，其直進(jìn)光又被半透鏡4分成兩道光束，其直進(jìn)光束作為數(shù)字記錄機(jī)能的光源，其反射光束為空間光學(xué)變調(diào)器15提供照明電源。
經(jīng)半透鏡4直進(jìn)的光束受到音響光學(xué)變調(diào)器5的分光，被分成直進(jìn)光束、+1繞射光束和-1繞射光束。其中直進(jìn)光束以及+1或-1繞射光束被遮光板6遮斷，未被遮斷的-1或+1光束則經(jīng)反射平鏡7、8到達(dá)針孔光罩9，針孔光罩9的影像點(diǎn)像被由透鏡組合16-18聚焦成像在光學(xué)感光材料面19-B上。此一點(diǎn)像的光學(xué)強(qiáng)度受到由電腦輸出的數(shù)字及音響光學(xué)變調(diào)器5控制，以形成不同深淺浸蝕的曝光點(diǎn)。如此反復(fù)曝光記錄之后，經(jīng)由顯像處理，可得到光學(xué)繞射的數(shù)字全息。
由半透鏡4反射的光束透過擴(kuò)散板10將光束擴(kuò)散后經(jīng)1/2波長板12及1/4波長板14調(diào)整擴(kuò)散光波的偏光方向。透鏡11將擴(kuò)散板10擴(kuò)散出來的光波面聚焦成像到空間光調(diào)制器15上，等于間接的將空間光調(diào)制器15的影像變換成一個(gè)擴(kuò)散光波面，以利另一透鏡組合16-18再將此光波成像至感光材料面19-B或其附近。此偏光的光波照明空間光調(diào)制器15的影像后被反射，又經(jīng)1/4波長板14的偏光后，被偏光分光鏡13反射至透鏡組合16-18方向。此影像至此已被變換成可干涉光波并經(jīng)透鏡聚焦成像在光學(xué)感光材料面19-B與透鏡組合16-18的中間靠透鏡位置。
另一方面，由半透鏡3所分出的光束21經(jīng)參考光反射鏡22反射至光學(xué)感光材料面19-B上，與前述的影像光束重疊在光學(xué)感光材料面19-B上。此一重疊曝光步驟將兩光束的干涉條紋記錄形成一全息元素。如此反復(fù)記錄的眾多全息元素形成點(diǎn)矩陣的集成式全息。此曝光后的材料經(jīng)適當(dāng)?shù)娘@像處理后，在適當(dāng)角度入射的照明光線下可觀察到水平垂直兩方向視差的全方位立體圖像。
請參閱圖2-圖6。本發(fā)明提供三種不同的記錄方式，分別敘述于后首先電腦對原始的畫像做一些簡單且必要的處理，如對于欲記錄為數(shù)字型圖像的原始畫像，則加以數(shù)字計(jì)算成數(shù)字型資料；對于欲記錄為集成式立體全息的原始視差畫像(original perspective image)，則經(jīng)過一些變形補(bǔ)位或分色等畫像處理；對于欲記錄為繞射光柵圖像(diffraction grating image)的原始畫像，則依下式計(jì)算其應(yīng)記錄的光柵圖樣(grating pattern)Grating Pattern(x，y)＝2RO·cos〔Φr-Φo〕Φr＝2π/λ〔sinΦrx+sinΦry〕Φo＝2π/λ〔sinΦox+sinΦoy〕Whereλ-Intended playback wavelength，Φrx，Φry-Intended illuminating angle for playback to X and Yaxis，respectively，Φox，Φoy-Intended playback angle to X and Y axis，respectively.
如選擇光柵記錄方式(plain grating recording mode)，則由電腦輸出資料，由電腦經(jīng)其接口控制各機(jī)件。首先，關(guān)閉光束開閉閥21-A，并轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)散板10，然后將SLM面聚焦成像至感光材料面上，此時(shí)顯示一光柵圖樣于SLM，此圖樣顯示時(shí)間即為曝光時(shí)間，隨后顯示一全黑的顯象，曝光完畢。隨后移動(dòng)X-Y stage 25、26至下一曝光位置，然后返回顯示下一欲記錄光柵圖樣于SLM的程序，直至曝光完畢。
如選擇集成式立體全息記錄方式(3D holographic stereogram recordingmode)，則首先電腦經(jīng)由串行口4控制擴(kuò)散板10在停止?fàn)顟B(tài)，并調(diào)節(jié)SLM面聚焦成像至19-A面上，然后顯示一視差畫像在SLM面上，同時(shí)開放光束開閉閥21-A，令參考光與前述的19-A面上成像而投射至材料面上的光波干涉，以形成一全息元素(element hologram)，然后判斷是否為最后一全息元素而決定關(guān)閉系統(tǒng)或繼續(xù)曝光，如果繼續(xù)曝光則將X-Y Stage移至下一曝光位置，并返回執(zhí)行顯示下一視差畫像至SLM的步驟，直到全部全息元素曝光完畢。
如經(jīng)記錄機(jī)能選擇的是數(shù)字記錄方式，則首先停止擴(kuò)散板10，顯示出一全黑顯象于SLM，并關(guān)閉光束開閉閥21-A(Shutter)，然后將針孔9的點(diǎn)影像透過調(diào)節(jié)透鏡組合16、17，將之聚焦至19-B面上，繼而由電腦輸出的數(shù)位來決定AOM5繞射+1及-1，繞射光束的有無及強(qiáng)弱，此步驟相當(dāng)于附圖2的輸出一數(shù)位信息，此+1光束的有無決定了感光材料上曝光點(diǎn)的有無，而且+1光束的強(qiáng)弱決定了感光材料上曝光點(diǎn)凹凸的深淺，如此可記錄數(shù)字型信息。待移動(dòng)X-Y Stage 25、26至下一曝光點(diǎn)之后，返復(fù)執(zhí)行輸出數(shù)字信息至AOM5以決定下一曝光點(diǎn)所應(yīng)對應(yīng)的光束強(qiáng)弱及有無。
一種具有平面或立體光學(xué)繞射效果的光柵記錄方法，其步驟是利用空間光學(xué)變調(diào)器15以顯示經(jīng)計(jì)算所得的光學(xué)強(qiáng)度分布影像，并利用高速旋轉(zhuǎn)的擴(kuò)散板10將可干涉光束轉(zhuǎn)變?yōu)榉强筛缮婀馐?，照明在空間光學(xué)變調(diào)器15的影像上，其影像的振幅分布再經(jīng)由焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合16-18，以適當(dāng)?shù)谋堵士s小，投影成像到光學(xué)感光材料面19-B上，并利用高速旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板10以取得瞬間不同分布的光波雜訊(speckle noise)，在某一定的曝光期間內(nèi)，因不同分布的光波雜訊強(qiáng)度的相加平均效果，減低因可干涉光源所產(chǎn)生的必然性光波雜訊，經(jīng)由上述步驟記錄的微小光束元素集合而成一大面積的具有特殊平面或立體光學(xué)繞射效果的光柵圖樣。
一種依圖1所述的裝置記錄具有立體影像效果的方法，其步驟是利用空間光學(xué)變調(diào)器15以顯示多視角的物體影像，同時(shí)利用系統(tǒng)控制裝置28停止旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板10，以取得可干涉性的光束，同時(shí)調(diào)整焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合16-18，將上述的影像投影到無限遠(yuǎn)處或投影到透鏡18與材料固定平臺23之間的聚焦成像面19-A上，并與來自相對于材料固定平臺23的相反方向由參考光投射器22所導(dǎo)引而來的另一可干涉光束互為干涉，以形成一微小全息元素，依次反復(fù)執(zhí)行曝光一系列的多視角影像，以形成最終具有立體視覺效果的全息圖像。
一種依圖1所述的裝置記錄難以復(fù)制的微小隱藏式影像的方法，其步驟是利用空間光學(xué)變調(diào)器15顯示欲隱藏的影像或文字，并利用焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合16-18將此影像縮小投影成像到聚焦成像面19-A上，同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板10以消除光波雜訊，將上述影像的光學(xué)強(qiáng)度曝光在光學(xué)感光材料面19-B上，以制作非肉眼可視、難以用傳統(tǒng)全息貼合曝光方式加以復(fù)制的防偽光學(xué)媒體。
此隱藏式影像或文字，因本身在被記錄時(shí)不加任何繞射機(jī)能的光柵訊息，所以不具特定方向的繞射光學(xué)機(jī)能。以肉眼觀察時(shí)，它只呈現(xiàn)一亂射的點(diǎn)；以傳統(tǒng)全息貼合曝光復(fù)制時(shí)，因其亂射光波成為物體光，會遮蓋破壞原有影像或文字的清晰度而只呈現(xiàn)一種雜訊情報(bào)在被復(fù)制的光學(xué)媒體上，經(jīng)由放大鏡或顯微鏡觀察，結(jié)果即可判別出來。其影像或文字被縮小成大約2-6um，所以必須透過大約200倍以上的顯微鏡方能看到，一旦被仿冒者貼合曝光復(fù)制的時(shí)候，被復(fù)制的材料片上只出現(xiàn)無意義雜訊而無法將此微小影像或文字復(fù)制。
一種依圖1所述的裝置記錄數(shù)字位相型全息的方法，其步驟是利用音響光學(xué)變調(diào)器5，將由系統(tǒng)裝置28所計(jì)算而得的數(shù)字灰階(graylevel)情報(bào)轉(zhuǎn)換成+1次繞射光束的強(qiáng)弱，以控制浸蝕光點(diǎn)領(lǐng)域的深淺，并經(jīng)過針孔光罩9的限制，成為一定直徑的點(diǎn)狀光源，同時(shí)經(jīng)由系統(tǒng)控制裝置28將空間光學(xué)變調(diào)器15關(guān)閉，并利用焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合16-18，將上述的針孔影像聚焦成像到光學(xué)感光材料面19-B上，以曝光成一點(diǎn)數(shù)字位相型情報(bào)，再移動(dòng)水平垂直方向移動(dòng)臺25、26至下一個(gè)曝光位置，如此周而復(fù)始記錄一個(gè)集成式數(shù)字位相型(digital phase type)全息信息，在記錄的全過程中，自動(dòng)對焦系統(tǒng)隨時(shí)調(diào)整其上下位置以確保針孔影像聚焦在同一面上。(參考所附資料有關(guān)于數(shù)字位相型全息的傳統(tǒng)制作方法。Oplicre Holography PHARIHARAN P.146-154)本發(fā)明將不同視覺效果，如具有平面顏色變換效果的光柵圖樣或具有立體效果的全息信息，與具有不同防止貼合曝光機(jī)能，如隱藏式圖樣或微小文字，或數(shù)字位相型全息等的光學(xué)微小顏色，透過系統(tǒng)控制裝置精細(xì)的適當(dāng)配置，記錄在同一光學(xué)媒體上，以形成一種特殊的兼具可依目視判別及機(jī)器判讀機(jī)能的多重防偽的光學(xué)媒體。
權(quán)利要求
1.一種具有光學(xué)繞射效果的光學(xué)媒體記錄裝置，其主要組成機(jī)構(gòu)包括可干擾光源發(fā)生器、音響光學(xué)變調(diào)器、擴(kuò)散板、針孔光罩、1/2波長板、1/4波長板、光束分離器、空間光學(xué)變調(diào)器、焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合、自動(dòng)對焦系統(tǒng)、材料固定平臺、水平垂直方向移動(dòng)臺、參考光投射器、系統(tǒng)控制裝置、光束開閉閥，其主要組成機(jī)構(gòu)的連接互動(dòng)關(guān)系如下系統(tǒng)控制裝置經(jīng)其界面接口與光束開閉閥、音響光學(xué)變調(diào)器、擴(kuò)散板、空間光學(xué)變調(diào)器、焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合、水平垂直方向移動(dòng)臺等機(jī)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)連接，進(jìn)行統(tǒng)籌控制運(yùn)作及計(jì)算，處理所需輸出記錄的影像及數(shù)字信息，以達(dá)到記錄具有特殊光學(xué)繞射機(jī)能或具有不能以貼合曝光復(fù)制仿冒機(jī)能的光學(xué)媒體的目的；由音響光學(xué)變調(diào)器、擴(kuò)散板、針孔光罩、1/2波長板、1/4波長板、光束分離器、空間光學(xué)變調(diào)器、焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合等光學(xué)機(jī)件所組合而成的體系放置于一受容剛體中，以維持在運(yùn)作過程中其相互之間的特定結(jié)構(gòu)關(guān)系，此受容剛體連接于具有上下運(yùn)動(dòng)和自動(dòng)對焦機(jī)能的自動(dòng)對焦系統(tǒng)，由系統(tǒng)支持體支持自動(dòng)對焦系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)；可干擾光源發(fā)生器、系統(tǒng)支持體、系統(tǒng)控制裝置、參考光投射器等為固定位置裝置，水平垂直方向移動(dòng)臺帶動(dòng)材料固定平臺移動(dòng)到所欲曝光的位置。
2.一種具有平面或立體光學(xué)繞射效果的光柵記錄方法，其特征在于利用空間光學(xué)變調(diào)器以顯示經(jīng)計(jì)算所得的光學(xué)強(qiáng)度分布影像，并利用高速旋轉(zhuǎn)的擴(kuò)散板將可干涉光束轉(zhuǎn)變?yōu)榉强筛缮婀馐?，照明在空間光學(xué)變調(diào)器的影像上，其影像的振幅分布再經(jīng)由焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合，以適當(dāng)?shù)谋堵士s小，投影成像到光學(xué)感光材料面上，并利用高速旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板以取得瞬間不同分布的光波雜訊，在某一定的曝光期間內(nèi)，因不同分布的光波雜訊強(qiáng)度的相加平均效果，減低因可干涉光源所產(chǎn)生的必然性光波雜訊，經(jīng)由上述步驟記錄的微小光束元素集合而成一大面積的具有特殊平面或立體光學(xué)繞射效果的光柵圖樣。
3.一種依權(quán)利要求1所述的裝置記錄具有立體影像效果的方法，其特征在于利用空間光學(xué)變調(diào)器以顯示多視角的物體影像，同時(shí)利用系統(tǒng)控制裝置停止旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板，以取得可干涉性的光束，同時(shí)調(diào)整焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合，將上述的影像投影到無限遠(yuǎn)處或投影到透鏡與材料固定平臺之間的聚焦成像面上，并與來自相對于材料固定平臺的相反方向由參考光投射器所導(dǎo)引而來的另一可干涉光束互為干涉，以形成一微小全息元素，依次反復(fù)執(zhí)行曝光一系列的多視角影像，以形成最終具有立體視覺效果的全息圖像。
4.一種依權(quán)利要求1所述的裝置記錄難以復(fù)制的微小隱藏式影像的方法，其特征在于利用空間光學(xué)變調(diào)器顯示欲隱藏的影像或文字，并利用焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合將此影像縮小投影成像到聚焦成像面上，同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板以消除光波雜訊，將上述影像的光學(xué)強(qiáng)度曝光在光學(xué)感光材料面上，以制作非肉眼可視、難以用傳統(tǒng)全息貼合曝光方式加以復(fù)制的防偽光學(xué)媒體。
5.一種依權(quán)利要求1所述的裝置記錄數(shù)字位相型全息的方法，其特征在于利用音響光學(xué)變調(diào)器，將由系統(tǒng)裝置所計(jì)算而得的數(shù)字灰階情報(bào)轉(zhuǎn)換成+1次繞射光束的強(qiáng)弱，以控制浸蝕光點(diǎn)領(lǐng)域的深淺，并經(jīng)過針孔光罩的限制，成為一定直徑的點(diǎn)狀光源，同時(shí)經(jīng)由系統(tǒng)控制裝置將空間光學(xué)變調(diào)器關(guān)閉，并利用焦點(diǎn)可調(diào)節(jié)式透鏡組合，將上述的針孔影像聚焦成像到光學(xué)感光材料面上，以曝光成一點(diǎn)數(shù)字位相型情報(bào)，再移動(dòng)水平垂直方向移動(dòng)臺至下一個(gè)曝光位置，如此周而復(fù)始記錄一個(gè)集成式數(shù)字位相型全息信息，在記錄的全過程中，自動(dòng)對焦系統(tǒng)隨時(shí)調(diào)整其上下位置以確保針孔影像聚焦在同一面上。
6.依權(quán)利要求1、2、3、4、5所述的裝置與方法，其特征在于將不同視覺效果，如具有平面顏色變換效果的光柵圖樣或具有立體效果的全息信息，與具有不同防止貼合曝光機(jī)能，如隱藏式圖樣或微小文字，或數(shù)字位相型全息等的光學(xué)微小顏色，透過系統(tǒng)控制裝置精細(xì)的適當(dāng)配置，記錄在同一光學(xué)媒體上，以形成一種特殊的兼具可依目視判別及機(jī)器判讀機(jī)能的多重防偽的光學(xué)媒體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)干涉圖樣的繞射光柵裝置及其立體或平面影像的記錄方法,利用光學(xué)變調(diào)器,以顯示影像并轉(zhuǎn)變影像光波為可干涉振幅型光波,將影像縮小到記錄材料上或其附近為機(jī)能的光學(xué)透鏡組合,具有可控制的光束方向的參考光投射器。本發(fā)明可用單一步驟進(jìn)行操作,易于變換操作系統(tǒng)或同時(shí)復(fù)合兩種操作方式于制作同一繞射光柵,提高了全息的防偽機(jī)能,形成的全息元素其相互間并無重疊,大幅提高成品的視覺品質(zhì)。
文檔編號G02B5/18GK1258850SQ9912222
公開日2000年7月5日 申請日期1999年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月4日
發(fā)明者邵曉菁 申請人:邵曉菁