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激光全息

激光全息与防伪技术的发展和应用

作者: 来源: 日期:2016-03-18 07:08:47 人气:
  全息图(Hologram)是盖伯(Gabor)在1948年为改善电子显微镜像质所提出的,其意义是完整的记录。盖伯的实验解决了全息术发明中的基本问题,即波前的记录和再现,但由于当时缺乏明亮的相干光源(激光器),全息图的成像质量很差。   一、 全息术的发明与防伪行业的形成。   全息图(Hologram)是盖伯(Gabor)在1948年为改善电子显微镜像质所提出的,其意义是完整的记录。盖伯的实验解决了全息术发明中的基本问题,即波前的记录和再现,但由于当时缺乏明亮的相干光源(激光器),全息图的成像质量很差。1962年随着激光器的问世,利思和乌帕特尼克斯(Leith and Upatnieks)在盖伯全息术的基础上引入载频的概念发明了离轴全息术,有效地克服了当时全息图成像质量差的主要问题---孪生像,三维物体显示成为当时全息术研究的热点,但这种成像科学远远超过了当时经济的发展,制作和观察这种全息图的代价是很昂贵的,全息术基本成了以高昂的经费来维持不切实际的幻想的代名词。1969年本顿(Benton)发明了彩虹全息术,掀起以白光显示为特征的全息三维显示新高潮。彩虹全息图是一种能实现白光显示的平面全息图,与丹尼苏克(Denisyuk)的反射全息图相比,除了能在普通白炽灯下观察到明亮的立体像外,还具有全息图处理工艺简单、易于复制等优点。把彩虹全息术与当时发展日趋成熟的全息图模压复制技术结合起来便形成了目前风糜世界的全息印刷产业,产生了全息信用卡、全息商标、全息钞票、全息卡通、全息装饰材料、甚至全息服装等保安防伪及装璜装饰的全息图新应用。因此可以说彩虹全息术的发明为全息图走出实验室为社会所接受迈出可喜的第一步。   防冒、伪造已是一个全球性问题,伪造货币、信用卡、有价证卷、证件、商标、标识、名优产品等的犯罪的活动遍及世界各地,已成为仅次于毒品犯罪的全球第二大公害。与此同时,世界各国政府和人民也纷纷重视防止假冒伪造行为的发生,全息图这一神奇概念作为一项有效而实用的防伪技术当然也受到人们的青睐,得到了空前规模的迅猛发展。全息和防伪几乎被人们等而视之,似乎全息商标就是防伪商标,或防伪商标就是全息商标。   虽然我们不能简单地说全息术的发明催生了当今的防伪行业的形成,但我们可以看到,全息印刷产业的形成和发展其根本动力是防伪造,而正是在这项产业蓬勃发展的时候,人们对防伪的热情空前高涨,从而各种防伪协会相继诞生,同时,在现有从事防伪的产业中,全息印刷产业仍然是绝大多数。   二、全息防伪商标的泛滥及反思。   全息图作为一种有效的防伪手段,从80年代末开始,逐渐被人们所接受,很多著名的机构和品牌都将其作为防伪标识而获得了巨大成功。如Master Card, Visa Card, 德国的护照、美孚石油、苹果牌牛仔裤,微软软件等。在中国,庞大的防伪市场,貌似丰厚的利润,以及对全息图的盲目迷信,激起了人们最大胆的幻想和欲望。一时间大量的资金投向这个领域,仅91年到93年短短两年间,至少新诞生了300家企业从事生产经营全息防伪商标,其规模从几十万元到几千万元不等。而且这种投资势头一直持续了二至三年。除少数企业具备开发能力和市场开拓能力外,绝大数属于盲目投资 ,相当一部分甚至连产品都未生产出来就倒闭了。由于政府对全息防伪行业缺乏监管,以及该行业发展如此迅猛无序,从而造成目前全息防伪商标泛滥的现实。更有甚者,专门从事伪冒防伪商标,以获取暴利,扰乱市场,一时间防伪商标被仿冒事件屡屡发生,极大地损害了广大消费者的利益,从而对全息图能否真正起到防伪作用提出质疑。   产生这种现象的主要原因有以下两个方面:一是人们对全息图的认识还很片面,在全息印刷发展初期认为只要是全息图就是防伪的,从而当全息图生产厂家越来越多时,就自然地走到另一个极端即全息图根本不防伪;二是人们对全息术这种新的图像技术的基本知识还很缺乏,在辨别真伪时只停留在是否全息图这个思维层次,而对全息图本身的内函却视而不见。   实际上,全息术只不过是一种类似照相技术的新技术,全息图并不是什么高深莫测的玩意,将全息图用作防伪,其更重要的意义在于应用全息术所产生的标识图案,相对于印刷,照相等传统技术来说更难仿造,从理论上讲要完全仿制一张全息图是根本不可能的。那些仿冒的全息图和真品全息图相比,只要稍加注意就不难发现其巨大的区别,这一点,传统印刷照像等技术很难实现。   三、原理防伪与防伪全息术   防伪技术是一种应用现代科学理论与技术识别产品真伪,揭露并防范伪冒的实用知识与技能。我们可将现有的防伪技术分为两大类,一是材料防伪,即采用专门的防伪纸张或油墨进行印刷。二是技术防伪,即利用新颖的技术,复杂的工艺及昂贵的设备投入来制作防伪标识。   在此我们提出另一种防伪的概念即原理防伪。所谓原理防伪就是在设计防伪方案,制作防伪产品时,除了应用特殊的材料和新颖的高科技外,更重要的是从原理上保证该产品绝对不可能被伪冒,即使是制作者本人也不可能复制。现实生活中,生产这类产品是完全可能的,只要在制作过程中巧妙地引入相应的随机机制即可。   全息术实际上就是一种原理防伪的过程,因为每一次拍摄全息图的各种环境参数都绝不会一样,要使每毫米一千多线对的信息两次拍摄都完全一样是绝对不可能的,这就是为什么对全息图来说,只要稍加对比,仿冒品都和真品就大相径庭的根本原因。虽然全息图从原理上讲是绝对不可能仿制的,但从视觉效果上讲,还必须给消费者以明显的识别特征,才可能真正起到防伪的作用。   防伪全息术的主要任务就是在拍摄制作全息图时利用特殊的技术和工艺,使得全息图不可复制的现实,以消费者容易识别的明显特征表现出来。这些技术包括:1,激光阅读、2,光学微缩、3,低频光刻、4,莫尔加密、5,干涉条纹、6,二维动态变幻、7,三维微雕、8,电脑立体等。   采用以上技术所拍摄的全息图,其防伪性表现在两个方面,一是仿冒者知难而退,因为将多项复杂工艺组合起来牵扯到对全息术的深刻理解和巧妙给合,不是每个人都能做到的;二是即使仿冒者硬着头皮生拉硬套,其结果也与真品差之甚远,因为即使是同一个人在不同的时候以同样方式制作的全息图,其效果也大不一样。拍全息图本身的过程就隐含着许多随机性,如物体摆放,颜色搭配,曝光条件等,而以上技术强调了这些随机性所带来的特征变化。   四、全息防伪技术前景展望   全息学作为一门学科应用于防伪,并围绕防伪得到了空前的发展,形成了独特的全息印刷产业,这无疑也是二十世纪科技发展史上的重大成果。围绕防伪这一永恒的主题,防伪全息术今后的发展方向是:   1.全立体、动态、真彩色全息防伪包装。 三维全立体显示本是全息术相对于普通照像技术的最主要特征,从防伪的角度上讲,三维全息的防伪力度远远大于普通2D\\3D全息图。另外全息术所具备的图像表现能力是其它印刷技术所不能替代的,将一幅精美的全立体、动态、真彩色全息图以烫印或粘贴的形式融入包装中,不仅可起到防伪作用,而且,当光线射入时还能看到动态的三维真彩色图案以烘托产品特征,吸引消费者注意。   2.数字全息与专用识别仪器。 虽然全息的基本原理是波前的记录和再现,但全息图不一定只靠两束光(物光和参考光)直接干涉而产生。随着计算机技术的发展,完全有可能从电脑上直接输出所需要的全息图。这依赖于全息图精细条纹的计算方法及相应的输出设备。目前比较成熟的有点阵技术(dot matrix)和电子束扫描(e-beam)。从防伪的角度上讲,数字全息可精密地反应全息图精细条纹的特征,尤其适用于设计专门的识别仪器。   3.全息图批量复制方法的创新。 模压全息是目前生产全息图最经济最普遍的方法,近两年来,随着新材料的出现,如杜邦(Dupont)公司的光致聚合物(Photopolymer),直接用光学方式类似于胶片自动冲洗复制全息图的工艺也开始流行,而且所制作的反射全息图从亮度和立体感上都优于模压全息图。但将全息图和印刷有机结合批量生产,目前还不尽人意。随着科技的进步,全息图的精细条纹除用光和热复制外还会有其它方法,将全息图考虑成印刷中的一色,用UV油墨或其它光固材料印制其精细条纹也不是不可想象的。   4.结合其它防伪技术,进行综合防伪。在知识经济时代,科技发展日新月异,只有跨学科,跨行业,进行有系统,有组织的综合防伪协作,才能从根本上有效的打击假冒伪劣行为。全息图可以同电码防伪,核径迹防伪等防伪新技术结合,以增强防伪力度。  【光粒网综合报道】( 责任编辑:yeyan )
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