衍射光學(xué)可變圖像在高安全產(chǎn)品中的應(yīng)用

??????提要：本文介紹我們在高安全產(chǎn)品中采用的綜合衍射光學(xué)可變圖像方法(Diffractive Optically Variable Image Devices,簡稱DOVIDS)，它們包括真彩色動態(tài)合成全息圖、高安全級別的動態(tài)點(diǎn)陣全息圖、脈沖激光全息圖等。該綜合技術(shù)被劃分為不同的級別以滿足國內(nèi)、外不同客戶和安全產(chǎn)品的需要。本文還特別推薦我們的最終產(chǎn)品――熱燙印模壓全息圖。采用不同類型熱燙印膜和膠的最終產(chǎn)品――熱燙印模壓全息圖，可分別滿足塑料卡類、鈔票、護(hù)照、支票等特殊紙張類和煙、酒等包裝盒上大批量燙印模壓全息圖的需要。本文還強(qiáng)調(diào)了安全生產(chǎn)的極其重要性。

　　關(guān)鍵詞：衍射光學(xué)可變圖像方法，真彩色，合成全息圖，點(diǎn)陣全息圖，脈沖激光全息圖，熱燙印模壓全息圖，熱燙印膜 The Applications of DOVIDs in Security Products

??????Abstract:In this paper we introduce the use of DOVIDs (Diffractive Optically Variable Image Devices) in our security products.DOVIDs include true color stereogram,high security level Dot Matrix hologram,pulsed-laser hologram,and so on.These techniques are divided into different levels to meet the needs of all kinds of customers and security products.

　　The paper particularly recommends our finished products-hot stamping embossed holograms,which with different foils and adhesives may be applied respectively to plastic products,security papers including banknote,passport and cheque,and other sectors such as packaging of wine and cigarette,and so on.We also stress the importance of security production management.
Key words:DOVIDs,true color,stereogram,Dot Matrix hologram,pulsed-laser hologram,hot stamping embossed hologram,hot stamping foil

1　概述

　　十幾年來，高安全產(chǎn)品的防偽廣泛采用光學(xué)可變方法(Optically Variable Devices,簡稱OVDS)。為了區(qū)別光變簿膜、光變油墨和凹版印刷等，近幾年來，國際上流行衍射光學(xué)可變圖像方法〔1〕(Diffractive Optically Variable Image Devices,簡稱DOVIDS)的說法，它特別強(qiáng)調(diào)“衍射”(Diffractive)和“圖像”(Image)這兩個詞組。全息術(shù)〔2〕是被廣泛認(rèn)知的DOVIDS的一種。時至今日，又發(fā)展了多種方法制作另一類全息圖，人們稱它們?yōu)閯討B(tài)全息圖(Kineform、Movigram、Kinegram)、象素全息圖(Pixegram、Exelgram)和點(diǎn)陣全息圖(Dot Matrix Hologram)等。
　　為了發(fā)展中國的銀行卡事業(yè)和提高人民幣等有價證券的防偽能力，中國人民銀行于1993年批準(zhǔn)成立中鈔信用卡廠。我們的全息防偽研究室擁有國際先進(jìn)的各種DOVIDS設(shè)備，例如高安全級別的動態(tài)點(diǎn)陣全息圖制作系統(tǒng)、真彩色動態(tài)合成全息圖制作系統(tǒng)、脈沖激光全息圖拍攝系統(tǒng)等等。

2　高安全級別動態(tài)點(diǎn)陣全息圖

　　全息圖〔3〕由大量不同的微小衍射單元、即光柵點(diǎn)組成。這些點(diǎn)由計算機(jī)設(shè)計、應(yīng)用激光進(jìn)行制作。它的優(yōu)點(diǎn)是：
　　(1)醒目的動感，給使用者以深刻的印象。
　　(2)圖像的亮度高。??
　　(3)觀察時對照明光的要求較低，在日光燈或弱的散射光下還能看到較為明亮、清晰的圖像。 　　動態(tài)點(diǎn)陣全息圖的安全級別主要取決于制作系統(tǒng)的硬件和設(shè)計人員的經(jīng)驗。對高安全級別的動態(tài)點(diǎn)陣全息圖，目前它的硬件要保證：
　　(1)點(diǎn)的分辨率一般高于400DPI(dot per inch)。
　　(2)有不同形狀和尺寸的若干種點(diǎn)，每種點(diǎn)的邊緣清晰、規(guī)則、整齊。
　　(3)相鄰兩點(diǎn)的間距可調(diào)，并且保持一致。對每一種間距都可以在點(diǎn)陣全息圖上觀察到十分整齊的點(diǎn)陣，就好象閱兵時的陣列一樣。
　　(4)對完成的光刻膠版點(diǎn)陣全息圖，其上各種形狀、尺寸以及不同顏色的點(diǎn)，它們的光分布要均勻或要有一致性。

　　在目前情況下，除了常規(guī)的設(shè)計以外，設(shè)計人員應(yīng)能做到：

　　(1)圖形有5～10個層次。
　　(2)有5～10個二線、三線的防偽手段。
　　(3)同行專家也不易破譯的防偽設(shè)計。
　　對一個點(diǎn)陣全息圖，檢查其制作系統(tǒng)硬件水平的方法十分簡單，只要用一個自帶光源、大于20倍的放大鏡(低于100元/臺)即可觀察到上述有關(guān)硬件4個方面的內(nèi)容，對產(chǎn)品的安全級別高低以及真?zhèn)渭纯梢荒苛巳贿M(jìn)行檢查。

3　彩色動態(tài)合成全息圖

　　目前制作真彩色動態(tài)合成全息圖一般采用如下步驟：第一步用攝像機(jī)或數(shù)字相機(jī)拍攝一個時間段的動態(tài)物體或用計算機(jī)設(shè)計系列動作的二維、三維圖形，上述物體或圖形經(jīng)過計算機(jī)抽幀后傳遞到液晶屏(LCD)上形成一幀幀的圖像。第二步在實驗室用激光對LCD上的圖像拍攝真彩色全息圖。

　　合成全息再現(xiàn)像的三維、真彩色和動感是常規(guī)印刷或普通立體照相不可能實現(xiàn)的，這是全息技術(shù)在藝術(shù)顯示和防偽領(lǐng)域的生命力所在。目前可初步劃分如下安全級別：

　　(1)平移動感效果，例如文字或簡單圖形在水平、垂直或曲線方向移動。
　　(2)旋轉(zhuǎn)動感效果，如字母M以中間對稱軸旋轉(zhuǎn)。
　　(3)縱向大小變化動感效果，例如字母M從全息圖的里面到外面縱向連續(xù)變大。
　　(4)上述3種的組合動感效果。
　　(5)三維、真彩色合成全息，例如各種顏色的花、人物等。
　　(6)三維、動感合成全息，例如微笑、花開花閉、舞蹈、運(yùn)動員動作等等。
　　(7)三維、真彩色、動感合成全息。
　　(8)上述第(5)、(6)、(7)分別和第(1)、(2)、(3)的組合。

　　不管是以上哪種動感合成全息圖，均要求圖像清晰、動感明顯且過渡自然。

　　合成全息像的亮度不如點(diǎn)陣全息圖的高，并且觀察時照明光源的面積需要比較小。在陽光、射燈下，或采用一個袖珍手電筒均可看到一個顏色自然、動感明顯的三維像。

4　脈沖激光全息圖??

　　為拍攝移動的物體，如用連續(xù)波激光拍攝全息圖時，被攝物體常固定在某一位置，因而無法拍攝正在移動的物體。而用帶Q開關(guān)的單頻率紅寶石脈沖激光器，能在幾十毫微秒時間內(nèi)完成全息圖的曝光。因此，過去不能拍攝的物休如噴射液體、噴射微粒、飛蟲、花、鳥、人物等都能在實驗室進(jìn)入全息攝影領(lǐng)域之中。

　　脈沖激光器的最重要優(yōu)點(diǎn)，在于能記錄運(yùn)動中的物體或瞬態(tài)事件的全息圖。而物體或事件的瞬間狀態(tài)是不可重復(fù)的利用脈沖激光全息圖可很容易地制作彩虹全息圖或反射全息圖，并且再現(xiàn)的全息像亮度比合成全息像亮度高。

5　各類綜合技術(shù)

5.1　DOVIDS的綜合技術(shù)

　　對高安全的產(chǎn)品目前用得比較多的是：

　　高安全級別點(diǎn)陣全息圖中幾種內(nèi)容(見3)的綜合：合成全息圖中幾種內(nèi)容(見4)的綜合；合成全息和點(diǎn)陣全息技術(shù)的綜合；脈沖激光全息和點(diǎn)陣全息技術(shù)的綜合等等。

5.2　DOVIDS和莫爾條紋、各類暗碼的綜合技術(shù)

5.3　DOVIDS與全息膜、印刷技術(shù)的綜合

　　a.對不干膠產(chǎn)品的一次性用全息膜，膜的制作可以達(dá)到如下要求，當(dāng)用戶從產(chǎn)品上撕下全息標(biāo)識時，可在產(chǎn)品上留下特定形狀或文字的殘留膜。

　　b.在全息膜的基材和鋁膜中間用熒光油墨印刷特定的形狀或字母。當(dāng)全息標(biāo)識制成后可用紫外燈照射看到。

　　c.全息標(biāo)識中部分文字或圖形的定位脫鋁，例如德國馬克紙幣面值上燙印的全息標(biāo)識。

　　d.在全息標(biāo)識上進(jìn)行定位印刷。

5.4　DOVIDS與印鈔技術(shù)的綜合

　　其主要用于特殊紙張的高級產(chǎn)品上。除了熱燙印模壓全息圖，還包括水印、凹印、光變油墨(OVI)、縮微文字，甚至包括熱燙印或開窗式各類安全線等等。

6　高質(zhì)量的最終產(chǎn)品－熱燙印模壓全息圖

　　對高安全產(chǎn)品，無論是塑料卡或紙張類均應(yīng)采用熱燙印DOVIDS模壓全息圖。和不干膠膜的結(jié)構(gòu)不同，熱燙印膜在聚脂膜(PET)下面依次為剝離層、保護(hù)層、壓印層和鋁層。模壓后，在鋁層上涂布燙印膠層。

　　高質(zhì)量的熱燙印模壓全息圖需達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)：

　　(1)燙印后的全息圖剝離完整，邊緣整齊，全息像的亮度沒有明顯的衰減。

　　(2)對高安全特殊紙張，可進(jìn)行多燙印頭的熱燙印，并且燙印速度可達(dá)到每小時3000大張以上。

　　(3)對有特殊要求的產(chǎn)品，可采用特別的熱燙印膜和膠，使?fàn)C印后的全息圖能夠耐酸、耐堿、耐皂液、耐熱水等。

　　(4)對煙、酒等包裝紙，可進(jìn)行多燙印頭的熱燙印，并且燙印速度可達(dá)到每小時5000大張以上。

　　(5)燙印后的全息圖，其全息像的定位偏差在±1.5mm以下。

7　安全生產(chǎn)

　　國家有關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)對制造商能否生產(chǎn)高安全級別防偽產(chǎn)品作嚴(yán)格的實地考察和認(rèn)證。??

　　中鈔信用卡廠為保證安全級別與安全生產(chǎn)的主要措施如下：

　　(1)監(jiān)控系統(tǒng)

　　監(jiān)控系統(tǒng)能對廠內(nèi)外各重要部位進(jìn)行二十四小時延時錄像及圖像的切換、放大及縮小。

　　(2)報警系統(tǒng)

　　多種監(jiān)聽報警能對廠區(qū)四周圍墻及廠區(qū)內(nèi)各重要區(qū)域進(jìn)行監(jiān)聽和報警，可對報警時間、地址進(jìn)行打印，在報警同時啟動照明系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)把畫面自動切換到報警區(qū)域并自動錄像。

　　(3)門禁系統(tǒng)

　　我廠每位員工上班時佩帶有本人彩照、工作部門和職務(wù)的員工卡和開門卡，門外設(shè)有非接觸式讀卡器。計算機(jī)控制軟件對每位員工可隨時進(jìn)行時間、區(qū)域的控制，并可對實時進(jìn)出記錄存貯、打印。

　　(4)數(shù)字管理

　　產(chǎn)品從原材料、每道工序的半成品、成品檢封和廢品銷毀實行嚴(yán)格數(shù)字管理。

??????作者單位：中鈔信用卡廠，北京　100085

?????? 參考文獻(xiàn)

???? 〔1〕　I.M.Lancaster.Worldwide authentication market for DOVIDS:past,present,ensuring the future.SPIE，1996,2866：278-285
〔2〕　于美文，張靜方.光全息術(shù).北京教育出版社，1995
〔3〕　張靜方.高安全產(chǎn)品光學(xué)防偽的現(xiàn)狀和發(fā)展.電子科技大學(xué)學(xué)報，1998,27(7):21－24