專利名稱：一種形成彩色點(diǎn)陣衍射圖像的方法及由該方法制成的產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)防偽方法及其產(chǎn)品，具體地說，涉及一種采用光可變圖像(OVD，Optically Variable Devices)的光學(xué)防偽方法及其產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
光可變圖像是一種由衍射圖的衍射作用再現(xiàn)出來的圖像，它包括白光和激光再現(xiàn)的各類全息圖像、點(diǎn)陣圖像、e-beam(電子束)圖像、各種編碼圖像以及類似技術(shù)形成的圖像等，已廣泛地應(yīng)用于防偽領(lǐng)域。在安全性要求高的產(chǎn)品方面，例如鈔票、信用卡、身份證、護(hù)照等各種有價票券或證卡上，普遍采用了OVD光學(xué)防偽技術(shù)。在商品流通領(lǐng)域，各種名牌產(chǎn)品更是首選該項技術(shù)作為防止假冒和維護(hù)品牌聲譽(yù)的手段。
衍射圖一般來說是由浮雕型(可能涂有保護(hù)層)衍射光柵構(gòu)成的，這種衍射光柵可以用模壓的方法進(jìn)行大規(guī)模的批量生產(chǎn)。光可變圖像就是通過光柵對照明光的衍射再現(xiàn)出來的，因此，它的特征也是由衍射圖上的光柵結(jié)構(gòu)決定的。
點(diǎn)陣衍射圖是應(yīng)用最為廣泛的一種光可變圖像，是由點(diǎn)狀衍射單元組成，即每個像素都是一個獨(dú)立的衍射光柵。在一般的點(diǎn)陣衍射圖中，所有像素光柵的空間頻率ξ是相同的，而光柵方向可能是不同的。這種點(diǎn)陣衍射圖亮度高、觀察范圍廣，其醒目的動感效果容易給人以深刻的印象。但是，這種現(xiàn)有技術(shù)的點(diǎn)陣衍射圖沒有明確的顏色意義的圖像。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是提供一種生成彩色的點(diǎn)陣衍射圖像的方法以及利用這種方法制成的防偽產(chǎn)品，在特定的方向上再現(xiàn)具有確定顏色的圖像，而且圖像的觀察范圍廣，特征明顯，易于辨認(rèn)。
為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明的生成彩色的點(diǎn)陣衍射圖像的方法包括將點(diǎn)陣衍射圖像的每一個像素記錄為一個復(fù)合光柵，所述復(fù)合光柵由兩個基元光柵復(fù)合而成。其中，按照如下條件確定所述基元光柵的參數(shù)在用預(yù)定的照明條件照射衍射圖時，所述像素在特定的方向上再現(xiàn)指定的圖像顏色。
本發(fā)明具有如下特點(diǎn)(1)所制作的衍射圖在特定的觀察方向上可再現(xiàn)彩色的圖像；(2)觀察范圍廣，在多個方向上都能觀察到圖像，這些圖像包括完整的圖像而具有包括特定顏色序列在內(nèi)的多種顏色序列，以及根據(jù)觀察方向而顯示出的相應(yīng)區(qū)域的圖像；(3)特征明顯，易于辨認(rèn)，是一項大眾防偽技術(shù)。


圖1示意性地顯示了光柵衍射原理；圖2示例性地顯示了一個根據(jù)本發(fā)明的方法要形成的衍射圖。
具體實施例方式
圖1顯示了光柵衍射的一般性原理。為便于說明且不失一般性，設(shè)照明光3以入射角θ照射光柵1時，并且入射面與光柵條紋垂直，衍射光4的衍射角為，2為光柵1的法線，光柵1的空間頻率為ξ，照明光的波長為λ。則根據(jù)光學(xué)原理，衍射光的方向由下式?jīng)Q定sinm＝mξλ+sinθ (1)其中，m為整數(shù)，表示衍射級。在通常情況下，有效衍射級為正(或負(fù))一級，即m＝±1。由式(1)可知，不同波長的光以相同入射角θ照射光柵時，它們的衍射角m，λ是不同的，λ越大衍射角就越大。因此，當(dāng)用一束白色照明光照射光柵以再現(xiàn)圖像時，對同一級衍射光來說，紅光的衍射角最大，而藍(lán)光的衍射角最小。觀察者在衍射光的范圍內(nèi)改變觀察角度，就可以看到顏色變化。
如圖2所示，衍射圖5由空間頻率分別為ξ1和ξ2的兩個光柵區(qū)域6和7組成。仍假設(shè)白色照明光以入射角θ照射衍射圖，且入射面與光柵條紋垂直，不同顏色的光分別經(jīng)過兩個光柵的衍射，由式(1)可以得到它們的正一級衍射光的衍射角1，λ(6)、1，λ(7)。假設(shè)所取的光柵參數(shù)(如空間頻率)恰好滿足光柵區(qū)域6的紅色正一級衍射光(例如λ＝633nm)的衍射角1，633(6)與光柵區(qū)域7的藍(lán)色正一級衍射光(例如λ＝458nm)的衍射角1，458(7)相等，則在此方向上觀察圖像，可以看到光柵區(qū)域6是紅色的，光柵區(qū)域7是藍(lán)色的。這個方向就可以確定為要觀察到指定顏色的特定方向。當(dāng)觀察角度變化時，兩個區(qū)域的顏色也隨之變化。正是因為這一特點(diǎn)，本發(fā)明所述的光可變圖像的顏色指的是在一定的照明條件下和在特定的觀察角度上的圖像顏色。
事實上，根據(jù)余弦光柵的特點(diǎn)，它們的-1級衍射光再現(xiàn)的是同樣顏色的圖像。
根據(jù)上述原理，本發(fā)明的方法在生成點(diǎn)陣衍射圖的過程中，將每一個像素記錄為一個復(fù)合光柵G。該復(fù)合光柵G可以看作是由兩個基元光柵G1、G2復(fù)合而成。根據(jù)光學(xué)原理，由于光柵是位相型的，該像素的復(fù)振幅透過率(或反射率)應(yīng)為τ(r→)=exp{[Acos(p→·r→)+Bcos(q→·r→)]}---(2)]]>其中，Ak、B1表示與記錄過程有關(guān)的常數(shù)， 表示G1、G2的光柵矢量，且有|p→|=|q→|,]]> 表示該像素的位置矢量。將上式展開，得到τ(r→)=Σk=0+∞Σ1=0+∞jk+1Jk(A)J1(B)cos[(kp→+lq→)·r→]+Σk=1+∞Σ1=-∞-1jk+1Jk(A)J1(B)cos[(kp→+lq→)·r→]---(3)]]>其中k，1為整數(shù)，J表示貝賽爾函數(shù)。對于一個實際的衍射圖，衍射級是有限的，也就是說k、1的取值是有限的。
由(3)式可以看出，該像素復(fù)合光柵G可以看作是一系列余弦光柵的線性組合。為了說明方便，可以用Gk，1表示這些余弦光柵(可稱之分量光柵)。很顯然，分量光柵G1，0和G0，1就是基元光柵G1、G2?？紤]分量光柵G1，1，不失一般性地假設(shè)(p→+q→)·r→=(p1+q1)·x,]]>則在此情況下，G1，1的復(fù)振幅透過率(或反射率)為τ1,1(r→)=-J1(A)J1(B)cos[(p1+q1)x]---(4)]]>顯然，分量光柵G1，1的空間頻率為ξ＝(p1+q1)/2π。當(dāng)用入射角為θ、且其入射面垂直于分量光柵G1，1的條紋的白光照射像素復(fù)合光柵G時，若要求該像素在衍射角為的方向上再現(xiàn)波長為λ的顏色，則可由式(1)計算出余弦光柵CG的空間頻率ξ，進(jìn)而由ξ確定 和 。以 和 作為基元光柵的參數(shù)形成基元光柵G1和G2，從而得到復(fù)合光柵G。這樣就可以使該像素在方向上再現(xiàn)波長為λ的顏色。
當(dāng)然，上述一定的照明條件也不限于是入射面垂直于光柵條紋的方向，而是可以傾斜于光柵條紋。在這種情況下，衍射光的方向顯然就不能用式(1)來確定。這些確定衍射角的具體方法屬于光學(xué)基本原理，是本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，本說明書不再贅述。
利用上述方法，可以設(shè)計制作彩色點(diǎn)陣衍射圖，使它在預(yù)定的照明條件下在特定的方向上再現(xiàn)指定顏色的圖像。
例如對圖2所示的衍射圖5，若要求用入射角為θ、且其入射面垂直于分量光柵G1，1的條紋的白光照射衍射圖時，光柵區(qū)域6中像素復(fù)合光柵的分量光柵G1，1(6)紅色正一級衍射光(例如λ＝633nm)與光柵區(qū)域7的藍(lán)色正一級衍射光(例如λ＝458nm)的衍射光方向相同，該特定方向就是光柵區(qū)域6的分量光柵G1，1(6)的紅色正一級衍射光的方向，則在此方向上觀察圖像，可以看到光柵區(qū)域6是紅色的，光柵區(qū)域7是藍(lán)色的。
在上述條件下，衍射圖5的其它各分量光柵的±1級衍射光可以在各自的方向上再現(xiàn)相應(yīng)的圖像，包括不同顏色的完整圖像和相應(yīng)區(qū)域的圖像。
上述方法設(shè)計制作的彩色點(diǎn)陣衍射圖像既可以是反射式，也可以是透射式。
用上述方法設(shè)計制作防偽標(biāo)志時，該衍射圖像可以單獨(dú)使用，也可以與其它光可變圖像(OVD)組合在一起使用，其中包括各類全息圖像、其他類型的點(diǎn)陣圖像、e-beam(電子束)圖像、或各種編碼圖像。
權(quán)利要求
1.實現(xiàn)彩色點(diǎn)陣衍射圖像的方法，包括以下步驟將點(diǎn)陣衍射圖像的每一個像素記錄為一個復(fù)合光柵，所述復(fù)合光柵由兩個基元光柵復(fù)合而成，其中，按照如下條件確定所述基元光柵的參數(shù)在用預(yù)定的照明條件照射衍射圖時，所述像素在特定的方向上再現(xiàn)指定的圖像顏色。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述點(diǎn)陣衍射圖是透射式的或者是反射式的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基元光柵的參數(shù)為光柵矢量 且|p→|=|q→|.]]>
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定的照明條件是用白色照明光以一入射角θ照射所述衍射圖。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定的照明條件是用白色照明光以一入射角θ照射所述衍射圖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定照明條件是用白光以入射角θ照射衍射圖，并且所述構(gòu)成像素的復(fù)合光柵的復(fù)振幅透過率或反射率為τ(r→)=exp{j[Acos(p→·r→)+Bcos(q→·r→)]}.]]>
7.帶有防偽標(biāo)記的產(chǎn)品，其特征在于，所述防偽標(biāo)記包含利用權(quán)利要求1至5任一項所述的方法形成的彩色點(diǎn)陣衍射圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的產(chǎn)品，其特征在于，所述產(chǎn)品上進(jìn)一步包含有其它光可變圖像，所述其它光可變圖像包括各類全息圖像、點(diǎn)陣圖像、電子束圖像、或各種編碼圖像。
9.帶有防偽標(biāo)記的產(chǎn)品，其特征在于，所述防偽標(biāo)記包含利用權(quán)利要求6所述的方法形成的彩色點(diǎn)陣衍射圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的產(chǎn)品，其特征在于，所述產(chǎn)品上進(jìn)一步包含有其它光可變圖像，所述其它光可變圖像包括各類全息圖像、點(diǎn)陣圖像、電子束圖像、或各種編碼圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)彩色的點(diǎn)陣衍射圖像的方法，以及由該方法制成的產(chǎn)品。本發(fā)明的方法在記錄點(diǎn)陣衍射圖的過程中，將每一個像素都記錄為一個復(fù)合光柵，該復(fù)合光柵可以看作是由兩個基元光柵G
文檔編號G02B27/42GK1725060SQ200410070869
公開日2006年1月25日 申請日期2004年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者張靜方, 朱軍, 王曉利 申請人:中國印鈔造幣總公司