标记方法和系统与流程
本披露涉及一种用于标记材料以便具体地但非唯一地防止伪造的方法和系统。
背景技术：
诸如电子产品、机械部件等产品可以用诸如序列号等唯一标识来标记，以提供对产品的认证并允许在分配期间追踪产品。
用于标记产品的常用方法包括在产品上蚀刻或粘贴序列号、条形码、2d码等。这些方法可以被复制，以便用第一眼看上去是真品的唯一标识来标记伪造产品。另一种方法涉及将包括唯一标识的全息贴纸贴附到产品上。全息技术被认为是相对复杂且难以复制的。然而，伪造者正变得越来越高明，并且可能能够复制用于贴附到伪造产品上的全息贴纸。
技术实现要素：
根据第一独立方面，提供了一种用于在材料中形成全息结构的方法，该全息结构被配置为在对该全息结构的照射下将目标图像投射在远场中，该方法包括：
计算用于投射所述目标图像的所述全息结构的设计；
修改该设计以将标识符编码在用于投射该目标图像的该全息结构内；以及通过将与修改后的设计相对应的特征映射到所述材料中来修改所述材料。
在使用中，通过该方法形成的全息结构可以用作安全标记，诸如用于降低伪造利用全息结构来标记的产品的可能性。照射全息结构(例如使用相干辐射，诸如可以由激光器等产生的相干辐射)可以将目标图像投射在远场中。可以根据用户或制造商说明书等来选择目标图像。目标图像可以包括任何图像，诸如序列号、唯一码、零件号、签名、徽标、图像、照片、名称、品牌、代码、符号、字符集等。在被辐射照射时，全息结构可以使辐射衍射，从而在远场中形成图像，该图像可以对应于目标图像的复本。目标图像的复本可以是目标图像的近似物。全息结构可以包含足够的信息(例如，特征的数量可以对应于信息量)，以在远场中近似地形成目标图像的复本。特征的数量、大小、密度、分布和/或位置等、以及照射全息结构的辐射的特性可以至少部分地限定目标图像的复本与目标图像本身的对应程度。
所投射的目标图像可以包括一个或多个图像，这可能是由于全息结构中的1级或更高级衍射效应和/或对称性以及来自被照射特征的0级反射和/或透射。该方法可以用于将标识符(例如，唯一的或隐藏的标识符)插入到全息结构中，该标识符只有在检查全息结构本身而不是检查所投射的目标图像时才可以被识别。针对全息结构的修改后的设计可以投射与由同该未修改的设计相对应的全息结构投射的目标图像没有区别或至少相似的目标图像。
最终用户、制造商、经销商、分销商、伪造者等可以通过使用激光器等从全息结构投射目标图像来对包括该全息结构的材料或产品的真实性执行基本测试。然而，在这种情况下，全息结构可能包含标识符这一点可能并不明显。只有诸如产品的制造商或了解标识符的其他授权用户等用户、以及用于检查全息结构的适当设备，才能确定产品是否为真品。
将理解的是，术语“材料”可以指材料、产品、包括该材料的产品等。任何对“材料”的提及也可以指产品、包括该材料的产品等。该方法可以用于直接修改产品，和/或可以用于修改用于贴附到另一产品或材料上的材料或其他产品。由于全息结构可以直接应用于产品或材料，因此全息结构可以是相对防篡改的、通用的和/或相对容易地应用于产品或材料的。
对全息结构的检查可以使用显微镜、相衬显微镜、白光干涉仪、触针式轮廓仪(例如
标识符可以通过该修改后的设计进行编码，使得该标识符在所投射的目标图像中基本上被隐藏、掩蔽或以其他方式基本上无法被识别。在所投射的目标图像中，对于人类观察者(例如对于人类观察者的无辅助视力而言)，标识符可以基本上被隐藏、掩蔽或以其他方式基本上无法被识别。
计算和修改该设计中的至少一者可以包括使用该标识符作为算法的一部分来计算该修改后的设计。
该方法可以包括使用用于计算投射目标图像的全息结构的设计的算法。该算法可以包括迭代傅立叶变换算法(ifta)，或用于计算该设计的任何其他适当的算法。该方法可以包括选择标识符以及使用该标识符作为算法的一部分来计算该设计。使用该标识符可以得到将标识符编码在其中的修改后的设计。可以根据该标识符来选择算法的至少一个特征。例如，可以根据该标识符来选择算法的参数值、迭代次数、种子或起点中的至少一者。
全息结构设计可以由相位值的映射(相位全息图)或振幅值的映射(振幅全息图)或相位和振幅值的映射构成。为了简洁起见，以下描述主要是指将全息设计表示为相位值映射；然而，这样的提及应被认为扩展为将全息设计表示为相位值、或振幅值、或相位值和振幅值组合的映射。当提到特定的相位值(例如，0、±π/4、±π/2、±3π/4、±π或任何其他相位值)时，可以将它们替换为相应的振幅值(例如，0、0.25、0.5、0.75、1或任何其他振幅值)。
计算该设计可以包括计算用于投射目标图像的相位和/或振幅值的映射。该设计的每个特征可以对应于相位和/或振幅值之一。
该映射可以包括特征集或特征组。每个特征可以处于映射内的不同位置。每个特征可以具有相关联的相位值，该相位值可以为零或非零。相位值可以对应于相对相位值(例如，参考包括全息结构的材料的表面或平面等)。相位值、或相对相位值可以对应于特征的深度和/或高度、或相对深度和/或相对高度(例如参考该表面或平面)。相位值、或相对相位值可以对应于折射率值、或折射率值之差。相位值、或相对相位值可以对应于光学长度、或光学长度之差。另外地或可替代地，每个特征可以具有相关联的振幅值或振幅响应。例如，可以构造特征，以在从/通过这些特征进行反射和/或透射后改变振幅(例如，入射辐射的振幅值最初可以为1，然后在(这些)特征处进行反射和/或透射后可以改变为0、0.25、0.5、0.75、1或任何其他振幅值)。每个特征可以具有相关联的振幅和/或相位响应。
该设计可以包括按照位置、大小、密度等分布的多个特征，使得全息结构被配置为对目标图像进行投射。计算和/或修改该设计可以为每个特征和/或特征的分布计算对目标图像进行投射的相位和/或振幅值。
(这些)特征可以对应于全息结构的像素。(这些)特征可以在照射下进行反射和/或透射(例如0级反射/透射)。特征的形状可以影响可以照射到多少特征，这可以影响反射/透射和/或衍射的效率。
修改该设计可以包括：计算包括至少一个不同的相位和/或振幅值的映射，以使得由基于该修改后的设计的全息结构投射的目标图像与修改该设计之前投射的目标图像没有区别。
该方法可以包括为该设计的每个特征计算相位和/或振幅值。该方法可以包括为该设计的每个特征修改至少一个相位值。修改该设计以使得映射中的至少一个特征包括不同的相位值可以包括：为(这些)特征选择等效于修改该设计之前的相位值的不同的相位值。包括等效于修改该设计之前的相位值的至少一个相位值的映射可以投射与在修改该设计之前投射的目标图像相同或相似的目标图像。例如，相位值0可以等效于相位值2π，等等。该方法可以包括利用不同的相位值来替换至少一个特征的相位值，该不同的相位值等效于被替换的相位值。对全息结构本身的检查可能会显露出不同的相位值，这些不同的相位值从所投射的目标图像来看可能并不明显。
该方法可以包括使用标识符来计算不同的相位和/或振幅值的映射。
计算不同的相位和/或振幅值的映射可以提供只有通过检查全息结构才会明显或可识别的标识符。可能存在可用于可以投射目标图像的全息结构的许多不同的相位和/或振幅值的映射。该方法可以提供一种用于以可重复的或至少确定性的方式，将标识符编码到不同的相位和/或振幅值的映射中的方式。
可以基于以下至少一项来确定性地计算修改后的设计：标识符；所使用的算法；以及算法中的至少一个步骤的迭代次数。通过使用确定性地计算修改后的设计的算法，授权用户可能能够识别全息结构是否具有全息结构中的预期特征图案，并且可选地不必具有关于全息结构中的特征图案的完整信息。例如，授权用户可以使用标识符来确定性地计算全息结构的预期特征图案(例如，基于序列号等)；检查全息结构(例如，包括全息结构的产品)的至少一部分；并且判定所检查的特征图案(例如产品的特征图案)是否对应于预期特征图案(例如计算得出的设计)。
计算用于投射目标图像的相位和/或振幅值的映射可以包括计算具有用于投射该目标图像的相关联相位和/或振幅值的特征集或特征组，其中，每个特征处于该映射中的不同位置，并且该映射中的每个位置具有至少两个相位和/或振幅值中的一个。
计算该设计可以包括将相位和/或振幅值之一指派给在映射中的不同位置处的每个特征。相位和/或振幅值可以是预定的，例如，可以根据这样的算法来计算相位和/或振幅值：该算法为给定的参数集计算预期的相位和/或振幅值，以在材料中形成全息结构。
在示例中，相位值之一可以为零。相位值中的至少另一个可以为非零。相位值之一可以等效于相位值中的至少另一个。例如，对于非零整数值m，相位值0可以等效于相位值±2πm。
映射中的每个位置可以具有至少三个相位值中的一个。可替代地，可以使用任何其他合适数量的预定的相位和/或振幅值。例如，映射中的每个位置可以具有四个、五个、六个或更多个预定的相位和/或振幅值中的相应选定的一个。
可以从一组相位和/或振幅值中为映射中的每个相位和/或振幅值选择相应的相位和/或振幅值。该组相位和/或振幅值可以由两个不同的相位和/或振幅值构成，或者可以由三个不同的相位和/或振幅值构成，或者可以由多于三个相位和/或振幅值构成。
该设计中的相位和/或振幅值的数量可以限定全息结构的级的数量。包括两个不同的相位和/或振幅值的全息结构可以限定两级全息结构。包括三个或更多个不同的相位和/或振幅值的全息结构可以分别限定三个或更多个级的全息结构。
特征中的至少一个特征可以具有相位和/或振幅值之一，并且特征中的至少另一个特征可以具有相位和/或振幅值中的至少另一个。
相位值之一可以为0，这可以对应于未修改的材料的表面、材料的表面水平、材料的平均表面水平、全息结构的平面等。相位值中的至少另一个可以相对于材料的表面水平、材料的平均表面水平、全息结构的平面等来定义相位值的相对差。相位值中的至少另一个可以选自以下各项中的至少一项：±π/4、±π/2、±3π/4、±π、±3π/2、±2π或实际上是任何其他适当的相位值，这些相位值可以定义相应特征之间的相对相位差。
这些特征可以具有任何适当的特性，以对从/通过全息结构反射和/或透射的辐射赋予相对相位和/或振幅差。例如，特征之间的相对水平差、相对高度差等可能导致从全息结构反射的辐射的不同空间分量具有不同的相位和/或振幅值。特征之间的相对折射率和/或光学长度和/或散射和/或吸收差可能导致通过全息结构透射的辐射的不同空间分量具有不同的相位和/或振幅值。特征的相位和/或振幅值的相对差可能导致在远场中投射出干涉图案；该干涉图案可以对应于目标图像。
可替代地或另外地，可以实施多级相位和/或振幅全息结构。多级相位和/或振幅全息结构可以包括例如三个、四个或更多个相位和/或振幅级或值。例如，全息结构中的特征可以具有可以通过适当的算法来计算的相关联相位和/或振幅值。多级相位和/或振幅全息结构可能能够抑制至少一个衍射级。例如，两级相位全息结构可以产生孪生图像(例如，两个完全相同的投射图像)形式的两个衍射级，而三级相位全息结构可以仅产生一个衍射级，并且其中的一个级可能会被抑制。将理解的是，不可能完全防止孪生图像的形成，但是在三级全息结构的情况下，在不同的衍射级之间可能存在视觉上可区分的差异。可以使用不同的相位值来产生多级全息结构。另外地或可替代地，可以使用不同的振幅值来产生多级全息结构，
照射的相位可以限制在0到2π内。在诸如二元或两级全息结构的示例中，映射中的至少一个特征可以引入0弧度的相位延迟，并且映射中的至少另一个特征可以引入例如π弧度的相对相位延迟。在诸如三级全息结构(其可以定义一种类型的多级全息结构)的示例中，可以存在提供例如2π相位延迟的第三级，该第三级在远场中可以具有与0弧度相位延迟相同的干涉效果。三级全息结构和两级全息结构可以在照射下投射基本上相同的目标图像。通过在显微镜下或通过使用任何适当的仪器检查三级示例，可以识别引入例如0、π和2π相位值差的特征之间的物理或光学差异，该三级示例可以与具有同例如0和π相位值差相对应的特征的两级示例区分开。然而，在两级示例和三级示例二者中，投射在远场中的目标图像可能无法区分或至少相似。
具有2π相位延迟的(多个)特征可以具有比具有0相位延迟的(多个)特征更低的衍射效率。例如，特征的形状可以不同，使得不同的相位延迟特征的面积可以不同。在示例中，如果导致较低衍射效率的特征的数量保持相对较少(例如，与提供较高衍射效率的特征相比)，则总衍射效率可能不会明显降低。将理解的是，任何衍射效率都可能是适当的，并且相位值之间的相对相位延迟可能会或可能不会影响衍射效率。
该方法可以包括使用标识符来为映射的至少一个特征选择相位和/或振幅值中的至少一个。
该方法可以包括：使用标识符来选择该映射的至少一个特征；以及通过向(多个)特征指派等效于该设计的原始相位值的至少一个不同的相位值来修改该设计。
(多个)不同的相位和/或振幅值可以基本上不改变由全息结构所投射的目标图像。然而，可以通过检查全息结构来识别(多个)不同的相位和/或振幅值。
该方法可以包括使用与例如序列号、唯一码、零件号、签名、徽标、图像、照片、名称、品牌、代码、符号、字符集、一次性输入或任何形式的标识关联的算法来定义哪个(哪些)特征可以保留原始计算得到的原始相位和/或振幅值、以及哪个(哪些)特征可以被指派至少一个不同的相位和/或振幅值。
该原始相位值可以被选择为0，并且该不同的相位值可以对应于相对相位值差2π。在对全息结构的照射下，具有相位值0与具有相位值差2π的(多个)特征可以以相似的方式对在远场中形成的目标图像做出贡献。
计算和修改该设计中的至少一者可以包括：获得用于投射该目标图像的全息结构的初始设计；以及为至少一个特征选择不同的相位和/或振幅值以修改该设计，该修改后的设计投射与可由同该初始设计相对应的该全息结构投射的该目标图像没有区别或至少相似的目标图像。
该初始设计可以包括或对应于对该设计的初始猜测。该初始设计可以包括或对应于相位和/或振幅值的映射，可以对这些相位和/或振幅值进行修改，使得可以将标识符编码在不同的相位和/或振幅值的映射内。可以根据任何适当的算法(例如ifta算法等)来计算该初始设计。
该初始设计可以包括相位和/或振幅值的映射，这些相位和/或振幅值包括以下各项中的至少一项：在该映射的至少一部分上的恒定相位和/或振幅值；在该映射的至少一部分上的随机相位和/或振幅值；以及在该映射的至少一部分上的定义图案的相位和/或振幅值。
该初始设计可以包括具有至少一个部分(诸如映射的区域)的映射。这些部分中的至少一个部分可以包括定义恒定相位值(例如，0、±π/4、±π/2、±3π/4、±π或任何其他相位值)的特征。这些部分中的至少一个部分可以包括定义随机相位和/或振幅值(例如，指派给该(这些)部分中的至少一个特征的随机相位和/或振幅值)的特征。这些部分中的至少一个部分可以包括定义特定图案的相位和/或振幅值(例如，指派给该(这些)部分中的至少一个特征的定义相位和/或振幅值)的特征。定义图案的相位和/或振幅值可以包括以下各项中的至少一项：至少一个特征的相同的相位和/或振幅值；以及至少一个特征的不同的相位和/或振幅值。标识符可以用于确定定义图案的相位和/或振幅值。
初始设计可以包括相位和/或振幅值的映射，该映射包括与该标识符相对应的至少一个特征。
标识符可以包括初始种子，该初始种子用于确定性地生成该设计的特征的映射。
初始种子可以用于提供该初始设计，或者可以用作用于确定该初始设计的计算的一部分。该初始种子可以包括以下各项中的至少一项：序列号、标识、代码或来自与材料的标识相关的一次性密码本的条目等。
计算和修改该设计中的至少一者可以包括运行用于修改该设计的算法，其中，可选地将该算法的至少一部分运行定义的迭代次数。
确定性地生成的特征映射是可以例如通过使用相同的初始种子和/或定义的迭代次数来进行重复的。已知起点(例如初始种子)、用于计算该设计的算法以及迭代次数中的至少一项的用户可能能够确定被检查的全息结构是否具有预期的(例如正确的)特征。用户可能不需要事先知道预期全息结构的确切形式，但通过结合使用初始种子和算法，用户可能能够确定被检查的全息结构的至少一个特征是否是预期的，以便确定产品是否为真品。初始种子、算法和/或迭代次数中的至少一项可能是秘密的，使得检查包括全息结构的产品的真实性的授权用户可能能够在不知道关于可以如何计算和/或修改该设计的完整细节的情况下确定预期结构。初始种子可以定义或至少部分地对应于初始设计。
对于选定的初始种子、算法和/或迭代次数，全息结构可以投射相同的目标图像。然而，尽管在照射下全息结构投射相同或相似的目标图像，但特征映射可能与可能已经使用不同的初始种子或不同的一组初始条件生成的映射不同。在显微镜或其他适当的仪器下检查全息结构可以使用户、制造商、经销商、维修人员或任何其他授权用户将观察到的特征映射与在完全相同初始条件下计算出的特征映射进行关联，并且如果相关性低于要求的标准，则授权用户可以将所标记的物品标示为可疑品。
该方法可以包括选择该设计的至少一个部分，以及将所选择的部分与该设计的至少另一个部分交换。
被选择用于交换的部分可以包括这样的部分：这些部分分别投射或产生基本上相同或相似的目标图像(例如，衍射图像等)，但是包括或表示至少部分地不同的映射。所述至少部分地不同的映射可以包括使用不同的种子和/或不同的迭代次数(例如，ifta等的迭代次数)生成的映射。
该设计可以包括一组部分，每个部分分别被配置为投射或产生与该组的每个其他部分相同或相似的目标图像(例如，衍射图像等)。该组的至少一个部分可以包括或表示与包括在该组的至少另一个部分中或由该组的至少另一个部分表示的映射至少部分地不同的映射。这些部分可以包括被布置为平铺感兴趣区域的图块部分。
该方法可以包括使用第一种子和/或第一迭代次数来生成包括在所选择的部分中或由所选择的部分表示的映射，以及使用不同的第二种子和/或不同的第二迭代次数来生成包括在所述至少另一个部分中或由该至少另一个部分表示的映射。
该方法可以包括验证该全息结构的修改后的设计是否被配置为投射与由同该未修改的设计相对应的全息结构投射的目标图像没有区别或至少相似的目标图像。
验证修改后的设计可以确保与标识符相对应的信息在交换过程期间不会被加扰。
所选择的部分可以包括以下各项中的至少一项：该设计中的区域、图块、列、行或任何其他合适的形状；并且(这些)被交换的部分可以分别包括以下各项中的至少一项：该设计中的区域、图块、列、行或任何其他合适的形状，例如，分别产生基本上相同或相似的衍射图像的设计部分。
在示例中，该设计中的图块、列、行或其他合适的部分可以与该设计中的另一图块、列、行或其他合适的部分交换。交换可以为使得在由修改后的全息结构投射的目标图像中不引起任何改变或者至少不引起大的改变。
全息结构可以包括选定数量的计算机生成的全息图(cgh)，例如16个不同的cgh(例如，以4×4阵列平铺、或任何其他适当的平铺阵列)。可以使用任何其他合适数量和布置的cgh。每个cgh可以不同。这可以通过使用不同的种子和/或迭代次数来计算cgh设计来实现。每个cgh可以产生相同或相似的所投射的目标图像。对各个cgh的交换和/或混排可以诸如基本上不影响所投射的目标图像(例如，衍射图像等)的外观。
可替代地或另外地，整个全息结构(其例如可以包括一组平铺cgh)的一部分(例如，至少一个cgh)可以在全息图设计内从左向右和/或从上到下(等等)移位。例如，在全息结构的左侧(或顶部)的cgh列(或行)可以被移动到全息结构的右侧(或底部)。在其他实施例中，可以提供对结构的行和/或列和/或其他部分的任何其他合适的移位和/或交换。整个全息结构可以被分为子全息图集(例如，每个子全息图可以包括单独的cgh)，并且可以对这些子全息图的子集进行混排或交换。通过混排或交换子全息图集的子集，所投射的目标图像可以基本上不受交换或混排的影响。
该方法可以包括通过以下操作中的至少一项来修改材料：改变该材料的表面的水平；以及修改该材料的折射率；以及改变材料表面的光散射特性；以及改变材料表面的吸收特性。
改变表面的水平可以包括相对于表面提供凸起或下凹的特征。该方法可以包括将特征映射到材料中，使得凸起和/或下凹的特征可以相对于材料的表面或由全息结构限定的平面定义不同的相位值。改变表面的水平和/或修改折射率可以包括以下操作中的至少一项：熔化表面的一部分、烧蚀材料；移动材料的一部分；在表面上沉积材料；以其他方式分配材料；以及以化学的方式改变材料的一部分等。
凸起的特征可以包括或限定突起、隆起、突出部或至少部分地延伸出表面的任何其他特征。下凹的特征可以包括或限定空腔、凹坑或至少部分地延伸到表面中的任何其他特征。修改材料的折射率可以修改材料的被修改部分的光学长度。
散射特征可以包括经由局部激光烧蚀(例如，通过使用超短脉冲激光器)产生粗糙表面。吸收特征可以包括由局部加热引起的化学改性，例如表面氧化。
该方法可以包括通过使用辐射以进行以下操作中的至少一项来修改材料：熔化、烧蚀、移动、沉积或以其他方式分配材料；以及改变所述材料的化学性质。
辐射可以由激光器、相干光源、部分相干光源、非相干光源、脉冲激光器、连续波激光器或者能够修改材料或以其他方式与材料相互作用的任何其他适当的辐射源产生。根据对材料的选择，可以选择适当的辐射源。可以选择或改变辐射的任何适当的参数以修改材料。
该方法可以包括控制辐射的至少一个参数以控制特征的形成。在示例中，可以使用激光器来修改材料。该方法可以包括控制激光器的任何参数以可控地修改材料。可以至少部分地影响材料的修改的激光器参数、或用于控制激光器的设备的参数可以包括但不限于：激光峰值功率、平均激光功率、波长、强度、激光束光斑大小、激光束质量、(多个)波长、脉冲持续时间、脉冲重复率、色散、激光快门持续时间等。
在示例中，可以使用co2激光器来修改诸如玻璃等材料。在wlodarczyk等人的“directco2laser-basedgenerationofholographicstructuresonthesurfaceofglass[基于直接co2激光在玻璃表面上生成全息结构]”，opticsexpress[光学快报]，第24卷，第2号，第1447至1462页，2016年1月中概述了使用co2激光器来修改玻璃的示例过程，该文献的内容通过援引以其全文并入本文。
在示例中，可以使用脉冲uv激光器来修改诸如金属等材料。在wlodarczyk等人的“lasermicrosculptingforthegenerationofrobustdiffractivesecuritymarkingsonthesurfaceofmetals[用于在金属表面上生成坚固的衍射安全标记的激光微雕刻]”，journalofmaterialsprocessingtechnology[材料加工技术杂志]，第222期，第206至218页，2015年3月以及wlodarczyk等人的“tamper-proofmarkingsfortheidentificationandtraceabilityofhigh-valuemetalgoods[用于识别和追踪高价值金属商品的防篡改标记]”，opticsexpress[光学快报]，25(13)，第25卷，第13号，第15216至15230页，2017年中概述了使用脉冲uv激光器来修改金属的示例过程，这些文献的内容通过援引以其全文并入本文。
该方法可以用于修改包括诸如金属、玻璃等材料的产品。金属可以包括不锈钢(例如，st304ld等)、镍、黄铜和镍铬
在适当的材料上形成的全息结构可以具有以下特性中的至少一种：难以复制、防篡改、耐表面磨损和/或用途广泛。例如，已经证明，刮擦在诸如不锈钢等金属中形成的全息结构不会导致复本的质量大大降低，和/或不会破坏可以被检查以指示所讨论的材料或产品的标识符的特征。
该方法可以包括提供用于至少在修改材料期间使用的诸如覆盖气体等物质。覆盖气体可以与辐射和/或材料相互作用，以可控地修改材料，例如，以形成至少一个凸起的特征(例如，凸起的隆起等)和/或至少一个下凹的特征(例如凹坑等)。通过提供具有可以限制在0到2π内的不同相位值的特征，取决于特征的相对水平差，不同的特征可以对应于相同或等效的相位值。例如，高度为π的“隆起”可以等效于深度为π的“凹坑”(水平差可以等于2π)。提供多级(例如3级或更多级)全息结构可以抑制至少一个衍射级。
例如，如果对于提供凸起的特征而言成功修改材料所需的参数控制是更为复杂的，则提供包括凸起的特征的全息结构可能比仅包括下凹的特征的全息结构更安全。可以使用适当的仪器来检查凸起的特征。如果全息结构同时包括凸起的特征和下凹的特征，则仪器可以被配置为在凸起的特征与下凹的特征之间进行区分。
标识符可以包括序列号、唯一码、零件号、签名、徽标、图像、照片、名称、品牌、代码、符号、字符集、一次性输入或任何形式的标识。
该方法可以包括在材料中形成多个全息结构，该方法包括在材料中平铺全息结构。
该多个全息结构可以包括一组全息结构。该组全息结构可以包括至少一个子全息图子集。该方法可以包括将该至少一个子全息图子集以预定图案布置在该组全息结构内。
然后，取决于子全息图的性质，子全息图可以例如生成具有两种不同取向的相同目标图像，或者生成具有相同或不同取向的两个完全不同的目标图像。
该方法可以包括将全息结构与诸如水印、qr码设计、条形码或其他图案等另一图案组合在一起，以生成图案化的全息结构。
全息结构可以以任何适当的相对间隔和/或取向来平铺。全息结构可以被配置为投射相同或不同的目标图像。全息结构可以被配置为对相同或不同的标识符进行编码。全息结构可以被平铺以在材料中至少部分地形成徽标、条形码、2d码或qr码等。平铺的设计或图案可以指示与材料相关联的标识符。
可以对至少一个全息结构进行平铺或掩蔽，以使背景或前景呈徽标、条形码或qr码等形式。如果嵌入了条形码或qr码，则该码可以链接至网址、app等，其形式为允许将全息结构的图片(其可以由例如带有微距镜头的智能电话等拍摄)提交给网站、服务器等，例如以进行真实性检查等。
全息结构可以包括嵌入的小图案，这些小图案可能太小而不会影响(多个)所投射的目标图像的质量，但是其大小可以足够在显微镜或其他适当的仪器下进行检查。这些小图案可以包括以下各项中的至少一项：徽标、(多个)字符、qr码等。
在可以独立提供的另一方面，提供了一种全息结构，该全息结构用于在对该全息结构的照射下将目标图像投射在远场中，该全息结构包括：
基于修改后的设计的特征，该修改后的设计将标识符编码在用于投射该目标图像的该全息结构内。
通过该修改后的设计进行编码的该标识符可以为使得该标识符在所投射的目标图像中基本上被隐藏、掩蔽或以其他方式基本上无法被识别。
这些特征可以包括用于投射该目标图像的相位和/或振幅值的映射，其中，该设计的每个特征对应于这些相位和/或振幅值之一。
该映射可以包括具有用于投射该目标图像的相关联相位和/或振幅值的特征集或特征组，其中，每个特征处于该映射中的不同位置，并且该映射中的每个位置具有至少两个相位和/或振幅值中的一个。该映射中的每个位置可以具有至少三个相位和/或振幅值中的一个。
该全息结构可以包括多个平铺的全息结构。该多个平铺的全息结构可以包括一组全息结构。该组全息结构可以包括至少一个子全息图子集。该至少一个子全息图子集可以以预定图案布置在该组全息结构内。
该全息结构可以与诸如水印、qr码设计、条形码或其他图案等另一图案组合在一起，以生成图案化的全息结构。
该全息结构可以限定2级、3级、4级或更高级的全息结构。该全息结构中的级的数量可以对应于相位和/或振幅值的数量。每个级可以对应于某一相位和/或振幅值。
可以根据本披露的任何方法的至少一个特征、部分或步骤来计算和/或修改全息结构的设计。该全息结构可以由根据本披露的任何示例的材料形成。该全息结构可以使用本披露的任何激光器系统、或者实际上使用用于在材料或产品中修改或打印全息结构的任何适当的仪器来至少部分地形成在该材料或产品中。
根据可以独立提供的另一方面，提供了一种包括本文所要求保护或描述的全息结构的产品。
根据可以独立提供的另一方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品当由处理系统或控制单元执行时，使该处理系统或控制单元至少部分地实施本文所要求保护或描述的方法。
至少部分地实施该方法可以包括以下操作中的至少一项：
计算用于投射所述目标图像的所述全息结构的设计；以及
修改所述设计以将标识符编码在用于投射所述目标图像的所述全息结构内。
该方法可以包括控制激光器系统以通过将与修改后的设计相对应的特征映射到材料中来修改该材料。
该处理系统或控制单元可以包括处理器和存储器。该处理系统或控制单元可以包括通信模块，诸如无线和/或有线通信模块。该存储器可以被配置为存储该计算机程序产品的至少一部分。该控制单元可以与至少一个输入设备或用户输入设备、和/或至少一个输出设备或用户输出设备耦接或通信。合适的用户输入设备的示例包括诸如键盘、鼠标、轨迹球、开关、触摸屏或接触板(诸如电容式或电感式触摸屏或接触板)、基于光学和/照相机的输入系统等设备。合适的输出设备或用户输出设备的示例包括显示器、屏幕、led、扬声器或其他音频输出、触觉输出设备、虚拟现实头戴式装置、数据存储装置、网络、远程服务器等。
计算机程序产品可以设置在载体介质上。该载体介质可以是有形的非暂态载体介质，诸如闪存驱动器、记忆棒、光盘或载体、磁盘或载体、存储器、rom、ram等。该载体介质可以是或包括诸如电磁波、电信号或磁信号、数字数据等非有形载体介质，或被包括在以上非非有形载体介质中。
另外，本领域普通技术人员将很好地理解，尽管一些实施例可以借助于具有可执行以执行这些实施例的方法的计算机可读指令的计算机程序来实施某些功能，但是计算机程序功能可以以硬件(例如，借助于cpu或通过一个或多个asic(专用集成电路)、fpga(现场可编程门阵列)或gpu(图形处理单元))或通过硬件与软件的混合来实施。
根据可以独立提供的另一方面，提供了一种用于在材料中形成全息结构的系统，该系统包括：控制系统，该控制系统用于执行如权利要求1至23中任一项所述的方法以修改该全息结构的设计；以及激光器系统，该激光器系统用于根据该计来修改该材料。
该控制系统可以包括本披露的任何其他示例的计算机程序产品。
根据可以独立提供的另一方面，提供了一种用于确定包括通过本文所要求保护或描述的方法形成的全息结构的材料的真实性的方法，该方法包括：
检查该全息结构的至少一部分以确定该全息结构的设计；以及
将被检查的设计与预期设计进行比较。
该预期设计可以由用户提供、根据算法来计算等。
该方法可以包括：计算用于投射目标图像的全息结构的设计；以及修改该设计以将与该材料相关联的标识符编码在用于投射该目标图像的该全息结构内，其中，修改后的设计至少部分地包括该预期设计。
根据可以独立提供的又一方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品当由处理系统或控制单元执行时使该处理系统或控制单元至少部分地实施本文所要求保护或描述的方法。
计算机程序产品可以被配置为将全息结构的被检查设计与全息结构的预期设计进行比较。
根据可以独立提供的另一方面，提供了一种用于确定包括通过本文所要求保护或描述的方法形成的全息结构的材料的真实性的系统，该系统包括：
检查系统，该检查系统用于检查该全息结构设计；以及
比较系统，该比较系统用于将被检查的设计与预期设计进行比较。
该检查系统可以包括显微镜、相衬显微镜、白光干涉仪、触针式轮廓仪(例如
本披露的任何示例、方面或实施例的至少一个特征可以替换本披露的任何示例、方面或实施例的任何相应的特征。本披露的任何示例、方面或实施例的至少一个特征可以与本披露的任何其他示例、方面或实施例组合。
附图说明
现在将参考附图，仅通过举例方式来描述本披露的这些和其他示例，在附图中：
图1是用于指示材料的真实性的布置的示意图；
图2是根据本披露的示例的用于通过将与目标图像相对应的特征映射到材料中来修改材料的系统的示意图；
图3是根据本披露的示例的用于修改材料的激光器系统的示意图；
图4a至图4d是在不同的激光脉冲能量水平下、在材料中形成的凹坑的透视图图像；
图5a至图5c分别展示了在材料中形成的凹坑的映射的正视图图像；在材料中形成的凹坑的映射的透视图图像；以及将凹坑的水平指示为材料中的位置的函数的曲线图；
图6是在材料的表面上形成的特征的透视图图像，这些特征可以用作振幅全息图的依据；
图7是作为全息结构的一部分的、在材料中形成的凹坑的示意性侧视图，该凹坑导致从表面和凹坑反射的辐射的相对相位延迟；
图8是用于标记材料并确定材料的真实性的方法的示意性图示；
图9和图10分别示出了根据本披露的示例的在材料中形成全息结构的方法的示意性图示；
图11是多个计算机生成的全息图(cgh)以及由这些cgh中的一些投射出的相应的衍射图像的示意性图示；
图12是根据本披露的示例的在材料中形成全息结构的方法的示意性图示；
图13a至图13c分别展示了cgh的不同示例以及由这些cgh投射出的相应的衍射图像；
图14和图15分别示出了根据本披露的示例的在材料中形成全息结构的方法的示意性图示；
图16a和16b分别是针对两级全息结构和三级全息结构的、目标图像在远场中的投射复本的图像；
图17描绘了包括组织成图案的多个平铺cgh的全息图设计；
图18描绘了通过将cgh与qr码设计组合来产生的图案化的全息结构的设计；
图19是根据本披露的示例的用于形成全息结构的系统的示例的示意性图示；以及
图20是根据本披露的示例的用于确定包括全息结构的材料的真实性的系统的示例的示意性图示。
具体实施方式
图1展示了用于提供对产品的真实性的基本检查的布置10，在该示例中，该布置被展示为呈材料12的形式。材料12已经被修改为包括全息结构14。激光器16用于照射全息结构14的至少一部分，使得反射的辐射18将目标图像22的复本20投射在远场中(例如，用于在屏幕24上成像)。如果成像在屏幕24上的复本20符合预期，则用户可以认为材料12是真品。如本文中所解释的，可以在全息结构14中隐藏指示材料12的真实性的信息，而不在复本20中显露该信息。只有授权用户(诸如制造商)才能通过直接检查全息结构14并检查全息结构14是否符合预期来确定材料12是否真实。
图2展示了用于在材料12中形成全息结构14的方法26的一部分。最初，选择目标图像22并将其用于计算全息结构14的设计28。在该示例中，根据迭代傅立叶变换算法(ifta)和计算出的相位分布的平铺30来执行对设计28的计算。在wyrowski等人的“iterativefourier-transformalgorithmappliedtocomputerholography[应用于计算机全息术的迭代傅立叶变换算法]”，j.opticalsocietyofamericaa[美国光学学会杂志a]，第5卷，第1058至1065页，1988年以及wyrowski等人的“iterativequantizationofdigitalamplitudeholograms[数字振幅全息图的迭代量化]”，appliedoptics[应用光学]，第28卷，第3864至3870页，1989年中描述了这种计算，这些文献的内容通过援引以其全文并入本文。激光器系统32(图2中仅示出了其一部分)用于通过将与设计28中的相位和/或振幅值相对应的特征34(例如，每个特征可以对应于特定相位和/或振幅值的像素)映射到材料12中来修改材料12。所映射的特征定义了形成全息结构14的材料12中的相位值的映射。
图3展示了用于修改材料12的激光器系统32。激光器系统32包括输出激光束36的激光器34。可以使用功率控制布置38来控制激光束36的平均功率，该功率控制布置包括λ/2波片40、偏振分束器42和光束收集器44。使用扩束器46来扩束来自功率控制布置38的激光束36，随后将其引导到光束扫描装置48中。光束扫描装置48包括用于改变激光束36的方向的一对检流-扫描镜50。透镜52(例如f-θ透镜等)将改变方向的激光束36聚焦到材料12上，该材料本身固定在工件54(例如平移台)上。经聚焦的激光束36在材料12处具有较高的强度，并且可以用于修改材料。通过改变激光束36的方向，可以将与相位值相对应的特征映射到材料12中。修改过程至少取决于所使用的材料和激光器系统32的光学参数。将理解的是，可以使用任何适当的基于激光的过程来根据需要修改材料，并且所选择的光学参数可以取决于所使用的材料的类型和/或全息结构14的要求。
在本示例中，激光器系统32用于在金属表面上施加标记，以形成全息结构。在该示例中，激光器34被配置为在355nm的波长下产生35ns的半峰全宽(fwhm)激光脉冲。透镜52将激光束36在材料12处聚焦为直径为11±2μm的fwhm光束(以其最大强度的1/e2测量)。根据需要将激光脉冲递送到材料12上的特定位置，例如以对准即射(point-and-shoot)操作的形式。生成包含15,000多个特征的1mm×1mm全息结构所需的时间为7秒。
图4a至图4d各自都更详细地展示了已经使用激光器系统32修改过的材料12的表面58中的特征56。在该示例中，特征56呈近似圆形凹坑60的形式，其尺寸取决于激光束36的脉冲能量。图4a至图4d分别展示了按照2.6μj、6.2μj、7.2μj和13.5μj的脉冲能量，在不锈钢(在该示例中为st304ld)中形成的凹坑60。作为参考，图4a至图4d所展示的材料12的一部分的侧边的尺寸分别为24μm、20μm、20μm和30μm。也可以在诸如镍、黄铜、镍铬
在每个附图中，凹坑60延伸到表面58中，使得凹坑60的中心62处于比表面58低的水平。凹坑60的边缘64限定了比表面58高的水平的脊。凹坑的形成过程取决于多个参数，但是在该示例中，认为凹坑60是由于局部熔化或者熔化与蒸发的组合而形成的。将理解的是，其他类型的光-物质相互作用(例如，这可能引起熔化、烧蚀、移动、沉积或任何其他形式的材料分配、重新分配、改性等)可以导致或至少主导形成凹坑60和/或其他类型的特征。将理解的是，凹坑60或其他类型的特征的形成取决于所使用的激光器系统类型、材料类型、局部条件、覆盖气体类型以及任何其他相关参数。
例如在wo2012038707中所描述的，取决于期望的特征类型，在特征形成期间可以在材料中选择性地形成凸起的特征或下凹的特征。如之前所解释的，所产生的特征的类型取决于多个参数。凸起的特征的示例包括：突起、隆起、突出部或至少部分地延伸出(例如，材料等的)表面的任何其他特征。下凹的特征的示例包括：空腔、凹坑或至少部分地延伸到(例如，材料等的)表面中的任何其他特征。修改材料的折射率可以修改材料的被修改部分的光学长度。
图5a至图5b分别展示了在材料12中形成的凹坑60的映射66的正视图图像；以及在材料12中形成的凹坑60的另一个映射66的透视图图像。图5c展示了将凹坑60的水平(例如，以μm为单位的高度)指示为材料12中的位置(例如，以mm为单位的距离)的函数的曲线图68。每个凹坑60具有大约250nm的深度(或相对水平差)，并且可以被认为是在光学上光滑的。图5c的示例表示了不锈钢表面的两级(或二元)相位全息图。表面58与凹坑60的中心62之间的高度差导致从表面58与从中心62反射的辐射之间的相对相位延迟。
图6是在材料的表面58上形成的特征56的透视图原子力显微镜(afm)图像，这些特征可以用作振幅全息图的依据。在该示例中，特征56呈凹坑60的形式。然而，凹坑60的内表面被成形(例如，通过具有不均匀或粗糙的表面)而导致引起入射辐射的散射，因此减小了直接反射的光的振幅。这些特征可以具有比围绕凹坑60的表面58更高的散射或吸收性。在该示例中，材料为304级不锈钢，并且每个特征56是使用70mw的平均功率和400khz的脉冲重复频率、通过80个激光脉冲来生成的，每个激光脉冲的波长为343nm，持续时间为6ps。
图7展示了材料12中的凹坑60，以辐射(如箭头61所指示的)照射该凹坑以投射目标图像的复本，如关于图1所描述的。如箭头63所指示的，用于照射材料12的表面58和凹坑60的辐射61同相位。在该示例中，凹坑60的深度等效于四分之一波长λ/4(即，π/2弧度)，使得从凹坑60反射的辐射(如箭头65所指示的)与从表面58反射的光相对异相λ/2(即，π弧度)(如箭头67所指示的)。凹坑60的存在导致在远场中形成复本(参见图1)。从凹坑60与从表面58反射的辐射之间的相对相位延迟
参考图1至图7，图8是用于在已经标记了材料12之后修改材料12并确定材料12的真实性的方法70的示意性图示。在方法70的第一部分72中，利用全息结构14来标记材料12。最初，将在该示例中呈序列号、零件id或编号形式的标识符74用于计算或修改设计，作为对全息结构14的全息图计算76的一部分。该方法包括计算用于投射目标图像22的全息结构的设计，作为全息图计算76的一部分。该方法进一步包括修改设计以将标识符74编码在用于投射目标图像22的全息结构14内，这也可以作为全息图计算76的一部分来执行。
标识符74被隐藏或以其他方式编码在修改后的设计内。例如，标识符74可以在修改后的设计内呈隐藏码78(诸如可以从序列号、零件id或编号、或者从针对零件id的序列号记录的一次性密码本等导出)的形式，其方式为使得全息结构14投射目标图像22的复本20，该复本与其中的设计不包含隐藏码76的目标图像的复本没有区别或至少相似。通过使用激光器系统32在材料12中形成激光标记的图案或全息结构14，将与计算出的在修改后的设计中的相位值相对应的特征映射到材料12中。
在方法70的第二可选部分80中，用户可以根据关于图1概述的过程执行对全息结构14的真实性的快速视觉检查。在第二部分80中，将目标图像22的复本20(其例如呈所投射的图案81的形式)投射在远场中。所投射的图案81可以包括序列号、零件id等，其未被隐藏，从而使得用户(诸如消费者)可以执行对材料12的真实性的快速视觉检查82。将理解的是，快速视觉检查82可能难以复制，但并非不可能。然而，消费者或其他用户可能能够快速地执行对材料12的真实性的基本检查。
在第三部分83中，授权用户检查全息结构14以确定材料12的真实性。在检查步骤84中，通过使用显微镜、相衬显微镜或专用仪器等来确定隐藏码78，以便在隐藏码(例如，其可以呈隐藏图案的形式)以秘密关系对应于标识符74时提供对隐藏码78的真实性的权威性检查85。方法70包括将被检查的全息结构14与全息结构14的预期特征进行比较的步骤86。
图9、图10、图12、图14和图15在参考关于图1至图8描述的特征的同时分别示出了在材料中形成全息结构的方法的示意性图示。
图9展示了用于在材料12中形成全息结构14的示例方法90。方法90包括选择目标图像22的步骤92，使得全息结构14被配置为在对全息结构14的照射下将选定的目标图像22投射在远场中。方法90进一步包括计算用于投射目标图像22的全息结构14的设计28的步骤94。该方法进一步包括修改设计28以将标识符(例如序列号、唯一码、零件号、签名、徽标、图像、照片、名称、品牌、代码、符号、字符集、一次性输入或任何形式的标识等)编码在全息结构14内的步骤96。方法90进一步包括通过将与修改后的设计28相对应的特征映射到材料12中来修改材料12的步骤98。
图10展示了用于在材料12中形成全息结构14的示例方法100。方法100包括选择目标图像22的步骤102，使得全息结构14被配置为在对全息结构14的照射下将选定的目标图像22投射在远场中。方法100进一步包括进行对用于投射目标图像22的复本的全息结构14的设计28的初始猜测的步骤104。可选地，方法100包括输入用于确定性地生成设计28的特征的映射的初始种子的步骤106。初始种子的示例包括序列号等，用于定义用于确定性地生成映射的初始条件(例如作为步骤104的一部分)。方法100进一步包括执行对算法的至少一次迭代以修改设计28，从而将标识符编码在用于投射目标图像22的全息结构14内的步骤108。方法100进一步包括通过将与修改后的设计28相对应的特征映射到材料12中来修改材料12的步骤110。
图11描绘了由十六个不同的计算机生成的全息图(cgh)构造的全息图设计28，这些全息图中的每一个可以例如使用图10的方法100来计算。为了清楚起见，图11中的cgh被描绘为彼此分开的单独的图块。然而，实际上，这些单独的图块可以以4×4阵列连结在一起以形成包括十六个cgh的一个单个全息图设计28。每个不同的cgh投射或产生相同或非常相似的复本20(例如，每个cgh投射或产生相似的衍射图像)。cgh的混排和/或交换可能不会影响复本20的外观，因为复制的图像彼此之间是没有区别的(或者至少用户非常难以在视觉上辨别出每个cgh生成的复本20之间的差异)。在本示例中，在ifta中使用不同的迭代次数n来设计每个cgh。如图11所描绘的，用于产生每个cgh的迭代次数n在100到475次迭代之间(每个cgh与下一个之间相隔25次迭代)。用于设计所有十六个cgh的初始种子是相同的(例如，初始相位值包含零)。图11还描绘了由分别表示n＝150、275、325和475次迭代的cgh产生的四个复本20。这些cgh相似到足以投射或产生相似的复本20。然而，在这十六个cgh之间存在细微的差异，当被映射到材料12的全息结构14上时，这些差异可以被检查以确定全息图设计28中的cgh图案是否指示相关联产品是真品。
图12展示了用于在材料12中形成全息结构14的示例方法120。方法120包括选择目标图像22的步骤122，使得全息结构14被配置为在对全息结构14的照射下将选定的目标图像22投射在远场中。方法120进一步包括计算用于投射目标图像22的全息结构14的设计28的步骤124。方法120进一步包括选择设计28的至少一个部分并将该至少一个部分与设计28的至少另一个部分交换以修改设计28的步骤126。方法120进一步包括通过将与修改后的设计28相对应的特征映射到材料12中来修改材料12的步骤128。
图13a至图13c描绘了使用以一定图案(左图像)布置以形成完全相同或几乎完全相同的复本20(右图像)的十六个cgh构造的全息图设计28(中心图像)的不同示例。图13a描绘了例如使用图10的方法100、使用十六个完全相同的cgh(每个cgh都被标记为“16”)构造的全息图设计28。每个cgh的附图标记可以例如指代用于产生cgh的迭代次数。图13b描绘了例如使用图10的方法100参考图11的示例、使用十六个不同的cgh(这些cgh各自具有从“1”到“16”的不同的附图标记)构造的替代性全息图设计28。图13c描绘了使用与图13b相同的cgh构造的替代性全息图设计28。然而，例如使用图12的方法120，cgh已如左图像的图案所描绘的那样进行了混排。使用图13a、图13b和图13c的设计28来投射的复本20是没有区别的(或者至少用户难以在视觉上辨别它们之间的差异)。
图14展示了用于在材料12中形成全息结构14的示例方法130。方法130包括选择目标图像22的步骤132，使得全息结构14被配置为在对全息结构14的照射下将选定的目标图像22投射在远场中。方法130进一步包括计算用于投射目标图像22的全息结构14的设计28的步骤134。方法130进一步包括为设计的至少一个特征选择不同的相位值以修改设计28的步骤136，该不同的相位值等效于该至少一个特征的初始相位值。方法130进一步包括步骤138，在该步骤中，对设计28的计算和/或修改导致这样的设计28，其中，对于整数值m≥1(“m”大于或等于正一)或m≤-1(“m”小于或等于负一)，初始相位值与该不同的相位值之间的相对差为2πm(2*pi*m)。方法130进一步包括通过将与修改后的设计28相对应的特征映射到材料12中来修改材料12的步骤140。
图15展示了用于在材料12中形成多级全息结构14的示例方法150。方法150包括选择目标图像22的步骤152，使得全息结构14被配置为在对全息结构14的照射下将选定的目标图像22投射在远场中。方法150进一步包括计算用于投射目标图像22的全息结构14的设计28的步骤154。在步骤154中，计算设计28包括计算用于投射目标图像22的复本20的相位和/或振幅值的映射，其中，设计28的每个特征对应于这些相位和/或振幅值之一。方法150进一步包括使用标识符来选择映射的至少一个特征，并且通过向该(多个)特征指派至少一个不同的相位值来修改设计的步骤156，该至少一个不同的相位值等效于设计28的该(多个)特征的原始相位值。方法150进一步包括通过将与修改后的设计28相对应的特征映射到材料12中来修改材料12的步骤158。这些特征可以呈水平或相位值的形式或者可以提供相位响应。另外地或可替代地，这些特征可以呈振幅值的形式或者可以提供振幅响应。例如，这些特征中的至少一个或全部可以用于对由全息结构14反射和/或透射(例如在(多个)特征处)的入射辐射赋予相位延迟。另外地或可替代地，这些特征中的至少一个或全部可以用于对由全息结构14反射和/或透射的入射辐射赋予振幅响应(例如在(多个)特征处)。全息结构14可以包括提供仅相位响应(其可以被称为相位全息图)、仅振幅响应(其可以被称为振幅全息图)、或相位和振幅响应(其可以被称为相位振幅全息图)的特征。
在示例中，方法150修改设计28，使得映射包括在全息结构14中定义相位值或水平的特征。参考图16a所示的示例，示出了由包括两级全息结构的全息结构14所投射的复本160。两级全息结构14导致在远场中投射“孪生图像”或“-1级衍射图像”，从而使得镜像图像被投射。还参考图16b所示的示例，示出了由包括三级全息图的全息结构14所投射的复本162。三级全息结构14破坏了全息结构的对称性，从而抑制了“孪生图像”的形成，这可以通过比较图16a和图16b来观察得出。可替代地或另外地，可以在全息结构14中定义多于一个振幅值或水平。在包括多于一个振幅值的这种全息结构14(例如，呈三级振幅全息图等的形式)中，可以抑制“孪生图像”的形成。
两级复本160包括针对全息结构14的特征的两个可能的标称相位和/或振幅值。举例来说，这两个相位值可以是0弧度(例如，对应于材料的表面水平)和π弧度(例如，对应于凹坑60、或任何其他适当的特征)，或者实际上是任何其他适当的相位值。
三级复本162包括针对全息结构14的特征的三个可能的标称相位和/或振幅值。举例来说，这三个相位值可以是0弧度(例如，对应于材料的表面水平)、2π/3弧度(例如，对应于凹坑60、或延伸到材料的表面中的任何其他适当的特征)和-2π/3弧度(例如，对应于隆起(未示出)、或延伸出材料的表面的任何其他适当的特征等)。在另一个示例中，这三个可能的相位值是：0弧度、2π/3弧度(例如，对应于具有特定深度和宽度的凹坑60)和4π/3弧度(例如，对应于相对更深和/或更宽的凹坑的凹坑60)。如前面提到的，三级全息结构14的复本162包括被抑制的远场中的“孪生图像”。为了形成三级(或更高级)全息结构14(其可能更难复制)，可能需要精细的过程控制。通过提供关于图1所描述的快速视觉检查，用户可能能够通过在视觉上检查投射在远场中的复本162是否存在任何对“孪生图像”抑制(这可以指示材料12是真品)来识别真实的材料12。
图17描绘了包括多个平铺cgh(例如，平铺cgh集)的全息图设计28。在该示例中，存在被布置成形成一定图案(在该示例中，该图案呈“hi”字母的形式)的两个cgh子集。在替代性实施例中，可以使用任何合适的图案，例如水印等。第一子全息图(或cgh)表示为“#1”，并且形成设计28的背景。第二子全息图(或cgh)表示为“#2”，并且形成字母。可以设置任何适当的图案。子全息图#1和#2可以产生基本上相同的图像，但是可以具有不同的特性(例如，使用相同的初始种子，但是各自为利用ifta算法等使用不同的迭代次数生成的)。另外地或可替代地，子全息图#1和#2可以被配置为产生相同或相似的全息图，但是具有不同的取向(例如，所投射的图像可以彼此垂直等)。以不同设计和/或图案设置cgh集或子全息图集能够难以被一致地复制。
图18展示了将全息图设计28a与另一图案(在该示例中为qr码设计29，但是其可以是水印、条形码或其他图案)组合以生成用于生成图案化的全息结构的设计28b。在该示例中，通过将qr码设计29内的不同位置处的振幅值(即1或0)与全息图设计28a的对应位置的振幅值相乘来执行该组合。图案化的全息结构可以提供qr码的功能，并且可以如本文所述地用于检查产品的真实性。提供图案化的全息结构能够难以被一致地复制。
图19展示了用于在材料12中形成全息结构14的系统170。系统170包括控制系统172，该控制系统用于执行根据本文所描述的任何示例的方法以修改全息结构14的设计28。控制系统172可以包括计算机程序产品或呈计算机程序产品的形式，该计算机程序产品当由控制系统172的处理系统或控制单元174执行时，使处理系统或控制单元174至少部分地实施本文要求保护或描述的方法。系统170进一步包括激光器系统176，该激光器系统用于根据设计28来修改材料12。控制系统172可操作以控制激光器系统172(该激光器系统在该示例中包括关于图3所描述的激光器系统32)，使得材料12被修改为包括根据设计28的全息结构14。
图20展示了用于确定材料12的真实性的系统180，该材料包括由系统170或任何其他适当的系统形成的全息结构14。系统180包括检查系统182，该检查系统用于检查材料12中的全息结构14的设计28。检查系统182可以包括显微镜、相衬显微镜、白光干涉仪、触针式轮廓仪、原子力显微镜等。系统180进一步包括比较系统184，该比较系统用于将被检查的设计28与预期设计进行比较。如果检查揭示材料12中的全息结构14包括与预期设计(例如，诸如制造商、经销商或维修人员等授权用户已知的设计或基于标识符74计算出的设计)不对应的特征(例如，凹坑和/或隆起等)，则材料12会被识别为赝品，或者至少会促使进行进一步调查。可选地，系统180可以包括图19的控制系统172，该控制系统用于执行根据本文所描述的任何示例的方法以修改全息结构14的设计28，以供授权用户对预期设计进行计算。
比较系统184可以包括计算机程序产品或呈计算机程序产品的形式，该计算机程序产品当由比较系统184的处理系统或控制单元186执行时使该处理系统或控制单元186至少部分地实施本文所要求保护或描述的方法。比较系统184可以可操作以例如经由控制单元186来控制检查系统182或与检查系统交互，使得检查系统182可以检查全息结构14并将与全息结构14有关的信息发送到比较系统184。
将理解的是，可以使用无论正和/或负的相位值(例如，对应于下凹的特征或凸起的特征等)的任何组合来创建特征的映射。还将理解的是，全息结构中可以存在任何数量的级，例如2级、3级、4级或更多个级等。
将理解的是，产生相位响应的特征可以另外地或可替代地包括产生振幅响应的特征。例如，可以将本文所描述的任何适当的示例实施、修改或以其他方式调整为呈仅相位全息图、仅振幅全息图或相位和振幅全息图的形式。例如，任何对仅相位全息图的单独提及可以被实施、修改或调整为呈仅振幅全息图或相位和振幅全息图的形式。任何对振幅的提及也可以指强度。例如，振幅全息图可以被称为强度全息图。
在适当的情况下，任何对设计(例如本文所描述的设计28)的提及都可以指计算机生成的全息图(cgh)，反之亦然。可以例如使用激光器系统176或用于修改材料12的任何其他适当的系统，以全息结构14的形式来实施该设计和/或cgh。在适当的情况下，任何对复本20的提及可以指形成在屏幕24上或投射在远场中的全息图和/或衍射图像和/或图像。在适当的情况下，目标图像22可以指代表预期要投射的复本20的计算机生成的图像或cgh。本领域普通技术人员将理解，在适当的情况下，可以在不同的上下文中修改或使用对任何这些术语的提及。
本披露的任何示例的至少一个特征可以被修改、与任何其他示例组合、或者以任何适当的方式以其他方式调整。
尽管本披露的示例涉及包括全息结构14的材料12，但是将理解的是，材料12可以包括任何制品(诸如产品、包装、标签等)或呈任何制品的形式。
尽管本披露的示例展示并描述了用于修改材料12的表面58的基于激光的过程，但是将理解的是，材料12或产品的内部部分也可以使用适当的基于激光的过程来修改，这可以取决于所使用的材料12(或其表面)的透明度。
尽管本披露的示例描述了通过反射例如来自全息结构的表面的激光束进行对由全息结构投射的复本的简单视觉检查，但是将理解的是，类似原理可以适用于对包括全息结构的透明材料在远场中的复本的基于透射的视觉检查。因此，透射通过全息结构的辐射可以在远场中形成目标图像的复本，而不是(或以及)通过来自全息结构的反射而投射的复本。
尽管本披露的示例描述了用于反射辐射以投射目标图像的复本的全息结构，但是将理解的是，全息结构可以透射辐射以投射图像的复本。全息结构可以是至少部分地透明的，这可以允许入射辐射透射通过全息结构以投射目标图像的复本。将理解的是，一定量的辐射可以被反射以及被透射。
尽管本披露的示例描述了各种系统(例如，系统170和180等)，但是将理解的是，这样的系统可以涉及或包括以下各项中的至少一项：包括本披露的任何示例的至少一个特征或元素的装置；包括本披露的任何示例的至少一个特征或元素的方法；用于实施本披露的至少一种方法的装置；等等。
尽管本披露的示例主要描述了用于将全息设计表示为相位值映射的各种系统，但是将理解的是，该技术可以完全类似地扩展到将全息设计表示为振幅值映射、或者甚至是相位值与振幅值组合的映射。
例如，在相位值或相对相位值可以由折射率值或折射率值之差表示或者由光学长度或光学长度之差表示的情况下，振幅值或相对振幅值可以由表面散射或表面吸收性之差或这些的组合来表示。以这种方式，可以通过用灰度代替上面提到的相位来产生类似的振幅全息图，其中，相位π对应于例如黑色，而相位零对应于例如白色。然后可以通过生成吸收区域或散射区域来将这样的灰度映射编码到产品上。
在waedegaard等人的“high-resolutioncomputer-generatedreflectionhologramswiththree-dimensionaleffectswrittendirectlyonasiliconsurfacebyafemtosecondlaser[具有通过飞秒激光器直接写在硅表面上的具有三维效果的计算机生成的高分辨率反射全息图]”，opticsexpress[光学快报]，第19卷，第3434至3439页中描述了振幅全息图的示例，该文献的内容通过援引以其全文并入本文。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！