一种全视差衍射光变图像光学防伪元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光学防伪技术，具体地，涉及一种全视差衍射光变图像光学防伪 元件。
【背景技术】
[0002] 为了防止伪造，钞票、证卡和产品包装等各类高安全或高附加值印刷品中广泛采 用了衍射光变图像（例如全息图、动态衍射图等）光学防伪元件，并且取得了非常好的效 果。例如，大面额欧元纸币采用了衍射光变图像烫印标识，小面额采用了衍射光变图像烫印 宽条，中国人民币除了一元面额外都采用了衍射光变图像开窗安全线。Visa、Maste;rCard和 中国的银联信用卡采用了衍射光变图像烫印标识，中国的身份证、驾驶证、护照等重要证件 也都采用了衍射光变图像防伪技术。现在，世界上的大多数钞票、信用卡、护照等安全证卡 也都采用了衍射光变图像防伪技术。
[0003] 衍射光变图像元件在白光照明条件下可W再现立体效果、动态变化、颜色变化图 像等，在激光照明条件下或者借助于其他辅助手段（解码版、放大镜等）再现隐藏图案、编 码图案等。前者为大众防伪特征，后者为专业人员和专家防伪特征。送类防伪产品光学结 构为表面浮雕型的衍射光栅，通常通过采用模压工艺将衍射结构转移到基层上来制造。
[0004] 现行技术的衍射光变图像只能在一个方向（通常定义为水平方向）上有视差，而 在其垂直方向（定义为竖直方向）上没有视差。也就是说，只能实现水平方向上的立体、动 感等效果，而无法实现竖直方向上的立体动感效果。送是由现有衍射光变图像的光栅结构 决定的，因其具有很强的色散，只有牺牲竖直方向的视差，在白光照明条件下才能得到清晰 的图像。另外，现有衍射光变图像是在±1级光方向上再现图像，反射光/透射光（零级） 方向没有图像。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种全视差衍射光变图像光学防伪元件，用于解决在白光照 明条件下实现全视差衍射光变图像的问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种全视差衍射光变图像光学防伪元件，其特 征在于，该光学防伪元件包括；基层；W及至少部分覆盖所述基层的一个表面的光学组件， 该光学组件具有微浮雕结构，W使得在一束白光照射在所述光学组件上时，所述光学组件 在所述微浮雕结构的作用下呈现全视差图像。
[0007] 通过上述技术方案，本发明通过结合位相板得到微浮雕结构，实现了在白光照明 条件下能够再现全视差衍射光变图像。
[0008] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予W详细说明。
【附图说明】
[0009] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0010] 图1是本发明提供的全视差衍射光变图像光学防伪元件的示意图；
[0011] 图2是本发明提供的微浮雕结构的位相的计算方法的流程图；
[0012] 图3是本发明提供的另一全视差衍射光变图像光学防伪元件的示意图；
[0013] 图4是本发明提供的又一全视差衍射光变图像光学防伪元件的示意图；
[0014] 附图标记说明
[0015] 101基层 102光学组件
[0016] 103复制层104锥层
【具体实施方式】
[0017] W下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0018] 图1是本发明提供的全视差衍射光变图像光学防伪元件的示意图，如图1所示，该 光学防伪元件包括基层101和至少部分覆盖基层101的一个表面的光学组件102。如图1 所示，该光学组件102具有微浮雕结构，W使得在一束白光照射在光学组件上102时，光学 组件102在微浮雕结构的作用下呈现全视差图像。
[0019] 其中，"微浮雕结构"是指二维表面上根据需要形成的凹凸不平的微结构。"视差图 像"解释如下；由于人的双眼之间存在大约65毫米的距离，双眼看到的物体图像略有差别， 送种差别即为视差，视差图像可W理解为物体在不同观察角度上呈现的具有一定视差关系 的系列图像，正是由于送种视差关系，使得视差图像呈现出动感、立体等效果。"全视差图 像"不仅包括水平方向的视差，还包括其他方向的视差。"全视差衍射光变图像"区别于现 有技术中仅有水平方向视差的白光再现衍射光变图像，具有包括水平方向的视差W及其他 方向的视差的白光再现衍射光变图像。
[0020] 微浮雕结构的微浮雕单元的剖面形状可W是正弦形、银齿形、矩形中的一者，或者 可W其中的任意二者或Η者的组合。本领域技术人员应当理解，除了送些形状W外的其他 形状也是可W的。其中，"微浮雕单元"是指微浮雕结构中相邻极小值点或相邻极大值点连 成的曲线形成的区域，送些曲线将微浮雕结构分割成多个区域，每个区域为一个微浮雕单 元，所有的微浮雕单元形成微浮雕结构，也就是说，微浮雕结构由多个微浮雕单元组成。
[0021] 图1中所示的所述微浮雕结构的位相通过结合位相板得到，【具体实施方式】W下结 合图2进行描述。
[002引图2是本发明提供的微浮雕结构的位相的计算方法的流程图，如图2所示，微浮雕 结构的位相可W通过W下方法计算得到：
[0023] 步骤201，将所要呈现的原始图像分解为与各个观察方向对应的多个顿图像。
[0024] 原始图像可W根据所要实现的全视差动感和/或立体效果，通过任意手段进 行设计。可W利用照相机或摄像机拍摄实际物体各个角度的图像，利用3DSMX、CAD、 化otoShop、CorelDRAW等进行设计，并按照相应的视角输出图像。
[0025] 假设分解后共有mXn顿图像，其中m、η均为正整数，各顿图像的振幅分布为 〇p,q(x〇,y〇)，其中Ρ= 1, 2,,m,q= 1, 2,,η, (χ〇,y〇)表示相应中贞图像上的点，传播矢 量
其中ep,q为相应顿图像在观察方向上的单位矢量，λ为相应顿图像在观察 方向上的光的波长。在mXn顿图像中，每顿图像均为ΜΧΝ像素，其中Μ、Ν均为正整数。
[0026] 步骤202,根据各顿图像的振幅及与各顿图像相关的方向系数得到物平 面复振幅。具体如下；将各顿图像的振幅--对应地乘W各顿图像的方向系数 exp(jkp,q·rp,q(X。，y。)），并将得到的结果相加，得到物平面复振幅，其中rp,q(X。，y。）为位置 矢量。
[0027] 举例说明如下：
[002引假设某一顿图像的复振幅为：
[0029] Op. <,(x〇,y〇)=Op.<,(x〇,y〇)exp(jkp_" ·r〇 (x〇,y〇))
[0030] 其中，〇p,q(x。，y。）为某一顿图像的振幅，r〇(x。，y。）为某一顿图像的（X。，y。）处的位 置矢量，
[0031] 则物平面复振幅为：
[0032]
[0033] 步骤203,对物平面复振幅进行菲涅尔逆变换，得到物光在光学组件102表面的复 振幅。由于物平面与光学组件102距离很小，为了满足菲涅尔变换的条件，W像素为单位分 别进行菲涅尔变换，所W，需要进行ΜXN次菲涅尔变换。
[0034] 步骤204,对菲涅尔逆变换后得到的光学组件102表面的物光复振幅提取位相，即 将复振幅的振幅值取1并保留位相，得到微浮雕结构的位相Ψ(X，y)。
[0035] 步骤205,判断是否结束运算，若结束运算，执行步骤209,否则，执行步骤206。判 断结束运算的条件有两种方法，一是进一步计算出位相为V(x，y)的微浮雕结构再现像的 复振幅，将其与步骤202中的o(x。，y。）比较，当误差小于设定值（比如10% )时运算结束， 送里所述的误差的计算方法为本领域技术人员熟知的技术，于此不予赏述；二是设定循环 次数，一般情况下，经历5-10次循环运算就可W使结果达到理想的效果，所W送里判断是 否结束运算的标准可W为是否进行了 5-10次循环运算，例如可W设定为6次。
[0036] 步骤206,将微浮雕结构的复振幅exp(jΨ (X，y))与预先设计好的位相板的复振 幅相乘。
[0037] 步骤207,对步骤206中相乘的结果进行菲涅尔变换。
[0038] 步骤208,将步骤207中进行菲涅尔变换后得到的结果分解为与各观察方向对应 的多个顿图像，再对该多个顿图像中的每顿图像的复振幅的振幅取1并保留位相，然后乘 W各顿原始图像的振幅，得到新的物平面复振幅，然后返回步骤203进行循环运算。
[0039] 步骤209,输出结果。
[0040] 需要说明的是，本领域技术人员应当理解，在图2所示的方法中，可W在步骤203 执行菲涅尔变换，在步骤207执行菲涅尔逆变换。本领域技术人员应当理解，在仅执行1 次循环的情况下，也可W得到微浮雕结构的位相，但效果可能不好，送里如果仅执行1次循 环，则应当执行的是步骤201至步骤208,然后执行步骤203至步骤205,及步骤209的过程。
[0041]其中，位相板的作用是减小色散，提高再现图像的清晰度。位相板的位相的设计方 法如下：将位相板分割成多个像素，像素的大小、数量与上述原始图像的各顿图像的像素大 小及数量一致，即将位相板分割成MXN个像素。接着将位相板的每个像素再分割成与原始 图像被分解得到的多个顿图像的数量相同的亚像素，即将每个像素再分割成mXn个亚像 素。然后为每个亚像素赋予与对应顿图像的方向系数相关联的位相值，得到所述位相板的 位相。
[0042] 其中位相板的位相值可W通过多中方法得到，下面通过两个例子举例说明得到位 相板的位相值的方法：
[0043] 第一种方法；将多个顿图像的传播矢量kp,q的绝对值乘W第一常量。再加上第二 常量C2得到，送里多个顿图像是W上步骤201中将所要呈现的原始图像分解得到的。送是 一种最简单的位相板，采用通过送种方法得到的位相板计算得到的光学组件102具有彩化 效果。如果希望通过送种方法得到位相板，则对原始图像有W下限制：各顿图像之间像素 重合的数量（不包含强度为0的像素）应当尽可能的少，重合比例应小于20%，最好小于 10%，否则将严重影响在线图像的清晰度。
[0044] 第二种方法；位相板的位相分布为二次曲面加上常量C3。送种情况下，对原始图像 几乎没有限制，采用通过送种方法得到的位相板计算得到的光学组件102具有消色效果。
[0045]W上两种方法中的常量。决定了全视差图像的观察范围，