专利名称：全息图自动检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型有关一种由全息图或者衍射光栅所记录的内在或隐蔽信息的检测装置，具体地讲是一种全息图自动检测仪。
但是，由于全息图的不可仿制性是指其表观和内在两种特性，而表观特性一般人很难用肉眼识别，而内在特性必须借助仪器才能识别，而目前还没有合适的识别仪器可供使用。正是由于识别难，使广大消费者很难分辨全息图的特点，也使不法分子利用这一点制作假冒全息产品欺骗消费者。因此，开发一种全息图自动识别仪器，对于完善全息防伪技术，充分发挥其在防伪方面的作用，使之成为一种更为可靠有效的防伪措施是非常具有现实意义的和非常迫切的。
本实用新型的目的可采用如下技术方案来实现，一种全息图自动检测仪，至少包括有一个可移动二维平台T，被检测全息图H固定于该平台上；至少包括有一个可提供光源的激光器，由激光器L向该全息图H提供的激光束I入；该全息图H的下方至少设有一个全息信号采集装置。
所述的全息信号采集装置可为一光信号采集装置，也可为图像信号采集装置。该全息信号采集装置还可由光信号采集装置和图像采集装置组成。
上述的光信号采集装置至少包括一全反射装置，由所述激光器L提供的激光束I入通过该全反射装置形成反射光，经全息图H的反射后形成全息图的零级衍射光I0；至少有一个光电转换装置D将该零级衍射光I0转换成光电信号；该光电信号至少应通过一数/模转换装置A/D转换成数字电信号，该数/模转换装置A/D输出端连接于数据处理装置。
上述的图像信号采集装置由模式识别机构构成，该模式识别机构至少包括有置于全息图H下方的成像屏S，在成像屏S的下方设有CCD摄像机构，对全息图H反射于屏S上的图像I衍进行采集；该CCD摄像机构的输出端连接于所述的数据处理装置。
所述的全反射装置可包括有一分束镜BS，分束镜BS将所述的激光束I入垂直反射于全息图H上，全息图H的下方设有全反射镜M1，所述的激光束I入经全息图H的反射后，再经全反射镜M1反射后形成全息图的零级衍射光I0。透过分束镜BS的透射光构成补偿光Ic，该补偿光Ic至少由一个光电转换装置D将该该补偿光Ic转换成电信号；该电信号至少应通过一数/模转换装置A/D转换成数字电信号。
上述的光电转换装置D可为硅光电池。所述的光电转换装置D可与零级衍射光I0和补偿光Ic分别对应设置。所述的光电转换装置D前端可联接有差动放大器。
所述的CCD摄像装置的输出端可通过一图像处理装置联接于所述的数据处理装置；所述的激光束L入可通过全束镜BS垂直反射于全息图H表面。
本实用新型对全息图表面扫描的工作原理是，由于全息图虽然可分成许多种，但其基本特征是一致的，既全息图的表面是由光栅组成的，这些光栅经光照后，衍射成像，像的色彩随观察视角和照射光入射角的变化而改变，因此全息图的表现特征是不能用传统方法(扫描仪、复印机等)获得的，从而用传统的方式无法对其表观特征进行有效分析。
既然全息图的表面是由光栅组成的，所以当本实用新型采用一束细激光照射其表面时，必然形成光栅衍射。如用“I入”表示入射到全息图表面的光强，“I衍”表示衍射光强，该“I衍”是成对产生。“I0”表示零级光强。则在理想情况下有关系I入＝I0+I衍，如
图1所示。
在理想情况下I0＝I入-I衍；而I入为常数。I衍是被扫描部分全息图的衍射效率，其值受该处光栅条纹密度和取向影响，实验证明全息图中不同的颜色区域具有不同的衍射效率，可见，全息图中不同的颜色区对应不同的零级光强I0，监测I0的变化，可知当前扫描的色区，测量I0的大小，可获得全息图表观图形。
获得了全息图表观图形后，既可对全息图进行所谓的“表面数据分析”，从而获得全息图的表观特性。表观特性分析有如下几种方式级数(差)这里所谓的“级”是指全息图表观扫描图形的灰阶等级，对应于全息图的色区，不同的色区对应不同的级，全息图扫描图形所具有的灰阶数，对应于全息图的颜色数，就是这里所谓的“级数”。例如一个全息图的颜色数为“3”，则其级数为“3”。级数差是指两个参加比较的全息图的级数之差，若级数差为零，则说明此两个全息图的颜色数相等。
级值(差)级值是指全息图扫描图形的灰阶值，全息图上不同的色块区域对应于不同的灰阶值。灰阶值的大小是相对的，同样的色区，但由于衍射效率和衍射角的差异，可导致不同的灰阶值。因此，通过对级值的分析，可发现全息图中各色区衍射效率和衍射角之间的微小差异。级值差是指两个全息图级值之间的差异。
级序(差)将级值由小到大编号为1，2，3……级数。按实际测量时的实测级值顺序，可得到一组号码，该组号码就是该全息图的级序。级序表明了全息图的色彩搭配关系。
级面积(差)对全息图进行直方图分析，求得各级值对应的像素点的和，此和即为该全息图的级面积，显然级面积反映了全息图的色区大小。级面积差是两个全息图的级面积之差，又可细分为“级面顺差”和“级面积差”。“级面顺差”是按级序求得的级面差，通过分析“级面顺差”，可知两全息图相应色块之相对大小。“级面积差”是全息图中各色块级面积总和之差，反映的是全息图的总体尺寸。
由上述本实用新型全息图自动检测仪，分别读取的两个相互比较的全息图表面数据，再进一步由数据处理装置进行数据分折。其分析判断依据级数差或级序差不为零，两全息图具有不同的颜色数或不同的色彩搭配，可判定两全息图不同；在级数差与级序差均为零的情况下，若级值差或级面积差为零或很小，则两全息图表观相似，需进一步通过模式识别方式判断两者的相似性；若级面积差很大，则两全息图表观不同；若级面积差相差不大，但级面顺差相差很大，则两全息图表观亦不同。
本实用新型还可包括有模式识别装置，由该模式识别装置采样得来的图像信号来自衍射光I衍，通过一摄像机构将该衍射光I衍在本装置中成像屏上的图像采集作为模式识别的信号源。本实用新型的模式识别的原理是，通常，该I衍采样图形如图2所示，其特征是一个有明显对称性的图形，图形中条纹的总数为偶数，除以2后的数值为该全息图的颜色数。例如，该图中所显示该全息图是由两种颜色组成的。左右相对应的条纹之间距表示了该全息图垂直视角的大小。条纹的长度，表示了该全息图水平视角的大小。条纹的粗细，表示了该全息图的单色性。总而言之，条纹的形状，几何尺寸和相对位置既所谓的条纹图形结构是一个全息图的内在特征，仿制的全息图在表观上可以同原图很相像，但其内在特征不可能完全相同，通过比较两个全息图的条纹图形结构，很容易判断该两个全息图是否相同，这是本仪器的工作原理。
综上所述，本实用新型的效果是显著的，利用对全息图特性的扫描读取装置和模式读取装置，可以得出该全息图表观和内在的全部特征信息，通过采用“全息图表面扫描”法，对数据的分析采用“全息图表面数据分析”法和“模式识别”法对其进行判别，可以准确地识别出两个全息图的区别，并且可给出对比数据，以此判别全息产品的真假，防止假冒全息产品欺骗消费者，提高全息图防伪的可靠性，因此可以将全息防伪技术应用于各种重要的证件、信用卡等领域。另外，利用本实用新型还可以测量全息产品的相关质量。
本实施例中，所述的全息信号采集装置可是由一光信号采集装置构成。该光信号采集装置至少包括一全反射装置，由所述激光器L提供的激光束I入通过该全反射装置形成反射光，经全息图H的反射后形成全息图的零级衍射光I0；具体在本实施例中，该全反射装置包括有一分束镜BS，分束镜的下方设有全反射镜M1，所述的激光束I入经全息图H的反射后，再经全反射镜M1反射后形成全息图的零级衍射光I0在分束镜BS的前方还可设有另一全反射镜M2，将由激光器L发出的激光束反射至分束镜BS。
由全反镜M1反射的零级衍射光I0通过一个光电转换装置D。将该零级衍射光I0转换成光电信号，该光电转换装置D0可为硅光电池。本实施例中，该光电信号经差动放大器AP后，再通过一模/数转换装置A/D转换成电信号，该数/模转换装置A/D输出端连接于数据处理装置(computer)。
本实施例中，透过分束镜BS的透射光构成补偿光Ic，该补偿光Ic也由一个光电转换装置Dc转换成光电信号；该光电信号进入同一差动放大器AP并与之相减，再通过模/数转换装置A/D转换成数字电信号，该数/模转换装置A/D输出端连接于数据处理装置(computer)。
实施例2本实施例的结构请参见图4所示。在本实施例中，有一个可移动二维平台T，被检测全息图H固定于该平台上，(该可移动平台可由常规的机械或液动或气动的驱动结构驱动)。本实用新型至少还包括有一个可提供光源的激光器L，由激光器L向该全息图H提供的激光束I入；当该激光束I入作为入射光照射于该全息图上时，该全息图的衍射光形成如
图1所示光栅衍射图形。该全息图H的下方至少设有一个全息信号采集装置，将该全息图的光栅衍射发出的全息信息采集后输入一数据处理装置(computer)，利用上述本实用新型的数据分析及处理原理得出极精确的比较数据。
本实施例中，所述的全息信号采集装置可是由一光信号采集装置构成。该光信号采集装置至少包括一全反射装置，由所述激光器L提供的激光束I入直接照射于全息图H上，经全息图H的反射后形成全息图的零级衍射光I0；具体在本实施例中，该全反射装置是由全反镜M1构成，由全反镜M1反射的零级衍射光I0由一个光电转换装置D。将该零级衍射光I0转换成光电信号，该光电转换装置D0可为硅光电池。本实施例中，该光电信号经差动放大器AP后，再通过一模/数转换装置A/D转换成数字电信号，该数/模转换装置A/D输出端连接于数据处理装置(computer)。
实施例3本实施例的结构如图5所示，在本实施例中，有一个可移动二维平台T，被检测全息图H固定于该平台上，(该可移动平台可由常规的机械或液动或气动的驱动结构驱动)。本实用新型至少还包括有一个可提供光源的激光器L，由激光器L向该全息图H提供的激光束I入；当该激光束I入作为入射光照射于该全息图上时，该全息图形成如
图1所示光栅衍射。
本实施例中，所述的全息信号采集装置由图像信号采集装置构成。所述的图像信号采集装置由模式识别机构构成，该模式识别机构至少包括有设于全息图像的下方CCD摄像机构，对全息图H的衍射光I衍在成像屏S上所成的衍射像进行采集，以获得如图2所示的图像，该图像信号包含了全息图的全部内在特性。本实施例中，该CCD摄像机构的输出端连接有一图像处理装置(Image broad)对该图像信息进行处理后再输至所述的数据处理装置(computer)。本实施例对该图像的识别的工作原理如前所述。
实施例4本实施例的结构如图6所示，在本实施例中，有一个可移动二维平台T，被检测全息图H固定于该平台上，(该可移动平台可由常规的机械或液动或气动的驱动结构驱动)。本实用新型至少还包括有一个可提供光源的激光器L，由激光器L向该全息图H提供的激光束I入；当该激光束I入作为入射光照射于该全息图上时，该全息图形成如
图1所示光栅衍射。
在本实施例中，所述的全息信号采集装置是由光信号采集装置和图像信号采集装置组成。其中如图所示，二维扫描平台T，被检测全息图H固定在平台上，由平台带着实现二维扫描。L为HeNa激光器，激光束经M2全反镜反射到比例(1∶1)分束镜BS上，反射光经全息图H反射后再经全反镜M1反射后形成全息图零级衍射光I0，透射光Ic为补偿光。D0与Dc是两个硅光电池，其光电信号经AP差动放大器后再经A/D变换后(信号D)输入计算机，从而获得全息图的表面信息。
而由CCD摄像机构对衍射光I衍在成像屏S上所成的衍射像进行采样得来的图像信号，(如图2所示)则作为模式识别的信号源。
本实施例采用同时两种检测方式，可以达到极为精确的检测效果。
上述实施例仅用于说明本实用新型，而非用于限定本实用新型。
权利要求1.一种全息图自动检测仪，其特征在于至少包括有一个可移动二维平台T，被检测全息图H固定于该平台上；至少包括有一个可提供光源的激光器，由激光器L向该全息图H提供的激光束I入；该全息图H的下方至少设有一个全息信号采集装置。
2.根据权利要求1所述的一种全息图自动检测仪，其特征在于所述的全息信号采集装置可为一光信号采集装置。
3.根据权利要求1所述的一种全息图自动检测仪，其特征在于所述的全息信号采集装置可为图像信号采集装置。
4.根据权利要求1所述的一种全息图自动检测仪，其特征在于所述的全息信号采集装置可由光信号采集装置和图像采集装置组成。
5.根据权利要求2或4所述的一种全息图自动检测仪，其特征在于所述的光信号采集装置至少包括一全反射装置，由所述激光器L提供的激光束I入通过该全反射装置形成反射光，经全息图H的反射后形成全息图的零级衍射光I0；至少有一个光电转换装置D将该零级衍射光I0转换成光电信号；该光电信号至少应通过一数/模转换装置A/D转换成数字电信号，该数/模转换装置A/D输出端连接于数据处理装置。
6.根据权利要求3或4所述的一种全息图自动检测仪，其特征在于所述的图像信号采集装置由模式识别机构构成，该模式识别机构至少包括有置于全息图H下方的成像屏S，在成像屏S的下方设有CCD摄像机构，对全息图H反射于屏S上的图像I衍进行采集；该CCD摄像机构的输出端连接于所述的数据处理装置。
7.根据权利要求5所述的一种全息图自动检测仪，其特征在于所述的全反射装置可包括有一分束镜BS，分束镜BS将所述的激光束I入垂直反射于全息图H上，全息图H的下方设有全反射镜M1，所述的激光束I入经全息图H的反射后，再经全反射镜M1反射后形成全息图的零级衍射光I0。
8.根据权利要求7所述的一种全息图自动检测仪，其特征在于透过分束镜BS的透射光构成补偿光Ic，该补偿光Ic至少由一个光电转换装置D将该该补偿光Ic转换成电信号；该电信号至少应通过一数/模转换装置A/D转换成数字电信号。
9.根据权利要求5或8所述的一种全息图自动检测仪，其特征在于所述的光电转换装置D可为硅光电池。
10.根据权利要求9所述的一种全息图自动检测仪，其特征在于所述的光电转换装置D可与零级衍射光I0和补偿光Ic分别对应设置。
11.根据权利要求5所述的一种全息图自动检测仪，其特征在于所述的光电转换装置D前端可联接有差动放大器。
12.根据权利要求6所述的一种全息图自动检测仪，其特征在于所述的CCD摄像装置的输出端可通过一图像处理装置联接于所述的数据处理装置；所述的激光束L入可通过全束镜BS垂直反射于全息图H表面。
专利摘要本实用新型有关一种由全息图或者衍射光栅所记录的内在或隐蔽信息的检测装置,具体地讲是一种全息图自动检测仪,其至少包括有一个可移动二维平台T,被检测全息图H固定于该平台上;至少包括有一个可提供光源的激光器,由激光器L向该全息图H提供的激光束I
文档编号G03H1/00GK2498634SQ0123306
公开日2002年7月3日 申请日期2001年8月15日 优先权日2001年8月15日
发明者高利生, 裴文 申请人:公安部防伪产品质量监督检验中心, 北京大恒三友全息包装技术有限公司