专利名称：偏光加密的激光全息防伪商标标识及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种控制来自独立光源的光的强度、颜色、相位、偏振或方向的装置及技术，尤其是一种偏光加密的激光全息防伪商标标识及其制造方法。
激光全息技术已在多方面得到应用。激光全息商标在许多产品中用来作为防伪商标使用。但是，现在使用的激光全息防伪商标已经被掌握该技术的不法分子进行假冒。为了提高激光全息商标标识的防伪功能，人们开始对在激光全息商标中如何进行加密等问题进行研究，例如CN87205139U实用新型专利中所提到的该“全息商标”其特征在于“塑料薄膜上载有的加密干涉条纹是光棚条纹或具有随机位相编码的干涉条纹。”即在全息图上制作保密的干涉条纹标记。这是一种加密方法。但其尚有不足之处这“加密干涉条纹，是供商检部门用的。”这样，对于普通群众消费者鉴别商标的真伪多有不便。
本发明的目的是提供一种在现行的激光全息模压商标标识中加入偏振光密码信息，来提高其防伪能力，普通消费者通过偏振片可看到图像，而密码信息又难以仿制的偏光加密的激光全息防伪商标标识及其制造方法。
本发明是这样实现的用激光拍摄全息图时，于物光光路上加入了一具有光学各向异性的双折射密码片作为拍摄物，在参考光光路中加入了起偏振器，在全息图上记录下两组偏振方向互相不平行的偏振相干光的干涉条纹。这样的全息图通过偏振器才可观察到像。
结构上是在原有激光全息商标标识的透明物质薄膜上除了有原商标标识图案外，还有用偏振激光通过密码片后在其上加有偏光密码相应信息的干涉条纹图。在光路中所加入的密码片通过注塑、吹塑、光刻、化学腐蚀、高能粒子冲击、电磁场极化等方法来制成，使其内部产生双折射性质，形成一个非线性分布的折射率分布状态和各处厚度均匀或不均匀分布，以此使偏振光通过它时形成O光与e光之间的相位差。密码片可以从现实生活、生产中大量的具有天然双折射性质或人为双折射性质的透明物(块、片)中随机选取而获得。该密码片可以由一块(片)或多块(片)叠加而成。偏振片(器)亦可做成一个“偏光加密的激光全息防伪商标标识”的检验器单独存在。
本发明偏光加密的激光全息防伪商标标识中所加入的偏振光密码信息是由一片或一块透明光学各向异性物体中的双折射率no、ne的特殊分布状况来决定，本发明中称这片(块)透明光学各向异性物体为“密码片”。而普通消费者利用一个偏振片(称为检验器)即可从本偏光加密激光商标标识上看到由密码信息所显出的而又与密码信息完全不同的一个彩色图案，以此来鉴别商标标识的真伪。由于密码信息难以仿制，以此来达到防止别人仿制的目的。同时，由于密码信息只用人眼看不见，用仪器也难以测定，这就更加强了其隐蔽性和保密性，本发明偏光加密激光商标标识完全保持了现行激光全息商标的原有优点，并进一步扩大了激光全息商标的实用功能。
本发明的科学原理主要是依据物理学中的色偏振原理和激光的良好空间相干性质。本发明的创造性在于把物理学中的色偏振原理和激光的空间相干性质结合起来首次用于提高激光全息商标标识的防伪领域。本发明的实用性表现在本偏光加密的激光全息防伪商标标识完全适用于原来的未加密的激光全息商标标识所应用的物品上，甚至应用范围还要更广泛。
本发明通过以下技术方案及附图详细说明如何在现行的激光全息商标标识中实现偏光加密防伪，并使普通消费者又可鉴别。
图1是本发明商标标识的结构示意图。
图2是本发明激光拍摄光路图。
在现有的激光全息模压制作激光全息商标技术工艺过程中的激光拍摄全息图工艺阶段，我们这里采用二次感光的方法第一次感光是按普通激光拍摄方法在激光感光底片上记录下原所需外观商标的图案及文字信息的干涉条纹。然后第二次感光时，让激光束中所分出来的一束激光经扩束后先经过起偏器再穿过透明的“密码片”，由于“密码片”中各处各向异性所形成的非线性双折射率no、ne的分布及各处厚度的不均匀分布使在其中间行进的寻常光(o光)和非寻常光(e光)出现相位差。让这两束有相位差的o光和e光作为物光射到激光感光底片上。同时，由原激光束分出来的另一束激光在扩束后经另一个双起偏器(或双起偏棱镜)后作为参考光射到激光感光底片上。上述这样的物光和参考光在同一激光感光底片上分别记录下o光和e光的相互独立的两组干涉条纹，从而将o光和e光的全部信息包括振幅、波长、相位及相位差、偏振方向都记录在激光感光底片上。这样，这个所记录的全息图就加入了偏光加密信息。经定影后，在自然光的照明下，只用人眼是看不见什么图案的，因为这时射向人眼的从底片上反射来的o光和e光未能叠加发生色偏振现象。一旦通过偏振器观察，由于从底片上反射或透射来的o光和e光经偏振器的叠加而发生色偏振现象，这时人眼就可看到由色偏振现象而成的彩色图案。
上面所拍摄得到的激光感光底片再经过显影、定影、电铸成模。再通过热模压技术将所记录的干涉条纹复制镀铝(或不镀铝)的热塑薄膜上，在这薄膜层上涂以一次性使用的不干胶水，就可制成偏光加密的激光全息的反射式(或透射式)防伪商标标识。
再现像时，使用者要想观察到偏光加密信息所应显的彩色图案，可用偏振器来观察，具体观察过程如下将偏振片放在上述制得的偏光加密激光全息防伪商标片上方，用普通的自然光(例如太阳光，灯光)照射，适当地绕与商标片平面垂直的轴转动偏振片，自然光经偏振片后所形成的各色偏振光射向该全息商标，凡与原激光同颜色的这部分偏振光经商标薄膜上由有相位差的o光条纹及e光条纹的衍射。再次经偏振片后射出，这射出的有相位差的o光与e光在偏振片中发生正交分解式的叠加产生干涉，这干涉叠加的偏振光波射向人眼，人眼就看到一个由密码片引起的O光与e光相位差所形成的干涉彩色图案(即发生色偏振现象)。这具彩色图案与密码片中的折射率no、ne及厚度分布图情况有关，而又不相同。从所看到的彩色图案不能知道“密码片”的具体结构。这是因为激光从物—“密码片”到感光底片形成干涉条纹，是一个复杂的编码过程，而从感光底片的干步条纹到观察彩色图案是另一个显码过程，这显码过程并不是上述编码过程的解码过程。
上述观察再现像过程可用附图1表示图1中的1表示偏振器，2表示塑料薄膜，其上有用激光刻记的干涉条绞的热模压复制图。3表示镀铝层，作为反射光线之功能。4是一次性胶水层。5是商品表面或商品盒表面层。AB为入射自然光，CD为出射叠加偏振光。R为人眼位置。
下面结合实施例进一步介绍本发明的产品的具体生产过程1、“密码片”的生产。
对于一个厂家而言，密码片可以从现实生活中大量的具有双折射特征的晶体应力透明片中随机地选一片或多片叠合来作为所需的密码片。也可以自己特意生产。例如用PE、PC或PS作原材料，可用注塑工艺或吹塑薄膜工艺来生产当采用注塑工艺生产密码片时，只要在制造模具时，对熔融塑化的塑料入模时的注入点位置适当选定，并且在模内熔融塑料流动的路径上适当设置低温阻挡板(柱)，即可使原来处于熔融塑化状态的塑料具有不同的流向和不同的冻结先后部位，从而形成不同的冻结非线性应力分布。这个应力分布在光学性质上具有人为双折射效应。由这方法得到的许多PE、PC或PS注塑片(块)，然后用光弹应力分析仪来观察其所显示的应力光图。这些片(块)的应力光图可能不同，从中选出一片(块)或多片叠合，认为其应力光图适用的即作为本发明的“密码片”。当采用吹塑拉伸塑料薄膜工艺方法来制造“密码片”时，需选择好挤出机塑料出口的凹槽形状，出口直线部分的尺寸，出口环内、外缘的相对角度位置，塑料膜出口时的吹胀比，塑料膜的拉伸比及冷却线高度，冷凝温度梯度。用PE、PC或PS作主原料，使所吹出来的塑料薄膜在拉伸、冻结时膜内分子排序不同形成不同的非线性冻结应力分布。这样得到的塑料薄膜亦具有人为双折效应。亦可通过光弹分析仪来观察选取适用的一片或多片叠合来作为本发明的“密码片”，本发明的密码片(块)也可利用光弹材料(例如PC)做到各种应力分析件，在施加某种应力时所出现的瞬间应力分布来作为瞬间“密码片”。
由于这密码片是随机选来，又是厂家自己保管的。仿制者无力找到相同的密码片，特别是对瞬间密码片，用完即逝。故仿制者就很难仿制本偏光加密全息商标标识。
2、偏光加密摄片过程。
这里介绍如何将“密码片”中的非线性应力分布这个密码信息记录到激光感光底片上去的工艺过程，为此结合附图2的光路图进行介绍附图2中的6是激光器，7是分束半透镜，8是反射镜，9是扩束器，10是透镜，11是起偏器(偏振片)，12是密码片，13是激光感光底片，14是双起偏振棱镜，图中光线上的“·”及“1”表示偏振方向。
附图2的拍摄全息图时光波行进过程如下a、物光光路由激光器6射出的细束光束经分束镜7后分为两束光一束A射向反射镜8后反射到扩束器9，将光束扩宽后经透镜10后变为准平行宽光束。这准平行光束经起偏器11变成特点方向的偏振光。这偏振光射经密码片12。由于密码片12的双折射性质，入射到密码片12的光分成寻常光(o光)和非寻常光(e光)。这o光和e光在密码片12中的传播速度Vo、Ve不一样，它们从密码片12出射时有了一定的相位差ΔΦ，并且这o光与e光的偏振方向互相垂直(图中用在光线直线上用符号“·”及“1”来表示)。这两束光继续前进作为“物光”射到激光感光底片13上面。
b、参考光光路从分束镜7分出的另一束激光B射向反射镜8后，经反射到扩束器9，再经透镜10成为准平行宽光束，再经双起偏棱镜14成为两束偏振方向互相垂直的偏振光。这偏振光即作为参考光射向激光感光底片13上。
上述的物光与参考光在激光底片13处叠加，形成o光与e光的各自干涉、条纹。这样，就将物光中的o光与e光的偏振信息和相位差信息以在感光底片上感光强弱(光强分布)形式记录下来。
由于上述的相位差除了与密码片的双折射率no、ne分布及厚度分布有关之外，还与光波的波长有关。对于采用多种颜色的激光来拍摄时，各种波长的相位差将不同，这样，不同波长(光颜色)的在感光底片上的干涉条纹将有各自的特征。
将上述制得的全息图干板即底片进行显影、定影，再经电铸制成母模板，最后在一定温度和压力条件下，用模压机将母模板上的全息图印压到镀有反射铝层的热塑性塑料薄膜上，即制得偏光加密的激光全息防伪商标标识。用一次性不干胶水贴于商品或商品包装盒的适当位置上，即成为一次性使用的防伪商标标识。在贴该商标标识的附近位置用印刷法印上应显的密码图案。使用者根据用偏振片观察时所看到的图案与这所印的显露的图案是否一致来判别真伪，而所用的偏振片可做成独立的检验器以便使用者方便携带，或附在商品上。
下面叙述本发明的防伪功能欲仿制者可能会从下面3条途径来仿制，但他们都是不可能成功的1、获取原来的“密码片”，这是不可能的事。
原生产所用的“密码片”是厂家保管的，仿制者是不可能获得。
2、从所获得的商标标识去分析，企图重新做一个密码片这会遇到极大的困难。应该明白密码片的结构(折射率no、ne的非线性分布)与由它在偏光场中所显的色偏振彩色图案是完全不同的两码事情，它们之间的数理关系非常繁杂(涉及到非常艰深的非线性三维矩阵新数学理论)。这样，人们难以从所看到的彩色图去运用数学和物理的现有理论去推知密码片的内部结构，即使推知出密码片的内部结构然后去仿制该密码片，这就有个生产试验过程。由于生产该密码片是一个多因素生产过程，防制者即使运用优选法来安排试验生产，按优选法理论计算，仿制者至少要做53760次试验(理论推算过程这里从略)，若每次试验用时间是每天做4次，就要花36年的仿制时间，才有可能仿制出一个与原密码片相同的第二张密码片出来。可见，用这种途径去仿制很困难。
3、从所获得的商标标识，用激光再现法来复制，用这种方法也会遇到极大的困难。首先，用这种方法需要有与记录原始全息图同样的干涉计量稳定性。在仿制者不知道原来记录全息图所采用的相干时间和相干面积参数的条件，要想从另一台激光器及另一光路去调得与记录原始全息图同样的干涉计量是难以达到的事。
另外，在记录原始全息图时，密码片是透射式的，而仿制者所得的商标标识是反射式的，当把这个反射式商标识作为“物”进行拍摄时，情况与用透射式的“物”已经不同。再有当激光照射到这个反射式商标标识，经衍出射的光有三种成份照明光、原物光信息、共轭原物光信息。这三个成份使得新摄得的全息图与原始全息图面目全非。
从上面分析，无论是从理论还是实践上看，本发明的“偏光加密的激光全息防伪商标标识”的防伪功能是极强的。
权利要求
1.一种偏光加密的激光全息防伪商标标识的制造方法，其特征在于用激光拍摄全息图时，于物光光路上加入一具有光学各向异性的双折射密码片作为拍摄物，在参考光光路中加入了起偏振器，在全息图上记录下两组偏振方向互相不平行的偏振相干光的干涉条纹；需通过偏振器才可观察到像。
2.一种偏光加密的激光全息防伪商标标识，由反射层、透明物质薄膜片及偏振片组成，其特征在于在原有激光全息商标标识的透明物质薄膜上除了有原商标标识图案外，还有用偏振激光通过一密码片后在其上加有偏光密码相位信息的干涉条纹图。
全文摘要
本发明提供了一种偏光加密的激光全息防伪商标标识及其制造方法,采取用激光拍摄全息图时,于物光光路上加入一具有光学各向异性的双折射密码片作为拍摄物,在参考光光路中加入了起偏振器,在全息图上记录下两组偏振方向互相不平行的偏振相干光的干涉条纹。在原有激光全息商标标识的透明物质薄膜上除有原商标图案外,还有用偏振激光通过一密码片后在其上加有偏光密码相位信息的干涉条纹图。既保持了激光全息商标的优点,又扩大了其实用性、防伪性。
文档编号G02F1/00GK1190192SQ9712091
公开日1998年8月12日 申请日期1997年10月26日 优先权日1997年10月26日
发明者刘威, 叶高瑞, 陈树峰 申请人:刘威