全息立体印刷

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1、全息立体印刷 本章内容 概述 全息照相原理 全息立体印刷工艺过程 一、概述 全息立体印刷的定义 是以 全息照相 为基础发展起来的，把由激光照相形成的干涉条纹，变换成立体图像并显现于特定承印物上的复制技术。 全息照相 就是能记录与再现物体三维立体信息的照相方法。 一、概述 全息图像的特征 立体性：记录于底片上的干涉条纹形成的图像具有独特的立体视觉效果。 储存性： 1 左右的倾斜角上可记录一页的资料，一张全息图用的底片可记录 360页以上的资料。 保密、防伪性：全息图像有白光显像型和激光显像型两种。激光显像型必须用激光照射才能显像，否则无法看到任何图像，可作为保密性文件及防伪商标使用。 应用 广告

2、的立体显示 资料的储存 包装装潢 防伪技术 书刊、杂志及各种证卡等领域 一、概述 定义 全息照相是全息立体印刷的基础，既能记录光波的振幅信息，也能记录光波的相位信息。 全息照相的理论精髓 人眼能看到物体的原理是物体在光照下，所反射的光波的振幅、相位和波长形成的人眼的视觉效果。若物体不存在，但是有物体的特定的光波，也会看到物体的图像。因此，全息照相的底片与普通立体摄影的底片是不同的。 二、全息照相原理 二、全息照相原理 全息照相与普通照相的区别 普通照相 通过照相镜头或摄影机镜头把景物上各点反射来的光记录在感光底片上。感光底片上记录的只是 光的强弱 （即光线的振幅）。由于光化学作用，使感光底片上

3、的乳胶呈现墨白图像。因为普通照相仅把景物散射光的 振幅 记录下来，所以得到的是与真实物体相差很大的 二维图像 。 全息照相 是用激光干涉的方法把物体散射光波的 振幅和位相 全部以干涉条纹的形式记录了下来，即将物体的全部信息（如文字、图案或三维物体的外形）记录在一种载体上。简单地讲，全息影所得到的全息图是一张薄片，其上布满了密密麻麻以致于人眼无法辨认清楚的、形状复杂的 相间条纹结构 ，这种条纹结构通常称为 光栅 。正是这些似乎毫无规则的光栅记录着物体的信息。当光束以一定角度照射在全息图上的光栅处，则物体信息将以一定光的形式从全息图上释放出来，人眼迎着这些再现光去看，你好像通过窗户观看窗外的景物一

4、样，可以从照片周围各个侧面观察到逼真的、立体的和光耀夺目的立位图像或色彩可变的图像，这与普通照片的平面像有本质的不同。 全息照相发展的四个阶段 第一阶段是用水银灯记录同轴全息图 ,这时是全息照相的萌芽时期 ,主要原因是没有好的相干光源 ,再现像和共轭像不能分离； 第二阶段是用激光记录、激光再现的全息照相 ,能够把原始像和共轭像分离； 第三阶段是激光记录、白光再现的全息照相 ,主要有透射全息、反射全息、彩虹全息等； 第四阶段是当前所致力的方向 ,就是白光记录全息图。 二、全息照相原理 全息照片的特点 1、记录实物全部信息 尽管立体彩色照片看上去色彩鲜艳、层次分明，富有立体感，但它总归仍是单面图像

5、，再好的立体照也代替不了真实的实物。比如，一个正方形木块的立体照，不论我们怎样改变观察角度，横看竖看，看到的只能是照片上的那个画面。但全息照就不同了，我们只要改变一下观察角度，就可以看到这个正方块的六个面。因为全息技术能将物体的全部几何特征信息都记录在底片上，这也是全息照相最重要的一个特点。 2、以一斑而知全貌 全息照相的第二个特点是能以一斑而知全貌。当全息照片被损坏，即使是大半损坏的情况下，我们仍然可以从剩下的那一小半上看到这张全息照片上原有物体的全貌。这对于普通照片来说就不行，即使是损失一只角，那只角上的画面也就看不到了。 3、分层记录 全息照的第三个特点是在一张全息底片上可以分层记录多幅

6、全息照，而且在它们显示画面时不会互相干扰。正是这种分层记录，使得全息照片能够存储巨大的信息量。 二、全息照相原理 激光全息照的底片，可以是特种玻璃，也可以是乳胶、晶体或热塑材料等。一块小小的特种玻璃，可以把一个大型图书馆的上百万册藏书内容全部存储进去。 报纸上的照片，是由一个个小点子组成的。每一个小点子叫做一个像素，它的密度大约是每平方毫米内有几个点。而全息照相用的特种玻璃膜层厚约 10微米，像点密度每平方毫米内在 2000个点以上。在这种底片上，每平方毫米内，可以装下一张 310平方厘米的大照片。在一小块 5毫米见方的薄膜上就能装下一本 200页厚的图书。 二、全息照相原理 （一）光的干涉现

7、象 用 1个单色点光源 S，同时照亮间距很小的小孔 S1和 S2，在一定距离处放置接收屏 M，可观察到明暗相间的条纹。 将 S1和 S2看成两个单独的光源，同时发出两列振动方向相同、频率相同的单色光波，两束光波在接收屏 M上相遇叠加，叠加后会出现极大值和极小值，这种在叠加区呈现强度稳定的强弱分布现象称为光的干涉现象。 二、全息照相原理 相干波 能产生干涉现象的两列光波称为相干波。需频率相同，振动方向一致，有恒定的相位差，能发出相干光波的光源称为相干光源。 激光是相干性极好的光源，而白炽灯、溴钨灯、脉冲氙灯是非相干光源。 二、全息照相原理 （二）激光 激光是利用辐射的受激发射放大的光，是全息照相

8、的主要光源，因此全息照相也称激光照相。 光是从组成物质的原子中发射出来的，原子获得能量后处于不稳定状态（也就是激发状态），它会以光子的形式把能量发射出去。而激光，就是被引诱（激发）出来的光子队列，光子队列中的光子们，光学特性一样，步调极其一致。打个比方，普通光源，如电灯泡发出来的光子各不同，而且会各个方向乱跑，很不团结，但是激光中的光子们则是心往一处想，劲往一处使，这导致它们所向披靡，威力很大。 激光发射谱线的波长分布范围很宽，在 2001000nm间，包括可见光、近红外以及红外各个波段。 二、全息照相原理 激光用于照相的优势 方向性：激光极其均匀、平行、发散角小，具有良好的方向性，因此能量集

9、中、亮度高、空间功率密度大。 单色性：指激光的单波长性能。激光仅有一个波长或有数个有选择的波长，能保证所有的能量集中在一个特定的波长上。 相干性：激光在时间和空间以同样的频率和相位振动，所有光波同时、同地达到最高值和最低值。 二、全息照相原理 （三）全息照相原理 利用光的干涉原理，将反映物体的特定光波，以干涉条纹的形式用两束相干光源在介质上记录下来，并在一定条件下使其再现物体的立体图像。 二、全息照相原理 1、 分光器 2将激光一分为二，一束光通过被拍摄物体 7照在 记录介质 6上，为物光；另一束光直接照在 6上，为参考光。 2、由于这两束光是相干的，所以在感光底片上就形成并记录了明暗相间的干

10、涉条纹。干涉条纹的形状和疏密反映了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反映了物光的振幅，感光底片上将物光的信息都记录下来了，经过显影、定影处理后，便形成与光栅相似结构的全息图 全息照片。所以全息图不是别的，正是参考光波和物光波干涉图样的记录。 （四）全息照片的显示 全息照相的底片只能在恢复原来拍摄条件时才能看到立体图像，这并不方便，为了在白光下也能看到全息照片的图像，或能进行印刷复制，需要经过处理，通常有三种方法 : 李普曼全息照片； 彩虹全息照片； 全息立体照片； 二、全息照相原理 全息种类很多，但记录均是利用物光波和参考光波发生干涉时，在全息图附近的空间形成三维条纹。当记录材料的厚度小于

11、干涉条纹间距时，我们就把记录的全息图完全作为一种二维图像来处理，这种类型的全息图称之为 平面全息图 ；而当记录材料的厚度是条纹间距若干倍时，则在记录材料体积内将记录下干涉条纹的空间三维分布，这样就形成 体积全息（体全息） 。 李普曼全息照片就是 体积全息照片 ，不能作为印刷复制原稿；彩虹全息照片和全息立体照片属于二维干涉条纹，可以进行印刷。 二、全息照相原理 全息立体印刷是通过全息照相的底片，制成模压版，经模压塑料方式进行大量印刷的工艺。 三、全息立体印刷工艺过程 全息图像拍摄 彩虹全息图像制作 压印模版制作 压印 涂胶与覆膜 真空镀铝 全息图的复制有多种方法，其中拷贝法和模压法是全息印刷的主

12、要复制方法。特别是模压全息，是采用具有浮雕型光栅的全息图作为压模，在塑性较强的薄膜表面压出浮雕型光栅，从而实现大批量复制全息图的技术。 1、全息图像拍摄 被摄物体要求反射性良好，空间布置明显，参考光波与物光间的角度为 60 左右。感光胶片的分辨能力在 1000线 /mm左右。拍摄时物体不可以振动，否则会破坏全息图。 此种拍摄方式的底片只能在激光条件下观看，也称激光再现全息图。 2、彩虹全息图像的拍摄 彩虹全息是用激光记录全息图，用白光再现单色或彩色像的一种全息技术，从再现像与原物色彩之间的异同，彩虹全息又可分为假彩色彩虹全息和真彩色彩虹全息两类。 三、全息立体印刷工艺过程 光经过狭缝时会发生衍

13、射现象，当用一束与参考光波相同角度的激光照射到全息底片上，则会被底片上的干涉图文衍射。当在白光下观看时，由于白光具有不同波长的光，所以变换观察角度时会观察到各种颜色的图像，成为彩虹全息图像。 彩虹全息照相的特点： a. 和普通全息照相记录光路相比，彩虹全息照相光路中引入了一条狭缝，物光束必须经过狭缝才能到达记录干板上，因此狭缝 (或像 )相当于记录光路系统中的入射光瞳，它允许狭缝方向的物信息通过，使这个方向的视差被保留下来，而垂直于狭缝方向的物信息绝大部分被限制住，丢掉了垂直于狭缝方向的视差。 三、全息立体印刷工艺过程 b. 再现特点：彩虹全息照相能直接用一般白光再现是这种全息图的最大特点。亦

14、即用某种波长的激光记录的虹全息图，在白光照明下，可再现出不同色彩的准单色全息像。由于被记录物体的信息均来自狭缝，根据光路的可逆性，再现的准单色全息像也将会聚于对应这种准单色的狭缝全息像。因而虹全息的再现像是十分明亮和鲜艳的。另外，使用非相干白光再现出的全息像的细腻程度变好，大大减小了普通全息照相用激光再现所带来的相干散斑噪声。 曝光后经显影处理，在光致抗蚀干版上形成凹凸形状的干涉条纹图，即模压全息图片的母版。上面是一组密密麻麻错综复杂凹凸不平的条纹。 三、全息立体印刷工艺过程 3、压印模版的制作 将光致抗蚀材料上的浮雕图纹转移到耐压的金属模版上，制作过程如下： a.涂布导电层：主要采用蒸镀法，

15、在抗蚀材料表面镀一层银或镍，使抗蚀材料在电铸时成为一极。 b.电铸镍版及剥离：化学法，在电铸槽内进行。 电解槽中为氨基硫酸镍电解液，阳极为镍板， 阴极为全息浮雕版。外加电源在两极板间施加 一定电位时，阳极镍板上的镍被电离，在阴极光 刻原版上还原成镍，形成镍层，厚度一般为 50 100微米。最后将镍层剥离，即为模压版。 三、全息立体印刷工艺过程 4、压印 将金属镍模版上的干涉条纹转移到透明薄膜或真空镀铝膜上，完成全息图像制作的过程。 压印材料 一般为热塑性树脂，如 PVC、 PET、 PS、 PP薄膜等，大多采用 PET薄膜。 压印机 平压平型：模压版呈平面形，承印物平行步进移动，印刷速度低，图像形变小，压印质量好。 圆压圆型：模压版卷绕在滚筒上，印刷速度高，适于大批量印刷，但图像形变大，设备费用高。 压印的工艺过程 热压 冷却 剥离 三、全息立体印刷工艺过程 5、真空镀铝 目的 使压印好的全息图像便于在白光下观看，需要在 PET薄膜上镀铝膜，构成反射层，利用铝对光的反射作用，可以看到五颜六色的彩