Голографическое устройство для воспроизведения кодирующих элементов

 

Изобретение относится к технике средств защиты ценных бумаг и документов от подделки. Сущность изобретения заключается в том, что в известной схеме воспроизведения Фурье голограммы точечный источник опорной волны из передней фокальной плоскости оптической системы Фурье преобразования изображения объекта переносится на бесконечность. При этом оптическая система Фурье преобразования состоит из цилиндрической линзы и оптического круглого цилиндра, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси, а голограмма выполнена на отражательном материале. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике средств защиты ценных бумаг и документов от подделки, а более конкретно к голографическим средствам защиты.

Известны схемы голографических устройств, которые основаны на использовании метода сопряженной опорной волны [1]. В этих схемах между объектом и плоскостью регистрации голограммы располагается фазово-искажающая среда (например, просветный диффузно-рассеивающий экран). При освещении зарегистрированной голограммы волной сопряженной опорной волне, использовавшейся при записи, за искажающей средой формируется действительное изображение объекта. Если на этапе восстановления изображения искажающая среда отсутствует, то изображение либо не формируется, либо искажается.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является голографическое устройство для воспроизведения кодирующих элементов по [2], состоящее из источника когерентного излучения, экрана, с окном для опорной волны и коном для визуализации голограммы, расположенного в передней фокальной плоскости оптической системы Фурье преобразования изображения объекта, в задней фокальной плоскости которой расположен фоточувстительный слой, на котором зарегистрирована голограмма. Излучение, продифрагировавшее на голограмме, пройдя через оптическую систему, формирует изображение объекта в том месте, где он находился при записи, т.е. в передней фокальной плоскости оптической системы.

Недостатки аналогов и прототипа заключаются в следующем: 1. Размеры голограммы должны быть настолько велики, чтобы она перехватывала все лучи, рассеянные фазовоискажающей средой в противном случае в изображении появляется шум, величина которого быстро растет с уменьшением размера голограммы; 2. При реальном использовании схемы в кодирующих устройствах этап записи и восстановления изображения осуществляется в двух устройствах, в которых должны быть использованы полностью идентичные образцы фазово-искажающих сред; 3. Простота расшифровки объекта зарегистрированного на голограмме, так как достаточно осветить голограмму плоской волной, пропустить продифрагировавшее излучение через любую оптическую систему, осуществляющую преобразование Фурье и получить в фокальной плоскости кодируемое изображение; 4. Высокая чувствительность к заклонам и поворотам голограммы. Она должна быть плоской и располагаться перпендикулярно оптической оси устройства, в противном случае резко снижается качество изображения. Последнее обстоятельство делает практически невозможным использование прототипа для контроля ценных бумаг и документов, имеющих неровные, смятые поверхности, т. к. при этом из-за снижения качества изображения уменьшается степень распознаваемости подлинности документа; 5. Устройство считывания, используемое для контроля подлинности ценных бумаг и документов должно быть достаточно компактным, потому в нем могут быть использованы малогабаритные полупроводниковые лазеры или светодиоды, которые являются маломощными источниками излучения, поэтому желательно все излучение от восстанавливающего источника сфокусировать на голограмме. Схема прототипа не позволяет этого, так как голограмма освещается плоской волной.

Задачей предлагаемого изобретения является: 1. Увеличение сложности несанкционированной расшифровки информации, зарегистрированной на голограмме, за счет уменьшения размеров голограммы и увеличения разрешающей способности устройства; 2. Увеличение степени распознаваемости подлинности документа; 3. Уменьшение требуемой мощности излучения восстанавливающего источника.

Задача решается в предлагаемом устройстве для воспроизведения кодирующих элементов, состоящем из установленных последовательно источника когерентного излучения, помещенного в фокальную плоскость коллимационной линзы, экрана, содержащего окно для формирования опорной волны, оптической системы Фурье преобразования изображения объекта и слоя, на котором зарегистрирована голограмма. Экран расположен в передней, а голограмма в задней фокальных плоскостях оптической системы Фурье преобразования изображения объекта. Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что в него дополнительно введены фотодиоды, расположенные в передней фокальной плоскости оптической системы Фурье преобразования изображения объекта, которая состоит из цилиндрической линзы и оптического круглого цилиндра, установленных так, что оптическая ось круглого цилиндра лежит в горизонтальной плоскости и перпендикулярна оптической оси устройства, а самая дальняя образующая цилиндра по ходу оптического луча, лежащая в плоскости пересечения оптической оси устройства и оптической оси цилиндра, принадлежит задней фокальной плоскости оптической системы Фурье преобразования и соприкасается со слоем, на котором зарегистрирована голограмма. Голограмма выполнена на отражательном материале. Оптический круглый цилиндр может быть установлен с возможностью вращения вокруг своей оси.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в известной схеме воспроизведения Фурье голограмм сферическая оптическая система Фурье преобразования заменена на цилиндрическую, состоящую из цилиндрической линзы и оптического круглого цилиндра, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси, а голограмма выполнена на отражательном материале.

На фиг. 1 и 2 показана оптическая схема голографического устройства для воспроизведения кодирующих элементов (фиг.1 - вид сбоку, фиг.2 - вид сверху) Голографическое устройство для воспроизведения кодирующих элементов состоит из установленных последовательно источника когерентного излучения 1, помещенного в фокальную плоскость коллимационной линзы 2, экрана 3, содержащего фотодиоды 4 и окно для формирования опорной волны 5; оптической системы Фурье преобразования изображений объекта, которая состоит из цилиндрической линзы 6 и оптического круглого цилиндра 7, голограммы 8. При этом экран 3 расположен в передней, а голограмма 8 в задней фокальных плоскостях оптической системы Фурье преобразования изображения объекта. Цилиндрическая линза 6 и оптический круглый цилиндр 7, расположены так, что оптическая ось круглого цилиндра лежит в горизонтальной плоскости и перпендикулярна оптической оси устройства, а самая дальняя образующая цилиндра по ходу оптического луча, лежащая в плоскости пересечения оптической оси устройства и оптической оси цилиндра, принадлежат задней фокальной плоскости оптической системы Фурье преобразования и соприкасается со слоем, на котором зарегистрирована голограмма 8. Голограмма 8 выполнена на отражательном материале.

В схеме используется ОКП 880.30.091, СГ-94 Ю-30.76.011 в качестве источника когерентного излучения 1.

Голограмма 8 записана на рельефно-фазовом светочувствительном материале (фоторезисте) "Композиция светочувствительной" СК-17 ТУ6-14-14-158-86 затем, используя метод гальванопластики, изготовлена металлическая матрица, с помощью которой осуществляется тиснение голограммы на металлизированной пленке. Пленка приклеивается или выпечатывается на различных бумагах и документах.

В схеме использованы фотодиоды 4 КФДМ гр А (СГ-94 АГЦ 368. 030 ТУ).

Устройство работает следующим образом.

На окно 5 для формирования опорной волны падает параллельный пучок когерентного излучения от источника 1, расположенного в фокусе коллимационной линзы 2. Оптическая система Фурье преобразования изображения объекта 6, 7 фокусирует излучение в виде узкой полоски на голограмме 8 расположенной вдоль образующей круглого цилиндра 7 в непосредственном контакте с ним. Продифрагировавший на голограмме 8 пучок света 6, 7 попадает на фотодиоды 4, расположенные там, где располагалась матрица 4 с кодирующими элементами, которые выдают соответствующий сигнал. Круглый цилиндр 7 на этапе воспроизведения может вращаться вокруг своей оси. Такое вращение позволяет осуществить относительное перемещение считывающего устройства и контролируемого документа при поиске кодированной голограммы. Цилиндр 7 прижимает документ к ровной поверхности, за счет чего происходит выравнивание поверхности голограммы.

Использование цилиндрических оптических элементов позволяет увеличить сложность несанкционированной расшифровки информации, зарегистрированной на голограмме, а, следовательно, и сложность подделки документов. Так как ширина кодированной голограммы может составлять сотые доли миллиметра. Она может скрываться в окружающем орнаменте. Кроме того, для воспроизведения изображения кодирующих элементов надо использовать цилиндрическую оптику, изготовление которой сложно трудоемко. Использование прижимного вращающегося цилиндра при воспроизведении кодирующих элементов позволяет выровнить поверхность голограммы и тем самым повысить качество восстановленного изображения, что увеличивает распознаваемость подлинного документа. Фокусировка восстанавливающего излучения на голограмму позволяет уменьшить требуемую мощность излучения восстанавливающего источника и использовать в качестве последнего полупроводниковые лазеры, что значительно сокращает габариты и стоимость устройства контроля.

Используемая литература:
1. Р. Кольер "Оптическая голография", М., "Мир", 1973, с. 416 - 417.

2. Р. Кольер "Оптическая голография", М., "Мир", 1973, с. 436 (прототип).

Формула изобретения

1. Голографическое устройство для воспроизведения кодирующих элементов, состоящее из установленных последовательно источника когерентного излучения, помещенного в фокальную плоскость коллимационной линзы, экрана, содержащего окно для формирования опорной волны, оптической системы Фурье-преобразования изображения объекта и слоя, на котором зарегистрирована голограмма, при этом экран расположен в передней, а голограмма - в задней фокальных плоскостях оптической системы Фурье-преобразования изображения объекта, отличающееся тем, что в него дополнительно введены фотодиоды, расположенные в передней фокальной плоскости оптической системы Фурье-преобразования изображения объекта, которая состоит из цилиндрической линзы и оптического круглого цилиндра, установленных так, что оптическая ось круглого цилиндра лежит в горизонтальной плоскости и перпендикулярна к оптической оси устройства, а самая дальняя образующая цилиндра по ходу оптического луча, лежащая в плоскости пересечения оптической оси устройства и оптической оси цилиндра, принадлежит задней фокальной плоскости оптической системы Фурье-преобразования и соприкасается со слоем, на котором зарегистрирована голограмма, при этом голограмма выполнена на отражательном материале.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический круглый цилиндр установлен с возможностью вращения вокруг своей оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2