Голографическое устройство для регистрации кодирующих элементов

 

Изобретение относится к технике средств защиты ценных бумаг и документов от подделки. Сущность изобретения заключается в том, что в известной схеме регистрации 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, а голограмма выполнена на отражательном материале. 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 данному изобретению является голографическое устройство для регистрации кодирующих элементов, состоящее из установленных последовательно источника когерентного излучения, помещенного в фокальную плоскость коллимационной линзы, экрана, содержащего матрицу с кодирующими элементами и окно для формирования опорной волны, оптической системы Фурье преобразования изображения объекта и фоточувствительного слоя, при этом экран расположен в передней, а фоточувствительный слой в задней фокальных плоскостях оптической системы Фурье преобразования изображения объекта (2). При этом в данной схеме регистрации Фурье голограммы по существу в качестве среды, искажающей фазу рассеянного объекта поля, служит оптическая система, осуществляющая Фурье-преобразование объекта. В этой схеме объект в виде транспаранта (плоского предмета) находится в передней фокальной плоскости системы, в этой же плоскости расположено окно, в котором сфокусирован точечный источник опорной волны. В задней фокальной плоскости оптической системы расположен фоточувствительный слой для записи голограммы. На голограмме регистрируется картина интерференции двух волн, комплексные амплитуды которых в плоскости голограмм являются Фурье-образами объекта и опорного источника.

Недостатки аналогов и прототипа заключаются в следующем: 1. Размеры голограммы должны быть настолько велики, чтобы она перехватывала все лучи, рассеянные фазоискажающей 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 образы фазоискажающих сред.

3. Простота расшифровки объекта, зарегистрированного на голограмме, состоит в том, что 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 наклонам 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 документов.

Задачей данного 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.

Задача изобретения решается в данном устройстве для регистрации кодирующих элементов, состоящем из установленных последовательно источника когерентного излучения, помещенного в фокальную плоскость коллимационной линзы, экрана, содержащего матрицу с кодирующими элементами и окно для формирования опорной волны, оптической системы Фурье преобразования изображения объекта и фоточувствительного слоя, при этом экран расположен в передней, а фоточувствительный слой в задней фокальных плоскостях оптической системы Фурье преобразования изображения объекта, согласно изобретения, оптическая система Фурье преобразования изображения объекта состоит из цилиндрической линзы и оптического круглого цилиндра, расположенных так, что 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 оси цилиндра, принадлежит задней фокальной плоскости оптической системы Фурье преобразования и соприкасается с фоточувствительным слоем.

Сущность изобретения заключается в том, что в схеме регистрации Фурье голограмы точечный источник опорной волны из передней фокальной плоскости оптической системы Фурье преобразования изображения объекта переносится на бесконечность. Сферическая оптическая системы Фурье преобразования заменена на цилиндрическую, состоящую из цилиндрической линзы и оптического круглого цилиндра, а голограмма выполнена на отражательном материале.

На фиг. 1 и 2 показана оптическая схема голографического устройства для регистрации кодирующих элементов (вид сбоку - фиг. 1 и вид сверху - фиг. 2.

Голографическое устройство для регистрации кодирующих элементов состоит из установленных последовательно источника когерентного излучения 1, помещенного в фокальную плоскость коллимационной линзы 2, экрана 3, содержащего матрицу с кодирующими элементами 4 и окно для формирования опорой волны 5, оптической системы Фурье преобразования изображения объекта, которая состоит из цилиндрической линзы 6 и оптического круглого цилиндра 7, фоточувствительного слоя 8. При этом экран 3 расположен в передней, а фоточувствительный слой 8 в задней фокальных плоскостях оптической системы Фурье преобразования изображения объекта. Цилиндрическая линза 6 и оптический круглый цилиндр 7 расположены так, что сагиттальная плоскость цилиндрической линзы 6 вертикальна и перпендикулярна оптической оси устройства, оптическая ось круглого цилиндра 7 лежит в горизонтальной плоскости и перпендикулярна оптической оси устройства, а самая дальняя образующая цилиндра 7 по ходу оптического луча, лежащая в плоскости пересечения оптической оси устройства и оптической оси цилиндра 7, принадлежит также задней фокальной плоскости оптической системы Фурье преобразования и соприкасается с фоточувствительным слоем 8. В качестве источника когерентного излучения 1 в схеме используется лазер Spectra-Physics, модель 2045Е.

Голограмма записывается на рельефно-фазовом светочувствительном материале (фоторезисте) "Композиции светочувствительной" СК-17 ТУ 6-14-14-158-86.

Устройство работает следующим образом. На матрицу с кодирующими элементами 4 и 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 фокусирует излучение за экраном 3 в вертикальной плоскости и работает как система плоско-параллельных пластин в горизонтальной плоскости. Так как фокальная линия цилиндрической линзы 6 совпадает с образующей круглого цилиндра 7, то вдоль этой образующей формируется интерференционная картина, которая локализована в виде узкой полости, ширина которой определяется аберрациями оптической системы Фурье преобразования и дифракцией на кодирующих элементах 4 матрицы, а длина равна длине круглого цилиндра 7. Средняя пространственная частота интерференционной картины определяется расстоянием d между центром матрицы с кодирующими элементами 4 и центром окна для формирования опорной волны 5 и фокусным расстоянием оптической системы Фурье преобразования изображения объекта в вертикальной плоскости. Интерференционная картина регистрируется на фоторезисте, затем, используя метод гальванопластики, изготовляется металлическая матрица, с помощью которой осуществляется тиснение голограммы на металлизированной пленке. Пленка приклеивается или выпечатывается на различных бумагах и документах.

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 изображений кодирующих элементов надо использовать цилиндрическую оптику, изготовление которой сложно и трудоемко.

Формула изобретения

Голографическое устройство для регистрации кодирующих элементов, состоящее из установленных последовательно источника когерентного излучения, помещенного в фокальную плоскость коллимационной линзы, экрана, содержащего матрицу с кодирующими элементами и окно для формирования опорной волны, оптической системы Фурье-преобразования изображения объекта и фоточувствительного слоя, при этом экран расположен в передней, а фоточувствительный слой - в задней фокальных плоскостях оптической системы Фурье-преобразования изображения объекта, отличающееся тем, что оптическая система Фурье-преобразования изображения объекта состоит из цилиндрической линзы и оптического круглого цилиндра, расположенных так, что 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 оси цилиндра, принадлежит задней фокальной плоскости оптической системы Фурье-преобразования и соприкасается с фоточувствительным слоем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2