激光防伪

激光防伪简介

激光防伪又名镭射防伪，或称激光全息防伪。激光防伪技术包括激光全息图像防伪、加密激光全息图象防伪和激光光刻防伪技术三方面。

激光全息技术是继激光器于二十世纪六十年代问世之后迅速发展起来的一种立体照相技术。“全息”的意思为“全部信息”，即相对于普通照相的只记录物体的明暗变化，激光全息照相还能记录物体的空间变化。全息防伪技术包括：1.常规全息防伪技术,2.多通道全息防伪技术,3.隐形加密技术,4.360°计算机点阵全息技术,5.双层全息技术,6.荧光加密全息技术,7.动态编码防伪技术,8.电话电码防伪技术,核微孔防伪技术以及基因防伪技术,并具有图像清晰、色彩绚丽、立体感强、一次性使用的特点。多通道全息防伪在转动标识时,会看到在标识的同一位置上出现不同的图案。隐形加密技术将加密图案制作于标识的任一位置,在激光再现仪下方可看到加密图案。360°计算机点阵全息技术在图像360°的观察范围内会出现放射状、环状、螺旋状等光点的组合与变换,动感极强。双层全息技术能把全息标识揭开,还能看到印有图案和文字的第二防伪层,有双保险的防伪效果。荧光加密全息技术原理与人民币荧光加密原理一样。动态编码防伪是将商标置于眼前,缓慢地转动商标会出现连续动作的图案。电话电码防伪标识是由激光防伪技术和电话电码防伪技术相结合制作而成,通过查询统一的中心数据库可以核对真伪。核微孔防伪标识由激光防伪技术和核微孔防伪技术组成,仅用一只水笔便可分辨真伪。基因防伪是在标识背胶中加入基因因子,通过专用仪器进行检测。

常用的是激光彩虹模压全息图文防伪技术,它是应用激光彩虹全息图制版技术和模压复制技术,在产品上制作的一种可视的图文信息。

彩虹全息图像是以普遍全息图像作为拍摄物体,经一系列程序处理后制成的彩虹全息照片。如用光致抗蚀刻剂的感光片代替普通照片拍摄的全息图,经曝光处理后,即得到一张浮雕型位相全息图,即制作彩虹全息图的母版。母版表面充满了凹凸不平的干涉条纹,其精细度可达每毫米千余条。这些浮雕状的条纹载录了被拍物体的光波强度与位相信息,实现了全息记录。然后用真空镀膜或化学电镀方法,在母版表面镀上一层很薄的金属膜,再电镀上适当厚度的镍或其他金属,做成一块机械性能良好的模压金属板。将此板装在压印机上,热压聚酯类塑料薄膜,把浮雕型全息图压印在薄膜上,最后在薄膜上再真空蒸镀一层铝膜,以提高膜的反射率。在铝膜上盖镀或涂布保护层后,便制成全息图片,即不透明的激光模压全息防伪图。这种全息图可用日光观察,日光中的每一种波长的光都会被图片上的干涉条纹所衍射,因有不同的衍射角,故在不同的角度观看时,有不同颜色的再现图像。

由于全息图中的色块组合是随机编码的,即使同一设备也很难制出完全相同的全息母版,故彩虹全息图像已广泛用于制作防伪标识。也可将全息图直接转印到纸品上,现已广泛应用于票证、商标及信用卡。

模压全息防伪标识的颜色有单一彩虹,多种彩虹色、真彩色及黑白(消色) 4 种,其图像有二维、三维、多重与动态成像。

激光模压全息防伪标识全息图成像技术的不同,可将其分为经典、脉冲三维激光模压全息防伪标识以及合成模压、多重图像激光模压、动态模压、动态光栅模压、隐形全息模压、防伪油墨加密激光模压等全息防伪标识。

近年又有烫金全息图及透过式全息图问世,它们都是在普通彩虹全息图的基础上的革新。其中半透式全息图是将聚酯薄膜上的铝层做成网点状并控制网点密度,在再现光下使有金属的网点处有光反射,在非金属网点处形成光的透射,并调整透射与反射之比,使透过全息图的同时还能看到图下掩盖的图文,故也称之为透视全息图。

防伪技术的发展,彩色全息图、合成全息图、密码全息图(用一个激光笔可读出图中的信息) 等接踵而至。这些经激光全息技术处理后具有防伪功能的新型包装材料和更高技术层次的全息图像标识技术,具有更好的防伪功能。

利用全息印刷技术做出防伪标识,附于包装物表面是当前最为流行的防伪手段。全息图像由于综合了激光、精密机械和物理化学等学科的最新成果,技术含量高。对多数小批量伪造者而言,全套制造技术的掌握和制造设备的购置难以做到的,因此此种技术的效果是显著的。

激光全息防伪技术发展简史

经过数十年发展，激光全息防伪产品也从最初的全息防伪标识逐步升级发展为第二代、第三代甚至第四代激光防伪技术。

（一）第一代激光防伪技术是激光模压全息图像防伪标识。

全息照相是由美国科学家伯格（ＭＪ•Ｂｕｅｒｇｅｒ）在利用X射线拍摄晶体的原子结构照片时发现的，并与伽柏（Ｄ•Ｇａｂｅｒ）一起建立了全息照相理论：利用双光束干涉原理，令物光和另一个与物光相干的光束（参考光束）产生干涉图样即可把位相“合并”上去，从而用感光底片能同时记录下位相和振幅，就可以获得全息图像。但是，全息照相是根据干涉法原理拍摄的，须用高密度（分辨率）感光底片记录。由于普通光源单色性不好，相干性差，因而全息技术发展缓慢，很难拍出像样的全息图。直到６０ 年代初激光出现之后，其高亮度、高单色性和高相干度的特性，迅速推动了全息技术的发展，许多种类的全息图被制作出来，全息理论得到很好的验证，但由于拍摄和再现时的特殊要求，从诞生之日起，就几乎一直被局限在实验室里。

70年代末期，人们发现全息图片具有包括三维信息的表面结构（即纵横交错的干涉条纹），这种结构是可以转移到高密度感光底片等材料上去的。１９８０年，美国科学家利用压印全息技术，将全息表面结构转移到聚酯薄膜上，从而成功地印制出世界上第一张模压全息图片，这种激光全息图片又称彩虹全息图片，它是通过激光制版，将影像制作在塑料薄膜上，产生五光十色的衍射效果，并使图片具有二维、三维空间感，在普通光线下，隐藏的图像、信息会重现。当光线从某一特定角度照射时，又会出现新的图像。这种模压全息图片可以像印刷一样大批量快速复制，成本较低，且可以与各类印刷品相结合使用。至此，全息摄影向社会应用迈出了决定性的一步。

由于当时这种模压全息图片的制作技术是非常先进的技术，只有少数人掌握，于是就被用作防伪标识。其防伪的原理是：

1.在激光全息图片拍摄的整个过程中，如果有一项条件不同（如拍摄彩虹全息的条件），则全息标识的效果就会有差异。

2.这种全息图像的全息信息用普通照相无法拍摄，因而全息图案难以被复制。

第一个应用全息图片作为防伪标识的是ＪｏｈｎｎｙＷａｌｋｅＷｈｉｓｈｙ（一种威士忌）。它在泰国应用时，据说销售额增加了４５％ 左右。

激光模压全息防伪技术传入我国是在80年代末90年代初，特别是1990年至1994年期间，全国各地引进生产线上百条，占当时世界生产厂家的一半多。在引进初期，这种防伪技术确实起到了一定的防伪作用，但是随着时间的推移，激光全息图像制作技术迅速扩散，如今早已被造假者从各个方面攻破，几乎完全失去了防伪的能力。

（二）第二代改进型激光全息图像防伪技术

第一代激光全息防伪技术的泛滥，促使人们不得不开始寻求改进现有技术。改进后的技术主要有三种：一是应用计算机图像处理技术改进全息图像；二是透明激光全息图像防伪技术；三是反射激光全息图像防伪技术。

1.应用计算机图像处理技术改进全息图像

计算机图像处理技术改进激光全息图像经历了两个发展形态，第一形态是计算机合成全息技术，这种技术是将系列普通二维图像经光学成像后，按照全息图像的成像原理进行处理后记录在一张全息记录材料上，从而形成计算机像素全息图像。观察这种像素全息图像时，可在不同的视角看到不同的三维图像，其图形和色彩都具有异常灵活多变的动态效应，并且不受再现光线方向的限制。第二形态是计算机控制直接曝光技术，与普通全息成像不同，这种技术不需要拍摄对象，所需图形完全由计算机生成，通过计算机控制两束相干光束以像素为单位逐点生成全部图案，对不同点可改变双光束之间的夹角，从而制成具有特殊效果的三维全息图。

2.透明激光全息图像防伪技术

普通的激光全息图像一般是用镀铝的聚酯膜经过模压（也可以先用聚酯薄膜经过模压再镀铝）而成，镀铝的作用是增加反射光的强度使再现图像更加明亮。照明光和观察方向都在观察者这一侧，这样的激光彩虹模压全息图是不透明的。透明激光全息图像实际上就是取消了镀铝层，将全息图像直接模压在透明的聚酯薄膜上。1996年我国公安部将透明激光全息图像应用在居民身份证上，将身份证用透明膜整体覆盖，在光线下观察身份证正面时，不但能看清证件内容，还能看到透明膜上显现出来的二维、三维彩虹全息图像（“长城”及“中国”的中英文字样）。

 3.反射激光全息图像防伪技术

反射激光全息图像成像原理是将入射激光射到透明的全息乳胶介质上，一部分光作为参考光，另一部分透过介质照亮物体，再由物体散射回介质作为物光，物光和参考光相互干涉，在介质内部生成多层干涉条纹面，介质底片经处理后在介质内部生成多层半透明反射面（例如6微米厚的乳胶层里可以有20多个反射面），用白光点光源照射全息图，介质内部生成的多层半透明反射面将光反射回来，迎着反射光可以看到原物的虚像，因而称为反射激光全息图。

（三）第三代加密全息图像防伪技术

加密全息图像是指采用诸如激光阅读、光学微缩、低频光刻、随机干涉条纹、莫尔条纹等等光学图像编码加密技术，对防伪图像进行加密而得到的不可见或变成一些散斑的加密图像。

1.激光阅读

利用光学共轭原理将文字或图像信息存贮在全息图像中。在普通环境下，这些信息不会显现，当用激光笔照射时，人们可借助硫酸纸或白纸看到所存贮的信息。所存贮的信息可以是文字、标识、灰度图像，甚至一篇文章，表现形式也有反射式和透射式两种。

2.光学微缩

将文字信息用光学微缩的方式记录在全息图上，平常肉眼难以辨认，在10倍、甚至100倍放大镜下才可观察到具体内容，一般情况下，中文可缩至0.1mm,英文可缩至0.05mm 。

3.低频光刻

在全息图上以非干涉方式将预先设计好的条纹花样以缩微的形式直接记录在全息图上，这些花样的条纹密度比普通干涉条纹低10倍在100线/mm左右，直观效果是在全息图上某些部位具有类似金属光泽的衍射花样，若条纹花样是用计算机产生的全息图，则可用激光再现其信息。

4.随机干涉条纹

在制作全息图时引入随机机制，在全息图上记录随机干涉花样，这种花样具有明显的特征，且不可重复，即使同一个人使用同样的工艺在不同的时刻所产生的花样都不相同，因此是一种很好的防伪方式。除静态平面干涉条纹外，目前已发展到动态，立体干涉条纹，仿冒者根本无法复制。

5.莫尔干涉加密

利用莫尔原理，即两套周期性结构的条纹重叠可产生第三套周期结构花样的原理，在其中一套条纹中改变其位相并编码一个图案，这种图案在平时是隐藏的不能分辨，当与另一套周期条纹重叠时图案显现出来。

加密全息图像因其不可见或只显现一片噪光，如没有密钥很难破译，所以具有一定的防伪功能。但是因为它在通常环境下无法分辨，因此不具备为普通大众所识别的能力。

（四）第四代激光全息防伪技术

1.组合全息图

组合全息图是将几十甚至几百个不同的二维图像通过几十甚至几百次曝光所记录的全息图。其效果可以从两个方面体现，一是类似于平面动态设计，可以拍摄各种花样的平面动态变化图案，二是利用3D软件或借助数码相机，将三维目标的各个侧面及随时间的变化过程记录下来，制作四维全息图，即该全息图不仅能够记录和再现物体的三维空间（Ｘ，Ｙ，Ｚ）特性，还能记录和再现该三维物体随时间（Ｔ）的变化，这是一种防伪性能极高的全息图，与普通2D/3D或真三维全息相比较，具有以下特点：

①信息量巨大，制作工艺复杂：普通全息防伪标贴往往通过几次曝光就可以完成，而制作四维全息图需要对几十甚至几百帧二维图像进行记录，从而曝光次数是普通全息的几十甚至几百倍，这需要专用的仪器设备及更加精巧的工艺过程才能实现。

②拍摄对像没有限制，拓展了激光全息这一高科技手段的应用范围：普通全息记录三维模型需要1：1的模型实体进行拍摄，而四维全息则首先从各个角度采集物体的信息，然后对采集到的二维图像进行合成制作全息图，从而对拍摄的对象没有限制，可以是真人，真物体，甚至是电脑构制的虚幻物体。比例也无需1∶1。

③真彩色四维显示，普通全息标识望尘莫及：传统全息标识只能实现平面层次感，三维全息图也只能表现1：1静物的三维立体特征，且不能还原物体的真色彩。四维全息则不同，在以真彩色反应三维空间物体的同时，还能附载该三维空间随时间的变化，这样的全息标识如同一幅内容丰富的小电视，设计者可在上面尽情挥洒。

2.真三维全息图

全息图的一个重要特征就是能够实现三维显示，真三维全息图就是利用真实三维雕刻模型制作全息图其防伪意义在于两个方面，一是三维模型全息图的拍摄难度比普通2D/3D高很多，尤其是将二者结合起来；二是即使仿冒者能够制作三维模型全息图，但三维雕刻及拍摄时物体的角度等也会有很大差异，很难成功。因此，这种是一种高防伪性的全息图。

激光防伪模压的应用与发展

早期的激光全息照片只能激光再现，即要想观察激光全息照片只能用激光器作光源以一定角度照射全息照片才能观察到图像。激光全息照片要实现商品化就要实现白光再现，即在普通光源下能观察到激光全息图像。模压全息最常用的白光再现激光全息技术为两步彩虹全息术和一步彩虹全息术。

激光全息术在图像三维显示、干涉计量和无损探伤等领域得到了成功的运用，激光全息技术的更广泛运用是在模压激光全息技术发明之后。早期的全息图复制要以激光器为光源、以感光材料为载体单张复制，其工艺复杂、成本高、效率低。

模压激光全息专用感光材料为：光致抗蚀剂。该材料激光全息曝光后，经处理可以得到浮雕型位相全息图，即制作模压全息图的母版。母版表面充满了凸凹不平的干涉条纹，其密度可以达到每毫米一千条以上。在母版表面电镀上一定厚度的金属镍制成可以批量复制（印刷）用的金属母版，金属母版复制了全息母版上的干涉条纹。把金属母版安装到模压机上，把模压全息薄膜材料（PET、BOPP等）加温，金属母版以一定的压力压在薄膜材料上，金属母版上的浮雕全息图就压印到模压全息薄膜材料上。这是一种大批量、高速度、低成本的激光全息图复制方法，给激光全息技术的应用带来了一次飞跃。

较成熟的模压激光全息技术问世于二十世纪八十年代初的美国，八十年代中期传入我国。早期的模压激光全息技术主要应用于图像显示（工艺品类），在应用于防伪领域后，模压激光全息技术得到飞速的发展。

在我国，模压激光技术最早于1988年应用于防伪领域。该技术之所以能应用于防伪领域，除了价格低廉、识别方便等因素外，在技术上主要是因为其极强的信息承载能力。模压全息图能够记载全息拍摄时的状态、所用光学元件的性质、后处理情况及感光材料性质等，其复杂的光学特征不能被有效的复制。由于具有极强的信息承载能力，对于油墨印刷方法难度极高的缩微技术，对于模压激光全息来说就简单的多。

我国的模压激光全息技术由早期的两步彩虹法、两步彩虹掩膜法、光栅闪亮法发展了低频光刻法、像素光刻法等。在材料方面，由永久型模压材料发展到一次性模压材料、烫印型模压材料，材料的预处理或后处理又发展出规则脱铝、部分脱铝、半色调全息、透视全息等；与印刷技术的结合又发展出荧光油墨印刷、激光揭开式标识[3]、激光刮开式标识、激光全息烫印等；两种材料的结合又发展出双层隐秘型标识；与其它防伪技术的结合又发展出激光全息电话电码标识。对激光防伪商标真伪的非专家检验也由单纯的目测发展到卡片检验、放大镜检验、激光束照射检验等，未来的趋向是电子识别检验。

早期的模压激光全息标识亮度低、观察范围小、色泽不够鲜艳、图案不够清晰，掩膜法的使用提高了图案的清晰程度，使图案观察方便；光栅闪亮法的应用提高了亮度和色泽鲜艳度；像素光刻技术的应用实现了全息摄影的自动化，并以逐点爆光的方式使每个像素单元具有不同的参数以实现我们设计的五彩缤纷的动态变化；两步彩虹技术的进一步开发实现了电影感动态和三维动态。模压激光全息技术虽然具有不可仿冒性，但对于普通消费者鉴别真伪是有相当难度的。早期激光防伪主要是以独占性防伪，随着全息技术的推广，独占性已不复存在。为了应对激烈的竟争，提高非专业人士的识别能力，激光全息技术人员不断开发新的技术如流星光点、幻纹技术等一线防伪技术和激光加密、双卡技术等二线防伪技术、模压激光全息标识鉴别的方向是：快速电子半自动/自动识别。

一次性模压材料的使用解决了防伪商标的二次转移问题，对于模压激光全息商标的推广起着巨大的作用。烫印型模压材料的使用实现了包装、防伪一体化，由于国产全息烫印材料的工艺问题影响了其推广速度，但这将成为模压激光全息的最大应用。宽幅模压机的发明大幅度提高了生产效率。对全息模压材料的预处理和或后处理可以产生规则脱铝（规则揭露）型、部分脱铝型、定位脱铝型、镂空型模压全息防伪标识以及半色调全息和透视型全息防伪标识。规则脱铝型或规则揭露型标识在粘贴到被贴物上揭启时，一部分镀铝层脱落到被贴物上显示出预设的文字或图案；部分脱铝型标识有一横条脱去镀铝层变为透明（又称为单向定位脱铝）；规则脱铝型在标识的固定位置脱去镀铝层变为透明（又称为双向定位脱铝）；镂空型在模压了全息图的镀铝薄膜铝面凹版印刷耐蚀材料，经过蚀刻把镀铝薄膜上的铝层规则地镂空以形成文字或图形（无定位脱铝），多用于香烟防伪拉线。把模压材料镀铝层以网点形式保留20-30其余部分脱去镀铝层，即可制成半色调全息产品，例如身份证上采用的激光全息防伪技术即为半色调全息；透视型全息标识薄膜覆盖的印刷图文可以透过全息薄膜被观察到，且不影响激光全息图像观察。

 激光防伪标识的生产

激光防伪标识由专业的防伪公司生产，先由设计人员设计相关激光全息效果图，再由专业激光制版厂制出母版，防伪公司根据这个母版来模压相应的激光全息膜，再通过带胶、复底、模切等过程形成可以使用的激光防伪标识。当然，在制作过程中可以增加数码防伪技术[4]、荧光防伪技术、超微缩防伪技术、激光烧白、超线等，从而进一步提高其防伪力度。