全息立體印刷教材

1、全息立體印刷本章內(nèi)容p概述p全息照相原理p全息立體印刷工藝過程一、概述全息立體印刷的定義 是以全息照相為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，把由激光照相形成的干涉條紋，變換成立體圖像并顯現(xiàn)于特定承印物上的復(fù)制技術(shù)。全息照相 就是能記錄與再現(xiàn)物體三維立體信息的照相方法。一、概述全息圖像的特征p 立體性：記錄于底片上的干涉條紋形成的圖像具有獨(dú)特的立體視覺效果。p 儲(chǔ)存性：1左右的傾斜角上可記錄一頁的資料，一張全息圖用的底片可記錄360頁以上的資料。p 保密、防偽性：全息圖像有白光顯像型和激光顯像型兩種。激光顯像型必須用激光照射才能顯像，否則無法看到任何圖像，可作為保密性文件及防偽商標(biāo)使用。應(yīng)用p 廣告的立體顯示p 資

2、料的儲(chǔ)存p 包裝裝潢p 防偽技術(shù)p 書刊、雜志及各種證卡等領(lǐng)域一、概述定義 全息照相是全息立體印刷的基礎(chǔ)，既能記錄光波的振幅信息，也能記錄光波的相位信息。全息照相的理論精髓 人眼能看到物體的原理是物體在光照下，所反射的光波的振幅、相位和波長(zhǎng)形成的人眼的視覺效果。若物體不存在，但是有物體的特定的光波，也會(huì)看到物體的圖像。因此，全息照相的底片與普通立體攝影的底片是不同的。二、全息照相原理二、全息照相原理全息照相與普通照相的區(qū)別 普通照相通過照相鏡頭或攝影機(jī)鏡頭把景物上各點(diǎn)反射來的光記錄在感光底片上。感光底片上記錄的只是光的強(qiáng)弱（即光線的振幅）。由于光化學(xué)作用，使感光底片上的乳膠呈現(xiàn)墨白圖像。因?yàn)槠?/p>

3、通照相僅把景物散射光的振幅記錄下來，所以得到的是與真實(shí)物體相差很大的二維圖像。 全息照相是用激光干涉的方法把物體散射光波的振幅和位相全部以干涉條紋的形式記錄了下來，即將物體的全部信息（如文字、圖案或三維物體的外形）記錄在一種載體上。簡(jiǎn)單地講，全息影所得到的全息圖是一張薄片，其上布滿了密密麻麻以致于人眼無法辨認(rèn)清楚的、形狀復(fù)雜的相間條紋結(jié)構(gòu)，這種條紋結(jié)構(gòu)通常稱為光柵。正是這些似乎毫無規(guī)則的光柵記錄著物體的信息。當(dāng)光束以一定角度照射在全息圖上的光柵處，則物體信息將以一定光的形式從全息圖上釋放出來，人眼迎著這些再現(xiàn)光去看，你好像通過窗戶觀看窗外的景物一樣，可以從照片周圍各個(gè)側(cè)面觀察到逼真的、立體的和

4、光耀奪目的立位圖像或色彩可變的圖像，這與普通照片的平面像有本質(zhì)的不同。全息照相發(fā)展的四個(gè)階段p 第一階段是用水銀燈記錄同軸全息圖,這時(shí)是全息照相的萌芽時(shí)期,主要原因是沒有好的相干光源,再現(xiàn)像和共軛像不能分離；p 第二階段是用激光記錄、激光再現(xiàn)的全息照相,能夠把原始像和共軛像分離；p 第三階段是激光記錄、白光再現(xiàn)的全息照相,主要有透射全息、反射全息、彩虹全息等；p 第四階段是當(dāng)前所致力的方向,就是白光記錄全息圖。二、全息照相原理全息照片的特點(diǎn)1、記錄實(shí)物全部信息 盡管立體彩色照片看上去色彩鮮艷、層次分明，富有立體感，但它總歸仍是單面圖像，再好的立體照也代替不了真實(shí)的實(shí)物。比如，一個(gè)正方形木塊的立

5、體照，不論我們?cè)鯓痈淖冇^察角度，橫看豎看，看到的只能是照片上的那個(gè)畫面。但全息照就不同了，我們只要改變一下觀察角度，就可以看到這個(gè)正方塊的六個(gè)面。因?yàn)槿⒓夹g(shù)能將物體的全部幾何特征信息都記錄在底片上，這也是全息照相最重要的一個(gè)特點(diǎn)。2、以一斑而知全貌 全息照相的第二個(gè)特點(diǎn)是能以一斑而知全貌。當(dāng)全息照片被損壞，即使是大半損壞的情況下，我們?nèi)匀豢梢詮氖Ｏ碌哪且恍“肷峡吹竭@張全息照片上原有物體的全貌。這對(duì)于普通照片來說就不行，即使是損失一只角，那只角上的畫面也就看不到了。3、分層記錄 全息照的第三個(gè)特點(diǎn)是在一張全息底片上可以分層記錄多幅全息照，而且在它們顯示畫面時(shí)不會(huì)互相干擾。正是這種分層記錄，使得

6、全息照片能夠存儲(chǔ)巨大的信息量。二、全息照相原理 激光全息照的底片，可以是特種玻璃，也可以是乳膠、晶體或熱塑材料等。一塊小小的特種玻璃，可以把一個(gè)大型圖書館的上百萬冊(cè)藏書內(nèi)容全部存儲(chǔ)進(jìn)去。 報(bào)紙上的照片，是由一個(gè)個(gè)小點(diǎn)子組成的。每一個(gè)小點(diǎn)子叫做一個(gè)像素，它的密度大約是每平方毫米內(nèi)有幾個(gè)點(diǎn)。而全息照相用的特種玻璃膜層厚約10微米，像點(diǎn)密度每平方毫米內(nèi)在2000個(gè)點(diǎn)以上。在這種底片上，每平方毫米內(nèi)，可以裝下一張310平方厘米的大照片。在一小塊5毫米見方的薄膜上就能裝下一本200頁厚的圖書。二、全息照相原理（一）光的干涉現(xiàn)象 用1個(gè)單色點(diǎn)光源S，同時(shí)照亮間距很小的小孔S1和S2，在一定距離處放置接收屏

7、M，可觀察到明暗相間的條紋。 將S1和S2看成兩個(gè)單獨(dú)的光源，同時(shí)發(fā)出兩列振動(dòng)方向相同、頻率相同的單色光波，兩束光波在接收屏M上相遇疊加，疊加后會(huì)出現(xiàn)極大值和極小值，這種在疊加區(qū)呈現(xiàn)強(qiáng)度穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布現(xiàn)象稱為光的干涉現(xiàn)象。二、全息照相原理相干波 能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的兩列光波稱為相干波。需頻率相同，振動(dòng)方向一致，有恒定的相位差，能發(fā)出相干光波的光源稱為相干光源。 激光是相干性極好的光源，而白熾燈、溴鎢燈、脈沖氙燈是非相干光源。二、全息照相原理（二）激光 激光是利用輻射的受激發(fā)射放大的光，是全息照相的主要光源，因此全息照相也稱激光照相。 光是從組成物質(zhì)的原子中發(fā)射出來的，原子獲得能量后處于不穩(wěn)定狀態(tài)（

8、也就是激發(fā)狀態(tài)），它會(huì)以光子的形式把能量發(fā)射出去。而激光，就是被引誘（激發(fā)）出來的光子隊(duì)列，光子隊(duì)列中的光子們，光學(xué)特性一樣，步調(diào)極其一致。打個(gè)比方，普通光源，如電燈泡發(fā)出來的光子各不同，而且會(huì)各個(gè)方向亂跑，很不團(tuán)結(jié)，但是激光中的光子們則是心往一處想，勁往一處使，這導(dǎo)致它們所向披靡，威力很大。 激光發(fā)射譜線的波長(zhǎng)分布范圍很寬，在2001000nm間，包括可見光、近紅外以及紅外各個(gè)波段。二、全息照相原理激光用于照相的優(yōu)勢(shì)p 方向性：激光極其均勻、平行、發(fā)散角小，具有良好的方向性，因此能量集中、亮度高、空間功率密度大。p 單色性：指激光的單波長(zhǎng)性能。激光僅有一個(gè)波長(zhǎng)或有數(shù)個(gè)有選擇的波長(zhǎng)，能保證所有

9、的能量集中在一個(gè)特定的波長(zhǎng)上。p 相干性：激光在時(shí)間和空間以同樣的頻率和相位振動(dòng)，所有光波同時(shí)、同地達(dá)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，將反映物體的特定光波，以干涉條紋的形式用兩束相干光源在介質(zhì)上記錄下來，并在一定條件下使其再現(xiàn)物體的立體圖像。二、全息照相原理1、分光器2將激光一分為二，一束光通過被拍攝物體7照在記錄介質(zhì)6上，為物光；另一束光直接照在6上，為參考光。2、由于這兩束光是相干的，所以在感光底片上就形成并記錄了明暗相間的干涉條紋。干涉條紋的形狀和疏密反映了物光的位相分布的情況，而條紋明暗的反差反映了物光的振幅，感光底片上將物光的信息都記錄下來了，

10、經(jīng)過顯影、定影處理后，便形成與光柵相似結(jié)構(gòu)的全息圖 全息照片。所以全息圖不是別的，正是參考光波和物光波干涉圖樣的記錄。（四）全息照片的顯示 全息照相的底片只能在恢復(fù)原來拍攝條件時(shí)才能看到立體圖像，這并不方便，為了在白光下也能看到全息照片的圖像，或能進(jìn)行印刷復(fù)制，需要經(jīng)過處理，通常有三種方法:p 李普曼全息照片；p 彩虹全息照片；p 全息立體照片； 二、全息照相原理 全息種類很多，但記錄均是利用物光波和參考光波發(fā)生干涉時(shí)，在全息圖附近的空間形成三維條紋。當(dāng)記錄材料的厚度小于干涉條紋間距時(shí)，我們就把記錄的全息圖完全作為一種二維圖像來處理，這種類型的全息圖稱之為平面全息圖；而當(dāng)記錄材料的厚度是條紋間

11、距若干倍時(shí)，則在記錄材料體積內(nèi)將記錄下干涉條紋的空間三維分布，這樣就形成體積全息（體全息）。 李普曼全息照片就是體積全息照片，不能作為印刷復(fù)制原稿；彩虹全息照片和全息立體照片屬于二維干涉條紋，可以進(jìn)行印刷。二、全息照相原理 全息立體印刷是通過全息照相的底片，制成模壓版，經(jīng)模壓塑料方式進(jìn)行大量印刷的工藝。三、全息立體印刷工藝過程全息圖像拍攝彩虹全息圖像制作壓印模版制作壓印涂膠與覆膜真空鍍鋁 全息圖的復(fù)制有多種方法，其中拷貝法和模壓法是全息印刷的主要復(fù)制方法。特別是模壓全息，是采用具有浮雕型光柵的全息圖作為壓模，在塑性較強(qiáng)的薄膜表面壓出浮雕型光柵，從而實(shí)現(xiàn)大批量復(fù)制全息圖的技術(shù)。1、全息圖像拍攝

12、被攝物體要求反射性良好，空間布置明顯，參考光波與物光間的角度為60 左右。感光膠片的分辨能力在1000線/mm左右。拍攝時(shí)物體不可以振動(dòng)，否則會(huì)破壞全息圖。 此種拍攝方式的底片只能在激光條件下觀看，也稱激光再現(xiàn)全息圖。2、彩虹全息圖像的拍攝 彩虹全息是用激光記錄全息圖，用白光再現(xiàn)單色或彩色像的一種全息技術(shù)，從再現(xiàn)像與原物色彩之間的異同，彩虹全息又可分為假彩色彩虹全息和真彩色彩虹全息兩類。三、全息立體印刷工藝過程 光經(jīng)過狹縫時(shí)會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，當(dāng)用一束與參考光波相同角度的激光照射到全息底片上，則會(huì)被底片上的干涉圖文衍射。當(dāng)在白光下觀看時(shí)，由于白光具有不同波長(zhǎng)的光，所以變換觀察角度時(shí)會(huì)觀察到各種顏色

13、的圖像，成為彩虹全息圖像。彩虹全息照相的特點(diǎn)：a. 和普通全息照相記錄光路相比，彩虹全息照相光路中引入了一條狹縫，物光束必須經(jīng)過狹縫才能到達(dá)記錄干板上，因此狹縫(或像)相當(dāng)于記錄光路系統(tǒng)中的入射光瞳，它允許狹縫方向的物信息通過，使這個(gè)方向的視差被保留下來，而垂直于狹縫方向的物信息絕大部分被限制住，丟掉了垂直于狹縫方向的視差。三、全息立體印刷工藝過程b. 再現(xiàn)特點(diǎn)：彩虹全息照相能直接用一般白光再現(xiàn)是這種全息圖的最大特點(diǎn)。亦即用某種波長(zhǎng)的激光記錄的虹全息圖，在白光照明下，可再現(xiàn)出不同色彩的準(zhǔn)單色全息像。由于被記錄物體的信息均來自狹縫，根據(jù)光路的可逆性，再現(xiàn)的準(zhǔn)單色全息像也將會(huì)聚于對(duì)應(yīng)這種準(zhǔn)單色的狹

14、縫全息像。因而虹全息的再現(xiàn)像是十分明亮和鮮艷的。另外，使用非相干白光再現(xiàn)出的全息像的細(xì)膩程度變好，大大減小了普通全息照相用激光再現(xiàn)所帶來的相干散斑噪聲。 曝光后經(jīng)顯影處理，在光致抗蝕干版上形成凹凸形狀的干涉條紋圖，即模壓全息圖片的母版。上面是一組密密麻麻錯(cuò)綜復(fù)雜凹凸不平的條紋。三、全息立體印刷工藝過程3、壓印模版的制作 將光致抗蝕材料上的浮雕圖紋轉(zhuǎn)移到耐壓的金屬模版上，制作過程如下：a.涂布導(dǎo)電層：主要采用蒸鍍法，在抗蝕材料表面鍍一層銀或鎳，使抗蝕材料在電鑄時(shí)成為一極。b.電鑄鎳版及剝離：化學(xué)法，在電鑄槽內(nèi)進(jìn)行。電解槽中為氨基硫酸鎳電解液，陽極為鎳板，陰極為全息浮雕版。外加電源在兩極板間施加一

15、定電位時(shí)，陽極鎳板上的鎳被電離，在陰極光刻原版上還原成鎳，形成鎳層，厚度一般為50100微米。最后將鎳層剝離，即為模壓版。三、全息立體印刷工藝過程4、壓印 將金屬鎳模版上的干涉條紋轉(zhuǎn)移到透明薄膜或真空鍍鋁膜上，完成全息圖像制作的過程。壓印材料 一般為熱塑性樹脂，如PVC、PET、PS、PP薄膜等，大多采用PET薄膜。壓印機(jī)p 平壓平型：模壓版呈平面形，承印物平行步進(jìn)移動(dòng)，印刷速度低，圖像形變小，壓印質(zhì)量好。p 圓壓圓型：模壓版卷繞在滾筒上，印刷速度高，適于大批量印刷，但圖像形變大，設(shè)備費(fèi)用高。壓印的工藝過程 熱壓冷卻剝離三、全息立體印刷工藝過程5、真空鍍鋁目的 使壓印好的全息圖像便于在白光下觀看，需要在PET薄膜上鍍鋁膜，構(gòu)成反射層，利用鋁對(duì)光的反射作用，可以看到五顏六色的彩虹全息圖像。壓印過程的壓印材料可直接采用真空鍍鋁薄膜進(jìn)行。6、涂膠與覆膜 真空鍍鋁后的全息圖像需要在鍍鋁層上涂布?jí)好裟z并符合防粘紙，或涂布熱熔黏結(jié)層、分離層