В свете того, что к нам обращаются множество  клиентов, которые не до конца понимают суть вещей спрашивая одни и те же вопросы, мы решили написать некую  статью, которая бы отвечала если не на все, то на большинство вопросов связанных с голографией. 

Начнем с азов науки голографии:

Все самое интересное в нашей жизни изобретают, вернее, придумывают писатели-фантасты. Ученые только превращают эти "изобретения" в реальность. Есть такой человек  и в истории голографии. Правда, можно ли его назвать ученым, судить Вам, потому что имя ему - Сальвадор Дали. Его голограммы Нью-Йорк увидел еще в 1972 году.

Конечно, голограммы современости отличаются о тех самых  исторических, но суть у них одна.

Для того чтобы  показать отличия голограммы от других видов изображений, лучше всего сравнивать ее с картиной. Изображение на картине отображает двухмерную проекцию трехмерного мира. Художники стараются показать трехмерность за счет разных уловок, типа уменьшения и размытия удаленных объектов, отображения перспективы, но все равно, это проекция и она ограничена двумя измерениями. Можно смотреть на картину под любым углом, и от этого ничего не изменится. Как ни крути, а обьем дело тонкое пусть даже и виртуальный.

Поэтому лучше  рассмотрим фотографию. Она тоже отражает двухмерную проекцию снимаемого объекта и так же статична под любым углом обзора. Можно только сказать, что один предмет находится дальше другого, но нельзя оценить расстояние между ними, если в глаза не видел снимаемой сцены. Информация о третьем измерении сохраняется на фотографии не полностью из-за того, что пленка регистрирует лишь интенсивность света. А самое главное, фаза световой волны, которая зависит от расстояния от объектива до предмета, на фотопленке не записывается. Больше всего,в свете всего выше сказанного поражает человеческий глаз. Ведь изображение, которое падает на сетчатку, ничем не отличается от него же на пленке фотоаппарата, и мы, по идее, должны получать проекцию трехмерного мира на наш глаз, теряя информацию об объеме. Но этого не происходит. Весь секрет в том, что у нас (вернее, у большинства из нас два глаза и один мозг. И глаз обладает интересным свойством - аккомодацией, а мозг по малейшим изменениям картинки способен синтезировать трехмерное изображение.

Дело в том, что изображение, переданное в мозг симметричными участками сетчатки двух глаз, слегка различается, а сами глаза постоянно совершают мелкие установочные движения - и именно эта "небольшая" разница в 2D-изображениях позволяет мозгу в конечном итоге вычислять расстояние между предметами и воспринимать мир в 3D. Это называется "стереоскопическим зрением", оно совершенствуется в течение всей жизни - пока мозг собирает и анализирует информацию о строении различных предметов.

Почему голограммы так быстро развиваются в последние  несколько лет? Все очень просто - для многих корпораций это отличный способ защитить свой товар от подделок. Подделать голограмму в гаражных условиях очень сложно, хотя наши умельцы делают все. Существуют различные подделки, которые ничем не отличаются от оригинала. И в то же время, опыт показывает, что работа каждого отдельного лазера при производстве голограмм уникальна как отпечаток пальца, что легко подтверждается при лабораторной проверке подлинника и подделки. Так что с высокой долей вероятности можно утверждать, что использование голограмм на сегодняшний день пожалую самый дешевый способ хоть как то защитить свою продукцию от контрафакта который наводнил наши рынки.При этом с возросшей популярностью голографических технологий уменьшается стоимость и сложность производства голограмм.

Так что же предлагает нам голограма в сфере защиты?

Кинетический  эффект

При вертикальном и горизонтальном параллаксе наблюдается  либо оборот солнечных лучей вокруг центра голограммы либо пульсация фона и противофазная пульсация гильйошного рисунка, охватывающего центральную часть голограммы.

Муаровый эффект

При наложении  двух систем контрастных полос возникает  узор, образованный их сгущениями в  местах, где полосы одной системы  попадают в промежутки между полосами другой системы. Возникновения таких узоров называют муаровым эффектом. Простейший муаровый узор возникает при пересечении под небольшим углом двух систем равноудаленных параллельных полос (линий). Небольшое изменение угла поворота одной из систем ведет к значительным изменениям расстояния между элементами муарового узора.

Микротексты

Микротексты –  это внедренные в голограмму тексты с размером шрифта от 0.1 мм. Такой  текст неразличим невооруженным  глазом, его можно прочитать только при помощи увеличительного стекла или микроскопа.

Гильежные сетки

Гильйошная сетка  – это рисунок, состоящий из сложного переплетения тонких линий. Такой рисунок  может быть фоновым, внедряться в  любой элемент изображения или  накладываться на любую часть  голограммы.

Скрытое изображение

Скрытые изображения  – это невидимые невооруженным глазом и неразличимые при помощи микроскопа. Такие изображения можно увидеть при помощи специальных приборов в лазерных лучах.

Нумерация

Каждый голографический  элемент может иметь индивидуальный номер, выполненный несмываемыми чернилами, на термотрансферном принтере или методом лазерной гравировки.

Деметаллизация

С заданных участков голограммы удаляется отражающий металлизированный  слой. Такая голограмма содержит прозрачные изображения или надписи.

Данные защитные свойства делают голограмму уникальной.

И не много о  том, какие задачи решает голограмма:

Голографические элементы, используются для:

• для идентификации аутентичности товаров, защиты товарных знаков производителей продовольственных и непродовольственных товаров;
• защиты от копирования и подделок ценных бумаг, финансовых и юридических документов;
• для нанесения на этикетку или упаковку товаров с целью повышения уровня их защиты от подделки или как элемент дизайна;
• как имиджевая реклама печатных материалов и товаров;
• технология защиты термотрансферного маркирования голограмм путем нанесения защитного голографического покрытия;
• технология изготовления голографических оверлеев для защиты пластиковых карт;
• технология изготовления ламинатов с голографической защитой.

Голография

Голография (от греч. holos - весь, полный и ...графия), метод получения объёмного изображения объекта, основанный на интерференции волн. Идея голографии была впервые высказана Д. Габором (Великобритания, 1948), однако техническая реализация метода оказалась чрезвычайно сложной и голография не получила распространения. Только с появлением лазеров открылись многочисленные и разнообразные возможности практического использования голографии в радиоэлектронике, оптике, физике и различных областях техники.

Принцип голографии

Обычно для  получения изображения какого-либо объекта фотографическим методом  пользуются фотоаппаратом, который  фиксирует на фотопластинке излучение, рассеиваемое объектом. Каждая точка  объекта в этом случае является центром  рассеяния падающего света; она посылает в пространство расходящуюся сферическую световую волну, которая фокусируется с помощью объектива в небольшое пятнышко на светочувствительной поверхности фотопластинки. Так как отражательная способность объекта меняется от точки к точке, то интенсивность света, падающего на соответствующие участки фотопластинки, оказывается различной. Поэтому на фотопластинке возникает изображение объекта. Это изображение складывается из получающихся на каждом участке светочувствительной поверхности изображений соответствующих точек объекта. При этом трёхмерные объекты регистрируются в виде плоских двухмерных изображений.  
В процессе фотографирования на фотопластинке фиксируется лишь распределение интенсивности, то есть амплитуды электромагнитной волны, отражённой от объекта (интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды). Однако световая волна при отражении от объекта изменяет не только амплитуду, но и фазу в соответствии со свойствами поверхности объекта в данной точке.  
Голография позволяет получить более полную информацию об объекте, так как представляет собой процесс регистрации на фотопластинке не только амплитуд, но и фаз световых волн, рассеянных объектом. Для этого на фотопластинку одновременно с волной, рассеянной объектом (сигнальная волна), необходимо направить вспомогательную волну, идущую от того же источника света (лазера), с фиксированной амплитудой и фазой (опорная волна).  
Интерференционная картина (чередование тёмных и светлых полос или пятен), возникающая в результате взаимодействия сигнальной и опорной волн, содержит полную информацию об амплитуде и фазе сигнальной волны, то есть об объекте. Зафиксированная на светочувствительной поверхности интерференционная картина после проявления называется Голограммой. Если рассматривать голограмму в микроскоп, то в простейшем случае видна система чередующихся светлых и тёмных полос. Интерференционный узор реальных объектов весьма сложен. Для того чтобы увидеть изображение предмета, голограмму необходимо просветить той же опорной волной, которая использовалась при её получении. В простейшем случае - интерференции двух плоских волн (двух параллельных пучков) - голограмма представляет собой обычную дифракционную решётку. 
 
 
 
 
 
 

Способы записи голограммы

Запись  голограммы плоской  волны

Рисунок иллюстрирует схему записи голограммы плоской волны (напомним, что плоская волна – это волна, амплитуда которой одинакова в любой точке пространства). Пусть на фоточувствительную среду Н падают две плоских когерентных волны равной интенсивности. Их когерентность достигается тем, что в качестве источника света используется лазер с подходящими свойствами, и его излучение делится с помощью специального делителя на два пучка. На фоточувствительной среде образуется интерференционная картина, имеющая вид параллельных периодических полос. Для того чтобы фоточувствительная среда зафиксировала интерференционную картину, ее разрешающая способность должна составлять более 1000 линий/мм.  
Интерференционная картина дифракции плоских волн, зарегистрированная на фоточувствительной среде, например, на фотопластинке, представляет собой хорошо известную дифракционную решетку. Если на решетку направить луч света в направлении, соответствующем одному из пучков при записи, например, 2 на рисунке, то в результате дифракции мы получим волну, распространяющуюся в том же направлении, что и волна 1 при записи. В действительности справа от пластинки мы увидим кроме волны 1 целый набор плоских дифрагировавших волн, соответствующих разным порядкам дифракции. Нулевой порядок, m =0, соответствует распространению падающей волны. Направление волны, отвечающей первому порядку дифракции m =1, точно соответствует направлению объектной волны 1 при записи, m =-1 – противоположному направлению под тем же углом. Дополнительные волны с порядком дифракции больше единицы возникают вследствие того, что ни одна реальная регистрирующая среда не может воспроизвести с высокой точностью распределение освещенности при записи, которое в нашем случае является синусоидальным. 
Описанный выше эксперимент показывает, что использование двух волн при записи позволяет регистрировать распределение фаз волны на поверхности и восстанавливать волну, участвовавшую в записи решетки, которая представляет собой простейшую голограмму.

Голографическая запись сферической  волны

На рисунке изображена схема голографической записи сферической волны. На фоточувствительную среду падают две волны – сферическая волна от источника S и плоская волна F, которая с помощью пластинки P направляется перпендикулярно к плоскости фоточувствительной среды. В плоскости фоточувствительной среды мы будем наблюдать интерференционную картину в виде концентрических колец, центр которой находится в точке пересечения плоскости перпендикуляром, проведенным из S . Расстояние между кольцами убывает по мере роста их радиуса. Зарегистрированная картина представляет собой хорошо известную зонную пластинку Френеля. На рисунке показана схема опыта по восстановлению волнового фронта, зарегистрированного фоточувствительной средой. Освещая пластинку плоской волной, мы увидим справа от голограммы, по крайней мере, две волны. Одна из них, распространяющаяся в направлении исходной падающей волны соответствует нулевому порядку дифракции, вторая расходится из точки S ’, воспроизводя действительное изображение источника, и третья волна сходится в точку S ’’, воспроизводя мнимое изображение. Последняя находится в той же самой точке, в которой находился источник сферической волны при записи голограммы. Если бы пропускание среды в точности воспроизводило распределение освещенности в интерференционной картине при записи, то никаких других волн, соответствующих высшим порядкам дифракции, не наблюдалось бы. В действительности будут наблюдаться еще несколько слабых волн.  
Возможна также запись голограммы сферического источника при наклонном падении опорной волны. В этом случае при восстановлении голограммы дифрагированная волна все равно будет сходиться в той точке, где находился источник сферической волны при записи.  
 
 
 
 

Голограмма  Денисюка

В пятидесятых годах двадцатого века советский физик Ю.Н. Денисюк разработал метод регистрации голографических изображений во встречных пучках. В основе метода лежит то обстоятельство, что интерференционное поле в области перекрытия опорной и предметной волн распределено во всем пространстве пересечения. Используя подходящие светочувствительные материалы, трехмерную интерференционную картину возможно зарегистрировать. Для этого используют стеклянные фотопластины, политые слоем желатины, в котором распределены микрокристаллы галогенидов серебра. Эти фотопластинки должны обладать полной прозрачностью до проявления. Толщина желатинового слоя порядка 10 мкм достаточна, чтобы регистрировать объемную интерференционную картину, поскольку эта величина много больше, чем длина волны света, порядка 0.5 мкм.

Схема регистрации  приведена на рисунке. Фотопластинку располагают в оптической схеме таким образом, что с одной стороны ее освещает равномерное поле лазерного света, которое играет роль опорной волны, а с другой свет от того же лазера, отраженный от объекта, голограмму которого необходимо получить. Так как желатин прозрачен для света, в толщине его слоя происходит интерференция этих световых полей, в результате которой происходит формирование интерференционной картины. 
Интерференционное поле представляет собой сложную структуру, проявляющуюся в виде чередования светлых и темных полос. После проявления и закрепления фотопластины, внутри желатинового слоя оказываются микрообласти с различными показателями преломления и поглощения.  
При просвечивании голограммы в отраженном свете восстанавливается изображение объекта. Важное для практического применения свойство голограмм Денисюка заключается в возможности восстановления голограммы с помощью расходящегося пучка белого света. Это объясняется тем, что при освещении голограммы условия дифракции выполняются только для тех длин волн и тех направлений распространения света, которые удовлетворяют условиям дифракции. Весь остальной свет проходит сквозь голограмму, не взаимодействуя с ней. Поэтому голограмма видна в том цвете, в котором она была записана. Возможно также получение цветных голографических изображений. Для этого в фотопластинке нужно зарегистрировать три элементарных голограммы при длинах волн синего, зеленого и красного света. При восстановлении голограммы белым светом каждая из элементарных голограмм формирует свое изображение в соответствующем цвете. Эти три изображения образуют полноцветную картину, подобно тому, как это происходит на экране цветного телевизора. Таково упрощенное описание этого метода.  
Рассмотрим теперь практические аспекты применения голограмм Денисюка. Наиболее широкое распространение получили голограммы, изображающие предметы искусства. Отсюда, кстати, пошло общеупотребительное наименование голограмм этого типа как «изобразительные». Существуют целые галереи изобразительных голограмм редких золотых украшений и прочих раритетов из коллекций различных музеев. Более того, когда лет двадцать назад появились сравнительно недорогие импульсные лазеры, появилась возможность съемки голографических портретов. Существуют коммерческие студии, которые осуществляют запись портретов людей и животных, но, в силу достаточно высокой стоимости процесса и материалов, этот бизнес эксклюзивен и не имеет широкого распространения. Дополнительные трудности, обусловленные необходимостью снабдить каждую голограмму источником света, капризность желатиновых фотоматериалов к условиям хранения (они очень чувствительны к влажности) и неудобство обращения с хрупким стеклянным носителем, наряду с дороговизной процесса и материалов существенно ограничивают область применимости таких проектов.  
Около десяти лет назад корпорацией «Дюпон» был разработан фотополимер, который, подобно галогенид-серебряной желатиновой эмульсии способен регистрировать голографические изображения при использовании данной методики записи. Это событие позволило реализовать массу проектов, связанных с производством сувенирной продукции, поскольку разрешило проблему прочности и безопасности продукта. Теперь стало возможным изготовление изобразительных голограмм в картонных паспарту, а также в виде открыток, и, даже, самоклеящихся этикеток. Самоклеящиеся голограммы этого типа нашли применение, в том числе, и для защиты от подделок. Наиболее крупный проект реализован в России для маркировки голограммами из фотополимера контрольно-кассовых машин. Для большего распространения этой технологии в сфере защиты от подделки существуют препятствия, связанные как с низкой производительностью изготовления таких голограмм, дороговизной монопольного материала, так и с конкуренцией со стороны голографической продукции, изготовленной другими методами.