[发明专利]一种具有表面微浮雕结构的硬币及其压制模具的全息防伪方法

说明书

技术领域

本发明属于光学全息、计算全息、二元光学技术领域，涉及一种具有表面微浮雕结构的硬币及其压制模具的全息防伪方法。

背景技术

目前世界各国普遍使用的货币及纪念币有纸币与硬币两种，相对于纸币而言，硬币的伪造更加不易识别，难辨真伪。而目前已发现的假硬币多为第四套人民币1元币，由于硬币的仿造成本低，该类假硬币模压工艺差、图纹模糊、镀层薄、较易生锈腐蚀，但要在流通环节中及时辨别其真伪仍是较难实现的。

此外，伪造纸币的流通难度大于硬币流通难度。主要是纸币面额一般较大，对纸币防伪知识的普及，点钞机、验钞灯等设备对造假纸币流通形成障碍。而硬币面额小，辨识真假方法较少人关注，反而更容易在市场流通。这也说明了现有硬币防伪技术的落后及实用的硬币防伪技术的应用价值。

最后，对于特殊的纪念币及稀有金属制成的硬币而言，由于其价值很高，仿造此种硬币会给仿造者带来巨大的经济利益。因此，高价值硬币迫切需要新型的具有高科技含量的防伪技术。

因此，提升硬币及其加工模具的防伪技术水平，为大众提供一种新型的、简单快速的一线防伪手段是一项非常具有实际应用价值的技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有表面微浮雕结构的硬币及其压制模具的全息防伪方法，该方法可提升硬币及其加工印章的防伪水平，为大众提供一种新型的、简单快速的一线防伪技术。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种具有表面微浮雕结构的硬币及其压制模具的全息防伪方法，包括如下步骤：

第一步、硬币表面光学全息图的记录过程：

物体发出的光波与参考光波叠加以后干涉图样的强度转化为硬币表面微浮雕结构的复振幅反射率，计算公式如下：

r_H(x，y)为硬币表面微浮雕结构的反射率函数，I_r(x，y)和I_o(x，y)分别为参考波和物体光波在Z＝z平面的强度。

第二步、硬币表面光学全息图的再现过程：

用原参考光及共轭参考光照射硬币表面微浮雕结构时，分别在不同的角度得到原物的虚像和实像，其中：

用原参考光照射到硬币表面微浮雕结构后得到的衍射光场表达式：

式中的第一项为再现光的0级衍射光，不包含记录物的信息；第二项为再现光的+1级衍射光，可显示出物的虚像，第三项为再现光的-1级衍射光，可显示出物的畸变共轭实像；

用共轭参考光照射到全息图后得到的衍射光场表达式：

式中的第一项为再现光的0级衍射光，不包含记录物的信息；第二项为再现光的+1级衍射光，可显示出物的畸变虚像，第三项为再现光的-1级衍射光，可显示出物的赝实像，该赝实像的相位与物的相位互为相反数。

第三步、硬币表面计算全息图的数值计算：

将第一步记录的光学全息图用计算全息图的方法得到数值结果。计算全息的制作和再现过程分为采集、抽样、计算、编码、存储与再现六个环节。其中的存储环节需要采用二元光学技术实现。

第四步：硬币表面微浮雕二元光学全息图的设计，将计算全息图转化为二元光学表面微浮雕结构，包含以下4个环节：

环节1)根据硬币表面微浮雕结构的复振幅反射率计算公式计算出硬币表面微浮雕结构的光波复振幅反射率函数；

环节2)根据硬币表面微浮雕结构的复振幅反射率计算公式中的相位差Δφ(x，y)的数值除以π/2后取余数所得的数值Δφ′(x，y)并替换Δφ(x，y)的数值，使得到相位值Δφ′(x，y)∈[0，π/2]；

环节3)将Δφ′(x，y)进行量化，2级量化的相位值集合为{0，π/2}，4级量化的相位值集合为{0，π/6，π/3，π/2}，8级量化的相位值集合为{0，π/14，π/7，3π/14，2π/7，5π/14，3π/7，π/2}，依次类推，n级量化的相位值集合含有n个元素且元素值为{0，π/2(n-1)，π/(n-1)，3π/2(n-1)，2π/(n-1)，…，π/2}；当选择了量化级数后，将复振幅反射率计算公式中的r_H(x，y)在各个(x，y)坐标位置的Δφ′(x，y)值按照四舍五入原则转化为该量化级数相位值集合中的元素值；