點矩陣全像技術

點矩陣全像技術的發明始於1980年間，由Frank S. Davis所提出，其影像的產生 是透過許多具有光柵的小點顯影於底片或是光阻上。而點矩陣全像機所產生的小點 是利用兩個雷射光干涉紀錄而產生，稱之為「光柵像素點」，透過改變相交雷射光 的角度和方位可以改變干涉圖形顏色與干涉光發出方向，也尌是說每個點實際上是 由不同間距及方向的干涉條紋所組成，與其光柵透鏡的原理類似，在單一光源及特 定的觀察角度下，利用干涉條紋的不同角度及間距將單色光繞射至不同方向而形成 彩虹般的光影效果，其成像方式如圖2-5，為本研究所使用華錦光電所設計之 Sparkle點矩陣全像儀器的成像原理示意圖。

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圖 2-5 點矩陣全像片成像示意圖（以華錦光電所設計之 Sparkle 為例）

圖2-6為全像片光柵結構上光源實際繞射的情形和偏折角度α，可由入射光的波 長和光柵的間距作計算，如公式（2-1）[21]。在應用上透過點的大小、形狀和角度 的結合改變可應用於防偽科技上。一般來說，傳統的全像術無法製造真正的彩色效 果，而點矩陣全像具有可控制色彩的能力，也尌是對於每一光柵像素的間距可有效 控制，設計出在特定角度看到固定顏色的影像。

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圖 2-6 全像片光柵結構入射光繞射示意圖

𝑑 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝜃 = 𝑛𝜆 (2-1)

（d：光柵間距 α：偏折角度 n：整數 λ：入射光的波長）

點矩陣全像片的設計主要是藉由控制光柵間距（grating pitch）、光柵角度

（grating angle）及光柵點尺寸（spot size）來完成全像片的製作，光柵點的結構簡 圖如圖 2-7 所示。

圖 2-7 光柵點構造示意圖

其主要的功能分別為：

（一）光柵點間距（grating pitch）︰不同的光柵間距可以使相同條件入射的混 色光，將其各單色光成份繞射至不同方向，用以控制色彩的變化。

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（二）光柵點角度（grating orientations）：不同的光柵角度可以使相同方向的 入射光繞射至不同的方向，用以控制全像片觀看的角度。

（三）光柵點尺寸（spot size）：為實際輸出的解析度，且能使光柵點繞射出 不同的亮度。

本研究所使用的 Sparkle 點矩陣全像機，在製作點矩陣全像片的過程主要由兩 個檔案所組成，一個檔案是用來控制全像片色彩表現的索引色（indexed color）圖 檔，在索引色檔的使用上是以紅（red）、綠（green）、藍（blue）、青（cyan）、

洋紅（magenta）、黃（yellow）六種純色來表現色彩（圖 2-8），原因是由於全像 片的是以彩虹呈色，但是為了跟印刷做整合，因此從 RGB 中取其相近色，才會以 才 RGBCMY 作為色彩表現的方式，而其中黑（black）代表原色光的繞射，不顯示 顏色，若是影像索引檔中含有白色則無法確定所打出的顏色，因為輸出裝置機會打 出隨機的顏色。另外一個檔案是可用來控制全像片觀察角度的灰階（grayscale）圖 檔，而在灰階檔案的設定上使用 0~255 之間，相當於人眼-90~90 度，因此灰階值 設定的越大尌表示實際輸出的全像片可觀看的角度也尌跟著越大，如圖 2-9 所示。

圖 2-8 數位點矩陣全像片設計色彩使用

光柵角度﹦（灰階值/255）*180-90 （單位：度）

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圖 2-9 灰階與人眼觀測角度示意圖