第二章 文獻探討
第二節 點矩陣全像技術
點矩陣全像的發明始於1980年期間，由Frank S. Davis所提出，全像片影像的 產生是透過許多具有光柵的小點顯影於底片或光阻上。點矩陣全像機是利用二個 雷射光干涉所紀錄產生的小點，稱「光柵點」，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，也就是說每個點實際上由不同間距 及方向的干涉條紋所組成[7]，其與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2-4所示。
圖2-4 點矩陣全像成像示意圖
圖2-5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)[8]。在應用上是透過點的大小、形狀與 角度的改變來應用於防偽科技上。點矩陣全像具有可有像控制色彩的能力，也就 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。圖2-5 全像片光柵結構入射光繞射示意圖
d * sin(α) = n * λ,
(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2-6所示。
圖2-6 光柵點構造示意圖
其主要的功能分別為：
1. 光柵間距(grating pitch)：不同的光柵間距可以使相同條件入射的混色光，將其 各單色光成分繞射至不同方向，用以控制色彩的變化（圖2-7(a)）。
2. 光柵角度(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（圖2-7(b)）。
3. 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（圖2-7(c)）。
圖2-7 光學顯微鏡下拍攝點矩陣全像光阻片的光柵點
目前點矩陣全像片在製作的過程中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，目前在顏色的使用上是將彩 色圖案純色化為紅(red)、綠(green)、藍(blue)、青(cyan)、洋紅(magenta)、黃 (yellow)、黑(black)七種顏色組成一張影像，其中黑色代表不顯示顏色，若是影
像索引檔中含有白色則無法確定打出來的顏色，因為機器會打出隨機的顏色，所 以白色不列入顏色設計的範圍。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，如圖2-8 所示，以灰階值 255(白色)為例，代入轉換公式 2-2，計算出的光柵 角度為90 度；灰階值設定的越大就表示實際輸出的全像片觀看的角度也就跟著 越大。
光柵角度=(灰階值/255)*180-90 (單位：度) (2-2)
圖2-8 灰階與光柵角度示意圖