[实用新型]一种光栅矩阵式记录系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种矩阵式光栅纹路的记录系统，特别是关于一种点矩阵（dot matrix）系统，可按需求在记录介质上制作光栅以产生光栅衍射图案，可应用于包装材料应用等领域。 

背景技术

全息片（hologram）是记录两束具有良好相干性波前（coherent wavefront）的光束的干涉制作而成。当全息片被记录步骤中所用的其中一束光照射，其产生的衍射光将完整再现（reconstruct）在记录步骤中另一束光的波前，包含相位及振幅等讯息。也就是说假设其中一束波前来自一个三维物体，那么此三维物体影像可以借由衍射图案或加以再现。“全息片”一词不仅可定义为还原三维物体影像的元件，现也广泛用于作为任何可以使光束因衍射作用而产生多彩花纹（Patterns）的元件，通过特别的图案设计可以使这种全息片应用于包装纸、包装封面、证明产品真实性的标识及其他更多的用途。 

制作全息片有多种方法，常使用的有一种彩虹全息片（rainbow hologram）仅利用水平视差（horizontal parallax）产生三维影像，并以白光作为再现该三维影像光源。表面装饰型全息片则是利用两束平行激光光束，或由同一激光光束分光为两束具有相同发散角且平行的激光来产生干涉现象。当一个全息图案是由许多不同角度和周期的光栅区域组成，其中相邻的光栅区域须连续的记录在同一平面上。基于上述原因，一种类似于点矩阵系统的技术已经被用来记录光栅点（grating dot）图案全息片。 

图1为一种公知记录点矩阵光栅全息片系统光学系统的示意图，其中一道入射激光光束101经由棱镜103导向分光镜104，再分为两道激光光束105及 106，后该两束光105及106在记录平面108上重合，由于仅使用1个透镜102要将光束聚焦于记录平面108上，所以也只能将两束光105或106中一道光束准确的聚焦在记录平面108上，所以位于记录平面108上的聚焦点的直径必须要够大，才能使得两道聚焦的光束均在透镜102的聚焦深度内。而两道重叠的光束产生的干涉条纹间距T＝λ/sinθ可通过改变棱镜107的角度加以调整，干涉条纹的方向则可通过旋转包含棱镜104及棱镜107棱镜组来决定。这种早期的设计包含下列几项问题： 

（1）所需的聚焦深度导致在记录平面上形成过大的光点； 

（2）由于两道激光光束的光学路径并不等长，因此系统所使用的激光光束需要较大的相干长度； 

（3）光束射在记录平面上的形状为不均匀的圆形； 

（4）相邻光栅点的干涉条纹不连续。 

基于以上的缺点，该一早期点矩阵光栅记录系统的分辨率仅能达到400dpi，并且光栅的衍射效率不是很高。 

图2为另一种记录点矩阵光栅全息片系统。一道激光光束201通过反射镜202导向分光镜203，然后分成两道光束204及205，其中光束205射向棱镜206。该系统通过多加上一些棱镜207、208、209及210，使得左右两道光束的路径等长，以降低对激光光源的高相干性要求。透镜213同时将两道光束204及205聚焦于记录平面214上，该记录平面214上的聚焦光点直径为δ=λF/d其中λ为激光的波长，F为透镜213的焦距，d为激光光束的直径。假设此系统所需光点直径δ=10μm且λ＝0.5μm，可得知F/d应为20。相对的条纹间距T=λ/2sinθ,因两道光束分别与光轴间夹角均为θ。由图2可知焦距F及透镜213的直径亦存在如下关系式：tanθ＝D/2F。如果希望得到条纹间距T=1μm, 则衍射角需为14.5°，此焦距决定透镜213必须是一f-2透镜。在该点矩阵系统中，棱镜211及212要能一致上下移动以改变干涉角度θ，并进而改变条纹间距。虽然此系统已略为改善图1系统的部分缺点，但在光点形状、光点均匀性及条纹连续性上仍有待继续努力。