Диссертация (Методы и оптико-электронные приборы для контроля качества защитных голограмм), страница 5

Конфокальныймикроскоп, имеющий высокий контраст, позволяет исследовать образцы иполучать информацию о размерах объектов исследования в трёх измерениях –высота, ширина и глубина.В современных приборах в качестве источников света широкоиспользуютсялазеры,монохроматичностьюобладающиеизлучения,авысокойдляинтенсивностьюуправлениявсейисистемой,формирования и хранения изображений, обработки результатов применяютсякомпьютеры.сканирующимиПоэтомутакиеконфокальнымиприборыназываютмикроскопамипредставлена функциональная схема ЛСКМ.ещё(ЛСКМ).лазернымиНаРис. 1.227Рис.

1.2. Функциональная схема лазерного сканирующего конфокальногомикроскопаБлагодаря такому устройству микроскопа можно получать изображенияочень тонких слоёв объекта – «оптические срезы». В памяти компьютеразаписывается серия оптических срезов, которые используются для объемнойреконструкцииСовременныеобъектаиконфокальныеполученияегомикроскопытрехмерногообычноизображения.имеютнесколькофотоприемных каналов, благодаря которым можно получать изображенияодновременно в нескольких спектральных диапазонах.Технические характеристики КФМ близки к характеристикам АСМ.В частности, лазерный сканирующий микроскоп модели 3D NS-3500 имеетследующие характеристики:− линейные размеры измеряемых образцов до 400 мкм ;− пространственное разрешение в плоскости образца 1 нм;− СКО погрешности измерения в плоскости 3 нм ;− пороговое разрешение по высоте 1 нм ;28− СКО погрешности измерения высоты рельефа 10 нм ;− диапазон измеряемых размеров по высоте рельефа 100 мкм ;− рабочее расстояние от 0,2 мм до 16,5 мм.Достоинством КФМ по сравнению с АСМ при контроле ЗГ являетсявозможность проведения измерений параметров не только открытого, но изакрытого микрорельефа.

В [26] приведено описание реализации такого методаконтроля ЗГ с использованием КФМ.1.6. Обзор аппаратуры для контроля защитных голограмм на основекосвенных измерений параметров микрорельефаКосвенные методы измерений, используемые при контроле ЗГ, основанына оценке параметров дифракционных решёток по результатам измеренияраспределения в дифракционной картине.Компанией ЗАО «Голографическая индустрия» [6] был разработанаппаратно-программный комплекс для объективного контроля качестварельефных голограмм, используемых в технологиях защиты различных типовпродукции. Аппаратная часть комплекса представляет собой дифрактометр (см.Рис.

1.3), включающий в себя систему измерения углового распределениядифракционной эффективности рельефных отражательных голограмм. Вкачестве показателей для оценки качества голографических изображенийиспользуются такие параметры, как интегральная и локальная дифракционнаяэффективность, а также угловое распределение главных максимумов вдифракционной картине.Рис.

1.3. Дифрактометр компании ЗАО «Голографическая индустрия»29Основные характеристики комплекса:погрешность измерения дифракционной эффективности...5%период контролируемых дифракционных решеток…………….(0,5…3) мкмНедостатки комплекса ЗАО «Голографическая индустрия»:1) управление дифрактометром производится вручную, а регистрацияполучаемых голографических изображений осуществляется с помощьюпростейшей видеокамеры низкого разрешения;2)дифрактометрпредназначендляизмерениядифракционнойэффективности в главных максимумах дифракционной картины, но непозволяет определить геометрические параметры микрорельефа на основеполученных измерений.Перечисленные недостатки ограничивают возможность применениякомплекса для автоматизированного контроля ЗГ и мастер-матриц.КомпанияпозволяющийSICK AGобнаруживатьвысокоскоростныхприменениямашинныхявляетсявыпускает[6]наличиециклах.упаковкаЗГоптико-электронныйприсортировкеНаиболееразличныхобъектовпопулярнойтоваровсприбор,вобластьюиспользованиемголограммных меток.

Принцип работы основан на регистрации приемникомдифрагированного на голограмме лазерного излучения.Компания Projectina AG (Швейцария) [6] выпускает оптико-электронноеоборудование «DOCUBOX Digital» (см. Рис. 1.4) для комплексной проверкиподлинности документов, содержащих ЗГ.30Рис. 1.4. Система «DOCUBOX Digital»В данной системе используется цветная ТВ-камера с матрицей1,45 мегапикселей с автофокусировкой; 12 источников оптического излучениясо светофильтрами, выделяющими 9 спектральных диапазонов, в которыхпроизводитсяконтроль.Предусмотренавозможностьрегистрацииголографических изображений с помощью цифрового ТВ-камеры.Компания Foster & Freeman [6] выпускает широкий спектр научныхприборов для криминалистических лабораторий.

В частности, комплексVSC 6000 (см. Рис. 1.5), предназначенный для проверки подлинностипаспортов,виз,идентификационныхкарт,представляетсобоймногофункциональную рабочую станцию, оснащенную системой обработкиизображений высокого разрешения. В состав комплекса входят: цифроваяцветная CCD камера форматом 5 мегапикселей с оптическим увеличениемобъектива до 100× и линейным полем до 210×160 мм; осветители, работающиев диапазоне от УФ до ИК; набор оптических фильтров.

Комплекс позволяетизмерять размеры ДР, углы дифракции, площадь голограмм.31Рис. 1.5. Комплекс VSC 6000В [38–40] приведено описание прибора «Регула 2303» (см. Рис. 1.6),которое предназначено для контроля подлинности ЗГ. Принцип действияприбора основан на косвенном измерении параметров дифракционныхрешеток, из которых состоят защитные голограммы, и получении оценки ееподлинности путём их сравнения с эталонными значениями.Рис.

1.6. Внешний вид прибора «Регула 2303»Прибор оснащен цифровой 5-ти мегапиксельной камерой и осветителем,представляющим собой матрицу полупроводниковых диодов белого цвета. Припроведении контроля имеется возможность включения любого источника светаиз матрицы в любой комбинации. Это необходимо для формированияразличных форм диаграмм направленности осветителя, обеспечивающих32требуемое визуализируемое голографическое изображение.

Осветитель можетвращаться вокруг объекта исследования в диапазоне до 360 градусов сдискретностью в 1 градус.Особенностью прибора является то, что на основе серии голографическихизображений, зарегистрированных при различных углах подсветки, извлекаетсяинформация о микроструктуре микрорельефа голограммы. Эта информацияпредставляется в виде двумерного массива, каждый пиксель которого являетсяэлементарной ДР, характеризуемой четырёхмерным вектором.

Составляющимиэтого вектора являются следующие параметры ДР: период, ориентация, угловойразмер главных максимумов дифракционной картины и дифракционнаяэффективность.Процедура контроля подлинности ЗГ осуществляет сравнение значенийкаждого из параметров в каждом пикселе от соответствующих значенийэталонной ЗГ, которые хранятся в базе данных. Как отмечается в [39], припринятии решения о подлинности образца ЗГ имеется возможность заданияпорога по значениям каждого из параметров ДР, а именно, периоду,ориентации, угловой селективности и дифракционной эффективности.Авторы [39] отмечают, что регистрация голографических изображенийпод разными углами позволяет получить объём информации о параметрахмикрорельефа ДР голограммы, достаточный для надёжной идентификацииподлинности ЗГ, но не приводят значения показателей, характеризующихдостоверность оценок подлинности ЗГ, получаемых при использовании этогоприбора.К сожалению, во всех известных автору публикациях, посвящённыхаппаратуре контроля качества ЗГ, в частности, контроля подлинности, неприводится значение показателей, характеризующих достоверность или какиелибо другие вероятностные показатели качества приборов данного типа.

Болеетого, не обнаружено публикаций по методике оценки качества ЗГ, кромеупоминания о сравнении с неким эталоном.33На основании выполненного обзора можно сделать вывод о том, что внастоящеевремяспециальнаяавтоматизированногоконтроляаппаратура,качестваЗГ,предназначеннаяневыпускаетсядляниотечественными, ни зарубежными компаниями.1.7. Постановка задачи исследований диссертационной работы1.7.1. Обоснование актуальности темы диссертацииНа основе обзора литературных источников в области контроля качестваЗГ можно констатировать:1)Известны методы для контроля качества ЗГ, основанные на прямыхи косвенных измерениях параметров, характеризующих микрорельеф ЗГ.2)Для контроля качества ЗГ в настоящее время используются методы,основанныенапрямыхизмеренияхпараметровмикрорельефасиспользованием универсальных приборов, в том числе, АСМ и КФМ, а такжесубъективные методы, основанные на экспертных оценках ЗГ.3)Существующая в настоящее время аппаратура, принцип действиякоторой основан на косвенных измерениях параметров микрорельефа,предназначена только для объективного контроля подлинности ЗГ, но некачества.4)Известные подходы к оценке качества ЗГ основаны на сравненииизмеренных параметров образца с параметрами эталонного образца.

Дляпринятия решения о качестве изготовления ЗГ требуется определить показателикачества и значение их предельно допустимых отклонений. Но изложениетакой методики в приложении к задаче контроля качества ЗГ пока не нашлодолжного отражения в опубликованных работах.5)В известных публикациях отсутствуют сведения о влияниислучайных отклонений реального профиля микрорельефа элементарных ДР отидеального профиля на значение их дифракционной эффективности, чтоограничивает возможности метода контроля качества ЗГ на основе косвенныхизмерений.34На основании изложенного можно сделать вывод о том, что в связи снерешённостью ряда научно-технических задач, в настоящее время отсутствуетнаучно обоснованная методика контроля качества ЗГ в процессе ихизготовления, а также специализированная аппаратура, предназначенная дляреализации такого контроля.