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冬奥纪念钞光学视窗之“维基揭秘”(上)


今天,距北京冬奥会还有22天了, 近日,中国人民银行发行了近2亿套第24届冬季奥林匹克运动会纪念钞,受到广大收藏爱好者的极大追捧,成为印钞行业、钱币收藏圈的热议话题。

 

冬奥会纪念币防伪

图片来自“中国印刷造币”公众号

 

这套冬奥钞的设计美学品鉴已经有大量的文章见著于网络,苏州印象作为国内知名的光学防伪设计制造商仅从技术专业角度为大家揭秘冬奥纪念钞光学视窗部分的核心技术内容,并声明如下:

 

1、本技术揭秘是一种非官方的民间性质的解读、判断,没有获得任何授权。

2、本次揭秘只涉及光学视窗部分,不涉及光学防伪油墨、雕版、荧光、水印、数字等其他印钞技术。

3、钞币印制涉及国家安全,我们只解读部分公开易见的一线光学印制技术,不涉及保密的二线、三线安全技术内容。

4、本文可能存在个人观点错误和技术表述表述规范性问题。

5、本文如有侵权、违规请联系本号编辑予以修改或删除。

 

冬奥钞光学视窗定性

一种超高精度的纳米光学印制技术,是一款集衍射光学、折射光学、Motion光学、真空薄膜光学,波导光学技术为一体,采用了3D纳米光刻、零对零蚀刻、多频率微纳米结构叠加等工艺技术打造的无油墨光学印刷标志性工程,可能当今是光学安全防伪行业技术工艺的天 花 板。 

 

    虽然在“中国印钞造币”等官网上仍然把这个光学视窗称之为“全息效果”,这迎合了国际安全印务领域的习惯称法(Holographic),但事实上冬奥钞光学视窗设计已经完全超出了全息技术定义的理论范畴和技术界限,是一款不折不扣的微纳光学结构色全新技术.

 

冬奥会防伪纪念币

图片来自苏州印象

 

外 观 解 密

 

光学视窗是构筑在一张透明的塑料薄膜上,这是构建微纳光学制造的基础,其优点是不但能够形成透明的“窗口”,而且塑料薄膜的表面平整度远高于纸币,有利于微纳光学结构的分布平整排列,能够完美呈现光学设计细节效果。

 

透视窗口和非透视区边缘过渡平滑规正,并且有独立“雪花”漂浮于窗口,精细的光衍射线条贯穿于窗口,这些“雪花”和线条与光学微纳结构严格套位精准。

 

这项技术国际上称之为“ZERO TO ZERO”技术,也就是零误差精准套位蚀刻技术。(国内某些人叫做“零对零洗铝”,虽然名称土得掉渣,但一看也能明白),这可能是咱们国内第一次大规模应用这项技术,实属不易,算是一次重要的突破。

 

冬奥会纪念币防伪技术

图片来自苏州印象

 

第二个令人惊艳的是光学色彩,传统人们对“全息”效果的印象是太多的彩虹变色,从一开始的新奇到后来的司空见惯,再到后来的感觉繁杂,不庄重,太多低幼儿童气息,这也是审美的进化,感觉到素雅的色彩更符合审美的需求,随着技术的进步,结构色也发生了不少的“进化”,冬奥钞的设计引入了当代先进的亚波长微纳光栅结构技术,配合特殊的真空光学膜系设计,让冬奥钞上的群山,飞雪展现出一种神秘和绚丽、特别是相对稳定的光学色彩。

 

冬奥会纪念币防伪效果

图片来自苏州印象

 

金属浮雕(行业俗称“铂金浮雕”)是当下最流行的光学效果应用,广泛用于烟草包装、酒类及药妆产品包装防伪(号称防伪),此次冬奥钞上也运用了金属浮雕技术,令人惊叹的是,冬奥钞上的金属浮雕色彩已经不是“铂金浮雕”,而变成了“彩金浮雕”,这项技术可是真正的“太  难  了……”

 

该技术的难点是在微米结构上堆叠纳米结构,形象地比喻就是在刀锋口上再做微雕锯齿口,在每一片菲涅尔化的斜坡切片上再进行微纳结构加工,光刻母版加工工艺要求非常高。

 

冬奥会纪念币光学防伪

图片来自苏州印象

 

高潮总是留在后面,要称本次冬奥钞光学安全技术的最大亮点,也就是女王皇冠上的明珠,那就是要属于首次国产化亮相的集成光学3DMotion成像技术,而且我们认为,这次是一下子冲到了世界光学安全防伪技术的前沿,关键是大规模量产了,这正是不鸣则已,一鸣惊人!

 

动态图片来自苏州印象

 

该技术的独到之处是规避了某些发达大国惯用的技术工艺,采用微纳设计和技术工艺构建了一个独特的一维信息压缩和二维透镜集成放大的单侧方向的“空中楼阁”,这一奇思妙想和创造性的发明规避了行业量产存在↑↙↓→♂♀(此处省略20字)的重大难题,实现了高速度、低成本的量产化需求,更关键的是可以方便完美的和传统的DOVID可变衍射光学设计相结合,成为率先量产化的折衍混合型光学高安全防伪产品。此举,将中国光学安全技术拉到了世界的最前列。充分展现了中国印钞造币国家队的综合实力和水平。

 

同期发行的另一张纪念钞是采用的纸质材料,采用局部滚烫光学安全带工艺,在视觉上呈现的是一个局部光学图像和印刷的融合,由于纸质材料的表面粗糙度相对于塑料薄膜的平整度对光学衍射和反射面的影响还是完全不同的,与透明塑料冬奥钞相比在技术上有较大的相似性,因此不在此赘述。

 

 

图片来自苏州印象

 

小  结

总之,中国印刷造币这支国家队,借北京冬奥会这次东风,放了一颗“卫星”,至少在光学安全印制领域具有突破性里程碑意义,终于可以在世界光学安全防伪同行面前昂首面对,以实力的地位同世界各国的同行平等交流了,这是一件可喜可贺的事情。

 

正如航天领域的火箭卫星研制发射,除了实现其本身的任务使命之外,可以拉动其他相关领域、行业的技术进步,拉动一系列新兴的产业发展,这也是冬奥钞光学视窗成功意义所在。但从目前来说光学安全防伪行业有其行业的特殊性,很多技术信息还不便于公开披露,有的甚至属于国家秘密。

 

随着时代的发展,很多的技术工艺可以延伸到更广泛的应用领域,例如绿色环保的无油墨印刷,能够降低油墨容剂的挥发性排放,减少能耗,避免印刷溶剂、重金属残留,发挥更大范围的安全价值,参与并推进国家制定的“碳达峰”和“碳中和”战略目标实现,这应该成为微纳光学结构印制行业每一个从业者的使命和目标。

 

无油墨印刷包装

光学金属顶盖

图片来自苏州印象

 

当前,国内以激光全息为基础的微纳光学结构色制造发展速度快,规模越来越大,核心光刻制版设备更新升级非常迅猛,新技术层出不穷,产品应用从原来的以防伪功能为核心转变成防伪+美观装饰性能为主流,应用领域涉及烟草、酒类、食品、日化用品的印刷包装,并且正在向电子消费品、家电、汽车,居家用品等纯装饰领域发展。

 

图片来自苏州印象

 

春风十里桃花香,光学百年微纳彩,让我们借第24届冬季奥林匹克运动盛会,透过奥运纪念钞这个光学视窗,来饱览科技为人类生活带来的真美视界。

 

采用类菲涅尔微纳光学技术制作的北京冬奥会速滑馆:

 

图片来源于网络

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