ฮอโลแกรม

ประวัติ  การผลิต  และ การประยุกต์ใช้

โดย ดร.วิริยะ ชูปวีณ  ประธาน

บริษัทแอเชอร์ โฟโทนิคส์จำกัด

 

คำนำ

ประเทศไทยได้มีการนำฮอโลแกรมเข้ามาใช้ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 80 ซึ่งในปัจจุบันเราได้พบเห็นการใช้ฮอโลแกรมอย่างแพร่หลาย

จุดประสงค์ในการใช้งานของฮอโลแกรมมีอยู่มากมายตัวอย่างเช่น ใช้ในการป้องกันการปลอมแปลงของเอกสาร ธนบัตร และบัตรประจำตัวต่างๆ การปกป้องลิขสิทธิ์ของสินค้าแบรนด์แนมต่างๆ การตกแต่งสิ่งบรรจุภัณฑ์ การส่งเสริมการขายเช่นคูปอง หรือ สลากต่างๆ เป็นต้น แต่การใช้ฮอโลแกรมที่พบเห็นมากที่สุด อาจแบ่งได้ 2 ประเภท คือ การป้องกันการปลอมแปลงของเอกสาร สินค้า และ การใช้ตกแต่งบรรจุภัณฑ์ต่างๆ

ฮอโลแกรมที่ใช้ในประเทศไทยที่ผ่านมาล้วนแต่นำเข้ามาจากต่างประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกา ยุโรป ไต้หวัน และ ประเทศจีน ในปี พ.ศ. 2543 เมื่อบริษัทแอเชอร์โฟโทนิคส์ จำกัด ได้ก่อตั้งขึ้น อุตสาหกรรมการผลิตฮอโลแกรมในประเทศไทย จึงได้เริ่มขึ้น ทั้งนี้มีจุดประสงค์ในการผลิตเพื่อทดแทนการนำเข้า และปัจจุบันได้ส่งออกไปจำหน่ายยังต่างประเทศด้วย

ประวัติโดยย่อของฮอโลแกรม

เทคโนโลยีฮอโลแกรมถือกำเนิด ในปี พศ. 2491 โดยมีนักวิทยาศาสตร์ที่ได้รับรางวัลโนเบิล ชื่อ ดร. เดนนิส กาบอร์ เป็นผู้คิดค้นประดิษฐ์ฮอโลแกรมขึ้นเป็นชิ้นแรก [1] เพื่อใช้ในการบันทึก และแสดงรูปภาพ ในลักษณะคลื่นแสง แต่คุณภาพของฮอโลแกรมในสมัยนั้น ยังมีความจำกัด เพราะยังไม่มีแหล่งจ่ายแสงที่มีคุณสมบัติที่ดีพอ ต่อมาในปี พศ. 2502  ได้มีการคิดค้นเลเซอร์ได้สำเร็จ  3 ปีหลังจากนั้น ใน พศ. 2505 นักวิทยาศาสตร์ชื่อ E. N. Leith และ J. Upatnieks [2] จากมหาวิทยาลัย มิชิแกน ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้ดัดแปลงและพัฒนา เทคโนโลยีฮอโลแกรมให้สามารถแสดงรูปภาพสามมิติจากฮอโลแกรมที่มีทั้งความลึกและความกว้าง และเปลี่ยนแปลงไปตามมุมมองได้อย่างมหัศจรรย์

หลังจากนั้นได้มีการวิจัยและคิดค้นเทคโนโลยีและวัสดุต่างๆมากมาย เพื่อพัฒนาฮอโลแกรมให้เป็นสื่อใหม่ในการบันทึก การจัดเก็บและการแสดงรูปภาพ และข้อมูล ซึ่งไม่เคยมีมาก่อน ในจำนวนเทคโนโลยีฮอโลแกรมต่างๆนี้ สำหรับอุตสาหกรรมฮอโลแกรม มีฮอโลแกรมสายรุ้ง (Rainbow Hologram) ของ ดร. S.A. Benton จากบริษัทโพลาลอยด์ [3]  ซึ่งได้ประดิษฐ์ขึ้นใน พ.ศ. 2512 และ ฮอโลแกรมแบบ ดอทเมทริก (Dot Matrix Hologram)  ซึ่งนำเสนอโดยหลายบุคคลและหลายบริษัท ระหว่างทศวรรษที่ 80  และ 90  ไปพร้อมๆกับการวิวัฒนาการของวิชาฮอโลแกรม นอกจากนี้ยังมีการคิดค้นและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตฮอโลแกรมเพื่อเป็นอุตสาหกรรมอีกด้วย

การพิมพ์สลักฮอโลแกรม เป็นเทคโนโลยีการผลิตที่นิยมสูงสุด เทคโนโลยีนี้ได้พัฒนาขึ้นมาในปลายทศวรรษที่ 70  ซึ่งวิธีนี้สามารถผลิตฮอโลแกรมคุณภาพสูงได้อย่างรวดเร็วและเป็นจำนวนมาก โดยวิธีทำสำเนาจากต้นแม่แบบฮอโลแกรม (Master Hologram) ในลักษณะลวดลายสลัก โดยปราศจากหมึกพิมพ์ใดๆทั้งสิ้น  ฮอโลแกรมสลักได้ถูกนำมาใช้ในการป้องกันการปลอมแปลงอย่างจริงจังเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2525 บนเครดิตการ์ดวีซ่า (Visa Card)  ในประเทศสหรัฐอเมริกา โดยทั่วไปแล้วการประยุกต์ใช้ครั้งนั้น นับเป็นจุดริเริ่มของอุตสาหกรรมฮอโลแกรม จึงนับได้ว่าจนถึงวันนี้ อุตสาหกรรมฮอโลแกรมได้มีอายุ มาเป็นเวลา 30 ปี พอดี

ประเทศไทยได้มีโรงงานต้นแบบการผลิตฮอโลแกรมสลักในปี 2537 ซึ่งดร.วิริยะ ชูปวีณ (ปัจจุบันดำรงตำแหน่งประธานบริษัทฯ) เป็นผู้ริเริ่ม และก่อตั้งโรงงานต้นแบบนี้ที่ Electro-Optics Lab  ซึ่งขณะนั้นสังกัดศูนย์อิเล็กทรอนิคส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (NECTEC) กระทรวงวิทยาศาสตร์ โดยใช้อาคารและสถานที่ของสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (KMITL) ในโครงการนี้ดร.วิริยะได้นำเทคโนโลยีเพื่อการผลิตฮอโลแกรมสลักสู่ประเทศไทยเป็นครั้งแรก ความสำเร็จของโครงการนี้ได้เป็นที่ยอมรับในระดับนานาชาติ และใน พ.ศ. 2540 ประเทศไทยได้จัดเป็น 1 ใน 16 ประเทศของโลกที่มีการผลิตฮอโลแกรมสลักเป็นอุตสาหกรรม และได้รับการลงพิมพ์ในหนังสือ Holography Market Place ซึ่งเป็นหนังสือที่มีชื่อเสียงทางอุตสาหกรรมฮอโลแกรมของโลกฉบับหนึ่ง [4]

หลักการพื้นฐานของฮอโลแกรม

ฮอโลแกรมเป็นสื่อที่ใช้สำหรับจัดเก็บและแสดงรูปสามมิติ ซึ่งแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากสื่ออื่นๆ เช่นภาพถ่าย ภาพเขียน ภาพยนตร์ วีดีโอ ทีวี และจอคอมพิวเตอร์ เพราะไม่ใช้หมึกพิมพ์ แผ่นกรองแสง หรือจอภาพใดๆทั้งสิ้น รูปสามมิติของฮอโลแกรมนี้จะมองเห็นได้ก็ต่อเมื่อมีแสงส่องในมุมที่ถูกต้อง ในกระบวนการการผลิตฮอโลแกรมสลัก  สีต่างๆ และความลึก ความกว้างของภาพสำเนาสามมิติที่ได้ จะเกิดขึ้นพร้อมกันจากการพิมพ์สลักเพียงครั้งเดียวเท่านั้น

ภาพที่ 1 และภาพที่ 2 แสดงความแตกต่างของวิธีการบันทึกภาพถ่ายและการบันทึกภาพฮอโลแกรม  จากภาพที่ 2  จะเห็นได้ว่าในการบันทึกฮอโลแกรมต้องมีคลื่นแสง 2 คลื่น คลื่นหนึ่งมาจากวัตถุที่ต้องการถ่ายบันทึก ส่วนอีกคลื่นหนึ่งมาจากเครื่องเลเซอร์ คลื่นแสงทั้งสองนี้จะถูกจัดให้เป็นระบบแสง เพื่อให้ตกกระทบอยู่บนแผ่นฟิล์มไวแสง และเป็นการบันทึกฮอโลแกรม ผลของการบันทึกจะปรากฏเป็นข้อมูลที่มีความถี่ละเอียดมาก ประมาณ 50000 ถึง 150000 DPI ในขณะที่เครื่องพิมพ์คอมพิวเตอร์โดยทั่วไปมีความละเอียดประมาณ 600 ถึง 1200 DPI เท่านั้น

เมื่อเปรียบเทียบแล้ว การแสดงภาพสามมิติจากฮอโลแกรมนั้น ง่ายกว่ากระบวนการบันทึกฮอโลแกรมมากมาย จะเห็นได้จากภาพที่ 3 เมื่อใช้แสงจากหลอดไฟส่องฮอโลแกรม ในลักษณะที่คล้ายคลึงกับการใช้แสงเลเซอร์ในการบันทึกฮอโลแกรม ดังแสดงไว้ในภาพที่ 2 ก็จะสามารถมองเห็นรูปภาพสามมิติ แต่อย่างไรก็ตามขนาดและสีของหลอดไฟจะมีผลต่อความสว่าง ความคมชัดและสีสันของรูปฮอโลแกรมที่เห็นด้วย กล่าวคือ ถ้าใช้หลอดไฟแบบยาวเช่นหลอดนีออน จะเห็นรูปและสี ของฮอโลแกรมไม่คมชัด เท่ากับการใช้หลอดแบบดาวน์ไลท์ หรือสปอตไลท์

ภาพที่ 4 เป็นภาพที่ถ่ายจากกล้อง Electron Microscope แสดงภาพขยาย 10000 เท่า ของพื้นผิวฮอโลแกรมสลัก  จะเห็นได้ว่ารายละเอียดของข้อมูลมีลักษณะคล้ายคลื่น หรือเส้นบะหมี่แห้งสำเร็จรูป  ซึ่งมีความถี่ และมีความลึก ความถี่ของลายเส้นขวางแสดงข้อมูลที่เกี่ยวกับสีของวัตถุที่บันทึก ส่วนรอยหยักของเส้นขวางแสดงถึงรูปทรงสามมิติ ของวัตถุที่บันทึกเอาไว้ ส่วนความเรียบ และความคมชัดของเงาคลื่นสีดำแสดงถึงคุณภาพของการบันทึกภาพฮอโลแกรม


กระบวนการผลิต

โดยหลักการแล้วฮอโลแกรมทุกชนิดสามารถทำการสำเนาได้ทั้งสิ้น อาจทำโดยวิธีการส่องแสง (Light Exposure) หรือ ใช้วิธีพิมพ์สลัก (Embossing) ในอุตสาหกรรมปัจจุบันนิยมใช้วิธีพิมพ์สลัก (Hologram Embossing) โดยเริ่มจากการทำต้นแม่แบบฮอโลแกรม (Master Hologram) จากนั้นจึงทำแม่พิมพ์โลหะ (Shim/Stamper) โดยวิธีการชุบนิเกิ้ล (Nickel Electroforming Process) หลังจากนั้นจึงใช้แม่พิมพ์โลหะนี้ไปพิมพ์สลักบนฟิล์มพลาสติก เช่น PET, BOPP, PVC เป็นต้น ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะแตกต่างกันตามความต้องการของการใช้งาน  กระบวนการนี้สามารถสรุปตามขั้นตอนดัง ภาพที่ 5 (Figure 5)

FIG. 5   A FLOWCHART SHOWING A MANUFACTURE PROCESS OF EMBOSSED HOLOGRAMS.

ผลิตภัณฑ์และแนวโน้มของตลาด

ผลิตภัณฑ์ของฮอโลแกรมนับวันยิ่งจะได้รับความนิยม และเพิ่มความหลากหลายขึ้นทุกวัน อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันนี้เราสามารถแบ่งฮอโลแกรมออกเป็น 3 ประเภทใหญ่ๆ คือ 1. ฟิล์มฮอโลแกรม 2. ฟอยล์ฮอโลแกรม และ 3. กระดาษฮอโลแกรม ใน 3 ประเภทนี้ยังสามารถแบ่งออกเป็น แบบใสโปร่งแสง (Transparent) และ แบบเคลือบอลูมิเนียม (Aluminum-Metallized) หรือแบ่งตามลักษณะของกาวที่ใช้ เช่นฟอยล์ฮอทแสตมป์ (Hot Stamping Foil) หรือ กาวเหนียวแบบทำฉลาก (Pressure Sensitive Label) และฟิล์มสำหรับเคลือบ (Laminating Film)

ถึงแม้สถานะการณ์ทางเศรษฐกิจจะมีความผันผวนอย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมฮอโลแกรมของโลกได้เติบโตและพัฒนาอย่างต่อเนื่องตลอด 30 ปีที่ผ่านมา ทั้งนี้เป็นเพราะความต้องการทางด้านการป้องกันการปลอมแปลง และความต้องการทางด้านบรรจุภัณฑ์ ได้ขยายตัวอย่างต่อเนื่องนั่นเอง

REFERENCES

  1. D. Gabor, “A New Microscope Principle,” Nature 161, 777 (1948).
  2. E.N. Leith and J. Upatnieks, “Reconstructed Wavefronts and Communication Theory,” J. Opt. Soc. Amer. 53, 1123 (1962).
  3. S.A. Benton, “Hologram Reconstruction with Extended Light Sources,” J. Opt. Soc. Amer. 59, 1545 (1969).
  4. Holography Market Place, 6th Ed., ed. by F. Ross and A. Rhody, pp. 174-5 (1997).