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