СПОСОБ ЗАЩИТЫ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ОТ ПОДДЕЛКИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК G07D5/00 B25H7/00 G02B5/18 A44C21/00 

Изобретение относится к способам защиты изделий, представляющих собой художественную, историческую или материальную ценность, от подделки и может быть использовано для предотвращения фальсификации на рынке торговли изделиями из благородных металлов.

Известные способы защиты ценных изделий от подделки заключаются в нанесении на поверхность изделия метки в виде подписи, знака, графического изображения или иной информации, состоящей, например, в придании материалу метки определенных свойств, известных только изготовителю метки.

Однако первые два вида метки являются легковоспроизводимыми, что способствует несанкционированному использованию метки и, как следствие, к подделке изделия.

Третий вид метки более информативен и может быть реализован в способе маркировки изделий с применением процесса фотолитографии (авт. свид. СССР N 406978, В 41 М 1/40, 1971), согласно которому для получения изображения на поверхности изделия ее покрывают слоем фоторезиста и экспонируют под гибким негативом, который перед экспонированием накладывают на поверхность изделия.

Однако в таком способе маркировки метка очень непрочно связана с материалом изделия, в связи с чем может быть достаточно легко отделена от его поверхности. Кроме того, рисунок метки может быть воспроизведен на изделии другими лицами, что создает предпосылки для подделки метки.

В связи с отмеченными недостатками указанный способ не нашел применения в технологии защиты ценных изделий от подделки, для которых информация, заложенная в метке, позволяет надежно различать изделия между собой, например, по признаку содержания благородных металлов.

Более перспективен способ защиты изделия от подделки путем придания материалу метки определенных свойств, известных только изготовителю метки.

Так, известен способ маркировки изделий (авт. свид. СССР N 1757864, В 25 Н 7/00, 1992), согласно которому на поверхность изделия наносят предварительно изготовленную метку из диэлектрического материала со структурными неоднородностями, образованными в пределах заданного контура. Эти структурные неоднородности представляют собой объемные системы капилляров, возникающие в диэлектрике при одновременном воздействии на него температурного поля и пучка электронов. Крепление метки на изделии можно осуществить различными путями, например, посредством клеевого соединения.

Так как характерную область неоднородности, ограниченную заданным контуром, повторить невозможно, то известный способ маркировки изделия надежно защищает метку от подделки. Однако при промышленной реализации способ требует изготовление большого количества меток и составления для них банка данных для идентификации изделий. Это существенно усложняет технологию маркировки изделия и делает необходимым использование дорогостоящего оборудования. Кроме того, метка может быть достаточно легко отделена от изделия и перенесена на другое изделие, что приведет к невозможности его идентификации.

Чтобы устранить последний недостаток, метку целесообразно выполнять в самом материале изделия в форме определенным образом изменяющейся поверхности с алгоритмом модуляции, известным только изготовителю метки.

Одним из таких путей является применение голографии для нанесения метки на поверхность изделия в виде микрорельефа с амплитуднофазовой модуляцией.

Однако до настоящего времени возможность формирования голографического микрорельефа на поверхности изделия органичивалась свойствами материала, в качестве которого использовались главным образом легкопрессующиеся полимерные материалы, например, поливинилкарбазол и поликарбонат (см. например, Оптическая голография, под ред. Г.Колфилда, М7: Мир, 1982, с. 465). Нанесение на металлическую поверхность голографической записи изображения известно только для изделия в виде фольги и неизвестно для массивных видов изделия, например, пластины, слитка и т.д. Это объясняется тем, что традиционный способ перенесения с помощью прессовки голографического микрорельефа на поверхность изделий из более твердых материалов, чем пластические материалы, не позволяет получить требуемое качество голограммы изображения метки.

Задачей изобретения является создание такого способа (вариантов) защиты массивных изделий (пластин, слитков и т.д.) из благородных металлов от подделки, при осуществлении которого значительно увеличивается информативность защитной метки, усложняется процедура ее копирования непосредственно с поверхности изделия, а также не допускается несанкционированное использование метки.

Задача изобретения решается тем, что в способе защиты изделий из благородных металлов от подделки, заключающемся в нанесении на поверхность изделия информационной метки с возможностью ее последующей визуальной идентификации, согласно изобретению метку на металлической поверхности изделия формируют в виде голографического микрорельефа с участками макрорельефа, а идентификацию изображения метки осуществляют, помещая ее голограмму в поле восстанавливающей волны.

Участки макрорельефа целесообразно формировать электроискровым способом.

Задача изобретения решается также тем, что в способе защиты изделий из благородных металлов от подделки согласно изобретению метку на металлическую поверхность наносят в виде составной голограммы, для чего формируют голографический микрорельеф рисунка метки, на котором выполняют скрытое изображение в виде кодированной голограммы, а идентификацию метки осуществляют путем визуализации скрытого изображения, для чего помещают составную голограмму метки в оптическое поле волны, восстанавливающей кодированную голограмму.

Кодированную голограмму на голографическом микрорельефе рисунка метки можно формировать с применением нескольких опорных пучков точечных источников, имеющих заданное расположение в пространстве. В этом случае восстанавливающую волну при идентификации метки получают, помещая когерентные источники света в те же точки, в которых располагались опорные пучки.

Кодированную голограмму на голографическом микрорельефе рисунка метки моно формировать в виде синтезированной мультиплексной голограммы, состоящей из совокупности голограмм каждого символа скрытого изображения. В этом случае отдельные голограммы символов скрытого изображения метки получают путем удаления гребней микрорельефа в микроучастках, которые в совокупности формируют негативный образ двумерного фурье-преобразования символа скрытого изображения.

Кодированную голограмму метки можно замаскировать путем нанесения на нее другой мультиплексной голограммы, состоящей из голограмм нескольких изображений. Для визуализации скрытого изображения в этом случае используют предварительно изготовленную амплитудную или фазовую кодовую маску с окнами прозрачности для лучей скрытого изображения.

Задача изобретения решается также тем, что в способе защиты изделий из благородных металлов от подделки согласно изобретению метку на металлической поверхности формируют в виде голографического микрорельефа, на который наносят пленочное покрытие из аморфного алмазоподобного вещества, а идентификацию изображения метки осуществляют, помещая ее голограмму в поле восстанавливающей волны. При нанесении пленочного покрытия толщину пленки на гребнях микрорельефа выполняют меньше толщины пленки на его бороздах.

Задача изобретения решается также тем, что в способе защиты изделий из благородных металлов от подделки согласно изобретению метку на металлической поверхности формируют в виде мультиплексной составной голограммы, микрорельефы частей которой пространственно сдвинуты друг относительно друга на расстояние, меньшее длины восстанавливающей волны, далее на несколько частей составной голограммы наносят прозрачную пленку диэлектрика таким образом, чтобы при визуальной идентификации метки в восстанавливающей волне компенсировать сдвиг составных частей изображения метки.

Приведенные выше признаки относятся к группе изобретений, связанных единым авторским замыслом, причем эту группу изобретений составляют объекты одного вида и одинакового назначения. Совокупность технических результатов всех изобретений группы позволяет решить поставленную задачу, и в то же время для каждой совокупности технических результатов отдельного изобретения имеет место совпадение в отношении части отдельных технических результатов, что является необходимым условием для изобретения, представленного вариантами.

Так в отношении первого варианта способа комбинация микро- и макрорельефа позволяет восстановить изображение метки в рассеянном свете, а также усложняет несанкционированное воспроизведение метки на изделии методами гальванопластики.

Во втором варианте способа выполнение скрытого изображения в виде кодированной голограммы на голографическом микрорельефе рисунка метки, не только усложняет несанкционированное воспроизведение метки на изделии, но и не позволяет осуществить визуальную идентификацию метки без специальных для этого средств.

В третьем и четвертом вариантах способа нанесение на голографический микрорельеф метки пленочного покрытия из аморфного алмазоподобного вещества, кроме отмеченной выше сложности несанкционированного воспроизведения метки на изделии, обеспечивает защиту самой метки от повреждения и полностью исключает непосредственное копирование метки методом гальванопластики. При этом в третьем варианте способа дополнительно увеличивается яркость изображения.

Предложенный способ защиты изделий из благородных металлов от подделки может быть осуществлен с помощью известных средств, что обеспечивает выполнение требования патентоспособности предложения по критерию "промышленная применимость".

Далее изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 приведена идентификация метки с помощью нескольких восстанавливающих источников света; на фиг. 2 и 3 схема, поясняющая получение символа скрытого изображения; на фиг. 4 идентификация метки с помощью амплитудной маски.

Общими операциями всех четырех вариантов способа является формирование на поверхности изделия из благородного металла голографического микрорельефа метки, который при освещении восстанавливающей волной света позволяет визуализировать заложенное в метке изображение.

Формирование голографического микрорельефа на поверхности изделия можно осуществить прессованием с помощью матрицы, рабочая поверхность которой выполнена в виде стальной пластины с требуемым голографическим микрорельефом на ее поверхности. В свою очередь формирование голографического микрорельефа на стальной поверхности матрицы осуществляют следующим образом.

На стальную пластину наносят центрифугированием фоторезист толщиной 1-2 мкм, затем методом ионно-лучевого травления в среде аргона фоторезист равномерно стравливают до толщины 0,5-1,0 мкм. После этого с помощью обычной аппаратуры, используемой для голографической записи изображения, в слое фоторезиста получают микрорельеф с характерным размером 0,1-0,8 мкм. Полученный микрорельеф является результатом регистрации в слое фоторезиста интерференционной картины дифрагируемых объектной волны и опорной волны, освещающей метку, для которой производится голографическая запись. Далее производят ионно-лучевое травление стали, незащищенной резистом, ионами аргона в вакууме. Степень распыления маски из фоторезиста по отношению к материалу пластины регулируют температурой обрабатываемой поверхности. После завершения операции травления и удаления остатка фоторезиста поверхность стальной пластины пример вид голографического микрорельефа, образованного гребнями и бороздами в материале пластины.

Можно сформировать голографический микрорельеф на поверхности металлического слитка, не прибегая к прессованию, для чего поверхность изделия в требуемом месте расположения метки следует подвергнуть той последовательности операций, которая описана выше для формирования голографического микрорельефа на рабочей поверхности матрицы.

Описанные выше два случая формирования голографического микрорельефа на поверхности металла используются во всех четырех вариантах способа.

В первом варианте способа после формирования на поверхности изделия голографического микрорельефа метки на этом же рельефе образуют участки макрорельефа толщиной, значительно превышающей (в 1000 раз и более) характерные размеры голографического микрорельефа. Эта операция может быть осуществлена с помощью известных средств, например, электроискровым способом на прошивном станке. Можно не разделять во времени получение обоих видов рельефа в метке, если ее переносить на поверхность слитка прессованием с помощью матрицы.

Наличие в микрорельефе метки макроструктуры позволяет при любом освещении и угле зрения определить расположение метки на поверхности изделия, однако визуальную идентификацию всего изображения метки осуществляют в ограниченном поле зрения, что характерно для восстановления изображения по его голографической записи. Наиболее полного воспроизведения заложенной информации достигают, освещая метку когерентным светом лазера.

Подделка метки путем ее копирования методом гальванопластики, широко применяемым для тиражирования голограмм, существенно осложняется из-за несоизмеримости размеров микро- и макро рельефов, что не позволяет с помощью изготовленной матрицы получить точное воспроизведение комбинации голографической записи и макроскопического рельефа на поверхности благородного металла. Это обусловлено тем, что указанная несоизмеримость рельефов препятствует созданию равномерного усилия прессования на всей площади метки, приводят к значительному уменьшению прессующего усилия со стороны матрицы на стыке частей комбинированного рельефа ее рабочей поверхности.

При осуществлении второго варианта способа метку на изделии выполняют в виде составной голограммы, для чего одним из указанных выше путей, используемых для нанесения голографического микрорельефа на металлическую поверхность, вначале формируют голографический микрорельеф рисунка метки, на котором после или одновременно с формированием микрорельефа, образуют скрытое изображение в виде кодированной голограммы, которая требует, чтобы для получения восстановленного изображения без каких-либо искажений восстанавливающая волна была идентична опорной (см. например, Оптическая голография, под ред. Г.Колфилда, т.1, М. Мир, 1982, с. 146).

Такую кодированную голограмму можно получить с помощью нескольких опорных пучков когерентных точечных источников, имеющих заданное расположение в пространстве, или в виде синтезированной мультиплексной голограммы, состоящей из совокупности голограмм каждого символа скрытого изображения (там же с. 206). Синтезированная голограмма является голограммой псевдообъекта, так как может быть получена без его участия с привлечением известных математических методов и использованием ЭВМ (там же, с. 225). В качестве синтезированной голограммы можно использовать голограмму Фурье, позволяющую путем фурье-преобразования голограммы получить изображение объекта (там же, с. 1).

В том случае, когда кодированную голограмму получают посредством нескольких опорных пучков точечных источников, имеющих заданное расположение в пространстве, скрытое изображение формируют на этапе получения голографического микрорельефа рисунка метки.

Для идентификации метки ее голограмму, содержащую скрытое изображение, помещают в оптическое поле восстанавливающей волны, образованное таким же количеством точечных когерентных источников света и так же расположенных в пространстве, как это имело место для опорных пучков на этапе голографической записи скрытого изображения (фиг. 1). При этом визуализация скрытого изображения достигается в очень ограниченном поле зрения, которое может быть получено только изготовителем метки и недоступно для реализации при ее несанкционированном использовании. В последнем случае, например, при восстановлении скрытого изображения одним пучком когерентного излучения, будет наблюдаться лишь размытое пятно, не несущее полезной информации. Таким образом, расположение в пространстве точечных источников восстанавливающей волны является ключом к коду для визуализации скрытого изображения.

В случае, когда кодированную голограмму получают в виде синтезированной голограммы Фурье, скрытое изображение формируют после получения голографического микрорельефа рисунка метки. При этом производят удаление гребней микрорельефа в микроучастках, которые в совокупности составляют негативный образ двумерного фурье-преобразования символа скрытого изображения. Удаление необходимых кусочков гребней микрорельефа производят сфокусированным лучом ионного аргонового лазера на всю площадь скрытого изображения, формируя таким образом мультиплексную голограмму, состоящую из совокупности голограмм каждого символа скрытого изображения. В качестве примера на фиг. 2 и 3 приведена схема, поясняющая получения символа скрытого изображения в виде квадрата. На фиг. 2 приведен график модуль Фурье-образа квадрата, а на фиг. 3 показан его голографический микрорельеф, где удаленные области микрорельефа, соответствующие негативному образу двумерного фурье-преобразования, показаны черным цветом, а оставленные области белым.

Так же, как и в предыдущем случае, для идентификации метки ее голограмму, содержащую скрытое изображение, помещают в оптическое поле волны, восстанавливающей кодированную голограмму. В отличие от предыдущего случая для этого используют один источник когерентного излучения, который размещают в Фурье-плоскости голограммы (т.е. плоскости, параллельной поверхности голограммы и содержащей как источник восстанавливающей волны, так и опорной) в точке, в которой должен быть расположен опорный псевдоисточник, координаты которого вычисляются по известной методике на этапе получения скрытого изображения. При выполнении этих условий в плоскости расположения восстанавливающего источника формируется четкое, скрытое до этого изображение. Несанкционированное использование метки для рассмотренного вида голограммы скрытого изображения еще более чем в предыдущем случае, затруднено тем, что значительно больше ограничено поле зрения, которое может быть реализовано только самим изготовителем метки. В случае несанкционированного использования метки при ее идентификации, например, в некогерентном свете, скрытое изображение не воспроизводится. При освещении метки когерентным светом будет наблюдаться благодаря свойствам Фурье-голограммы размытое пятно. И только при освещении метки когерентным светом из точки, лежащей в Фурье-плоскости, в этой же плоскости воспроизводится скрытое изображение.

В рассматриваемом варианте способа на этапе формирования голографического микрорельефа рисунка метки кодированную голограмму метки можно замаскировать путем нанесения на нее другой, мультиплексной голограммы, состоящей из голограмм нескольких изображений. Маскирующий эффект мультиплексной голограммы проявляется в том, что при выполнении условий, необходимых для визуализации скрытого изображения, существующего в виде кодированной голограммы, полученной, например, с помощью нескольких опорных пучков или в виде Фурье-голограммы, как это осуществляется в предыдущих двух случаях способа, скрытое изображение не наблюдается. Визуализации скрытого изображения мешают дифрагируемые лучи отдельных голограмм, содержащихся в мультиплексной голограмме. Для того, чтобы осуществить идентификацию изображения метки, указанные лучи при визуализации скрытого изображения перекрывают амплитудной или фазовой кодовой маской с окнами прозрачности для лучей скрытого изображения. Такую маску изготовляют на этапе формирования голографического микрорельефа, при этом по известным методикам с помощью ЭВМ (там же, с. 141) определяют расположение тех участков гребней и борозд микрорельефа кодированной голограммы, которые в поле волны, восстанавливающей скрытое изображение, формируют в требуемом направлении его дифрагированные лучи, и находят распределение этих лучей в плоскости маски, где и выполняют окна прозрачности. При наблюдении микрорельефа через маску, расположенную на данном расстоянии от метки, непрозрачные участки маски поглощают лучи света, соответствующие мешающим (маскирующим) изображениям (см. фиг. 3), и наблюдатель видит четкое изображение, которое было скрытым.

В третьем варианте способа на голографический микрорельеф, образованный на поверхности изделия из благородного металла, наносят пленочное покрытие из аморфного алмазоподобного вещества толщиной, меньшей толщины голограммы. Покрытие это может быть получено посредством, например, ионоплазменного напыления углеродом. Покрывая голограмму тонким слоем и не нарушая структуры голографического микрорельефа, алмазорельефа, алмазоподобная пленка в то же время в силу высокой адгезии к благородным металлам и химической стойкости надежно защищает голографический микрорельеф метки от повреждения, а также препятствует его копированию, которое можно осуществить, например, например, методом гальванопластики. Все это делает практически невозможным несанкционированное тиражирование микрорельефа без его существенного нарушения и соответствующего искажения воспроизводимого изображения. Нанесение алмазоподобной пленки на микрорельеф производят при таких режимах, при которых толщина пленки на остриях гребней меньше, чем в бороздах, в результате чего увеличивается эффективная оптическая глубина борозды, так как коэффициент преломления алмазоподобной пленки равен 2,0-2,2, что дает возможность дополнительно кодировать метку. Отношение высоты микрорельефа, толщина и коэффициент преломления материала пленки позволяют регулировать яркость изображения метки и являются ключом при ее изготовлении.

В четвертом варианте способа голографический микрорельеф на поверхности изделия формируют в виде мультиплексной составной голограммы, микрорельефы частей которой пространственно сдвинуты друг относительно друга на расстояние, меньшее длины восстанавливающей волны. Далее на несколько частей составной голограммы наносят прозрачную пленку диэлектрика таким образом, чтобы при визуальной идентификации метки в восстанавливающей волне компенсировать сдвиг составных частей изображения метки.

В случае, например, когда мультиплексная голограмма состоит из двух голограмм, каждая из которых соответствует одной из двух частей изображения рисунка метки и указанный сдвиг составляет 1/4, где l-длина волны света, восстанавливающей изображение, между лучами света, приходящими в глаз наблюдателя или экран регистрирующего прибора от двух частей, будет существовать сдвиг фаз, равный π радиан. В области перекрытия лучей от двух частей лучи вследствие интерференции погасят друг друга, и на изображении будет наблюдаться темная полоса. Если нанести на одну часть микрорельефа, которая соответствует одной половине изображения, прозрачную пленку диэлектрика с показателем преломления n и толщиной d, определяемой соотношением d(n-1)= 1/4, то при освещении метки излучением с длиной волны 1 обе части изображения будут одинаково освещены и темная полоса на нем будет отсутствовать.

При попытке непосредственного копирования рельефа необходимо снять защитную пленку, поэтому скопированная метка будет восстанавливать изображение с темной полосой, свидетельствующей о том, что метка подделана. Тип диэлектрика, в качестве которого может быть использована описанная в третьем варианте способа аморфная алмазоподобная пленка, и толщина изготовленной из диэлектрика пленки, покрывающей часть рельефа, являются ключом изготовителя и могут изменяться от одной серии изделия к другой, что делает практически невыполнимой и экономически нецелесообразной попытку подделки указанной метки на изделии.

Сущность изобретения: описываются четыре способа защиты изделий из благородных металлов с помощью наносимой на изделие информационной метки. В период варианте способа на поверхность изделия наносят метку в виде комбинации голографического микрорельефа и макрорельефа. Во втором варианте на изделие наносят метку в виде кодированной голограммы. В третьем и четвертом вариантах способа на микрорельеф метки наносят защитное покрытие из аморфного алмазоподобного вещества. 4 с. и 6 з.п. ф-лы. 4 ил.

1. Способ защиты изделий из благородных металлов от подделки, заключающийся в нанесении на поверхность изделия информационной метки с возможностью ее последующей визуальной идентификации, отличающийся тем, что информационную метку на металлической поверхности изделия формируют в виде голографического микрорельефа с участками макрорельефа, а визуальную идентификацию изображения информационной метки осуществляют, помещая ее голограмму в поле восстанавливающей волны. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что участки макрорельефа формируют электроискровым способом. 3. Способ защиты изделий из благородных металлов от подделки, заключающийся в нанесении на поверхность изделия информационной метки с возможностью ее последующей визуальной идентификации, отличающийся тем, что информационную метку на металлической поверхности изделия наносят в виде составной голограммы, путем формирования голографического микрорельефа рисунка информационной метки, на котором выполняют скрытое изображение в виде кодированной голограммы, а идентификацию информационной метки осуществляют путем визуализации скрытого изображения, для чего помещают составную голограмму в оптическое поле волны, восстанавливающей кодированную голограмму. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что кодированную голограмму на голографическом микрорельефе рисунка информационной метки формируют с применением нескольких опорных точечных лучей когерентных источников, имеющих заданное расположение в пространстве, а восстанавливающую волну при идентификации информационной метки получают, помещая когерентные источники света в те же точки, в которых располагались опорные лучи точечных когерентных источников. 5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что кодированную голограмму на голографическом микрорельефе рисунка информационной метки формируют в виде синтезированной мультиплексной голограммы, состоящей из совокупности голограмм каждого символа скрытого изображения. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в синтезированной мультиплексной голограмме отдельные голограммы символов скрытого изображения информационной метки получают путем удаления гребней микрорельефа в микроучастках, которые в совокупности формируют негативный образ двумерного ферье-преобразования символа скрытого изображения. 7. Способ по пп. 3 6, отличающийся тем, что кодированную голограмму информационной метки маскируют путем нанесения на нее другой мультиплексной голограммы, состоящей из голограмм нескольких изображений, а для визуализации скрытого изображения используют предварительно изготовленную амплитудную или фазовую кодовую маску с окнами прозрачности для лучей скрытого изображения. 8. Способ защиты изделий из благородных металлов от подделки, заключающийся в нанесении на поверхность изделия информационной метки с возможностью ее последующей визуальной идентификации, отличающийся тем, что информационную метку на металлической поверхности изделия формируют в виде голографического микрорельефа, на который наносят пленочное покрытие из аморфного алмазоподобного вещества, а идентификацию изображения информационной метки осуществляют, помещая ее голограмму в поле восстанавливающей волны. 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что при нанесении пленочного покрытия толщину пленки на гребнях микрорельефа выполняют меньше толщины пленки на его бороздах. 10. Способ защиты изделий из благородных металлов от подделки, заключающийся в нанесении на поверхность изделия информационной метки с возможностью ее последующей визуальной идентификации, отличающийся тем, что информационную метку на металлической поверхности изделия формируют в виде мультиплексной составной голограммы, микрорельефы частей которой пространственно сдвинуты друг относительно друга на расстояние, меньшее длины восстанавливающей волны, визуальной идентификации, далее на несколько частей составной голограммы наносят прозрачную пленку диэлектрика таким образом, чтобы при визуальной идентификации информационной метки в восстанавливающей волне компенсировать сдвиг составных частей изображения информационной метки.