1.Цель изобретения
Настоящее изобретение относится к области разработки оптических и оптико-электронных средств маркировки, аналогово-цифрового кодирования и декодирования различных объектов и изделий. Более конкретно оно относится к методам и системам выявления подлинности изделия, основанным на использовании комбинированных несущих цифровую и аналоговую информацию марок. При этом основными элементами, обеспечивающими высокую информационную емкость и защищенность при низкой стоимости комбинированной марки, является сочетание различных оптических эффектов, прежде всего эффектов люминесценции веществ (флуоресценции, фосфоресценции или электролюминесценции), в том числе поляризованных, с рельефными голограммами и дифракционными решетками, а также с особым образом размещением цифровой информации.
2. Технический уровень изобретения
В настоящее время одной из основных мировых проблем является защита от подделок разнообразной продукции торговой индустрии и объектов интеллектуальной собственности типа средств оптической памяти (DVD, HD-DVD, Blue ray, флуоресцентных и других оптических дисков), а также банкнот, ценных бумаг, кредитных карт, документов и т.д. Это вынуждает мировое сообщество разрабатывать разнообразные методы и устройства для идентификации и защиты от подделок вышеуказанных элементов и изделий.
Решение этих проблем в настоящее время реализуется с использованием, в частности, специальных марок в виде одно- и двухмерных штрихкодов, рельефных голограмм или дифракционных картин, радиочастотных идентификаторов и их разнообразных комбинаций. Они наносятся на поверхность или в объем защищаемого объекта или его упаковки.
Как правило, (за исключением радиочастотных идентификаторов) эффект защиты основан на придании этим маркам специфических свойств, которые могут быть отнесены к защитным по причине трудности их имитации. Эти трудности возникают из-за использования в составе марок разнообразных меток, выполненных из материалов, обладающих свойствами, которые чаще всего не могут быть обнаружены визуально или органолептическими средствами. Марки (этикетки) могут быть выполнены по специальным, не доступным широкой публике технологиям, придающим им неповторимый внешний вид или уникальные оптические или другие физико-химические характеристики.
В настоящее время наиболее распространенными технологиями, использующимися в средствах защиты, являются штрихкодовая аутентификация и голографические марки.
В общем случае существуют два способа кодирования информации, называемых штрихкодовыми (или символиками): линейный (одномерный) (1D) и двухмерный (2D) символики штрихкодов.
В сущности одно- и двухмерные штрихкодовые системы являются одной из разновидностей средств оптической памяти. Они могут быть как ROM-, так и WORM-типа. В первом случае штрихкодовые марки ROM-, так и WORM-типа. В первом случае штрихкодовые марки ROM-типа (аббревиатура «Read Only Меmory» - «память только для чтения») так, что пользователь не может записать на них свою информацию. Она записывается и тиражируется производителем марки и не может быть стерта для повторной записи.
На штрихкодовые марки WORM-типа (аббревиатура «Write-Оnсе-Read-Маnу» -«однократная запись- многократное чтение») допускается возможность однократной записи на них своей информации непосредственно пользователем. Для этого могут быть применены, например, термотрансферные или лазерные принтеры.
Линейными (одномерными) называются штрихкоды 10, физически сформированные на этикетке в виде сочетания штрихов 11 и пробелов 12 разной ширины (фиг.1).
Наиболее распространенными линейными символиками являются: EAN, UPC, Code39, Code 128, Codabar, Interleaved 2 of 5.
Носителем основной информации в линейном штриховом коде 10 является соотношение ширины темных полос 11 (штрихов) и ширины светлых полос 12 (пробелов) между штрихами. Каждая цифра кодируется определенным количеством штрихов 11 и пробелов 12, которые имеют соответствующую ширину и определенное расположение в отведенном для цифры месте. Отведенное для каждой цифры кода 10 место называется цифровым знаком 13, как правило, имеют одинаковую ширину и состоят из модулей 14, поэтому ширина штрихов 11 и пробелов 12 всегда кратна модулю 14. Модуль - самый узкий элемент, что видно из фиг.1.
Для того, чтобы удобно записывать штриховой код каждой цифры, а не рисовать сами штрихи, используется двоичная система записи цифр, удачно сочетающаяся с штриховым изображением. Для этого штрихи обозначаются цифрой «1», а пробелы - «0». К примеру, штриховой код цифры 5 в системе EAN записывается как: 0110001.
Этикетка со штрихами служит как машиночитаемый идентификатор на изделиях, содержащий в себе базовую информацию - ссылку на позицию во внешней компьютерной базе данных, хранящий всю информацию о продукте или изделии (наименование, производитель, цена и т.д.).
В случае обычного (одномерного) штрихкода записанная с помощью сочетания штрихов и пробелов разной ширины информация считывается линейно, в направлении, ортогональном штрихам (длина штриха при этом информационной нагрузки не несет). Отсюда следует ограничение на объем информации - обычно не превышает несколько десятков (20-30) символов (обычно цифр).
Обычный штрихкод имеет вертикальную избыточность, означающую, что одна и та же информация повторяется по вертикали. Это действительно одномерный штрихкод. При этом высота штрихов может быть уменьшена без потери информации. Однако вертикальная избыточность позволяет штрихкоду, имеющему дефекты печати (например, пятна или просветы), сохранять читаемость.
Основная причина возникновения новых технологий в этой области состоит в том, что в настоящее время возникла настоятельная потребность помещать и хранить на марках(этикетках) все большое количество информации. Это исключается при использовании традиционных одномерных штрихкодов, которые содержат обычно 32 символа. Их часто называют «license plates», так как информация, хранящаяся в таких кодах, есть лишь ключ или отсылка к внешней базе данных, сам же код не несет исчерпывающей информации о товаре или каком-либо изделии.
Главное отличие двухмерного кода заключается в том, что для хранения информации используются оба ортогональных направления на плоскости - вертикальное и горизонтальное. В результате по объему хранимой информации емкость двухмерного кода может в сотни раз превышать емкость одномерного (например, он способен хранить несколько страниц текста). Если при работе с одномерным кодом необходима внешняя компьютерная база данных, то во многих случаях применение двухмерного кода позволяет отказаться от такой базы, поскольку емкость кода достаточна для хранения полной информации об объекте. В этом заключается качественное отличие двух технологий.
В связи с этим двухмерные коды оказываются незаменимыми, например, в автономных системах идентификации или при необходимости хранения сложных иероглифов таких языков, как японский или китайский. Кроме того, практически все современные технологии двухмерных кодов в отличие от одномерных содержат средства коррекции ошибок и, следовательно, гарантируют большую надежность защиты данных.
2D штрихкоды представляют собой, по существу, портативные информационные файлы большой плотности и емкости и обеспечивают доступ к большим объемам информации без отсылок к внешней базе данных. То есть, технология 2D штрихкодирования позволяет хранить всю или большую ее часть необходимой информации в самом штрихкоде. 2D штрихкоды имеют преимущественно матричную форму и не используют для кодирования информации традиционные штрихи/пробелы. Вместо стандартной технологии определения ширины штриха матричные штрихкоды используют для кодирования информации конструкции типа «да-нет» или «единица-ноль» (т.е. «on/off» - дизайн). Существует множество разновидностей 2D штрихкодов (например, PDF417, MaxiCode, Datamatrix).
Структура кода поддерживает кодирование максимального числа от 1000 до 2000 символов в одном коде при информационной плотности от 100 до 340 символов. Каждый код содержит стартовую и финишную группу штрихов, увеличивающих высоту штрихкода.
Однако устройства для создания, нанесения, сканирования и декодирования двухмерного штрихкода гораздо сложнее и, следовательно, дороже, чем широко распространенное оборудование для линейных кодов. Так, для печати 2D штрихкодов используются принтеры с хорошим разрешением (термотрансферные или лазерные), а считывание осуществляется при помощи специальных лазерных или CCD-сканеров.
Считыватели 2D штрихкодов, в отличие от обыкновенных сканеров штрихкода, сначала улавливают их изображение, затем анализируют полученный образ и лишь затем извлекают из нее и декодируют штрихкод. Устройства, применяющие анализ видеоизображения, необходимы для эффективного считывания матричных кодов, однако могут читать и обычные штрихкоды. Технология анализа видеоизображения открывает возможности для чтения подписей, оптического распознавания символов и т.п.
Фактически по поддерживаемым объемам данных и функциональным возможностям технология двухмерного кодирования занимает промежуточное место между технологиями одномерных штрихкодов и удаленной идентификации.
Первоначально двухмерные коды разрабатывались для приложений, не дающих места, достаточного для размещения обычного штрихкодового идентификатора.
Первым применением для таких символов стали фасовки лекарственных препаратов в здравоохранении. Эти фасовки малы по размерам и имеют мало места для 1D символики. Электронная промышленность также проявляет интерес к кодам высокой плотности и двухмерным кодам в связи с уменьшением размеров элементов и изделий.
Штрихкоды чаще всего используются для автоматизации товародвижения. Наиболее широко распространен тринадцатиразрядный код EAN-13, разработанный в 1976 г. на базе кода UPC (Universal Product Code). Суть технологии состоит в нанесении метки в виде последовательности линий, занимающих вместе с пробелами между линиями числовые значения.
К достоинствам применения штрихкодовой аутентификации можно отнести: снижение бумажного документооборота и количество ошибок; повышение скорости обработки; автоматизацию товародвижения.
Основным недостатком одно- и двухмерной штрихкодовой аутентификации является то, что данные на метке представлены в открытом виде и не защищают товары от подделок и краж. Кроме того, штрихкодовые метки недолговечны, т.к. не защищены от пыли, сырости, грязи, механических воздействий.
В то же время многие придерживаются мнения, что наиболее эффективным современным средством защиты от подделки ценных бумаг, банкнот, различных валют, банковских карт, акцизных и специальных марок, бланков документов строгого учета, удостоверений подлинности высококачественных товаров, фармацевтической, радиотехнической и другой продукции являются радужные рельефные голограммы, тисненные на полимерные пленки.
Действительно, голографические метки, нанесенные тем или иным способом, невозможно воспроизвести даже самой современной копировально-множительной техникой.
Как и штрихкодовые системы, голографические метки можно отнести к одной из разновидностей средств оптической памяти ROM-типа. Они устроены так, что пользователь (не являющийся преступником) не может записать на них свою голографическую информацию.
По характеру изображения защитные голограммы делятся на три основных класса - двухмерные или плоские (2D), объемные или трехмерные (3D) и смешанные (2D/3D).
2D голограммы представляют собой голограммы сфокусированных изображений двухмерных (плоских) объектов, с видимыми шириной и длиной. Они характеризуются яркими цветными восстановленными изображениями, изменяющими свои цвета при повороте голограммы относительно источника света. Двухмерные голограммы представляет собой набор дифракционных решеток.
Строго говоря, это не голограммы, а дифракционные оптические элементы, синтезированные, как правило, из отдельных дифракционных решеток, различающихся частотой и углом ориентации штрихов на плоскости. Этот набор образует плоское многоцветное изображение. При изменении угла наблюдения меняется цвет отдельных частей изображения. 2D голограммы характеризуются высокой яркостью картины и нетребовательностью к качеству источника света.
По сравнению с другими видами голографических изображений они сравнительно легко подделываются или имитируются и потому сами по себе редко используются для защиты, за исключением малоценных товаров.
2D/3D голограммы позволяют восстанавливать одноцветные и цветные объемные изображения трехмерных объектов, располагаемых вблизи плоскости регистрации, и характеризуются эффектом разноцветных объемных планов.
3D голограммы представляют собой трехмерные изображения объектов, обладающих шириной, длиной и глубиной. Простейший пример трехмерной голограммы - изображение голубя на карточке VISA.
Способность голограммы защищать конкретный объект от подделки зависит от нескольких ее свойств:
1. Сама по себе голограмма обладает высокими защитными свойствами благодаря тому, что она не может быть изготовлена или скопирована с помощью ни одной из современных полиграфических технологий. На бытовом уровне при контроле подлинности обычный потребитель, как правило, ограничивается визуальным контролем самого факта наличия защитной голограммы на изделии, на котором, как ему известно, она должна быть.
2. Голографическое изображение может быть достаточно сложным, содержать несколько различных элементов с различными дифракционными эффектами, видимыми невооруженным глазом, и одновременно содержать элементы, видимые только при определенных условиях, так называемые скрытые метки. Этот уровень защиты усложняет подделку голограммы. Основными визуальными и скрытыми элементами изображения, используемыми при изготовлении защитных голограмм, могут быть: смена изображения в зависимости от угла зрения, цветовое кодирование, анимация, кинематические эффекты (иллюзия движения при повороте голограммы) изображения, видимые только при больших углах дифракции, муаровый эффект, микро- и нанотексты и т.д.
Отдельный элемент защиты голограмм от подделок - так называемая скрытая метка. Как правило, это голограмма, которая восстанавливает некое изображение на определенном расстоянии при определенных условиях ее освещения. Чаще всего для восстановления используют свет лазерного диода, падающего на голограмму под определенным углом, и изображение восстанавливается на экране, помещенном также в определенном месте. Обычно считывание скрытых меток реализуется в специальных устройствах.
Скрытые метки также могут быть сделаны машиночитаемыми, чтобы автоматически определять подлинность голограммы с помощью специального устройства. Однако в реальной жизни машиночитаемые дифракционные метки практически не используются in situ, поскольку при этом предъявляются слишком высокие требования к ориентации голограммы в пространстве относительно считывающего устройства и к ее деформации.
Для многоуровневой защиты свойств голограмм в настоящее время разработаны:
- голограммы со «стандартным» голографическим изображением с нанесением дополнительного не голографического изображения термотрансферной печатью или лазерной гравировкой (микротекст, гильоширная сетка и т.д.);
- голографические этикетки с порядковой буквенно-цифровой нумерацией (чернильной или лазерной);
- эсклюзивные «имиджевые» голограммы (с возможностью включения защитных элементов);
- голограммы со «стандартным» голографическим изображением с нанесением методом ламинирования дополнительного не голографического латентного изображения, которое можно визуализировать, например, только при помощи поляризованного света или путем подсветки специальным лазерным излучением с формированием флуоресцентного изображения.
Существенная часть перечисленных выше свойств возможна только с использованием синтезированной (цифровой) голографии.
Таким образом, может быть реализован не только визуальный, но и инструментальный (машиночитаемый) контроль подлинности голограмм.
К сожалению, в связи с широким распространением голографической технологии даже на уровне небольших частных предприятий, многие типы голограмм, например кинеграммы фирмы Landis and Gur, восстанавливающие изображения простых геометрических фигур или дискретно изменяющих свой масштаб при изменении направления наблюдения, уже не являются надежным средством защиты от подделки. Это связано с тем, что их можно воспроизвести на профессиональном уровне, правда, с соответствующими финансовыми затратами.
Кроме того, большое число преступных организаций, занимающихся противозаконной подделкой разнообразной продукции, в настоящее время имеют большие технические и технологические возможности. Это позволяет им осуществлять копирование даже очень сложных в техническом отношении защитных топографических марок.
Некоторым положительным моментом при этом является то, что для реализации такой возможности требуется определенное время.
Следовательно, для решения проблемы защиты от подделок необходимо:
- как можно больше усложнять технологию производства самих защитных марок с целью превращения в нерентабельность их подделки, и, с другой стороны,
- осуществлять достаточно частую их смену, опять же для затруднения их подделки.
В связи с этим фирмы, специализирующиеся в выпуске голограмм, предназначенных для защиты от подделки ответственных документов и ценных бумаг, разрабатывают новые типы тиснения радужных голограмм, подделка которых значительно затруднена. Это возможно:
- либо в связи с новыми физическими принципами, положенными в их основу,
- либо с принципиально новой и достаточно сложной технологией,
- либо с введением многоуровневых степеней защиты самих голограмм.
Тем не менее, преодоление создавшегося положения, как показывает практика, невозможно решить лишь путем создания элементов, удостоверяющих подлинность продукции (штрихкодовые или голографические марки и т.п.). Эти элементы не несут или несут в недостаточной степени в себе информацию о самом продукте и связанными с ними обязательствами по использованию интеллектуальной собственности. Отсутствие такой информации в этом случае не позволяет гарантировать получение выплат владельцам соответствующих прав, предусмотренных действующим законодательством, и соглашениями между участниками коммерческого проекта.
Таким образом, одним из ключевых направлений защиты прав интеллектуальной собственности является создание интегрированной системы защиты, объединяющей функции:
- удостоверения подлинности самого продукта;
- удостоверения наличия легальных прав на реализацию данного продукта с учетом соблюдения обязательств на использование авторских и смежных прав;
- регистрации факта реализации продукции, совмещающего фискальные задачи с защитой интеллектуальной собственности на основе проверки наличия всех перечисленных выше удостоверений.
В соответствии с заявленными функциями интегрированная система защиты интеллектуальной собственности включает в себя ряд технологических подсистем и элементов:
- подсистема маркирования продукта;
- подсистема защиты и удостоверения подлинности маркированного продукта;
- подсистема регистрации фактов при осуществлении действий с продуктом с подтверждением полномочий на проведение таких действий.
Одними из интересных и перспективных материалов для формирования защитных марок являются материалы, которые, например, прозрачны при действии видимого излучения, но люминесцируют под действием, например, УФ- или ИК-излучения. Свойства люминесценции (флуоресценции или фосфоресценции), такие как интенсивность, форма спектра свечения, длина волны максимума спектра, спектральный диапазон, время жизни возбужденного состояния, поляризационные характеристики свечения и др., могут использоваться как элементы защиты. Однако возможность копирования таких люминесцентных меток существенно ограничивает их защитные свойства.
В [US 3, 276, 316] описан метод получения полимерного слоя с растворенным в нем дихроичным флуоресцентным красителем, который способен анизотропно светиться под УФ-излучением.
В [JP 60250304] предложена среда с флуоресцентным клеевым и поляризующими слоями.
В [US 5, 532, 104] описана система для считывания информации с регистрирующей среды типа обложка книги с анизотропно флуоресцирующим изображением в виде штрихкода.
В [US 2003/9106994] для идентификации объекта предложена защитная метка, включающая флуоресцирующий или фосфоресцирующий материал с ориентационно - упорядоченной молекулярной структурой. При облучении метки УФ-излучением она переизлучает поляризованный флуоресцентный или фосфоресцентный свет, поляризационные и частотные параметры которого являются защитивши признаками для выявления подлинности объекта.
В [US 2003/0006170] предложен способ и устройство мультиспектрального отображения для идентификации и сортировки объектов.
В [US 2005/230965] предложена термотрансферная печать для изготовления идентификационных карт. Процесс включает печать штампа на красковоспринимающую поверхность подложки карты. Штамп печатается комбинацией желтого, пурпурного и синего красителя. Верхнее покрытие имеет латентные люминесцентные свойства. Напечатанный штамп является видимым в обычном свете и обнаруживает яркую флуоресценцию при освещении ультрафиолетовым светом.
В [US 2002/0153423] предложена автоматическая система и метод идентификации с использованием машиночитаемой многослойной этикетки. Этикетка имеет множество расположенных один за другим слоев с машиночитаемыми метками. Каждый из слоев кодируется идентификационными символами, которые детектируются с применением одной или более чувствительных технологий. Каждый из слоев может включать одинаковые или различные кодирующие материалы, обеспечивающие возможность считывания с помощью рентгеновских, радио, тепловых магнитных или ультразвуковых излучений. Композиционные символы могут формироваться либо в пределах одного слоя, или в виде составных фрагментов.
В [UA 16893] предложен способ проверки подлинности голографического защитного элемента с микрорельефом [UA16894], сформированного на поверхности полимерной пленки с флуоресцентными метками. Способ включает операции: возбуждение флуоресцентного красителя при помощи света с определенной длиной волны, считывание спектра флуоресценции, анализ и сравнение спектра флуоресценции исследуемого голографического элемента со спектром эталонного голографического элемента. При совпадении существенных признаков спектров флуоресценции исследуемого и эталонного голографических элементов принимается решение о подлинности первого. При несовпадении принимается решение о неподлинности исследуемого голографического элемента.
Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является флуоресцентно-голографический защитный элемент и способ проверки его подлинности, предложенные в [US 6,263,104; US6, 535, 638; US 6, 832, 003; US2005100222]. В частности, в [US6, 263, 104] предложено устройство и метод считывания информации с голограмм и других дифракционных объектов, в том числе флуоресцентное кодирование и декодирование на прозрачных голограммах и объектах типа различных карт. В последнем случае флуоресцентные метки размещались на противоположной, по отношению к голограмме, стороне объекта, а кодирующим элементом являлись спектральные свойства светоизлучающих частиц.
3. Раскрытие изобретения
Вышеописанные и другие проблемы решаются методами и устройствами в соответствии с примерами, описанными ниже в настоящем изобретении.
Целью настоящего изобретения является создание комбинированной информационно-несущей марки (далее для краткости просто марки). Ее основными преимуществами по сравнению с известными техническими решениями, обеспечивающими высокую информационную емкость и защищенность при низкой стоимости, является сочетание голографических методов защиты с использованием различных параметров оптических и спектрально-люминесцентных свойств веществ, таких как интенсивность, длина волны поглощения и эмиссии, форма спектров и время свечения, поляризационные характеристики, а также с особым размещением цифровой информации, сформированной с помощью дискретных элементов, оптические свойства которых отличаются от оптических свойств среды, в которой они расположены, таким образом, что пространственная область, которую она (информация) занимает, частично или полностью перекрывается с областью пространства, которую занимает голограмма. При этом как голографическая, так и люминесцентная компонента такой комбинированной марки может быть выполнена в виде одно- или многослойной информационно-несущей структуры, являющейся одной из новых разновидностей оптических средств памяти ROM- или WORM-типа.
В общем случае в соответствии с предлагаемым изобретением, комбинированная марка, удостоверяющая подлинность изделия, включает как минимум один полимерный слой, на поверхности которого сформирована структура, состоящая из поля с цифровой информацией, записанной с помощью дискретных элементов, оптические свойства которых отличаются от свойств окружающих среды, и перекрывающегося с полем, на котором расположена отражающая рельефная голограмма и/или дифракционная решетка. Отличительной особенностью марки является то, что голографическое и/или дифракционные поля и информационное поле частично или полностью пространственно перекрываются друг с другом по заранее определенному закону и логически взаимосвязаны между собой.
Под «полем» или «областью» понимается часть двухмерного или трехмерного пространства, обладающего характерными специфическими свойствами. Под «информационным полем» понимается поле с цифровой информацией, записанной с помощью дискретных элементов. Под «дискретным элементом поля» понимается часть «поля», придающая ему функциональные свойства. Под «люминесцентным дискретным элементом» понимается элемент, способный люминесцировать под действием света или под воздействием приложенного электрического поля. Под «отражательным дискретным элементом» понимается элемент, способный отражать считывающий свет. Под «голограммой» понимается рельефная голограмма и/или дифракционная решетка. Под «структурой» марки понимается слоистая конструкция марки, состоящей из нескольких полимерных и других вспомогательных слоев, а также пространственное расположение полей с различными функциональными свойствами на этих слоях.
При этом возможны несколько вариантов взаимного расположения рельефной голограммы и/или дифракционно-решеточной структуры и информационного поля:
1. Информационно-несущие люминесцентные дискретные элементы двухмерного кода информационного поля выполнены в виде микроуглублений, заполненных люминесцентным составом, и расположены непосредственно в том же полимерном слое, что и рельефная голограмма и/или дифракционно-решеточная структура.
2. Люминесцентные и отражательные дискретные элементы двухмерного кода выполнены путем микролокального удаления отражающего слоя, нанесенного поверх рельефа голограммы и/или дифракционно-решеточной структуры, и расположены в том же полимерном слое, что и голограмма и/или дифракционно-решеточная структура.
3. Люминесцентные и отражательные дискретные элементы двухмерного кода располагаются частично или полностью в полимерных слоях, отличных от слоя, в котором сформирована рельефная голограмма и/или дифракционно-решеточная структура.
Информационное поле марки может быть однородным по плотности размещения дискретных элементов или переменным и предпочтительно состоять из одного или более вспомогательного (мало-) и одного или более основного (высоко-) информационных полей.
Малоинформативное поле состоит из дискретных люминесцентных элементов, которые могут быть выполнены в виде углублений, заполненных люминесцентным составом, (люминесцентных пит) или плоских люминесцентных и/или отражательных пикселей, индивидуально расположенных по заданному закону, например, вдоль семейства параллельных линий с периодом порядка сотни лин/мм, на площади голограммы. Размер и материал каждого дискретного элемента выбирается таким, чтобы не привести к искажению голограммы. Размеры дискретных элементов, их форма и плотность их размещения в информационном поле, прежде всего в мало- и высокоинформационных полях, могут быть различны. Кроме того, дискретные элементы могут быть пространственно изолированы друг от друга, и/или пространственно соприкасаться друг с другом и/или пространственно частично или полностью перекрываться друг с другом. В каждом конкретном случае в зависимости от вида голограммы и объема информации соотношение между голографическим и информационными полями может оптимизироваться. Предпочтительно площадь информационного поля составляет порядка 20-30% от площади голограммы. При этом данное информационное поле оказывается визуально невидимым и не влияет на качество изображений, восстановленных с голограммы. Емкость такого информационного поля может быть соизмерима с емкостью традиционных одномерных штрихкодов. Предлагаемое малоинформативное поле служит как машиночитаемый идентификатор признака, подтверждающего подлинность самой голограммы. Кроме того, оно содержит в себе базовую информацию (код), являющуюся ключом для одной или нескольких баз данных, находящихся непосредственно в высокоинформативных полях, расположенных на той же комбинированной марке.
Одно или несколько высокоинформативных полей выполняется в виде матричных структур, пространственно расположенных по заданному закону на площади однородной голограммы. При этом информационная емкость каждого из полей может быть сравнима или превышать емкость традиционных двухмерных штрихкодов (1-2 килобайта) и достаточна для хранения полной информации об одном или несколько изделиях. Это позволяет полностью отказаться от внешней компьютерной базы данных и автономно осуществлять ряд операций. Например, такие операции, как подтверждение подлинности самого изделия (или сразу нескольких изделий) и наличие легальных прав на реализацию данных изделий, с учетом соблюдения обязательств на использование авторских и смежных прав, а также регистрацию факта реализации изделия, совмещающего фискальные задачи с защитой интеллектуальной собственности на основе проверки всех перечисленных элементов.
Другой целью настоящего изобретения являются различные варианты технологии изготовления и записи информации на люминесцентной компоненте предлагаемой комбинированной марки, которая может быть выполнена с одно- или многослойной люминесцентной информационно-несущей структурой, являющейся одним из новых разновидностей оптических средств памяти ROM- или WORM-типа.
В соответствии с настоящим изобретением в качестве фото- или электролюминесцирующих веществ, заполняющих информационные питы, могут также использоваться анизотропные, дихроично-поглощающие и анизотропно-люминесцирующие вещества, способные ориентироваться, например, в анизотропной матрице. При этом пространственная ориентация оптических осей в каждом из пит или пикселей может быть закодирована по определенному закону в пределах от 0° до 180°. Такое угловое ориентационное кодирование и поляризационное считывание позволяет осуществлять мультиплексную запись и считывание информации данных и дает возможность хранить до нескольких десятков бит информации в одном пите или пикселе. Таким образом, этот метод позволяет увеличить плотность записи в десятки раз по сравнению с традиционной системой флуоресцентной оптической памяти, в которой информационным сигналом является простое различие в интенсивности люминесценции в месте расположения пита или пикселя и за их пределами. Кроме того, этот метод является эффективным методом защиты информации и самого изделия от фальсификации.
Еще одной целью изобретения является другой вариант структуры и методов формирования анизотропных комбинированных марок, с использованием анизотропных одноосно растянутых люминесцентных полимерных пленок, в которых рельефные голограммы и/или дифракционные структуры формируются на поверхности пленки термопластичного полимера с нанесенным на нее с обеих сторон сильноотражающим во всем видимом спектральном диапазоне или только в полосе поглощения этого вещества покрытием. Необходимые люминесцентные свойства пленке могут быть приданы путем растворения в ней и/или химическим связыванием с полимером ковалентной или ионной связью, на молекулярном уровне анизотропным, дихроично поглощающим и анизотропно люминесцирующим веществом. В качестве таких веществ могут использоваться как низко-, так и высокомолекулярные соединения. При этом люминесцентное информационно-несущее поле формируется на стадии записи в результате локального удаления отражающего покрытия на одной из сторон, например, путем лазерной абляции.
Использование анизотропных материалов обеспечивает:
1. Отсутствие фоновой люминесцентной засветки, поскольку люминесцентный слой закрыт полностью отражающим слоем.
2. Свечение информационно-несущих пикселей является поляризованным, что является дополнительным элементом защиты. Кроме того, считывание можно осуществлять и по дихроизму в полосе поглощения люминофора.
3. Кроме того, поскольку полимерные молекулы в информационно-несущих пикселях одноосно ориентированы, записанная в них информация может считываться как по двулучепреломлению в области прозрачности, так и по дихроизму в полосе поглощения, например, в ИК-области спектра.
4. Возможен вариант, когда вместо анизотропного люминофора используется дихроичное, не люминесцирующее вещество с полосой поглощения в заданной (УФ, видимой или ИК) области спектра.
5. Возможен более простой вариант изготовления комбинированной марки, когда анизотропный люминофор или дихроичное вещество в слое с голограммой отсутствуют.
Следующей целью изобретения являются оптические элементы и устройства для считывания информации с предлагаемых марок. При этом в качестве машиночитаемых признаков используются такие свойства флуоресценции или фосфоресценции, как интенсивность, спектральный диапазон испускания, форма спектра, длительность свечения при оптическом или электрическом возбуждении, а также его поляризационные характеристики.
Еще одной целью настоящего изобретения является применение предлагаемых марок в различных областях техники.
В описании сформулированы другие преимущества и функциональные возможности предлагаемого изобретения.
4. Краткое описание чертежей
Сущность предлагаемого изобретения поясняется на примерах его конкретных, но не ограничивающих заявляемые технические решения, вариантах выполнения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 - схематически представляет структуру одномерного штрихкода,
фиг.2 - схематически представляет структуру двухмерного штрихкода,
фиг.3a, b - схематически представляет поперечную структуру одного из вариантов предлагаемой марки ROM-типа с оптически (а) и электрически (b) возбуждаемым люминофором,
фиг.4 - схематически представляет изображение одного из возможных вариантов пространственного расположения защитных элементов на марке,
фиг.5 - схематически представляет изображение другого варианта пространственного расположения защитных элементов на марке,
фиг.6 - схематически иллюстрирует геометрическую конфигурацию четырех соседних байт информации, зарегистрированных с использованием ЕТТ кода,
фиг.7a, b - схематически представляет марку, размещенную на непрозрачном изделии (а), и марку, тисненную непосредственно на защищаемом изделии (b),
фиг.8а, b - представляют (а) блок-схему технологического процесса изготовления марки - оригинала с рельефом для производства комбинированной марки ROM-типа и (b) схематическую иллюстрацию этого процесса,
фиг.9-22 - представляют различные варианты процесса изготовления комбинированных марок ROM- или WORM-типов,
фиг.23 - схематически представляет один из возможных вариантов устройства считывания информации с комбинированной марки,
фиг.24 - схематически представляет спектры пропускания фильтров, расположенных перед источником считывающего излучения (а) и фотоприемным элементом (b).
5. Осуществление изобретения
В соответствии с предлагаемым изобретением в общем случае комбинированная марка включает подложку и полимерный слой со структурой, состоящей из перекрывающегося поля голограммы и поля с цифровой информацией. Отличительной особенностью марки является то, что поле голограммы выполнено в виде рельефа из отражающего свет материала, а поле с цифровой информацией представляет собой массив дискретных элементов, оптические свойства которых отличаются от свойств контактирующей с ними (окружающих их) среды, и которые могут преобразовывать падающее электромагнитное излучение или прикладываемое к ним электрическое поле в эмитируемый или отраженный ими оптический сигнал. Дискретные элементы могут быть изготовлены из отражающих свет материалов и/или материалов, обладающих люминесцентными, в том числе электролюминесцентными, свойствами. Применение люминесцентных материалов позволяет включать в элементы защиты их характерные свойства. Другой отличительной особенностью марки является то, что несущие цифровую информацию дискретные элементы могут располагаться в структуре марки с различной плотностью по определенному закону и логически взаимосвязаны между собой. Предпочтительно исполнение дискретных информационных элементов таким образом, чтобы исключить или затруднить их обнаружение и идентификацию органолептическими методами. Наконец, отличительной особенностью марки является то, что полимерный слой со сформированными полями может быть выполнен как в однослойном, так и многослойном варианте.
При этом возможны несколько вариантов взаимного расположения полей защитных голограмм и/или дифракционных решеток и полей с цифровой информацией:
1) информационно-несущие дискретные элементы выполнены в виде микроуглублений, поверхность которых покрыта или объем которых заполнен материалом, оптические свойства которого отличаются от оптических свойств контактирующей с ними среды, и расположены непосредственно в том же полимерном слое, что и рельеф голограммы,
2) дискретные элементы выполнены путем локального селективного удаления отражающего слоя, нанесенного поверх рельефа голограммы, и расположены в том же полимерном слое, что и голограмма,
3) люминесцентные и отражательные дискретные элементы располагаются частично или полностью в полимерном слое, отличном от слоя, в котором сформирована рельефная голограмма.
Подобно штрихкодовым и голографическим маркам, предлагаемые в настоящем изобретении комбинированные марки также можно рассматривать как одну из разновидностей средств оптической памяти ROM- или WORM-типа. При этом конструктивно значительно отличаясь от флуоресцентных оптических дисков, технологические процессы их изготовления и физико-химические принципы записи и считывания информации в ряде случаев частично могут быть близки к процессам и принципам работы флуоресцентной оптической памяти, описанной в патентах [US6, 009, 065; US6, 039, 898; US6, 071, 671; US6, 309, 792; US 6, 500, 602; US6, 992, 965; US7, 116, 628; US7, 226, 637; EP 1428173]. Таким образом, можно считать, что комбинированные марки являются одним из новых применений флуоресцентной оптической памяти.
Известно, что информационный носитель ROM-типа устроен так, что пользователь не может записывать на нем свою информацию. Она оптически или с помощью электронно-лучевой литографии записывается первоначально на диске-оригинале с последующим изготовлением металлического мастер-диска и тиражируется опять же производителем оптических дисков. Следовательно, эта информация не может быть стерта для повторной записи. Как правило, тиражирование с мастер-диска осуществляется методом тиснения твердых термопластичных полимерных пленок или отвердения жидких, например, фотополимеризующихся композиций.
Эта же технология при определенной модификации может быть использована и при массовом производстве комбинированной марки ROM-типа. При этом, как и флуоресцентные оптические диски ROM-типа, описанные в патентах [US6, 039, 898; US6, 071, 671; US6, 291, 132; US 6, 500, 602; US6, 309, 729], информационно-несущие люминесцентные слои предлагаемой в настоящем изобретении марки могут иметь микрорельефную структуру и содержать в своем составе микроуглубления, заполненные люминесцентной композицией. По аналогии с флуоресцентными дисками мы далее называем их информационно-несущими питами, или проще информационными питами, или просто питами.
В случае малотиражного производства комбинированной марки ROM-типа для формирования информационно-несущих люминесцентных или отражательных дискретных элементов в настоящем изобретении предлагается осуществлять запись информации лазерным пучком, используя такой метод, как прямая лазерная абляция люминесцентного слоя.
Кроме того, возможно тушение люминесценции (при применении бислойной полимерной пленки, содержащей люминофор и тушитель люминесценции, как описано в патентах [US 6, 115. 344; US 6, 721, 257]), использование латентных люминофоров (т.е. фотохромных веществ [US 6, 071, 671; US 5, 847, 141; US5, 936, 878, US 6, 027, 855; US 6, 280, 904], пленок с энергоемкими соединениями [US 6, 682, 799; US 7, 094, 517]) и другие методы. В этих случаях после записи информации пространственная структура люминесцентной пленки не нарушается и микроуглубления не образуются. Информация записывается в виде микролокальных изменений люминесцентных свойств среды.
Кроме того, запись информации может быть осуществлена путем микролокального удаления отражающего покрытия, находящегося на поверхности полимерного, в том числе люминесцентного, слоя.
При этом люминесцентные свойства информационного слоя также не изменяются и являются однородными по всей поверхности. Однако интенсивность свечения комбинации люминесцентного слоя и микроперфорированного отражающего покрытия определяется наличием или отсутствием отражающего слоя в локальном месте. Таким способом могут быть получены люминесцентные и отражательные информационные дискретные элементы.
По аналогии с терминологией, используемой в технологии производства жидкокристаллических дисплеев [V.G.Chigrinov, Liquid Crystal Devices: Physics and Applications, Artech House, London (1999)], мы в дальнейшем называем эти микролокальные изменения информационно-несущими пикселями, в отличие от пит, характеризующих локальное пространственное расположение микроуглублений.
По желанию потребителя эти комбинированные марки могут использоваться для дополнительной записи на них информации, хранящейся у потребителя (марки WORM-типа). Для этого могут быть использованы устройства, описанные далее.
Фиг.3а схематически представляет поперечную структуру одного из вариантов предлагаемой комбинированной марки ROM-типа 30. Марка состоит из подложки (на фиг.3а не показана) с нанесенным на нее слоем 31, выполненным из органического или элементоорганического (например, кремнийорганического) полимерного материала. Для его изготовления могут быть использованы термопластичные полимеры, а также термо-, фото- или радиационно-отверждаемые олигомерные или мономерные композиции.
Комбинированная рельефная структура 32 состоит из рельефных 2D или 3D голограмм, пикселограмм, киноформов, стереограмм, кинеграмм, дифракционных картин и т.д. 33 с глубиной рельефа до нескольких долей микрона, и информационно-несущих пит 34, выполненных также в виде микроуглублений с глубиной, в несколько раз превышающей максимальную глубину голографического микрорельефа, формируется на поверхности слоя 31 либо путем тиснения термопластичного полимера, либо термо-, фото- или радиационного отвердения олигомерных или мономерных композиций. При этом отдельные люминесцентные информационно-несущие элементы (питы) 34 или информационные поля из них расположены по определенному закону непосредственно в том же слое 31, что и рельефная голограмма 33.
Поверх этой комбинированной микрорельефной структуры 32 наносится слой отражающего покрытия 35, выполненного из металла, например алюминия. Толщина покрытия составляет сотые доли мкм. В качестве отражающих покрытий могут также использоваться слои, выполненные из полупроводников или диэлектрических материалов с высоким показателем преломления.
На отражающем покрытии 35 расположен слой 36 с информационным полем, выполненным из материала, содержащего вещества, способные проявлять свойства люминесценции (флуоресценции или фосфоресценции) под действием активирующего, например УФ, видимого или ближнего ИК-излучения, поглощаемого ими.
В соответствии с настоящим изобретением марка 30 может иметь несколько информационно-несущих слоев (на фиг.3a для простоты показан только один дополнительный информационный слой 37), объединенных между собой прозрачными для записывающего, считывающего, считываемого (люминесцентного) излучений разделительными слоями 38. В качестве таких разделительных слоев используются полимерные слои. При этом показатели преломления оптической среды разделительных слоев 38 и информационных слоев 37 равны или очень близки между собой. Полимерный слой 39 служит для защиты карты от механических, химических и других повреждений.
Люминесцентные композиции, используемые для формирования люминесцентных информационно-несущих слоев, могут включать люминесцирующие химически однородные или различные вещества, обладающие одинаковыми или различными светопоглощающими и светоизлучающими спектральными и временными характеристикам. Последний вариант показан на фиг.3a и 3b, где слои 36 и 37 отличаются друг от друга.
Фиг.3b схематически представляет поперечную структуру другого варианта предлагаемой комбинированной марки с не оптическим, а электрическим возбуждением информационно-несущих слоев при считывании.
В качестве одних из материалов, способных люминесцировать, в данном изобретении, предлагается использовать вещества, способные проявлять свойство электролюминесценции, т.е. светиться при наложении на слой 36 определенного напряжения с помощью прозрачного электрода 40 и управляющего блока 41 (на фиг.3b не указаны дополнительные слои, способствующие понижению энергетического барьера инжекции электронов, увеличению подвижности носителей заряда и улучшению других технических характеристик).
Достоинством использования в предлагаемой марке электролюминесцентных материалов является отсутствие необходимости световой подсветки при считывании, однако при этом достаточно усложняется конструкция самой марки.
Люминесцентный, информационно-несущий слой 36 может быть выполнен в виде структуры, когда люминесцирующий материал заполняет только питы 34, или сплошной структуры, когда он частично заполняет пространство между питами, т.е. в месте расположения голограммы 33 (как показано на фиг.3a и 3b). Вид структуры информационно-несущего слоя 36 определяется конкретным назначением комбинированной марки 30.
В соответствии с настоящим изобретением в качестве фото- или электролюминесцирующих веществ, заполняющих информационные питы, могут также использоваться анизотропные, дихроично поглощающие и анизотропно люминесцирующие вещества, способные принимать заданную молекулярную ориентацию согласно выбранному направлению, например, в анизотропной матрице.
В общем случае анизотропные информационные питы или пиксели могут быть выполнены из материалов и композиций, способных самопроизвольно (например, за счет анизотропии межмолекулярных взаимодействий) или под действием каких-либо внешних сил электрического, магнитного, оптического или иного происхождения формировать анизотропные молекулярные структуры в виде информационно-несущих пит или пикселей. В состав этих материалов или композиций, выполняющих роль матрицы, должны входить фотохимически стабильные, проявляющие дихроичные свойства на длине волны считывания информации и анизотропно люминесцирующие низко- или высокомолекулярные вещества. Анизотропно люминесцирующие вещества могут использоваться и без матрицы при условии их способности формировать анизотропные молекулярные структуры в виде информационных дискретных элементов - пит или пикселей.
В качестве таких анизотропно поглощающих и люминесцирующих веществ выбираются, например, хорошо растворяющиеся в фотополимеризующихся жидкокристаллических полимерных, олигомерных или мономерных композициях. Молекулы должны иметь жесткую, стержнеобразную или дискообразную форму, длинноволновый осциллятор поглощения которых лежит вдоль их длинной оси (например, стильбены) или поперек ее (например, тетрацен, пентацен и другие полиацены).
Так как пространственная ориентация оптических осей в каждом из пит или пикселей может быть закодирована по определенному закону, то это позволяет осуществлять поляризационно-мультиплексное хранение данных.
Преимуществом предлагаемого носителя информации также является возможность увеличения интенсивности флуоресцентного сигнала за счет увеличения размера информационных пит или пикселей (вследствие возможности хранения нескольких бит информации в одном пиите или пикселе), по сравнению с известными флуоресцентными системами оптической памяти [US 6, 115, 344; RU 2 159 471].
На фиг.4 представлено схематическое изображение одного из возможных вариантов пространственного расположения защитных элементов на поверхности 40 марки 30.
В соответствие с предлагаемым изобретением, голографическая часть 41 может занимать или всю площадь марки, или только ее часть. Как говорилось выше, она представляет собой разнообразные, известные ранее, 2D или 3D голограммы или дифракционные картины и их комбинации. Она может нести на себе определенные, также известные ранее, защитные свойства, например, содержать радужный фон, изменяющий цвет, или эффект мерцания при повороте и т.д.
Кроме того, как и традиционные голографические метки, в месте расположения защитных голограмм, или вне их, могут быть введены дополнительные элементы защиты, указанные ранее, например, микротекст, в том числе выполненный термохромными или фотохромными красками, изменяющими свой цвет при изменении температуры или облучении светом определенного состава, просечки, служащие для обеспечения разрушения марки при попытке ее отделения о изделия и т.д.
В соответствии с предлагаемым изобретением первый информационно-несущий слой 36 может занимать полностью или частично поле голограммы и может быть однородным или неоднородным по плотности размещения дискретных элементов по заранее заданному закону в информационном поле, которое, в свою очередь, содержит предпочтительно по крайней мере два типа информационных полей: одно мало- и одно или более высокоинформативных:
1. Одно малоинформативное поле, состоящее из отдельных дискретных информационных пит или пикселей (люминесцентных или отражательных) 42, индивидуально пространственно расположенных по заданному закону, например, вдоль семейства параллельных линий с периодом порядка сотни лин/мм, на площади голограммы 41. Линейный размер каждого информационного дискретного элемента может быть от долей микрона и более и с общей площадью, занимаемой этими элементами, такой, чтобы не приводить к искажению голограммы 41, при этом их размеры могут быть различными. Общая площадь, занимаемая этими дискретными элементами, может быть порядка 20-30% от общей площади голограммы. При этом данное информационное поле оказывается визуально невидимым и не влияет на качество изображений, восстановленных с голограмм 41. Емкость такого информационного поля может быть соизмерима с емкостью известных одномерных штрихкодов. Малоинформативное поле служит как машиночитаемый идентификатор признака, подтверждающего подлинность голограмм 41. Кроме того, оно содержит в себе базовую информацию (код), являющуюся ключом для одной или нескольких баз данных, находящихся непосредственно в высокоинформативных полях 43 и расположенных на карте 40.
2. Одно или несколько высокоинформативных полей 43 в виде матричных структур дискретных информационных элементов, пространственно расположенных по заданному закону на площади однородной голограммы 41. Каждый дискретный информационный элемент (люминесцентный и/или отражательный пит или пиксель) 44 на поле 43 может иметь линейный размер от долей микрона и более, а площадь каждого из таких высокоинформативных полей 43 может составлять примерно от мм2 и более. В результате этого емкость каждого информационного поля 43 может быть соизмерима или значительно превышать емкость (1-2 Кбайта) традиционных двухмерных штрихкодов.
Так как информационная емкость высокоинформативных полей 43 достаточна для хранения полной информации об одном или нескольких защищаемых изделиях, то это позволяет отказаться от внешней компьютерной базы данных и автономно осуществлять, например, такие операции, как подтверждение подлинности самого изделия (или сразу нескольких изделий), наличия легальных прав на реализацию данных изделий, с учетом соблюдения обязательств на использование авторских и смежных прав, а также регистрации факта реализации изделия, совмещающего фискальные задачи с защитой интеллектуальной собственности на основе проверки всех перечисленных выше элементов.
На фиг.5 представлено схематическое изображение другого варианта пространственного расположения защитных элементов на поверхности 50 марки 30. В соответствии с предлагаемым изобретением, в данном случае также имеется одно малоинформативное поле, состоящее из отдельных дискретных информационных элементов (люминесцентных и/или отражательных пит и/или пикселей) 500, индивидуально пространственно расположенных по голографической части (поле голограммы и/или дифракционной решетки) части марки. Сама марка занята множеством пространственно разнесенных одинаковых (501a-d; 502a-d) или разных (503 и 504) голограмм. Как говорилось выше, они могут представлять собой разнообразные, известные ранее, 2D или 3D голограммы или дифракционные картины и их комбинации.
Как и в случае фиг.4, на поверхности слоя с, по крайней мере, одной голограммой также формируются дискретные информационные элементы (люминесцентные и/или отражательные пит и/или пиксели) в виде определенных структур 505a-j, содержащих матрицу дискретных информационных элементов 506. Более наглядно они представлены на вставках 507 и 508. При этом пространственное угловое расположение дискретных информационных элементов (люминесцентных и/или отражательных пит и/или пикселей), например, 506f и 506d в каждом из информационных полей 505a-j по отношению реперных направлений на периферии 509 марки 30 задается по определенному закону. Это наглядно видно на вставках 507 и 508, а также на вставках 510 и 511, где стрелки указывают направления расположения дискретных информационных элементов 506f и 506d. Например, из фиг.5 видно, что ориентация пит или пикселей в i-том информационном поле относительно задающего (реперного) направления (вертикального) составляет 0° (φii=0°), тогда как в j-том этот угол равен 45°(φij=0°). Угловое кодирование расположения пит или пикселей 505 в информационных полях 504 позволяет осуществлять мультиплексное кодирование, что позволяет повысить информационную емкость и помехозащищенность марки 30, а также использовать ее в качестве ключа для одной или нескольких баз данных, находящихся непосредственно в высокоинформативных полях 43 и расположенных на марке 40.
Согласно предлагаемому изобретению высокоинформативные поля 504 могут иметь матричную форму для кодирования информации, подобно той, которую имеют традиционные 2D штрихкоды (например, PDF417, MaxiCode, Datamatrix). Они могут использовать помехозащищенный on/off дизайн (т.е. «да-нет» или «единица-ноль») для кодирования информации с возможностью коррекции ошибок, которая позволяла бы правильно считывать даже частично поврежденные марки.
Например, одним из перспективных методов кодировки информации в высокоинформативных полях является метод ЕТТ("eight-to-ten"), описанный в патентах [US 6,507,545; ЕР1.428.173]. На фиг.6 схематически показана двухмерная геометрическая конфигурация информационных элементов как четырех соседних байт информации 60, нанесенных с использованием ЕТТ кода на поверхности информационного носителя. Здесь один информационный байт представлен в виде поля (микрообласти) 61, включающей (2×5) квадратных элемента определенного размера, где каждый из квадратных элементов оптически отличается (контрастирует) от окружающего их пространства (например, за счет флуоресцентного вещества или отражающего свет покрытия).
Другой вариант ROM-структуры марки приведен на фиг.7а (для простоты на нем приведены только основные элементы). Такая структура позволяет считывать информацию с марки, размещенной на контролируемом непрозрачном изделии 70 в режиме на просвет с помощью считывающего излучения 77, вызывающего свечение информационно-несущих пит 34 и регистрирующего фотодетектора 73. Для этого в изделии 70 делается прозрачное окно 74, где и размещается марка. Для повышения яркости голограммы 33, воспроизводимой с марки, с сохранением достаточно высокой прозрачности, отражающий слой 35 состоит из диэлектрических материалов с высоким показателем преломления.
Еще одной возможностью является ROM-структура, представленная на фиг.7b. При этом голограмма 33 непосредственно теснится на защищаемом, например, бумажном, документе или изделии 80. При этом голограмма 33 может тесниться на напечатанных на документе, например, типографской краской элементах 81, или на полимерных слоях, ламинированных к защищаемому документу. Эти элементы в данном варианте выполняют роль слоя 31, подобно тому, который показан на фиг.3а. На поверхности этой рельефной голограммы 33 с помощью стампера формируется информационно-несущая рельефная микроструктура в виде пит или пикселей 34. Далее они заполняются люминесцентной композицией с показателем преломления, значительно отличающимся от показателя преломления материала 81 защищаемого документа.
При отсутствии отражающего слоя на формирование голографического изображения идет несколько процентов отраженного излучения и оно практически незаметно при наблюдении в обычном рассеянном свете.
Однако оно визуализируется при использовании достаточно направленного облучения, например, от лампы накаливания.
Наиболее важным этапом технологического процесса производства предлагаемой в настоящем изобретении комбинированной марки ROM-типа, приведенной на фиг.3а, b, обеспечивающим указанные ее особенности и свойства, является первый этап изготовления рельефонесущей марки-оригинала. На фиг.8а, b представлена блок-схема технологического процесса ее изготовления и (b) схематическая иллюстрация этого процесса.
В соответствии с предлагаемым изобретением, первоначально, по аналогии с технологией изготовления оптических дисков, изготавливается рельефонесущая марка-оригинал (аналог оптического диска-оригинала, стампер, штамп, рельефный шаблон). Для этого используется слой, например, фото- или электронорезиста 801, нанесенного на прозрачную, например, стеклянную или кварцевую подложку 802. В отличие от технологии формирования оптических дисков-оригиналов в данном случае используются более толстые слои 801. Их толщина должна быть не менее глубины информационных пит.
Возможны два варианта формирования марки-оригинала:
1. Использование оптического излучения. При этом, например, в слое фоторезиста 801 производится запись одной голограммы, как показано на фиг.4, или серии голограмм, как показано на фиг.5. После этого методом фотолитографии в слой впечатываются низко- и высокоинформационные поля, как показано на фиг.4 и 5. Затем производится проявление экспонированного слоя фоторезиста 801 с образованием на его поверхности рельефной голограммы 803 и массива информационных пит 804.
Возможна обратная последовательность операций экспонирования, когда сначала производится фотолитографическая операция, после чего в этом же слое записывается голограмма. Возможен вариант, когда проявление фоторезиста производится последовательно после каждого этапа экспонирования. Последний вариант приведен на фиг.7 b.
2. При использовании синтезированных (компьютерных) голограмм и/или дифракционно-решеточных структур обе стадии экспонирования можно осуществлять одновременно (как показано на фиг.7 b) с использованием электроночувствительных резистов. Этот вариант может быть более предпочтителен с точки зрения расширения функциональных возможностей предлагаемых комбинированных защитных марок.
Далее по традиционной технологии производства мастер-дисков для CD или DVD оптических дисков, описанной, например, в [G.Bouwhuis, J.Braat, A.Huijser, J.Pasman, G.van Rosmalen, and K.Schouhamer Immink, Philips Research Laboratories, Eindhoven, Adam Hilger Ltd., Bristol and Boston (Оптические дисковые системы, Перевод В.Г.Цуканова, под редакцией М.Ф.Стельмаха, Москва, «Радио и связь», 1991); Ullman's Encyclopedia jf industrial chemistry, sixth edition, Wiley-VCH, Reprint; J.Taylor, DVD Demystified, The Guidebook for DVD - Video and DVD - ROM, McGraw-Hill], изготавливаются мастер-марки, с помощью которых, по технологии производства многослойных флуоресцентных оптических дисков, описанной, например, в патентах [US 6, 039, 898; US 6, 309, 729; US 6, 500, 602; US 7, 226, 637; US 2007/00753279; ЕР 1027703; EP1419047; ЕР 1428173; RU 2271043] производится изготовление предлагаемой в настоящем изобретении комбинированной многослойной марки, удостоверяющей подлинность изделия.
Один из вариантов процесса производства и тиражирования комбинированной марки с возможностью записи информации (аналог оптического носителя WORM-типа или малотиражного носителя ROM-типа) может быть организован, как показано на фиг.9. Для этого исходно гладкая с отражающим (например, металлизированным) покрытием термопластичная пленка 901 с помощью лентопротяжного механизма 902 поступает на стол 903, где металлическим штампом (стампером) 904 производится тиснение рельефной голограммы 905 и формирование координатных меток 906 и координатной сетки, как показано на вставке 908. После этого на ленту с голограммой, координатной сеткой и координатными метками с помощью ламинирующего устройства 909 припрессовывается пленка 910, содержащая в своем составе люминесцирующее вещество.
После этого пленка 901 с голограммой, ламинированная люминесцентной пленкой 910, поступает в устройство записи цифровой информации 911. Устройство записи 911 позиционируется в соответствии со сформированными на пленке 901 координатной сеткой 907 и метками 906. После этого в определенных областях голограммы 905 на люминесцентном слое в голографическом поле производится запись методами, описанными ниже, малоинформативного поля, содержащего ключевую информацию (кодовое слово) {hij} 912 и высокоинформативных полей, содержащих цифровую информацию {Lmn} в областях 913.
Координатам {hij} могут быть сопоставлены дискретные информационные элементы (люминесцентные или отражательные) {Lmn}. При этом формируется массив цифровых данных М[{hij}; {Lmn}], в том числе, например, электронная цифровая подпись, по методу изложенному, например, в [US 5, 519, 805]. В результате формирования такого массива цифровых данных любая попытка искажения (подделки) голограммы должна привести к нарушению информационного массива данных М ввиду потери части дискретных информационных элементов, вплоть до одного, и сделать чтение информации в высокоинформативном поле невозможным.
В другом случае малотиражного производства комбинированной марки ROM-типа для формирования информационно-несущих полей (люминесцентных или отражательных) в настоящем изобретении предлагается осуществлять запись информации лазерным пучком, используя такой метод, как прямая лазерная абляция люминесцентных или отражательных слоев.
Кроме того, возможно тушение люминесценции (при применении бислойной полимерной пленки, содержащей люминофор и тушитель люминесценции, как описано в патентах [US6, 115, 344; US 6, 721, 257]), использование латентных люминофоров (т.е. фотохромных веществ [US 6, 071, 671; US 5, 847, 141; US 5, 936, 878; US 5, 936, 878; US 6, 027, 855; US 6, 280, 904], пленок с высокоэнергетическими соединениями [US 6, 682, 799; US 7,094, 517]) и другие методы.
Конечным этапом является нанесение на слой со сформированным полем дискретных информационных элементов (люминесцентных или отражательных) защитной пленки 914, например, методом ламинирования 915, как показано на фиг.9, осаждением из газовой фазы или другими известными методами.
Модифицированный вариант описанного на фиг.9 метода представлен на фиг.10. В этом случае используется многослойная пленка 10 с термопластичным слоем 11, содержащим в своем составе люминесцирующее вещество. Как показано на вставке 12, на поверхности слоя 11 наносится отражающее покрытие 13 (металл, полупроводник, диэлектрик). Следует отметить, что слои 14 носят вспомогательный характер, например, придающие определенные механические или адгезионные свойства, и могут отсутствовать.
В этом случае последовательное формирование голограммы 905 с координатными метками 906 и сеткой 907 и осуществление информационной записи производится в одном слое. Первоначально производится тиснение голограммы устройством (например, прессом) 904. Затем на стадии записи информации с помощью лазерного устройства 911 путем локального удаления (абляции, испарения, выжигания) отражающего покрытия 13 производится формирование дискретных информационных элементов (люминесцентных и/или отражательных пикселей) как в области малоинформативного поля 912, так и в областях высокоинформативных полей 913. При этом, чтобы не нарушить люминесцентный слой в местах формирования информационных пикселей, его толщина выбирается достаточно большой.
Вышеописанный процесс может быть модифицирован путем нанесения на поверхность отражающего слоя, например Аl, дополнительного слоя, содержащего в своем составе в латентной (скрытой) форме вещества из класса фотокислот или фотооснований. В этом случае при засветке на стадии записи происходит локальное травление нижнего слоя металла в соответствующих местах, а фотореакционная травящая пленка отделяется от рабочей поверхности слоя, после чего наносится защитный материал.
Для формирования информационных пикселей, на поверхности которых отражающий слой отсутствует, может также использоваться фотолитографический метод. В этом случае на отражающий слой (например, Аl) наносится слой сухого пленочного фоторезиста. После этого фоторезист экспонируется через фотошаблон и проявляется с образованием микроуглублений. Далее в местах формирования микроуглублений производится травление отражающего покрытия с образованием люминесцентных пикселей. Затем оставшаяся пленка фоторезиста удаляется с рабочей поверхности и затем на нее наносится защитный слой.
Еще один вариант реализации метода представлен на фиг.11. В этом случае может использоваться штамп (стампер) голограммы, который находится на цилиндрической поверхности 115. Для увеличения скорости записи информации применяется как минимум одна линейка или массив лазеров 116.
На фиг.12 представлен вариант формирования комбинированной марки ROM-типа. Как и в случае технологического процесса, приведенного на фиг.8, в качестве стампера используется комбинированный стампер 1201, на поверхности которого одновременно сформирована голограмма с микрорельефом и микроуглубления, пространственно сформированные в виде малоинформативного и высокоинформативного полей. Как и ранее, стампер 1201 используется для формирования на поверхности пленки 901 рельефной голограммы 905. Однако в данном случае на голограмме формируются и микроуглубления (питы) в информационной области 906 и 912. Далее производится ламинирование пленки 901 люминесцентной пленкой 1202. После этого с помощью штампа 1203, 1204 производится тиснение ламинированной пленки таким образом, чтобы произошло заполнение микроуглублений люминесцентным составом с образованием информационно-несущей люминесцентной пленки с толщиной, меньшей или равной глубине пит. Затем, как и ранее, на люминесцентную поверхность наносится защитная пленка 914.
Люминесцентное покрытие может наноситься также из лакового раствора 1301, как показано на фиг.13. После нанесения люминесцентного лака 1301 на поверхность голограммы 905 и информационные области 906 и заполнения углублений на поверхности пленки 901 производится сушка лака 1301 в сушильном устройстве 1302. Далее наносится защитная пленка 914.
Этот же поцесс может быть организован так, как показано на фиг.14. В этом случае, как и на фиг.11, комбинированный стампер 1201 выполнен на поверхности цилиндра 1401. Кроме того, в технологическую установку дополнительно вводится аппликатор 1402 для формирования однородной жидкой пленки заданной толщины. Сушильное отделение 1302 служит для формирования твердой люминесцентной пленки, поверхность которой может покрываться защитной пленкой 914. Рельеф на поверхности, смежный с микроуглублениями, может формироваться таким образом, чтобы способствовать затеканию жидкости в них.
Аналогичный процесс показан на фиг.15. Но в этом случае используется жидкий люминесцентный композиционный состав на основе светочувствительных олигомеров (фотополимеров) 1501, который отвердевается под действием источника УФ-излучения 1502.
Другим вариантом может быть процесс, схематически представленный на фиг.16. После формирования голограммы 905 и информационных микрообластей для заполнения пит в этом случае используется напыление твердых люминофоров 1601 под малым углом. Такой режим напыления ранее был предложен для нанесения отражающих покрытий [US 6, 049, 521; ЕР 1419503] и нанокристаллов полупроводников (квантовые точки) [US 2004/0114491]. Вместо напыления можно использовать направленное нанесение, например электрически заряженных, аэрозолей жидких композиционных люминесцентных составов с их последующим отвердением под действием тепла или света. После заполнения пит люминофором производится нанесение защитной пленки 914.
При формировании многослойных комбинированных марок ROM- и/или WORM-типа запись информации может осуществляться на нескольких люминесцентных пленках, как показано на фиг.17. В этом случае после формирования информации в первом люминесцентном слое 1701 с помощью устройства 1702 (лазерные устройства, тиснение, принтеры, напыление под малым углом) на его поверхность наносится вторая люминесцентная пленка 1703, на которой формируется другой массив информации. Процесс можно повторять многократно. В качестве первого слоя может использоваться слой, на котором сформировано информационное поле из дискретных элементов, отражающих свет, а информационные поля всех последующих слоев состоят из дискретных люминесцентных элементов. Также информационное поле первого слоя может содержать как люминесцентные, так и отражательные дискретные элементы. Таким образом, можно получить многослойный носитель информации. После нанесения всех слоев, содержащих информационные поля, на поверхность последнего из них наносится защитный слой, например пленка 914. Этот процесс без ограничения может быть применен ко всем ранее рассмотренным случаям.
На фиг.18 показан процесс формирования защитной марки WORM-типа с использованием многослойной пленки 1801, верхний слой которой представляет собой пленку термопластичного материала, обладающую одновременно хорошими отражательными и люминесцентными свойствами. После тиснения голограммы с помощью стампера 1401 проводится формирование люминесцентной информационной области 913, например, методом абляции с помощью устройства 1802. После этого на поверхность марки наносится защитный слой 914.
Для изготовления небольших тиражей защитных марок при их изготовлении может использоваться метод формирования покрытия на вращающейся подложке (метод центрифугирования). Принципиальная схема такого процесса показана на фиг.19. На стампер 1901, изготовленный из металла и содержащий, как показано на вставке 1908, на своей поверхности информационные (1902) и голографические (1903) поля с разной глубиной рельефа, методом центрифугирования наносится, например, слой исходно жидкой фотополимерной композиции 1904, который закрывается прозрачной подложкой. Далее через подложку проводится фотоотвердение слоя 1904 УФ-излучением. После разъема на поверхность полученной реплики, например, методом напыления проводится нанесение слоя отражающего материала 1905 (например, металла или диэлектрика). Затем на его поверхность наносится слой люминесцентного материала 1906 (полимерный лак или фотополимерная композиция, содержащая люминофоры) таким образом, чтобы все информационно-несущие микроуглубления (питы) на поверхности реплики были заполнены люминесцентной композицией с ее последующим отвердением. Разумеется, весь процесс может быть организован для получения многослойной комбинированной марки путем повторения вышеописанных операций и соответствующего совмещения информационных полей с полем голограммы. После этого на поверхность 1906 наносится защитный слой 1907 или функциональный слой, например адгезионный (не показан), и производится вырубка или вырезка марки.
Этот процесс может быть оформлен иначе, если используется прозрачный, например кварцевый, стеклянный или полимерный, стампер с рельефом. В этом случае на поверхность подложки со слоем жидкого фотополимера накладывается прозрачный стампер, через который производится УФ-засветка. После отделения стампера производятся операции, описанные выше.
На фиг.20а приведен вариант изготовления комбинированной марки ROM-типа, где как и ранее сначала на металлизированной термопластической пленке 901 с помощью цилиндрического стампера 115 формируется рельефная голограмма 905 с координатными метками 906 и сеткой 907. Устройство 2001 служит для формирования информационных люминесцентных полей 912 и 913 на слое 2002, содержащем, как указывалось ранее, термо- или светочувствительные вещества, способные приобретать или терять свойства люминесценции при термическом или световом воздействии. Устройство 2003 служит для синхронизации движения пленок таким образом, чтобы голографическое и информационное поле совместились соответствующим образом согласно координатным меткам. После их соединения путем совместного ламинирования производится нанесение защитной пленки 914.
Блок-схема на фиг.20b описывает другой процесс изготовления марки, включающий первоначальное изготовление реплик с записью информации, их заполнение люминесцентными композициями с образованием люминесцентных информационно-несущих полей, совмещение координатных полей голограммы и люминесцентного носителя информации с последующей их склейкой и окончательной вырубкой или вырезкой комбинированной марки.
Все перечисленные схемы пригодны для формирования комбинированных марок изотропного типа. Тем не менее, как указывалось ранее, возможны варианты, когда информационные питы или пиксели могут быть анизотропными и выполненными из материалов и композиций, способных самопроизвольно (например, за счет анизотропии межмолекулярных взаимодействий) или под действием внешних сил электрического, магнитного, оптического или иного происхождения формировать анизотропные молекулярные структуры в виде информационно-несущих пит или пикселей.
На фиг.21 приведен один из вариантов формирования таких анизотропных марок. Для этого на металлизированную термопластическую пленку ламинируется анизотропная полимерная пленка, содержащая в своем составе анизотропные, дихроично поглощающие и анизотропно люминесцирующие вещества, способные ориентироваться вдоль избранного направления, например в анизотропной полимерной матрице. В частности, такими анизотропными полимерными пленками могут быть одноосно или двухосно ориентированные пленки, получаемые методом экструзии из расплава или механического растягивания. В последнем случае операция растягивания может осуществляться при повышенной температуре с последующим охлаждением до комнатной температуры.
Ориентация люминофора в полимерной матрице может осуществляться и оптическим излучением 2101 с поляризатором 2102 (так называемый метод фотоориентации, описанный в [V.G.Chigrinov, V.M.Kozenkov, H-S.Kwok, Photoalignment of Liquid Crystalline Materials. Physics and Applications, John Wiley&Sons, Ltd.,Publications,2008]) поглощаемым люминофором. В последнем случае анизотропные вещества могут ориентироваться светом и без полимерной матрицы. Такие слои могут быть получены, например, методом термического распыления в вакууме, центрифугированием, механическим натиранием или методом Ленгмюра-Блоджет.
Далее на полученную многослойную пленку 2103 (ламинированные вместе термопластический и анизотропный люминесцентный слои) производится тиснение голограммы 905 холодным или разогретым штампом (стампером) 115. В последнем случае температура тиснения выбирается ниже температуры, при которой производится ориентация молекул люминофора.
После формирования голограммы 905 с координатными метками 906 и сеткой 907 под действием лазерного пучка устройства записи 2104 в анизотропном люминесцентном слое производится формирование массива дискретных изотропных люминесцентных меток (пикселей) 913 и 912. Формирование изотропных пикселей обусловлено термической вращательной дезориентацией молекул люминофора и является следствием процесса, приводящего к локальному нагреву слоя.
В результате при считывании информации через поляроиды фоновая поляризованная люминесценция не будет затруднять считывание полезного сигнала. По аналогии с рассмотренным выше процессом (фиг.17) этот процесс может быть применен в многослойном варианте. Кроме этого, формирование голографических и люминесцентных областей может быть осуществлено на каждом слое многослойной структуры.
Запись информации в таких слоях может также осуществляться методом лазерной абляции ориентированного полимерного слоя.
Существует возможность реализации нескольких вариантов формирования анизотропных комбинированных марок с использованием процессов, представленных ранее на фиг.9-11 и фиг.18. Для реализации такой возможности в настоящем изобретении предлагается использовать комбинированную марку 2200, схематический вид которой представлен на фиг.22. В качестве материала для рельефной голограммы 2201 используется одноосно ориентированная пленка 2202 термопластического полимера с растворенным в нем на молекулярном уровне анизотропном люминофором 2203. В соответствии с ориентацией полимерных молекул, молекулы люминофора 2203 также одноосно ориентированы в этой пленке. На пленку 2202 с обеих сторон нанесено отражающее металлическое покрытие 2204 с практически 100-процентным отражением. Возможно использование диэлектрических покрытий, имеющих высокое отражение только на длине волны считывания (в полосе поглощения анизотропного люминофора) и прозрачных в остальной области спектра. Могут также использоваться и анизотропные нелюминесцирующие вещества. В этом случае считывание производится по отраженному сигналу.
На стадии формирования и записи информации на такой марке последовательно формируется рельефонесущая голограмма 2201 и люминесцентные информационно-несущие поля 2205, подобно тому, как это делается в соответствии с фиг.9-11 и фиг.18. Однако в данном случае предлагаемый вариант имеет следующие отличия:
- отсутствие фоновой люминесцентной засветки, поскольку люминесцентный слой закрыт полностью отражающим слоем;
- свечение информационно-несущих пикселей является поляризованным, что является дополнительным элементом защиты. Кроме того, считывание можно осуществлять и по дихроизму в полосе поглощения люминофора;
- кроме того, поскольку полимерные молекулы в информационно-несущих пикселях одноосно ориентированы, записанная в них информация может считываться как по двулучепреломлению в области прозрачности, так и по дихроизму в полосе поглощения, например, в ИК-области спектра;
- возможен вариант, когда вместо анизотропного люминофора используется дихроичное, нелюминесцирующее вещество с полосой поглощения в заданной (УФ, видимой или ИК) области спектра;
- возможен более простой вариант изготовления комбинированной марки, когда анизотропный люминофор или дихроичное вещество в слое с рельефной голограммой отсутствуют.
На фиг.23 схематически представлен один из возможных вариантов устройства определения подлинности изделия 2301 с использованием комбинированной марки 2302. Устройство 2300 позволяет одновременно осуществлять как тривиальный визуальный контроль подлинности этого изделия и проводимых с ним операций, так и машиночитаемый контроль. В последнем случае открывается возможность производить такие операции, как определение подлинности самой голограммы, подтверждение подлинности самого изделия (или сразу нескольких изделий), наличия легальных прав на реализацию данных изделий, с учетом соблюдения на использование авторских и смежных прав, а также регистрации факта реализации изделия, совмещающего фискальные задачи с защитой интеллектуальной собственности на основе проверки всех перечисленных выше элементов.
Устройство 2300 включает источник считывающего излучения 2303, в качестве которого может быть использован как, например, лазерный диод, так и разнообразные источники с широким спектром излучения 2304. Фокусирующая оптика 2305 служит для формирования коллимированного пучка 2306, а спектральный светофильтр 2307 пропускает все (в том числе на длине волны возбуждения λех люминесценции марки 2302) излучение от источника 2303, но отсекает (поглощает, или рассеивает, или отражает) излучение на длине волны люминесценции λem марки 2302 (смотри фиг.24).
Таким образом, прошедшее через светофильтр 2307 излучение одновременно восстанавливает монохромное или полихромное изображение 2308, записанное на голограмме, размещенной на марке 2302, и люминесцентное изображение 2310, записанное на информационно-несущем слое, размещенном там же. Первое изображение 2308 визуально наблюдается оператором 2309, а второе изображение 2312 с помощью полупрозрачного (или дихроичного) зеркала 2311 и линзовой системы 2313 направляется на фотоприемное устройство 2315, в качестве которого может быть использована, например, ПЗС-камера (CCD-камера), или плоские детекторы на основе металл-оксидных полупроводников (CMOS). Для устранения фоновой засветки от излучения 2308 перед фотоприемным устройством устанавливается узкополосный светофильтр 2314, пропускающий только излучение на длине волны люминесценции λem (смотри фиг.24).
Следует отметить, что яркость свечения люминесценции от марки может быть достаточно слабой (на уровне посторонних засветок). Для устранения этого недостатка падающее на марку считывающее излучение 2106 может быть промодулировано по интенсивности с определенной частотой или с помощью внешнего модулятора (не показан), или непосредственно в цепи питания источника излучения, что позволяет повысить чувствительность устройства, путем применения специальных методов обработки оптического сигнала, в том числе путем применения синхронного детектирования.
Кроме того, при использовании поляризационных характеристик восстановленного считываемого (люминесцентного) с марки излучения в канале считывающего пучка и перед CCD-камерой устанавливаются поляризаторы (на фиг.23 не показаны).
Электрический сигнал от CCD-камеры подается в блок обработки данных 2316. Последний имеет два канала: блок 2317, предназначенный для обработки данных, записанных на информационно-несущих люминесцентных слоях, и блок 2318 для определения подлинности самой голограммы и контролируемого изделия.
Подобно двухмерным кодам, блок 2317 анализирует временную последовательность сигналов, поступающих в виде люминесцентных импульсов от считываемого информационно-несущего слоя. Он служит для определения подлинности самой голограммы, подтверждения подлинности самого изделия (или сразу нескольких изделий), наличия легальных прав на реализацию данных изделий, с учетом соблюдения обязательств на использование авторских и смежных прав, а также регистрации факта реализации изделия, совмещающего фискальные задачи с защитой интеллектуальной собственности на основе проверки всех перечисленных выше элементов и т.д.
Другой блок 2318 служит в качестве дополнительного признака (ступени) защиты определения подлинности изделия. При этом в качестве машиночитаемых признаков используются такие свойства люминесценции, как спектральный диапазон эмиссии, длина волны максимума свечения, форма спектра, длительность свечения при импульсном оптическом или электрическом возбуждении, а также поляризационные характеристики свечения информационных пит (пикселей) и др. Эти характеристики измеряются в устройстве 2300 или каждая в отдельности, или в определенной их комбинации. Последний вариант позволяет повысить достоверность аутентификации подлинности проверяемого изделия.
Описанная на фиг.23 схема пригодна для контроля подлинности изделий, использующих зеркально отражающие марки, как показано на фиг.3а, а также марки, размещенные на контролируемом не прозрачном изделии в режиме на просвет (фиг.7а) или непосредственно тесненные на защищаемом, например, бумажном документе или изделии. (фиг.7b). Кроме того, она пригодна при использовании марок с электролюминесцентными информационно-несущими слоями, как показано на фиг.3b.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| КОМБИНИРОВАННАЯ МАРКА | 2009 |
|
RU2413964C1 |
| МНОГОСЛОЙНОЕ ЗАЩИТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ДИФРАКЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УКАЗАННОГО УСТРОЙСТВА, ЗАЩИЩЕННОЕ ИЗДЕЛИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ УКАЗАННОЕ МНОГОСЛОЙНОЕ ЗАЩИТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ДИФРАКЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО | 2021 |
|
RU2763388C1 |
| ВЕРИФИЦИРУЕМАЯ СИМВОЛЬНАЯ МЕТКА ПРЯМОГО НАНЕСЕНИЯ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2010 |
|
RU2445700C1 |
| Многослойный защитный элемент и способ его получения | 2016 |
|
RU2642535C1 |
| Защитное устройство на основе дифракционных структур нулевого порядка | 2022 |
|
RU2801793C1 |
| Оптическое защитное устройство и способ его изготовления | 2021 |
|
RU2798122C1 |
| МНОГОСЛОЙНОЕ ЗАЩИТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ДИФРАКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УКАЗАННОГО УСТРОЙСТВА, ЗАЩИЩЕННОЕ ИЗДЕЛИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ УКАЗАННОЕ МНОГОСЛОЙНОЕ ЗАЩИТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ДИФРАКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО | 2020 |
|
RU2759482C1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ДВУСТОРОННЕГО ОТРАЖАТЕЛЬНОГО ЗАЩИТНОГО СРЕДСТВА И ЗАЩИТНОЕ СРЕДСТВО, ПОЛУЧЕННОЕ ЭТИМ СПОСОБОМ | 2008 |
|
RU2403601C2 |
| ЗАЩИТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ | 2004 |
|
RU2381908C2 |
| СПОСОБ ОПТИЧЕСКОЙ МАРКИРОВКИ МУЗЕЙНЫХ ЦЕННОСТЕЙ | 2009 |
|
RU2413989C2 |
Изобретение относится к оптико-электронным средствам маркировки, аналого-цифрового кодирования и декодирования резличных объектов и изделий. Комбинированная марка включает подложку с расположенной на ней многослойной полимерной конструкцией, на слоях которой сформированы пространственно частично перекрывающиеся рельефная голограмма и/или дифракционно-решеточная структура и информационное поле с записанной цифровой информацией в виде дискретных элементов двухмерного кода. Информационное поле состоит, по крайней мере, из двух различных частей, одна из которых служит в качестве машиночитаемого идентификатора признака, подтверждающего подлинность рельефной голограммы и/или дифракционно-решеточной структуры, и/или содержит базовую информацию, являющуюся ключом для считывания информации с находящихся в другой части информационного поля одной или нескольких баз данных, позволяющих, в частности, автономно осуществлять операции подтверждения подлинности. Технический результат - повышение информационной емкости и защищенности, снижение стоимости при производстве. 3 н. и 50 з.п. ф-лы, 27 ил.
1. Комбинированная марка, удостоверяющая подлинность изделия, включающая подложку с расположенной на ней многослойной полимерной конструкцией, на слоях которой сформированы пространственно частично перекрывающиеся рельефная голограмма и/или дифракционно-решеточная структура и информационное поле с записанной цифровой информацией в виде дискретных элементов двухмерного кода, отличающаяся тем, что информационное поле состоит, по крайней мере, из двух различных частей, одна из которых служит в качестве машиночитаемого идентификатора признака, подтверждающего подлинность рельефной голограммы и/или дифракционно-решеточной структуры и/или содержит базовую информацию, являющуюся ключом для считывания информации с находящихся в другой части информационного поля одной или нескольких баз данных, позволяющих автономно осуществлять операции подтверждения подлинности как минимум одного изделия, наличия легальных прав на реализацию данного изделия, с учетом соблюдения обязательств на использование авторских и смежных прав, а также регистрации факта реализации изделия, на основе проверки всех перечисленных выше элементов.
2. Марка по п.1, отличающаяся тем, что информационные дискретные элементы двухмерного кода, в том числе пространственно соприкасающиеся и/или перекрывающиеся друг с другом и в том числе имеющие различные размеры и форму, могут преобразовывать падающее на них электромагнитное излучение или электрическое поле, прикладываемое к ним, в эмиттируемый или отраженный ими оптический сигнал.
3. Марка по п.1, отличающаяся тем, что информационные дискретные элементы двухмерного кода, расположенные непосредственно в том же полимерном слое, что и рельефная голограмма и/или дифракционно-решеточная структура, выполнены в виде микроуглублений - пит, заполненных люминесцентным материалом.
4. Марка по п.3, отличающаяся тем, что глубина люминесцентных пит превышает максимальную глубину рельефа голограммы и/или дифракционно-решеточной структуры.
5. Марка по п.2, отличающаяся тем, что дискретные элементы двухмерного кода частично или полностью располагаются в слоях, отличных от слоя, в котором сформирована рельефная голограмма и/или дифракционно-решеточная структура.
6. Марка по п.1, отличающаяся тем, что рельефная голограмма и/или дифракционно-решеточная структура покрыты светоотражающим покрытием, выполненным из металлических, или полупроводниковых, или диэлектрических материалов.
7. Марка по п.5, отличающаяся тем, что дискретные элементы двухмерного кода являются люминесцентными.
8. Марка по п.6, отличающаяся тем, что в светоотражающем покрытии, нанесенном на область с рельефной голограммой и/или дифракционно-решеточной структурой путем его микролокального удаления формируются дискретные информационные элементы двухмерного кода в виде отражающих считывающих свет пикселей.
9. Марка по п.1, отличающаяся тем, что светоотражающее покрытие на области рельефной голограммы и/или дифракционно-решеточной структуры отсутствует.
10. Марка по п.3, отличающаяся тем, что люминесцентный материал обладает электролюминесцентными свойствами, а на поверхность слоя с информационным полем нанесен прозрачный электрод.
11. Марка по п.1, отличающаяся тем, что различные слои, несущие информацию, объединены между собой прозрачными для записывающего, считывающего, считываемого излучений разделительными слоями.
12. Марка по п.11, отличающаяся тем, что в качестве разделительных слоев используются полимерные органические, или неорганические, или элементоорганические слои.
13. Марка по п.12, отличающаяся тем, что показатели преломления оптической среды разделительного слоя и материала люминесцентных слоев равны или очень близки между собой.
14. Марка по п.1, отличающаяся тем, что слой, содержащий информационное поле и непосредственно контактирующий со слоем, содержащим рельефную голограмму и/или дифракционно-решеточную структуру, является люминесцентным с информацией, записанной дискретными элементами двухмерного кода.
15. Марка по п.1, отличающаяся тем, что как минимум один информационным полем является люминесцентным и обладающим способностью к однократной записи в виде люминесцентных дискретных элементов двухмерного кода информации, предназначенной для многократного считывания.
16. Марка по п.1, отличающаяся тем, что часть информационного поля, служащая в качестве машиночитаемого идентификатора признака, подтверждающего подлинность рельефной голограммы и/или дифракционно-решеточной структуры и/или содержащая базовую информацию, являющуюся ключом для считывания информации с одной или нескольких баз данных, находящихся в другой части информационного поля, визуально невидима.
17. Марка по п.1, отличающаяся тем, что часть информационного поля, содержащая базы данных, выполнена в виде структур дискретных элементов двухмерного кода, пространственно расположенных на площади голограммы и/или дифракционно-решеточной структуры.
18. Марка по п.1, отличающаяся тем, что все слои с информационным полем выполнены из материалов, содержащих вещества, способные проявлять люминесцентные свойства.
19. Марка по п.18, отличающаяся тем, что все слои с информационной областью выполнены из материалов, содержащих люминесцентные вещества, имеющие одинаковые светопоглощающие и светоизлучательные спектральные свойства.
20. Марка по п.18, отличающаяся тем, что как минимум один слой с информационной областью выполнен из материала, содержащего вещества, имеющие светопоглощающие и светоизлучательные спектральные свойства, отличные от свойств других слоев.
21. Марка по п.1, отличающаяся тем, что информационное поле, сформированное в слое с рельефной голограммой и/или дифракционно-решеточной структурой, состоит только из дискретных элементов двухмерного кода, отражающих свет.
22. Марка по п.1, отличающаяся тем, что информационное поле, сформированное в слое с рельефной голограммой и/или дифракционно-решеточной структуры, состоит из дискретных элементов двухмерного кода, отражающих свет, и дискретных элементов двухмерного кода с люминесцентными свойствами.
23. Марка по п.1, отличающаяся тем, что информационное поле, сформированное из дискретных элементов двухмерного кода, кроме дискретных элементов слоя, на котором сформирована рельефная голограмма и/или дифракционно-решеточная структура, состоит из дискретных элементов с люминесцентными свойствами.
24. Марка по п.18, отличающаяся тем, что вещества, способные проявлять люминесцентные свойства, являются фото- или термохимически чувствительными.
25. Марка по п.18, отличающаяся тем, что вещества, способные проявлять люминесцентные свойства, являются фото- или термохимически стабильными.
26. Марка по п.14, отличающаяся тем, что люминесцентный слой обладает электролюминесцентными свойствами.
27. Марка по п.1, отличающаяся тем, что на полимерный слой со сформированной рельефной голограммой и/или дифракционно-решеточной структурой с обеих сторон наносятся отражающие слои.
28. Марка по п.27, отличающаяся тем, что полимерный слой содержит в своем составе вещества, способные проявлять свойства фото- или электролюминесценции.
29. Марка по п.27, отличающаяся тем, что полимерный слой является анизотропно одноосно ориентированным слоем.
30. Марка по п.28, отличающаяся тем, что вещества, способные проявлять свойства электролюминесценции, являются анизотропными, дихроично поглощающими и анизотропно люминесцирующими.
31. Марка по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере один слой с информационным полем выполнен из материала, содержащего анизотропные, дихроично поглощающие и анизотропно люминесцирующие вещества.
32. Марка по п.29, отличающаяся тем, что в анизотропном одноосно ориентированном полимерном слое способны пространственно и селективно ориентироваться анизотропные вещества.
33. Марка по п.32, отличающаяся тем, что в качестве анизотропного полимерного слоя используются жидкокристаллические материалы.
34. Марка по п.2, отличающаяся тем, что информационные дискретные элементы двухмерного кода могут иметь изменяемую в пределах от 0 до 180° пространственную ориентацию.
35. Способ изготовления комбинированной марки с рельефной голограммой и/или дифракционно-решеточной структурой и с записанной цифровой информацией в виде дискретных элементов двухмерного кода, сформированных в полимерном слое, включающий первоначальное получение марки-оригинала, изготовление с нее металлической комбинированной мастер-марки и тиражирование с нее комбинированных копий марок, отличающийся тем, что марка-оригинал и соответственно мастер-марка, имеют переменную глубину рельефа поверхности, и формирование рельефной голограммы и/или дифракционно-решеточной структуры и информационного поля с дискретными элементами двухмерного кода осуществляется непосредственно в одном фото- или электроночувствительном полимерном слое.
36. Способ по п.35, отличающийся тем, что формирование рельефной голограммы и/или дифракционно-решеточной структуры и информационного поля с дискретными элементами двухмерного кода осуществляется последовательно во времени с помощью оптического излучения с использованием голографического и фотолитографического методов.
37. Способ по п.35, отличающийся тем, что формирование рельефной голограммы и/или дифракционно-решеточной структуры и информационного поля с дискретными элементами двухмерного кода осуществляется одновременно с помощью электронного излучения.
38. Способ по п.35, отличающийся тем, что комбинированная мастер-марка находится на поверхности цилиндра.
39. Способ по п.35, отличающийся тем, что формирование информационного поля с дискретными элементами двухмерного кода осуществляется с использованием жидкого люминесцентного состава.
40. Способ по п.35, отличающийся тем, что люминесцентный состав изготовлен на основе жидких светочувствительных олигомеров.
41. Способ по п.35, отличающийся тем, что формирование информационной области с дискретными элементами двухмерного кода осуществляется путем термического напыления твердых люминофоров под малым углом и/или нанесением аэрозоля жидкого люминесцентного состава на поверхность слоев с питами.
42. Способ по п.35, отличающийся тем, что в качестве комбинированной мастер-марки используется прозрачная мастер-марка.
43. Способ по п.35, отличающийся тем, что на поверхность слоя с рельефной голограммой и/или дифракционно-решеточной структурой и информационным полем наносится защитный слой.
44. Способ изготовления комбинированной марки по п.35, отличающийся тем, что полимерный слой обладает термопластическими и люминесцентными свойствами, имеет светоотражающее металлизированное покрытие и позволяет осуществлять запись информации.
45. Способ по п.44, отличающийся тем, что запись информации осуществляется путем локального испарения светоотражающего покрытия.
46. Способ по п.44, отличающийся тем, что на поверхность светоотражающего, например алюминиевого, покрытия наносится дополнительный слой, содержащий в своем составе в латентной (скрытой) форме вещества из класса фотокислот или фотооснований.
47. Способ по п.46, отличающийся тем, что запись информации осуществляется путем локального травления металлического покрытия.
48. Способ по п.44, отличающийся тем, что запись информации осуществляется с использованием сухого пленочного фоторезиста.
49. Способ по п.44, отличающийся тем, что запись информации осуществляется как минимум одной линейкой лазеров.
50. Устройство считывания информации с комбинированной марки с рельефной голограммой и/или дифракционно-решеточной структурой и с записанной цифровой информацией в виде люминесцентных дискретных элементов, включающее источник излучения, фокусирующую оптику, полупрозрачное или дихроичное зеркало, линзовую систему, фотоприемное устройство и блок обработки данных, отличающееся тем, что перед источником излучения установлен спектральный светофильтр, который отсекает (поглощает или рассеивает) излучение на длине волны люминесценции дискретных элементов, а перед фотоприемным устройством установлен спектральный светофильтр, который пропускает только излучение на длине волны люминесценции дискретных элементов.
51. Устройство по п.50, отличающееся тем, что в качестве источника излучения в нем используется лазерный диод или источники с широким спектром излучения.
52. Устройство по п.50, отличающееся тем, что источник излучения модулируется по спектру, или перед ним размещается модулятор.
53. Устройство по п.50, отличающееся тем, что блок обработки данных измеряет интенсивность, или форму спектра, или длины волн, или время жизни, или поляризационные параметры, или их определенную комбинацию для люминесценции дискретных элементов.
| US 6849149 В2, 01.02.2005 | |||
| US 5900954 А, 04.05.1999 | |||
| US 5422744 А, 06.06.1995 | |||
| US 4794239 А, 27.12.1988 | |||
| US 6263104 А, 17.07.2001 | |||
| Способ получения на волокне оливково-зеленой окраски путем образования никелевого лака азокрасителя | 1920 |
|
SU57A1 |
| RU 2006118380 А, 20.12.2007 | |||
| СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ФИСКАЛЬНЫХ МЕТОК НА ТОВАРЫ | 2001 |
|
RU2299845C2 |
