СПОСОБ ОПТИЧЕСКОЙ МАРКИРОВКИ ИЗДЕЛИЯ Российский патент 2015 года по МПК G06K1/12 

Изобретение относится к способам оптической маркировки изделий с последующей идентификацией марки с целью защиты от подделки. Изобретение может быть использовано в различных областях хозяйственной деятельности, например для защиты от копирования банковских документов (пластиковых карт) и идентификационных удостоверений, в компьютерной технике - для защиты от несанкционированного доступа к базам данных, для паспортизации произведений искусств с целью предотвращения появления их фальсифицированных копий, для защиты от подделок товаров, изготовленных из самых различных материалов, для защиты бумажных документов от подделок.

Известен способ оптической маркировки изделия, включающий выбор оптической марки, инкорпорирование названной марки в изделие, его упаковку или в прикрепленную к нему бирку. Марку изготавливают в виде тисненой голограммы (WO 9808691 [1]). Процесс идентификации изделия в соответствии с известным способом сводится к освещению марки, ее визуальному осмотру и идентификации по признаку подобия наблюдаемой картинки изображениям на марках аналогичных изделий того же производителя или путем приборного декодирования изображения, восстановленного голограммой. В случае профессиональной экспертизы дополнительно выявляют приборными методами скрытые микронадписи или условные знаки на голографической марке. Недостатком способа маркировки изделий тиснеными голограммами является их недостаточная степень защиты от подделки, поскольку тисненые голограммы могут быть воспроизведены и тиражированы с использованием доступных и широко распространенных технологии.

Известен способ и устройство для его реализации, описанные в US 63281342 [2], предназначенные для формирования носителя скрытой информации, в основе которого лежит использование травленых ядерных треков в полимерах, обеспечивающих условия формирования структурного рельефа в виде сквозных или полусквозных цилиндрических каналов нано- и субмикронного размеров (10-1000 нм) и высокой поверхностной плотности от 10⁵ до 10¹¹ см^-2, а также возможность последующего их заполнения другим веществами (для декорирования) теми или иными способами. Использование в качестве единственного способа формирования элементов скрытого изображения статистически распределенных ядерных треков в полимерах, образованных путем облучения их высоко энергетичными (десятки-сотни МэВ) тяжелыми ионами на уникальных ускорителях, действительно в значительной мере затрудняет подделку скрытой информации. Более того, затруднение подделки носителя информации авторы патента в основном связывают с размерным параметром элемента скрытой информации, доведя его значение до нанометрического уровня, а также за счет абсолютной индивидуальности статистического характера их пространственного распределения на каждом носителе. Однако при этом единственным способом визуализации скрытого изображения нанометрических размеров элементов носителя информации их геометрический и количественный анализ возможны только с помощью высокоразрешающего электронного микроскопа, который требует соответствующей специальной подготовки носителя информации для работы с ним в высоком вакууме электронного микроскопа. При этом электронный микроскоп - это сложнейший инструмент, что, естественно, ограничивает на практике не только возможность контроля многотиражных носителей информации, но и исключает возможность самоконтроля носителя информации широким кругом потребителей из-за недоступности к дорогостоящей и сложной физической установке. Возможно также считывание топологии поверхности атомно-силовым микроскопом. Атомно-силовые микроскопы, работающие на воздухе, являются более дешевыми и наиболее распространенными. Однако поверхность образцов быстро изменяется в результате запыления и поверхностных физико-химических процессов-окисления, миграции и т.д., что приводит к увеличению ошибок считывания информации, записанной на поверхности. Для повышения надежности хранения меток необходимо применение технологии, обеспечивающей формирование меток в глубине.

Увеличение диаметра (более 1 мкм) основного элемента носителя скрытой информации в виде травленых ядерных треков (пустых или заполненных теми или иными веществами) с целью реализации возможности их визуализации с помощью обычной и легкодоступной оптической микроскопии, тем не менее, не защищает данный способ от подделок, поскольку воспроизвести аналогичные, но плоские и круглые структурные особенности элементов носителей данного размера и плотности на поверхности заданного изображения макро рисунка-логотипа не представляет особых трудностей. Аналогичную микроструктуру носителей информации в виде плоских круглых или эллиптичных форм микронного или даже субмикронного размеров на поверхности носителя легко подделать доступными физическими (вакуумное напыление), механическими (тиснение) или химическими (избирательное вытравливание) способами.

Известен способ оптической маркировки изделия, включающий инкорпорирование в изделие, его упаковку или в прикрепленную к нему бирку оптической марки с неповторяющимся от изделия к изделию пространственным распределением оптических параметров (RU 2202127 [3]). В соответствии с этим способом марку выбирают среди объектов, выполненных из материалов с четко видимым случайным узором. Этот узор формируется макроструктурными элементами материала, например, такого как дерево, камень, а также искусственных материалов, таких как бумага, пластмасса, стекло со специальным добавлением красителей, инородных включений, зерен неправильной формы. При этом считанный сканирующим устройством неповторяющийся от изделия к изделию случайный структурный узор марки, а также координаты характерных контрольных точек структурного узора хранятся в базе данных производителя изделия.

Процедура идентификации в соответствии с известным способом распознавания подделки изделия сводится к следующей последовательности операций: 1) посылают запрос в базу данных на хранящееся в ней изображение марки и/или координаты контрольных точек структурного узора марки; 2) получают информацию о структурном узоре по телефону, факсу или сети Интернет из базы данных; 3) производят сравнительный анализ подобия контрольных точек отображенного на дисплее изображения структурного узора марки со структурным узором самой марки или сравнение координат контрольных точек, напечатанных на изделии, с координатами контрольных точек, полученными из базы данных. На основании сравнения данных принимают экспертное заключение о подлинности или подделке изделия.

Достоинством известного способа является простота маркировки и процедуры идентификации подлинности изделия. Кроме того, подобный подход применим к практически неограниченному классу изделий. Однако при современном уровне развития полиграфической и копировальной техники изготовление копии или фальсификата идентификационной марки с четким видимым случайным макроструктурным узором не представляет большой технической сложности, о чем свидетельствуют многочисленные факты подделки денежных знаков и документов.

Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности является способ оптической маркировки изделия, известный из RU 2311677 [4]. Способ оптической маркировки изделия предусматривает выбор оптической марки, характеризующейся наличием неоднородностей со случайным пространственным распределением, считывание информации о распределении названных неоднородностей и сохранение полученной информации в базе данных системы идентификации. При этом выбор оптической марки производят из числа неповторяющихся, оптически анизотропных объектов со случайным пространственным распределением неоднородностей, неразличимых невооруженным глазом. На выбранную марку направляют пучок света от источника излучения, с помощью поляризационного прибора формируют пространственно модулированное распределение интенсивности излучения рабочего спектрального диапазона, обусловленное наличием названных визуально неразличимых неоднородностей оптически анизотропной марки, считывают названное распределение интенсивности излучения и сохраняют считанную информацию в базе данных в качестве основного кода изделия. Оптическую марку изготавливают из анизотропного оптического материала в виде прозрачного окна, например, в виде стеклянной пластины или листа пластика, не подвергавшихся термическому отжигу и характеризующихся наличием свилей, нерегулярной волнистости поверхности или пространственно неоднородных внутренних напряжений. Это могут быть капсулированные жидкие кристаллы, частицы измельченной слюды, двулучепреломляющие микрокристаллы или волокна целлюлозы.

Недостатком известного способа является то, что применение поляризованного излучения повышает нестабильность изображения метки. Механические деформации, а также релаксация материалов приводят к дополнительному вращению плоскости поляризации, что вызывает несоответствие с изображением занесенным в базу данных при изготовлении. Расположение статистических неоднородностей в оптических средах с показателем преломления, большим показателя преломления воздуха, приводит к уменьшению разницы показателя преломления между метками и средой, в которой они находятся, что уменьшает контрастность изображения и вероятность распознавания соответственно.

Измерения оптических характеристик в одном слое не обеспечивают достаточной защиты от подделок, так как возможности современной пленарной технологии позволяют формировать на поверхности элементы с высокой пространственной разрешающей способностью.

Измерения оптических характеристик в разных слоях повышают защиту от возможных подделок, но при этом требуют механической перестройки фокусировки оптической измерительной системы на различную глубину. При проведении механической перестройки глубины настройки увеличивается время измерений и значительно усложняется механика системы обеспечивающая высокоточное позиционирование.

Заявляемый способ оптической маркировки изделия направлен на повышение защищенности от возможного копирования.

Указанный результат достигается тем, что способ оптической маркировки изделия включает формирование оптической марки, характеризующейся наличием неоднородностей со случайным пространственным распределением и формой, направление на марку оптического излучения, формирование пространственно модулированного распределения интенсивности излучения рабочего спектрального диапазона, обусловленного наличием названных неоднородностей марки, считывание информации об отражении излучения и сохранение полученной информации в базе данных системы идентификации, при этом на марку в различное время направляют оптическое излучение с нескольких различных фиксированных направлений и регистрируют отражение от неоднородностей по различным направлениям, а оптическую марку изготавливают методом прессования из порошка материала с показателем преломления выше или равного показателю преломления кварца.

Указанный результат достигается также тем, что после прессовки марку заливают оптически прозрачным герметиком,

Указанный результат достигается также тем, что после установки марки на изделии на ее внешней поверхности устанавливают прозрачную для рабочего спектрального диапазона пластинку.

Формирование оптической марки, характеризующейся наличием неоднородностей со случайным пространственным распределением и формой, позволяет создавать марки с уникальной, невоспроизводимой комбинацией идентифицируемых признаков, что исключает возможность подделки.

Формирование пространственно модулированного распределения интенсивности излучения (отраженного от неоднородностей) рабочего спектрального диапазона, обусловленного наличием неоднородностей марки, и считывание информации об отражении излучения позволяет зафиксировать уникальный код, присущий этой марке.

Направление оптического излучения с нескольких фиксированных направлений и регистрация отражения от неоднородностей по различным направлениям позволяет еще в большей степени повысить защиту от подделки, поскольку идентификация будет осуществляться уже не по одному, а по нескольким уникальным кодам. Подсветка, при считывании производимая в разное время с разных направлений, расширяет объем независимых данных, что повышает защищенность метки, располагаемой на различных пространственных уровнях.

Оптическая марка может быть изготовлена так, как описано в [4], т.е. из анизотропного оптического материала в виде прозрачного окна, например, в виде стеклянной пластины или листа пластика, не подвергавшихся термическому отжигу и характеризующихся наличием свилей, нерегулярной волнистости поверхности или пространственно неоднородных внутренних напряжений. Это могут быть капсулированные жидкие кристаллы, частицы измельченной слюды, двулучепреломляющие микрокристаллы или волокна целлюлозы.

Наиболее оптимально марку изготавливать методом прессования из порошка материала с показателем преломления, выше или равного показателю преломления кварца. Изготовление методом прессования обеспечивает наличие пустот и поэтому максимальную разницу показателей преломления неоднородностей метки и воздушной среды. Блесткость меток и их контрастность определяется разницей показателей преломления материала метки и показателя преломления пор между ними. Чем больше показатель преломления материала метки, тем больше данная разность, значит больше коэффициент отражения светового потока. Свет, который мы наблюдаем из данной точки метки, может быть также результатом многочисленных 3-мерных отражений светового потока внутри метки. В результате, даже измерив излучение, но не зная как именно оно формировалось мы не можем воссоздать последовательность 3-мерных отражений и поэтому, дополнительно к технологической невозможности создания 3-мерных структур, не сможем воспроизвести метку.

Целесообразно после прессовки марку заливать оптически прозрачным герметиком для защиты от проникновения влаги, которая изменяет оптические характеристики зазора между прессованными частицами.

Кроме того, целесообразно после установки марки на изделии на ее внешней поверхности устанавливать прозрачную для рабочего спектрального диапазона пластинку для защиты от механических воздействий поверхности, через которую осуществляется считывание неоднородностей.

Сущность заявляемого способа поясняется примером реализации и графическими материалами. На фиг. 1 представлен поперечный разрез изделия с идентификационной маркой в виде пластинки, закрепленной на изделии. На фиг. 2 представлен поперечный разрез изделия с идентификационной маркой в виде пластинки, закрепленной на изделии, со всех сторон покрытой оптически прозрачным герметиком. На фиг. 3 представлен поперечный разрез изделия с идентификационной маркой в виде пластинки, закрепленной на изделии, со всех сторон покрытой оптически прозрачным герметиком и с нанесенным на внешнюю поверхность покрытием, прозрачным для рабочего спектрального диапазона, используемого для идентификации. На фиг. 4 представлена принципиальная схема реализации способа.

Способ реализуется следующим образом. В соответствии с изобретением оптическую метку 1 изготавливают методом прессования из порошка материала с показателем преломления выше или равного показателю преломления кварца и закрепляют на изделии 2 (фиг. 1). В качестве такого материала могут быть использованы окись кремния, алюминия, циркония, многокомпонентные стекла, оптически прозрачные полупроводники.

Либо оптическую метку 1 изготавливают методом прессования из порошка материала с показателем преломления выше или равного показателю преломления кварца и закрепляют на изделии 2, а перед установкой марки на изделии ее со всех сторон покрывают оптически прозрачным герметиком 3 (фиг. 2). Либо оптическую метку 1 изготавливают методом прессования из порошка материала с показателем преломления выше или равного показателю преломления кварца и закрепляют на изделии 2, а перед установкой марки на изделии ее со всех сторон покрывают оптически прозрачным герметиком 3, а после установки создают покрытие 4, прозрачное для рабочего спектрального диапазона, используемого для идентификации (фиг. 3).

Метка закрепляется любым из известных способов (приклеивается, впрессовывается) на изделии (денежной купюре, пластиковой банковской карте)

Для идентификации подлинности изделия оно вставляется в соответствующее устройство идентификации, которое содержит линзовую систему 5, регистрирующий датчик 6 (например, матричный фотоприемник) и несколько осветителей 7 (светодиоды, лазеры, лампочки и т.п.), обеспечивающих освещение метки с нескольких направлений (2, 3, 4……10). Осветители могут отличаться друг от друга направлением распространения и/или диаграммами направленности и/или длиной волны оптического излучения. Устройство должно обеспечивать фиксированное положение метки относительно осветителей и регистрирующего датчика. Марка поочередно освещается оптическим излучением различными осветителями в заданной последовательности. Каждое отражение от метки регистрируется и сравнивается с эталонным, хранящимся в базе данных зафиксированных при установке метки на изделии. При совпадении всех зафиксированных отражений с эталонными, хранящимся в базе данных, делается вывод о подлинности изделия.

Изобретение относится к способам оптической маркировки изделий с последующей идентификацией марки с целью защиты от подделки и может быть использовано для защиты от копирования банковских документов, пластиковых карт и идентификационных удостоверений и в компьютерной технике с целью предотвращения появления фальсифицированных копий. Технический результат заключается в повышении защищенности от возможного копирования. Способ включает формирование оптической марки, характеризующейся наличием неоднородностей со случайным пространственным распределением и формой, направление на марку оптического излучения, формирование пространственно модулированного распределения интенсивности излучения рабочего спектрального диапазона, обусловленного наличием названных неоднородностей марки, считывание информации об отражении излучения и сохранение полученной информации в базе данных системы идентификации, при этом на марку в различное время направляют оптическое излучение с нескольких различных фиксированных направлений и регистрируют отражение от неоднородностей по различным направлениям. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ оптической маркировки изделия, включающий формирование оптической марки, характеризующейся наличием неоднородностей со случайным пространственным распределением, направление на марку оптического излучения, формирование пространственно модулированного распределение интенсивности излучения рабочего спектрального диапазона, обусловленное наличием названных неоднородностей марки, считывание информации о распределении названных неоднородностей и сохранение полученной информации в базе данных системы идентификации, отличающийся тем, что названную оптическую марку изготавливают методом прессования из порошка материала с показателем преломления выше, чем у кварца, на марку направляют оптическое излучение с нескольких фиксированных направлений и регистрируют отражение от неоднородностей по всем направлениям.

2. Способ оптической маркировки изделия по п. 2, отличающийся тем, что после прессовки марку заливают оптически прозрачным герметиком.

3. Способ оптической маркировки изделия по п. 3, отличающийся тем, что после установки марки на изделии на ее внешней поверхности устанавливают прозрачную для рабочего спектрального диапазона пластинку из монокристаллического материала.