EA029448B1 - Method for protection and identification of optical protective marks - Google Patents
Method for protection and identification of optical protective marks Download PDFInfo
- Publication number
- EA029448B1 EA029448B1 EA201500521A EA201500521A EA029448B1 EA 029448 B1 EA029448 B1 EA 029448B1 EA 201500521 A EA201500521 A EA 201500521A EA 201500521 A EA201500521 A EA 201500521A EA 029448 B1 EA029448 B1 EA 029448B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- optical
- image
- smartphone
- optical element
- protective
- Prior art date
Links
Abstract
Description
изобретение относится преимущественно к технологиям, используемым для удостоверения подлинности документов, банкнот, брендов. Изобретение обеспечивает как визуальный, так и автоматизированный контроль подлинности оптических защитных меток. Предложены способ синтеза и способ идентификации оптических защитных меток. В защитную метку включают металлизированный или частично деметаллизированный плоский фазовый оптический элемент. В области оптического элемента формируют создающий заданное эталонное изображение бинарный киноформ, разбивающий область оптического элемента на две непересекающиеся области, которые заполняют дифракционными структурами с различными коэффициентами отражения. Камерой смартфона при малых углах дифракции фотографируют область оптического элемента. Полученное полутоновое изображение интерпретируют как амплитудный оптический элемент - киноформ. С помощью микропроцессора смартфона рассчитывают формируемое амплитудным киноформом изображение, которое сравнивают с эталоном. Визуальный контроль подлинности оптического защитного элемента осуществляется при больших углах дифракции.The invention relates primarily to technologies used to authenticate documents, banknotes, brands. The invention provides both visual and automated control of the authenticity of optical security labels. A synthesis method and a method for the identification of optical security labels are proposed. A protective label includes a metallized or partially demetallised planar phase optical element. In the field of the optical element, a binary kinoform that creates the specified reference image is formed, dividing the area of the optical element into two non-intersecting regions, which are filled with diffraction structures with different reflection coefficients. The camera of the smartphone at low diffraction angles photographs the area of the optical element. The resulting halftone image is interpreted as an amplitude optical element - kinoforms. Using the microprocessor of the smartphone, the image generated by the amplitude kinoform is calculated, which is compared with the standard. Visual verification of the authenticity of the optical security element is carried out at large diffraction angles.
029448029448
Заявляемое изобретение относится преимущественно к технологиям, используемым для удостоверения подлинности изделий, и может быть эффективно использовано для защиты от подделки банкнот, ценных бумаг, акцизных и идентификационных контрольных марок, а также различных товаров народного потребления.The invention relates primarily to the technologies used to authenticate products, and can be effectively used to protect counterfeit banknotes, securities, excise and identification control marks, as well as various consumer goods.
Оптические (голографические) защитные технологии в настоящее время широко используются для защиты документов, банкнот, брендов от подделки. Современные оптические технологии предлагают широкий набор защитных признаков для визуального контроля, таких как 2Ό/3Ό элементы, 3Ό элементы, эффекты смены изображений и т.д. Кроме элементов визуального контроля, голографические защитные элементы содержат микронадписи и микроизображения, используемые для экспертного контроля. Экспертный контроль предполагает использование оборудования и высокую квалификацию эксперта. К достоинствам голографических технологий необходимо отнести возможность массового тиражирования защитных голограмм, их невысокую цену. Основным недостатком голографических защитных технологий является распространённость оборудования и, как следствие, низкая защищённость оптических элементов от подделки.Optical (holographic) protective technologies are now widely used to protect documents, banknotes, and brands from counterfeiting. Modern optical technologies offer a wide range of security features for visual inspection, such as 2Ό / 3Ό elements, 3Ό elements, image change effects, etc. In addition to the elements of visual control, holographic security elements contain micro-images and micro images used for expert control. Expert control involves the use of equipment and highly qualified expert. The advantages of holographic technologies include the possibility of mass replication of protective holograms, their low price. The main disadvantage of holographic protective technologies is the prevalence of equipment and, as a result, the low security of optical elements from counterfeiting.
В последние 10 лет появилось и активно развивается новое направление в оптических защитных технологиях - нанооптические защитные элементы. Для их изготовления используется электроннолучевая литография. Оборудование для нанооптических защитных технологий очень дорого и не является распространённым. Технология синтеза нанооптических элементов является наукоёмкой. Всё это надёжно защищает нанооптические элементы от подделки. Нанооптические технологии предлагают широкий набор защитных признаков как для визуального, так и для экспертного контроля, которые невозможно подделать на стандартном оборудовании, используемом в голографических технологиях. Кроме этого, разработаны нанооптические защитные элементы и специальные портативные приборы, обеспечивающие автоматизированный контроль подлинности этих элементов. Базовой технологией, на которую ориентировано настоящее изобретение, являются нанооптические защитные технологии.In the last 10 years, a new direction in optical protective technologies has emerged and is actively developing - nano-optical protective elements. For their manufacture using electron beam lithography. Equipment for nano-optical protective technology is very expensive and not common. The technology of synthesis of nano-optical elements is science-intensive. All this reliably protects the nano-optical elements from forgery. Nano-optical technologies offer a wide range of security features for both visual and expert controls that cannot be faked on standard equipment used in holographic technologies. In addition, nano-optical protective elements and special portable devices have been developed that provide automated control of the authenticity of these elements. The basic technology, on which the present invention is focused, is nano-optical protective technologies.
Метод маркировки и автоматизированного контроля защитных меток на печатной продукции и на голограммах известен и используется для идентификации подлинности защитных элементов. Примером такой разработки может служить заявка на патент И820130200144 А1. В этой заявке предлагается использовать двумерный штрих-код для маркировки защитных меток. Двумерный защитный код считывается смартфоном с помощью микрообъектива, увеличивающего изображение штрих-кода. К недостаткам предложенного метода относится его недостаточная защищённость от подделки. Копия штрих-кода, выполненная с достаточным разрешением и нанесённая на другой носитель, будет идентифицироваться как подлинный элемент.The method of marking and automated control of protective labels on printed materials and on holograms is known and used to identify the authenticity of protective elements. An example of such a development is the patent application I820130200144 A1. In this application it is proposed to use a two-dimensional bar code for marking protective labels. The two-dimensional security code is read by the smartphone using a micro-lens that magnifies the bar code image. The disadvantages of the proposed method include its lack of security against forgery. A copy of the barcode, made with sufficient resolution and printed on another medium, will be identified as a genuine item.
Наиболее близким изобретением по совокупности признаков является патент ЕА 201100415 А1 "Способ защиты и идентификации оптических защитных меток (варианты) и устройство для его осуществления". В этом патенте предложен способ защиты и идентификации оптических защитных меток, заключающийся в том, что в защитные метки включают фрагменты плоского оптического элемента с асимметричным микрорельефом, который при освещении его лазерным излучением формирует в фокальной плоскости, параллельной плоскости защитной метки, асимметричное изображение, состоящее из п кольцевых секторов на окружности с центром на оси падающего лазерного излучения с заданными угловыми расстояниями между секторами. На основе контроля сформированного на окружности изображения, полученного в отражённом от защитной метки лазерном свете, осуществляют идентификацию подлинности оптической защитной метки путём формирования инвариантного относительно поворота оптической защитной метки признака подлинности, который сравнивают с заранее заданным эталоном.The closest invention in terms of characteristics is the patent EA 201100415 A1 "Method of protection and identification of optical protective labels (options) and a device for its implementation." In this patent, a method for protecting and identifying optical security labels is proposed. The security labels include fragments of a flat optical element with an asymmetric microrelief, which, when illuminated with laser radiation, forms, in a focal plane parallel to the protective label plane, an asymmetric image consisting of n ring sectors on a circle with a center on the axis of the incident laser radiation with given angular distances between the sectors. On the basis of the control of the image formed on the circumference, obtained in the laser light reflected from the protective label, the authenticity of the optical protective label is identified by forming an attribute of authenticity invariant with respect to the rotation of the optical protective label, which is compared with a predetermined standard.
Предложены также варианты устройств для реализации способа, содержащих лазерный диод, блок детектирования, расположенный в плоскости, параллельной плоскости защитной метки, включающий в себя кольцевой детектор, электронный блок обработки сигналов детекторов, включающий в себя АЦП, интерфейс для задания эталонов, микроконтроллер, формирующий инвариантный признак контроля и обеспечивающий сравнение этого признака с эталоном. Таким образом, в патенте ЕА 201100415 А1, как в способе, так и в устройстве для его реализации, для идентификации подлинности используется лазерное излучение.Variants of devices for implementing the method are also proposed, comprising a laser diode, a detecting unit located in a plane parallel to the protective label plane, including a ring detector, an electronic signal processing unit for detectors, including an ADC, an interface for specifying standards, and an invariant microcontroller a sign of control and providing a comparison of this sign with the standard. Thus, in patent EA 201100415 A1, both in the method and in the device for its implementation, laser radiation is used to identify authenticity.
В настоящее время изобретение, защищенное патентом ЕА 201100415 (А1), широко используется для защиты от подделок. Разработанные специальные портативные приборы обеспечивают надёжный контроль подлинности защитных меток. К недостаткам изобретения можно отнести необходимость использования специального портативного прибора.Currently, the invention is protected by patent EA 201100415 (A1), is widely used to protect against fakes. Developed special portable devices provide reliable control of the authenticity of security labels. The disadvantages of the invention include the need to use a special portable device.
Задачей настоящего изобретения является создание способа, обеспечивающего контроль подлинности оптических защитных меток с помощью широко распространённых портативных компьютеров или смартфонов, оснащённых фотокамерами. При этом достигается технический результат, заключающийся в повышении надёжности контроля подлинности, а также в обеспечении возможности контроля подлинности защитных меток без использования специальных приборов, содержащих источники лазерного излучения. Защитная метка, используемая для идентификации, должна быть на 100% защищена от копирования на копировальных машинах.The object of the present invention is to provide a method for verifying the authenticity of optical security marks using widely used portable computers or smartphones equipped with cameras. This achieves the technical result, which consists in increasing the reliability of the control of authenticity, as well as in ensuring the possibility of controlling the authenticity of the protective labels without the use of special devices containing sources of laser radiation. The security label used for identification must be 100% copy protected on copiers.
- 1 029448- 1 029448
Поставленная задача с обеспечением достижения указанного технического результата решается в способе синтеза оптических защитных меток, представляющих собой отражающий металлизированный плоский фазовый оптический элемент, тем, что в области К оптического элемента формируют создающий заданное эталонное изображение бинарный киноформ, представляющий собой две непересекающиеся области К! и К2 с разными коэффициентами отражения. Одну из областей, К! либо К2, заполняют дифракционными решётками с периодами от 0,4 до 0,7 мкм. Другую область заполняют либо дифракционными структурами с характерными периодами более 0,7 мкм, либо дифракционными структурами с характерными периодами менее 0,4 мкм.The task with ensuring the achievement of the specified technical result is solved in the method of synthesis of optical protective labels representing a reflective metallized flat phase optical element, so that in the K area of the optical element a binary kinoform that creates the specified reference image is formed, which represents two non-intersecting areas K! and K 2 with different reflection coefficients. One of the areas, K! or K 2 , filled with diffraction gratings with periods from 0.4 to 0.7 microns. Another area is filled with either diffraction structures with characteristic periods greater than 0.7 microns, or diffraction structures with characteristic periods less than 0.4 microns.
В другом варианте способа синтеза оптических защитных меток, представляющих собой отражающий металлизированный плоский фазовый оптический элемент, в области К оптического элемента выделяют элементарные области К,,. 1=1, ..., п, _)=1, ..., т, размером менее 50 мкм, которые заполняют дифракционными решётками с периодами от 0,4 до 0,7 мкм. В оставшейся области К' плоского оптического элемента формируют бинарный киноформ, создающий заданное эталонное изображение. Киноформ представляет собой две непересекающиеся области К'1 и К'2, которые заполняют микрорельефом с различным коэффициентом отражения при малых углах дифракции (менее 20°).In another embodiment of the method of synthesizing optical security labels, which are reflective metallized planar phase optical elements, in the K area of the optical element, elementary regions K ,, are distinguished. 1 = 1, ..., n, _) = 1, ..., t, less than 50 microns in size, which are filled with diffraction gratings with periods from 0.4 to 0.7 microns. In the remaining region K 'of the flat optical element, a binary kinoform is created, which creates a given reference image. The cinema forms are two non-intersecting regions K'1 and K'2, which are filled with a microrelief with a different reflection coefficient at small diffraction angles (less than 20 °).
В третьем варианте способа синтеза оптических защитных меток, представляющих собой отражающий металлизированный плоский фазовый оптический элемент, в области К оптического элемента формируют бинарный киноформ, создающий заданное эталонное изображение. Киноформ представляет собой две непересекающиеся области К1 и К2 с разными коэффициентами отражения. Одну из областей, К1 либо К2, заполняют дифракционными решётками с периодами от 0,4 до 0,7 мкм. Другая область представляет собой плоскую металлизированную поверхность.In the third variant of the method of synthesis of optical protective labels, which represent a reflective metallized flat phase optical element, in the K-area of the optical element form a binary kinoform, creating a given reference image. Cinema forms are two non-intersecting K 1 and K 2 regions with different reflection coefficients. One of the areas, K 1 or K 2 , is filled with diffraction gratings with periods from 0.4 to 0.7 μm. Another area is a flat metallized surface.
В четвёртом варианте способа синтеза оптических защитных меток, представляющих собой частично металлизированный плоский фазовый оптический элемент, работающий как на прохождение, так и на отражение, в области К оптического элемента формируют бинарный киноформ, создающий заданное эталонное изображение. Киноформ представляет собой две непересекающиеся области К1 и К2 с разными коэффициентами отражения. Одну из областей, К1 либо К2, заполняют дифракционными решётками с периодами от 0,4 до 0,7 мкм. Другая область представляет собой плоскую деметаллизированную поверхность.In the fourth variant of the method of synthesis of optical protective labels representing a partially metallized flat phase optical element working both for passage and for reflection, in the K region of the optical element they form a binary kinoform that creates a given reference image. Cinema forms are two non-intersecting regions K1 and K2 with different reflection coefficients. One of the areas, K1 or K2, is filled with diffraction gratings with periods from 0.4 to 0.7 μm. Another area is a flat demetallised surface.
Независимые пп.5 и 6 формулы изобретения описывают способ контроля подлинности защитных меток по пп.1-4 формулы изобретения. Идентификация подлинности защитных меток осуществляется в двух диапазонах углов дифракции: при углах менее 20° и при углах более 60°. В п.5 формулы изобретения описан способ идентификации оптических защитных меток по пп.1-3 формулы изобретения, заключающийся в том, что контроль защитных признаков оптической метки осуществляется в двух диапазонах углов. С помощью смартфона при углах дифракции менее 20° фотографируют область оптического элемента К на защитной метке на отражение, когда источник света и смартфон находятся с одной стороны от защитной метки. Полученное полутоновое изображение интерпретируют как амплитудный оптический элемент - киноформ, коэффициент поглощения которого в каждой точке (х, у) пропорционален потемнению в этой точке на полученном снимке. С помощью микропроцессора смартфона рассчитывают формируемое амплитудным киноформом изображение, которое сравнивают с эталонным изображением. При углах дифракции более 60° в области К визуально контролируют соответствие эталону другого цветного изображения, формируемого дифракционными решётками.Independent Claims 5 and 6 of the claims describe a method for controlling the authenticity of protective labels in Claims 1-4. The identification of the authenticity of protective labels is carried out in two ranges of diffraction angles: at angles less than 20 ° and at angles more than 60 °. Claim 5 describes a method for identifying optical security marks according to claims 1-3, which consists in monitoring the security features of an optical tag in two angles ranges. Using a smartphone with diffraction angles less than 20 °, photograph the area of the optical element K on the protective label for reflection, when the light source and the smartphone are on one side of the protective label. The resulting halftone image is interpreted as an amplitude optical element - kinoforms, the absorption coefficient of which at each point (x, y) is proportional to the darkening at that point in the resulting image. Using the microprocessor of the smartphone, the image generated by the amplitude cinema form is calculated, which is compared to the reference image. At angles of diffraction of more than 60 ° in the area K, they visually monitor the compliance of the standard with another color image formed by diffraction gratings.
В п.6 формулы изобретения описан способ идентификации оптических защитных меток по п.4 формулы изобретения, заключающийся в том, что контроль защитных признаков оптической метки осуществляется в двух диапазонах углов. С помощью смартфона при углах дифракции менее 20° фотографируют область оптического элемента К на защитной метке на отражение, когда источник света и смартфон находятся с одной стороны от защитной метки, либо на прохождение, когда источник света и смартфон находятся с разных сторон от защитной метки. Полученное полутоновое изображение интерпретируют как амплитудный оптический элемент - киноформ, коэффициент поглощения которого в каждой точке (х, у) пропорционален потемнению в этой точке на полученном снимке. С помощью микропроцессора смартфона рассчитывают формируемое амплитудным киноформом изображение, которое сравнивают с эталонным изображением. При углах дифракции более 60° в области К визуально контролируют соответствие эталону другого цветного изображения, формируемого дифракционными решётками.Claim 6 describes a method for identifying optical security labels according to claim 4, namely, that the security features of the optical tag are monitored in two angles ranges. Using a smartphone with diffraction angles less than 20 °, photograph the area of the optical element K on the protective label for reflection, when the light source and the smartphone are on one side of the protective label, or for passing, when the source of light and the smartphone are on different sides of the protective label. The resulting halftone image is interpreted as an amplitude optical element - kinoforms, the absorption coefficient of which at each point (x, y) is proportional to the darkening at that point in the resulting image. Using the microprocessor of the smartphone, the image generated by the amplitude cinema form is calculated, which is compared to the reference image. At angles of diffraction of more than 60 ° in the area K, they visually monitor the compliance of the standard with another color image formed by diffraction gratings.
Таким образом, оптическая защитная метка признаётся подлинной, если получен положительный результат при контроле двух защитных признаков: при контроле оптического защитного элемента с помощью смартфона при малых углах дифракции (менее 20°) и при визуальном контроле изображения, наблюдаемого на защитной метке при больших углах дифракции (более 60°). Визуальный контроль изображения при больших углах дифракции на 100% гарантирует защиту оптической метки от попыток её имитации с помощью любой множительной техники. Оптическая защитная метка согласно формуле изобретения содержит дифракционные решётки малого периода - 0,4-0,7 мкм. Решётки с такими мелкими периодами невозможно воспроизвести с помощью любой копировальной техники.Thus, an optical security label is recognized as genuine if a positive result is obtained when monitoring two security features: when monitoring an optical security element with a smartphone at low diffraction angles (less than 20 °) and when visually monitoring an image observed on the security label at high diffraction angles (more than 60 °). Visual control of the image at high diffraction angles guarantees 100% protection of the optical mark against attempts to imitate it using any copying technique. Optical protective label according to the claims contains diffraction gratings of a small period of 0.4-0.7 microns. Grids with such small periods cannot be reproduced using any copying equipment.
- 2 029448- 2 029448
В заявленном изобретении возможны два варианта идентификации подлинности оптической защитной метки с помощью смартфона. В п.7 формулы изобретения описан способ идентификации оптических защитных меток по пп.5, 6 формулы изобретения, в котором рассчитанное с помощью микропроцессора смартфона изображение, формируемое амплитудным киноформом, визуализируют на экране смартфона. Идентификация подлинности защитной метки осуществляется пользователем путём сравнения изображения на экране смартфона с эталонным изображением.In the claimed invention, two options for identifying the authenticity of an optical security label using a smartphone are possible. Claim 7 describes a method for identifying optical protective labels according to claims 5, 6, in which the image generated by the amplitude cinema form, calculated by the microprocessor of the smartphone, is visualized on the smartphone screen. The identification of the authenticity of the security label is carried out by the user by comparing the image on the smartphone screen with the reference image.
В п.8 формулы изобретения описан способ идентификации оптических защитных меток по пп.5, 6 формулы изобретения, в котором процедура сравнения рассчитанного с помощью микропроцессора смартфона изображения, формируемого амплитудным киноформом, с эталонным изображением осуществляется микропроцессором смартфона автоматически.Claim 8 describes a method for identifying optical protective labels according to claims 5, 6, in which the procedure for comparing the image generated by the microprocessor of the smartphone, the amplitude cinema form, with the reference image is automatically carried out by the microprocessor of the smartphone.
Для расчёта нанооптических элементов используется наукоёмкая технология расчёта структуры плоских фазовых оптических элементов - киноформов, формирующих заданное изображение. Киноформ, как оптический элемент, был представлен в работе (Ь.В. Бекет, Р.М. НпксН, РА. 1г. 1огбаи, ТНе кшоГогт: а пеи иамсГгоШ гесопк1гис1юп бсу1ес, 1ВМ 1. Кек. Иеу., 13 (1969), 105-155). Различают амплитудные и фазовые киноформы. Фазовые киноформы бывают многоградационными или бинарными. Энергетическая эффективность фазовых киноформов теоретически может достигать 100%. (А.У. СопсЬагкку, А.А. СопсЬагкку Сотри1ег ОрИск & Сотри1ег Но1одгарЬу, Моксои ИшуегкИу Ргекк, 2004).For the calculation of nano-optical elements, a high-tech technology is used to calculate the structure of flat phase optical elements - kinoforms that form a given image. Cinema forms, as an optical element, were presented in the work (L.V. Becket, R.M. NpksN, RA. 1g. Gogbai, THe Kshogogt: AimansGesopes, 1BM 1. Cake. Iyu. 13 (1969) , 105-155). There are amplitude and phase kinoform. Phase kinoforms are multi-gradient or binary. The energy efficiency of phase kinoform theoretically can reach 100%. (A.U. Sopsagkku, A.A. Sopsaggkku Sotrieg Oriysk & SotrIler No1dgaryu, Moksoi Ichuegku Rhekk, 2004).
Бинарный киноформ, в отличие от многоградационного, имеет всего два уровня глубины микрорельефа, что соответствует двум уровням яркости сфотографированного смартфоном изображения. Бинарный киноформ позволяет сформировать произвольное симметричное относительно нулевого порядка дифракции изображение, однако существенно уступает многоградационному киноформу в дифракционной эффективности. Теоретическая расчётная энергетическая эффективность бинарного киноформа не превышает 50%. Наиболее эффективными для процедуры автоматизированной идентификации с помощью смартфона являются оптические защитные элементы, включающие бинарные киноформы. Существующие алгоритмы позволяют рассчитать микрорельеф дифракционного оптического элемента как многоградационного, так и бинарного киноформа, если заданы геометрические параметры, характеристики источников света, и изображение, которое необходимо сформировать в фокальной плоскости (А.У. СопсЬагкку, А.А. СопсЬагкку Сотри1ег ОрОск & Сотри1ег Но1одгарЬу, Моксои ИшуегкИу Ргекк, 2004). Задача расчёта и изготовления микрорельефа оптических элементов, формирующих изображение с помощью киноформа, является наукоёмкой, что является надёжной защитой от подделки. То изображение, которое пользователь может наблюдать визуально на оптическом элементе, даже отдалённо не напоминает формируемое киноформом изображение, которое используется в процессе идентификации.The binary kinoform, in contrast to the multi-gradation, has only two levels of microrelief, which corresponds to two levels of brightness of the image photographed by the smartphone. Binary kinoform allows you to create an arbitrary symmetrical image with respect to the zero diffraction order, but it is significantly inferior to the multi-gradient kinoform in diffraction efficiency. The theoretical calculated energy efficiency of the binary kinoform does not exceed 50%. The most effective for the procedure of automated identification using a smartphone are optical security elements, including binary kinoform. The existing algorithms allow to calculate the microrelief of a diffraction optical element of both multi-gradation and binary kinoform, if geometrical parameters, characteristics of light sources, and an image to be formed in the focal plane are set (A.U. No1, Moksoi Ihwegkie Rgekk, 2004). The task of calculating and manufacturing the microrelief of optical elements that form an image using the kinoform is high-tech, which is reliable protection against forgery. The image that the user can observe visually on the optical element does not even remotely resemble the image formed by the cinema form, which is used in the identification process.
Надёжную защиту предложенных нанооптических элементов от подделки обеспечивает электронно-лучевая технология формирования микрорельефа. Эта технология является наукоёмкой и малораспространённой.The protection of the proposed nano-optical elements from counterfeiting is ensured by the electron-beam micro-relief formation technology. This technology is high technology and uncommon.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где:The invention is illustrated graphic materials, where:
на фиг. 1 приведена схема съёмки области оптического защитного элемента с помощью смартфона в отражённом свете;in fig. 1 shows a diagram of the survey of the optical protective element using a smartphone in reflected light;
на фиг. 2 и 3 приведены варианты изображений, используемых в процедуре идентификации; на фиг. 4 приведена схема формирования изображения плоским оптическим элементом - киноформом;in fig. Figures 2 and 3 show the variants of images used in the identification procedure; in fig. 4 shows a diagram of the formation of the image of a flat optical element - kinoform;
на фиг. 5 приведены профили микрорельефов бинарного (а) и многоградационного (б) киноформов; на фиг. 6 приведён фрагмент бинарного киноформа, формирующего изображение, показанное наin fig. 5 shows the profiles of the binary micro-reliefs (a) and multi-gradation (b) film forms; in fig. 6 shows a fragment of a binary kinoform that forms the image shown in
фиг. 2;FIG. 2;
на фиг. 7 приведён фрагмент бинарного киноформа, формирующего изображение, показанное на фиг. 3;in fig. 7 shows a fragment of a binary kinoform that forms the image shown in FIG. 3;
на фиг. 8 приведена структура фрагмента плоского фазового оптического элемента по п. 1 формулы изобретения;in fig. 8 shows the structure of a fragment of a flat phase optical element according to claim 1 of the claims;
на фиг. 9 приведена структура фрагмента плоского фазового оптического элемента по п.2 формулы изобретения;in fig. 9 shows the structure of a fragment of a flat phase optical element according to claim 2;
на фиг. 10 приведена структура фрагмента плоского фазового оптического элемента по п.3 и 4 формулы изобретения;in fig. 10 shows the structure of a fragment of a flat phase optical element according to claim 3 and 4 of the claims;
на фиг. 11 приведено сфотографированное смартфоном изображение бинарного плоского оптического элемента при малых углах дифракции;in fig. 11 shows the image of a binary flat optical element photographed by a smartphone at low diffraction angles;
на фиг. 12 приведены фрагменты неповреждённого (а) и повреждённого (б) бинарного киноформа; на фиг. 13 приведены изображения, формируемые неповреждённым (а) и повреждённым (б) бинарным киноформом;in fig. 12 shows fragments of the intact (a) and damaged (b) binary kinoform; in fig. 13 shows the images formed by intact (a) and damaged (b) binary kinoform;
на фиг. 14 приведено изображение, формируемое киноформом, показанным на фиг. 6;in fig. 14 shows the image formed by the kinoform shown in FIG. 6;
на фиг. 15 приведена схема наблюдения изображения, видимого при больших углах дифракции;in fig. 15 is a diagram of the observation of an image visible at large diffraction angles;
на фиг. 16 приведён пример изображения, видимого при больших углах дифракции.in fig. 16 shows an example of an image visible at high diffraction angles.
На фиг. 1 приведена схема расположения смартфона в процессе фотосъёмки изображения областиFIG. 1 shows the layout of the smartphone in the process of photographing the image area
оптического защитного элемента в отражённом свете по п.5 формулы изобретения. Смартфон 1 распола- 3 029448optical protective element in reflected light according to claim 5 of the claims. Smartphone 1 is located - 3 029448
гается в плоскости, параллельной или незначительно наклонённой относительно плоскости защитного элемента. Угол наклона составляет не более 20°. С помощью камеры 2 фотографируют расположенный на защитной метке 3 фазовый оптический элемент 4.It is located in a plane parallel to or slightly inclined relative to the plane of the security element. The angle of inclination is not more than 20 °. Using camera 2, the phase optical element 4 located on the protective label 3 is photographed.
Схема фотографирования области оптического защитного элемента на прохождение по п.6 формулы изобретения отличается от схемы фотографирования на отражение по п.5 формулы изобретения, представленной на фиг. 1, только тем, что источник света и смартфон в схеме на прохождение расположены по разные стороны от оптического защитного элемента. Полученное изображение интерпретируется как амплитудный оптический элемент - киноформ.The photographing circuit of the optical protective element region according to claim 6 is different from the reflection photographing circuit according to claim 5, shown in FIG. 1, only by the fact that the light source and the smartphone in the transmission circuit are located on opposite sides of the optical security element. The resulting image is interpreted as an amplitude optical element - kinoforms.
С помощью амплитудного киноформа можно формировать произвольное 20-изображение. Примеры таких изображений приведены на фиг. 2 и 3. На фиг. 4 приведена схема формирования изображения плоским оптическим элементом - амплитудным киноформом, работающим на прохождение. Киноформ расположен в области К оптической защитной метки. Амплитудный киноформ состоит из прозрачной области К1 и непрозрачной для излучения области К2. Изображение формируется в плоскости, параллельной плоскости оптического элемента. Расстояние от оптического элемента до плоскости формирования изображения должно превосходить размеры области К и размеры области изображения.Using the amplitude kinoform can form an arbitrary 20-image. Examples of such images are shown in FIG. 2 and 3. In FIG. 4 shows a diagram of the formation of the image of a flat optical element - amplitude kinoform, working on the passage. Cinema forms are located in the K area of the optical security label. The amplitude kinoform consists of a transparent K 1 region and a K 2 region that is opaque to radiation. The image is formed in a plane parallel to the plane of the optical element. The distance from the optical element to the imaging plane must exceed the dimensions of the K region and the dimensions of the image region.
Кроме амплитудных киноформов, существуют фазовые киноформы, в которых, в отличие от амплитудных, поглощение отсутствует. Формирование изображения в фазовых киноформах, как в металлизированных, так и в прозрачных, осуществляется благодаря наличию микрорельефа. Различают два типа фазовых киноформов: бинарные и многоградационные. Пример профиля микрорельефа бинарного киноформа приведён на фиг. 5а. На фиг. 5б приведён пример профиля микрорельефа многоградационного киноформа. Многоградационные фазовые киноформы позволяют формировать как симметричные, так и асимметричные относительно нулевого порядка дифракции изображения, а бинарные киноформы - только симметричные относительно нулевого порядка дифракции изображения. Наиболее перспективными для реализации настоящего изобретения являются бинарные киноформы.In addition to amplitude kinoforms, there are phase kinoforms in which, unlike amplitude kinoforms, there is no absorption. The formation of the image in the phase kinoforms, both metallized and transparent, is due to the presence of the microrelief. There are two types of phase kinoformov: binary and multigrading. An example of the profile of a binary kinoform is shown in FIG. 5a. FIG. 5b shows an example of the profile of a multi-gradient film form microrelief Multi-gradation phase kinoforms allow the formation of both symmetric and asymmetric relatively to the zero order of diffraction of the image, and binary kinoforms - only symmetrical relative to the zero order of diffraction of the image. The most promising for the implementation of the present invention are binary kinoform.
Оптическая схема формирования изображения фазовым киноформом отличается от оптической схемы для амплитудного киноформа, приведённой на фиг. 4, только направлением падения волны на плоский оптический элемент. Для амплитудных киноформов источник света и формируемое изображение находятся по разные стороны от оптического элемента. Для киноформа, работающего на отражение, формируемое изображение находится с той же стороны от оптического элемента, что и источник света. Существуют разработанные алгоритмы расчёта киноформов, формирующих заданное изображение. Большинство этих алгоритмов основываются на итерационном методе, предложенном Лиземом (Ь.В. Бекеш, Р.М. Н1Т8сй, ТА. 1т. 1отйаи, Тйе кшоГотш: а пс\у ^ауе&оп! гесопкОисйоп йсОес. ΙΒΜ ί. Кек. Ώβν., 13 (1969), 105-155; А.У.Оопсйаткку, А.А.Оопсйаткку СошрШег Орйск & СошрШег Но1одтарйу, Моксоте ипшеткйу Ргекк, 2004).The optical imaging circuit of the phase kinoform is different from the optical circuit for the amplitude kinoform shown in FIG. 4, only the direction of wave incidence on a flat optical element. For amplitude kinoforms, the light source and the formed image are on opposite sides of the optical element. For kinoform working on reflection, the formed image is on the same side of the optical element as the light source. There are developed algorithms for calculating kinoforms that form a given image. Most of these algorithms are based on the iterative method proposed by Lizem (L.V. Bekesh, R.M. H1T8si, TA. 1t. 1yyai, Tye kshoGotsh: a ps \ y ^ ay & op! GesopkOisyopicos.. Keck. 13 (1969), 105-155; A.O. Oopsyatkku, A.A.Oopsyatkku SoshrSheg Orysk & SoshrSheg Notidaryu, Mokso ipsettiu Rgkk, 2004).
Для расчёта структуры киноформа задаётся эталонное изображение и длина падающей на элемент плоской волны (фиг. 4). Эталонное изображение, формируемое бинарным киноформом, является симметричным относительно нулевого порядка дифракции. Результатом расчёта структуры бинарного киноформа, формирующего эталонное изображение, являются области К1 и К2 с разными коэффициентами отражения или пропускания.To calculate the kinoform structure, a reference image is set and the length of the plane wave incident on the element (Fig. 4). The reference image formed by the binary kinoform is symmetrical with respect to the zero diffraction order. The result of the calculation of the structure of the binary kinoform that forms the reference image is the K1 and K2 areas with different reflection or transmission coefficients.
На фиг. 6 приведён фрагмент бинарного киноформа, формирующего изображение, приведённое на фиг. 2. На фиг. 7 приведён фрагмент бинарного киноформа, формирующего изображение, приведённое на фиг. 3. На примере бинарного киноформа, представленного на фиг. 7, будем считать, что область К1, обозначенная цифрой 5, состоит из всех белых точек области К, а область К2, обозначенная цифрой 6, состоит из всех чёрных точек области К.FIG. 6 shows a fragment of a binary kinoform that forms the image shown in FIG. 2. In FIG. 7 shows a fragment of a binary kinoform that forms the image shown in FIG. 3. Using the example of a binary kinoform presented in FIG. 7, we will assume that the K 1 area , denoted by 5, consists of all the white points of K, and the K 2 area , denoted by 6, consists of all black points of K.
Для синтеза оптического фазового элемента, который расположен на защитной метке, необходимо выполнить следующую последовательность действий. Используя заданное эталонное изображение, примеры которого приведены на фиг. 2 и 3, формируют бинарный киноформ, который разбивает область оптического элемента на две непересекающиеся области К1 и К2.To synthesize an optical phase element that is located on a protective label, you must perform the following sequence of actions. Using the specified reference image, examples of which are shown in FIG. 2 and 3, form a binary kinoform that breaks the area of the optical element into two non-intersecting areas K1 and K2.
В варианте способа по п.1 формулы изобретения область Κι, обозначенная на фиг. 8 цифрой 5, заполняется решётками малого периода (от 0,4 до 0,7 мкм). Решётки с такими малыми периодами создают изображение, видимое при больших углах дифракции. Варьируя период решёток от 0,4 до 0,7 мкм и их расположение в области К1 можно формировать разные изображения при больших углах дифракции. Область К2, обозначенная цифрой 6, заполняется дифракционными структурами, которые имеют коэффициент отражения при малых углах дифракции, отличный от коэффициента отражения дифракционных структур, заполняющих область К1. Это либо дифракционные структуры с характерными размерами менее 0,4 мкм, либо дифракционные структуры с характерными периодами более 0,7 мкм. Таким образом, в областях К1 и К2 формируется микрорельеф, который имеет разные коэффициенты отражения. Как результат, область К представляет собой фазовый оптический элемент, работающий на отражение.In a variant of the method according to claim 1, the region Κι, indicated in FIG. 8 figure 5, filled with a small period gratings (from 0.4 to 0.7 microns). Gratings with such small periods create an image that is visible at high diffraction angles. By varying the period of the gratings from 0.4 to 0.7 μm and their location in the K 1 region, it is possible to form different images at large diffraction angles. The K 2 region , designated 6, is filled with diffraction structures that have a reflection coefficient at small diffraction angles, which is different from the reflection coefficient of diffraction structures that fill the K 1 region. These are either diffraction structures with characteristic dimensions of less than 0.4 microns, or diffraction structures with characteristic periods of more than 0.7 microns. Thus, in areas K1 and K2, a micro-relief is formed, which has different reflection factors. As a result, the K region is a phase optical element operating on reflection.
На фиг. 9 приведён другой вариант синтеза микрорельефа фазового оптического элемента в области К, согласно п.2 формулы изобретения. В области К плоского фазового оптического элемента выделяют элементарные области Κι· 1=1, ..., п, _)=1, ..., ш, размером менее 50 мкм. Области К, обозначены на фиг. 9 цифрой 7. В оставшейся области К' плоского оптического элемента формируют бинарный киноформ,FIG. 9 shows another variant of the synthesis of the microrelief of the phase optical element in the area K, according to claim 2. In the K region of a planar phase optical element, the elementary regions Κι · 1 = 1, ..., n, _) = 1, ..., w, measuring less than 50 microns, are distinguished. Areas K are indicated in FIG. 9 digit 7. In the remaining region K 'of the flat optical element form binary kinoforms,
- 4 029448- 4 029448
создающий заданное эталонное изображение и разбивающий область К' на две непересекающиеся области Κ'ι и К'2. Области К'3 и К'2 заполняют микрорельефом с различным коэффициентом отражения при углах дифракции не более 20°. Область Κ'ι обозначена цифрой 5, а К'2 - цифрой 6. Выделенные области К,,, обозначенные цифрой 7, заполняют дифракционными решётками с периодами 0,4-0,7 мкм. Дифракционные решётки в областях К,, формируют изображение, видимое при больших углах дифракции. Размер областей К,, выбирается настолько малым, чтобы на изображении, снятом с помощью смартфона, их не было видно. Как результат, получаем фазовый оптический элемент, работающий на отражение, в каждой из областей которого сформирован микрорельеф.creating a given reference image and dividing the region K 'into two non-intersecting regions Κ'ι and K' 2 . Region R '3 and R' 2 are filled with different topographical reflectance at diffraction angles less than 20 °. FIELD Κ'ι denotes the number 5, and R '2 - figure 6. The isolated region R ,,, certain numeral 7 is filled with diffraction gratings with periods 0.4-0.7 m. Diffraction gratings in the K ,, regions form an image visible at large diffraction angles. The size of the regions K ,, is chosen so small that they cannot be seen in the image taken with a smartphone. As a result, we obtain a phase optical element working on reflection, in each of the areas of which a microrelief is formed.
Фиг. 10 иллюстрирует ещё несколько вариантов синтеза микрорельефа плоского фазового оптического элемента в области К. Согласно п.3 формулы изобретения металлизированный микрорельеф в области К1, обозначенной цифрой 5, сформирован дифракционными решётками с малыми периодами 0,40,7 мкм, формирующими визуальное изображение, видимое при больших углах дифракции. В металлизированной области К2, обозначенной цифрой 6, микрорельеф является плоским. В варианте по п.4 формулы изобретения область К2 деметаллизирована. Существуют различные методы деметаллизации, которые обеспечивают высокоточное удаление металла с голографической фольги (патенты АО 02/089338 А2, И8 6932451 В2).FIG. 10 illustrates several more variants of the synthesis of a microrelief of a flat phase optical element in region K. According to claim 3, the metallized microrelief in the K 1 region, indicated by the numeral 5, is formed by diffraction gratings with small periods of 0.40.7 μm forming a visual image, visible at large diffraction angles. In the metallized region K2, indicated by the numeral 6, the micro-relief is flat. In the embodiment of claim 4, the K2 region is demetallised. There are various methods of demetallization, which provide high-precision removal of metal from a holographic foil (patents AO 02/089338 A2, I8 6932451 B2).
С помощью смартфона изображение области К фотографируют в отражённом свете, когда смартфон и источник света находятся с одной стороны защитной метки, либо в проходящем свете, когда смартфон и источник света находятся с разных сторон защитной метки. Съёмка осуществляется при малых углах дифракции. В результате получается полутоновое черно-белое изображение. Разный коэффициент отражения дифракционных структур в областях К1 и К2 позволяет получить на фотоснимке, сделанном с помощью смартфона, контрастное изображение. Такое изображение, снятое с реального оптического элемента, представлено на фиг. 11. Полученное изображение интерпретируется как амплитудный киноформ, в котором коэффициент поглощения в каждой точке (х, у) пропорционален потемнению на полученном снимке в этой точке. С помощью программы, предустановленной на смартфон, рассчитывают изображение, формируемое амплитудным киноформом.Using a smartphone, the image of the K region is photographed in reflected light when the smartphone and the light source are on one side of the security label, or in transmitted light, when the smartphone and the light source are on different sides of the security label. Shooting is carried out at small diffraction angles. The result is a halftone black and white image. Different reflection coefficient of diffraction structures in the K 1 and K 2 areas allows to get a contrast image on a photograph taken with a smartphone. Such an image taken from a real optical element is shown in FIG. 11. The resulting image is interpreted as amplitude kinoform, in which the absorption coefficient at each point (x, y) is proportional to the darkening in the resulting image at this point. With the help of the program pre-installed on the smartphone, the image generated by the amplitude kinoform is calculated.
Расчёт изображения, формируемого амплитудным киноформом, в скалярном волновом приближении Френеля сводится к вычислению двойного интеграла по области оптического элемента К от заданной двумерной функции (Гончарский А.А. Об одной задаче синтеза нанооптических элементов, Вычислительные методы и программирование. Том 9. 2008, с. 405-408). С вычислительной точки зрения эта задача является простой и легко решается на микропроцессорах современных смартфонов за время менее 0,1 с.The calculation of the image formed by the amplitude kinoform in the scalar Fresnel wave approximation is reduced to calculating the double integral over the optical element region K of a given two-dimensional function (Goncharsky AA On a problem of synthesis of nano-optical elements, Computational methods and programming. Volume 9. 2008, p. 405-408). From a computational point of view, this task is simple and easily solved on microprocessors of modern smartphones in less than 0.1 s.
Киноформ обладает уникальными свойствами. Формируемое им изображение чрезвычайно устойчиво относительно повреждений киноформа, изменения параметров съёмки и т.п. На фиг. 12 представлены два фрагмента киноформа, на фиг. 13 - формируемые этими киноформами изображения. Неповреждённый киноформ, представленный на фиг. 12а, формирует изображение, представленное на фиг. 13а. Точка в центре - нулевой порядок дифракции. Если частично испортить киноформ, например, так, как это показано на фиг. 12б, мы всё равно получим хорошее изображение, вполне пригодное для идентификации, представленное на фиг. 13б. Видно, что при этом в нулевой порядок дифракции уходит больше энергии. Устойчивость киноформа к частичным повреждениям чрезвычайно важна, поскольку в процессе изготовления, транспортировки и использования защитные метки могут повреждаться.Kinoform has unique properties. The image formed by him is extremely stable with respect to kinoform damage, changes in shooting parameters, etc. FIG. 12 shows two fragments of the kinoform, in FIG. 13 - images formed by these kinoforms. Intact kinoform presented in FIG. 12a forms the image shown in FIG. 13a. The point in the center is the zero diffraction order. If you partially spoil the kinoform, for example, as shown in FIG. 12b, we still get a good image, quite suitable for identification, shown in FIG. 13b. It can be seen that in this case more energy goes to the zero diffraction order. The stability of the kinoform to partial damage is extremely important, as in the process of manufacturing, transporting and using protective labels may be damaged.
В заявке на изобретение предложены два варианта идентификации подлинности защитных меток с помощью смартфона. В варианте идентификации по п.7 формулы изобретения изображение, рассчитанное микропроцессором смартфона, визуализируется на экране. Пример такого изображения приведён на фиг. 14. Идентификация подлинности защитной метки осуществляется пользователем путём сравнения изображения на экране с эталонным изображением (фиг. 2).In the application for the invention proposed two options for the identification of the authenticity of protective labels using a smartphone. In the identification variant according to claim 7 of the claims, the image calculated by the microprocessor of the smartphone is visualized on the screen. An example of such an image is shown in FIG. 14. The identification of the authenticity of the security label is carried out by the user by comparing the image on the screen with the reference image (Fig. 2).
В варианте идентификации подлинности защитных меток с помощью смартфона по п.8 формулы изобретения процедура идентификации осуществляется автоматически с помощью микропроцессора смартфона. Для этого выделяют признаки для автоматизированного контроля, которые сравнивают с эталонными признаками. В случае изображения, представленного на фиг. 13, в качестве инвариантного признака можно использовать последовательность угловых расстояний между яркими точками изображения. Таким образом, для идентификации подлинности достаточно выделить яркие точки, посчитать угловые расстояния между ними и сравнить их с эталонными значениями признака, которые составляют (45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45°). Выделенные признаки являются инвариантными к повороту смартфона относительно контролируемого защитного элемента.In the variant identification of the authenticity of protective labels using a smartphone according to claim 8 of the claims, the identification procedure is carried out automatically using a smartphone microprocessor. To do this, select the signs for automated control, which is compared with the reference signs. In the case of the image shown in FIG. 13, a sequence of angular distances between bright points of the image can be used as an invariant feature. Thus, to identify authenticity, it suffices to highlight the bright points, calculate the angular distances between them, and compare them with the reference values of the attribute, which are (45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45 °). The highlighted features are invariant to the rotation of the smartphone relative to the monitored security element.
Конструкция оптического элемента в способах по пп.1-4 формулы изобретения позволяет формировать оптические изображения как при малых углах дифракции, так и при больших углах дифракции. Съёмка изображения области оптического элемента с помощью смартфона осуществляется при малых углах дифракции. Напротив, при больших углах дифракции пользователь может видеть изображение, формируемое дифракционными решётками с периодами от 0,4 до 0,7 мкм, работающими на отражение. Схема наблюдения плоского оптического элемента при больших углах дифракции представлена наThe design of the optical element in the methods according to claims 1-4 of the claims allows the formation of optical images at both small diffraction angles and large diffraction angles. The image of the optical element area is captured using a smartphone at low diffraction angles. On the contrary, at large diffraction angles, the user can see the image formed by diffraction gratings with periods of 0.4 to 0.7 μm, working on reflection. The scheme of observation of a flat optical element at large diffraction angles is presented in
- 5 029448- 5 029448
фиг. 15. Здесь цифрой 8 обозначена нормаль к поверхности оптического элемента. От нормали отсчитываются угол θ1 на источник излучения 9 и угол θ2 на глаз наблюдателя 10. Большими углами дифракции считаются такие углы θ1 и θ2, сумма синусов которых больше 1. Например, если угол θ2>θ1>45°, это условие выполняется. В варианте способа по п.2 формулы изобретения для формирования изображения, видимого под большими углами дифракции, используются области В,,, заполненные дифракционными решётками с периодами 0,4-0,7 мкм. Размеры областей В,, не превышают 50 мкм. Если расстояния между соседними областями В,, настолько малы, что глаз их не различает, а области В,, расположены так, как показано на фиг. 9, то формируемое при больших углах дифракции изображение будет занимать всю область В, как это показано на фиг. 16. В вариантах способа по пп.1, 3 и 4 формулы изобретения изображение при больших углах дифракции формируется дифракционными решётками, расположенными в области В! оптического защитного элемента, обозначенной цифрой 5 на фиг. 8 и 10. Аналогично варианту по п.2 формулы изобретения, если характерные размеры структур областей В1 и В2 меньше разрешения человеческого глаза, пользователь при больших углах дифракции видит изображение, занимающее всю область В, пример которого приведён на фиг. 16. На приведённом схематическом изображении на фиг. 16 белые и серые области соответствует разным цветам.FIG. 15. Here, the number 8 denotes the normal to the surface of the optical element. From the normal, the angle θ 1 on the radiation source 9 and the angle θ 2 on the observer’s eye are counted. 10. The large diffraction angles are those angles θ 1 and θ 2 whose sum of sines is greater than 1. For example, if the angle θ 2 > θ 1 > 45 °, this condition is met. In a variant of the method according to claim 2, areas B ,,, filled with diffraction gratings with periods of 0.4-0.7 μm, are used to form an image visible under large diffraction angles. The sizes of the regions В ,, do not exceed 50 microns. If the distances between adjacent areas B, are so small that the eye does not distinguish them, and areas B, are arranged as shown in FIG. 9, the image formed at large diffraction angles will occupy the entire area B, as shown in FIG. 16. In embodiments of the method according to claims 1, 3 and 4 of the claims of the invention, the image at large diffraction angles is formed by diffraction gratings located in the region B! the optical security element denoted by 5 in FIG. 8 and 10. Similarly to the variant according to claim 2, if the characteristic dimensions of the structures of the regions B1 and B2 are less than the resolution of the human eye, the user at large diffraction angles sees an image occupying the entire region B, an example of which is shown in FIG. 16. In the diagram shown in FIG. 16 white and gray areas correspond to different colors.
Оптическая защитная метка признаётся подлинной, если получен положительный результат как при контроле смартфоном оптического защитного элемента при малых углах дифракции (менее 20°), так и при визуальном контроле при больших углах дифракции (более 60°).An optical security label is recognized as genuine if a positive result is obtained both when the smartphone controls the optical security element at low diffraction angles (less than 20 °) and when visually checked at large diffraction angles (more than 60 °).
Для изготовления оригиналов нанооптических элементов используется технология электроннолучевой литографии, обеспечивающая разрешающую способность не хуже 0,1 мкм. Такая разрешающая способность обеспечивает возможность прецизионного изготовления дифракционных решёток с периодом 0,4-0,7 мкм. Точность формирования микрорельефа по высоте составляет порядка 20 нм. (Гончарский А.А. Об одной задаче синтеза нанооптических элементов, Вычислительные методы и программирование. Том 9. 2008, с. 405-408). Широко распространённая в настоящее время голографическая технология, в которой запись оригиналов осуществляется с помощью оптического излучения, характеризуется в несколько раз более низким разрешением и не позволяет изготавливать такие оптические элементы. Оборудование для электронно-лучевой литографии стоит очень дорого, технология является наукоёмкой. Всё это надёжно защищает оптические защитные элементы, предложенные в настоящем патенте, от подделки или имитации.For the manufacture of originals of nano-optical elements, the technology of electron-beam lithography is used, which provides a resolution of not less than 0.1 microns. This resolution provides the possibility of precision fabrication of diffraction gratings with a period of 0.4-0.7 microns. The accuracy of the formation of microrelief in height is about 20 nm. (AA Goncharsky, On a Problem of Synthesis of Nano-Optical Elements, Computational Methods and Programming. Volume 9. 2008, p. 405-408). The currently widespread holographic technology, in which the originals are recorded using optical radiation, is characterized by several times lower resolution and does not allow the manufacture of such optical elements. Equipment for electron-beam lithography is very expensive, the technology is high technology. All this reliably protects the optical protective elements proposed in this patent from counterfeiting or imitation.
Для тиражирования защитных элементов может быть использована стандартная технология массового тиражирования оптических защитных элементов. Элементы этой технологии (мультипликация, прокатка, нанесение клеевых покрытий и т.п.) позволяют поддерживать необходимую точность воспроизведения микрорельефа на всех этапах производства.To replicate security elements, standard mass replication technology for optical security elements can be used. Elements of this technology (animation, rolling, applying adhesive coatings, etc.) allow maintaining the necessary accuracy of reproduction of the microrelief at all stages of production.
Задачей настоящего изобретения является создание способа, обеспечивающего контроль оптических защитных меток с помощью широко распространённых портативных компьютеров или смартфонов, оснащённых фотокамерами. Основные отличия настоящей заявки на изобретение от наиболее близкого изобретения ЕА 201100415 А1 на способ и устройство контроля подлинности оптических меток заключаются в следующем.The object of the present invention is to provide a method for monitoring optical security marks using widely used portable computers or smartphones equipped with cameras. The main differences of the present application for invention from the closest invention of EA 201100415 A1 to the method and device for controlling the authenticity of optical labels are as follows.
1. В отличие от способа и устройства контроля подлинности, предложенных в изобретении ЕА 201100415 А1, где предполагается использование лазерного излучения для процедуры идентификации подлинности, в настоящей заявке на изобретение лазерное излучение не используется. С помощью смартфона фотографируют оптический защитный элемент в белом свете.1. Unlike the method and device for authenticity control, proposed in invention EA 201100415 A1, where laser radiation is supposed to be used for the authentication procedure, laser radiation is not used in this application for invention. Using a smartphone, photograph an optical security element in white light.
2. В изобретении ЕА 201100415 А1 запатентована конструкция специального прибора, который осуществляет автоматизированную идентификацию подлинности защитного оптического элемента. Прибор состоит из лазерного диода, системы оптоэлектронных детекторов, АЦП, микропроцессора. В настоящей заявке на изобретение для процедуры идентификации предлагается использовать смартфоны и планшеты, которые снабжены обычной фотокамерой. В настоящее время смартфоны и планшеты широко распространены и доступны, только за последний год было выпущено более 1 млрд штук.2. In invention EA 201100415 A1, a design of a special device is patented, which provides automated identification of the authenticity of a protective optical element. The device consists of a laser diode, an optoelectronic detector system, an ADC, a microprocessor. In the present application for the identification procedure, it is proposed to use smartphones and tablets that are equipped with a conventional camera. Currently, smartphones and tablets are widely distributed and available, only in the last year more than 1 billion pieces have been released.
3. Технические решения, предложенные в настоящей заявке на изобретение, обеспечивают уровень защищённости нанооптических элементов не ниже, чем в изобретении ЕА 201100415 А1. Защитные метки, включающие нанооптические защитные элементы, предлагаемые в настоящей заявке на изобретение, на 100% защищены от подделки с помощью копировальной техники. При больших углах дифракции, более 60°, на всей области оптического защитного элемента визуализируется другое изображение, формируемое дифракционными решётками с периодами от 0,4 до 0,7 мкм. Нанооптические элементы с такими параметрами невозможно копировать с помощью копировальной техники. Изображение, формируемое нанооптическим элементом при малых углах дифракции, менее 20°, анализируется с помощью смартфона. Процедура идентификации включает в себя расчёт изображения, формируемого амплитудным киноформом. Видимое глазом изображение оптического элемента при малых углах дифракции, в отличие от патента И8 20130200144 А1, не имеет ничего общего с рассчитываемым микропроцессором смартфона изображением, используемым для идентификации.3. The technical solutions proposed in the present application for the invention ensure the level of security of nano-optical elements not lower than in invention EA 201100415 A1. Protective labels, including nano-optical protective elements, proposed in this application for the invention, are 100% protected from counterfeiting using copying equipment. At large diffraction angles, more than 60 °, another image formed by diffraction gratings with periods from 0.4 to 0.7 μm is visualized over the entire area of the optical security element. Nano-optical elements with such parameters cannot be copied using copying equipment. The image formed by the nano-optical element at small diffraction angles less than 20 ° is analyzed using a smartphone. The identification procedure includes the calculation of the image formed by the amplitude kinoform. The image of the optical element seen by the eye at small diffraction angles, unlike the patent I8 20130200144 A1, has nothing in common with the image calculated by the microprocessor of the smartphone used for identification.
- 6 029448- 6 029448
Нижеприведённые примеры конкретного выполнения изобретения подтверждают возможность осуществления изобретения, не ограничивая его объём. Эффективность патентуемого изобретения демонстрируется нижеследующими примерами:The following examples of specific embodiments of the invention confirm the possibility of carrying out the invention without limiting its scope. The effectiveness of the patented invention is demonstrated by the following examples:
Пример 1.Example 1
Защитная метка состояла целиком из оптического защитного элемента размером 15x15 мм. Вся область К оптического элемента была заполнена дифракционными структурами в соответствии с п.1 формулы изобретения. Используя изображение, представленное на фиг. 3, был рассчитан бинарный киноформ, фрагмент которого показан на фиг. 7. В выделенных областях К! и К2 был сформирован микрорельеф, структура которого показана на фиг. 8. Характерные размеры деталей структуры областей К! и К2 - порядка 80-100 мкм. Периоды дифракционных решёток в области К1, формирующих изображение при больших углах дифракции, составляли 0,45 и 0,55 мкм. Средние характерные периоды дифракционных структур в области К2 составляли 1,6 мкм. Для изготовления оригинала оптического защитного элемента использовался электронно-лучевой литограф с разрешением 0,1 мкм. После изготовления оригинала была изготовлена мультиплицированная мастер-матрица. С использованием стандартного оборудования для массового тиражирования голограмм были изготовлены образцы защитных меток в виде голографических наклеек. При больших углах дифракции формировалось изображение, представленное на фиг. 16.The protective label consisted entirely of an optical protective element 15x15 mm in size. The entire area K of the optical element was filled with diffraction structures in accordance with claim 1 of the claims. Using the image shown in FIG. 3, the binary kinoform was calculated, a fragment of which is shown in FIG. 7. In selected areas K! and K 2 a microrelief was formed, the structure of which is shown in FIG. 8. The characteristic dimensions of the details of the structure of areas of K! and K 2 - about 80-100 microns. The periods of diffraction gratings in the K 1 region, which form the image at large diffraction angles, were 0.45 and 0.55 μm. The average characteristic periods of diffraction structures in the K 2 region were 1.6 μm. For the manufacture of the original optical protective element used electron-beam lithograph with a resolution of 0.1 μm. After the original was made, a multiplied master-matrix was made. Using standard equipment for mass replication of holograms, samples of protective labels in the form of holographic stickers were made. At large diffraction angles, the image shown in FIG. sixteen.
Изготовленные защитные метки были использованы для тестирования процедуры идентификации подлинности защитных меток с помощью планшета и смартфона. Для тестирования использовался планшет Ниа\\'С1 МеФаРай Х1 с 14-мегапиксельной фотокамерой и смартфон Зашкиид Са1аху 84 с аналогичной по характеристикам фотокамерой. Оптическая метка была сфотографирована с расстояния 10 см. Была написана программа для ОС Άηάτοίά, осуществляющая фотосъёмку, расчёт, вывод на экран формируемого киноформом изображения и осуществляющая процедуру автоматизированного контроля подлинности. В качестве признака подлинности были заданы угловые расстояния между соседними точками, которые должны составлять 45±7°. Сфотографированные изображения (фиг. 11) были успешно распознаны как подлинные.The manufactured security tags were used to test the procedure for identifying the authenticity of security tags using a tablet and a smartphone. For testing, we used the Nia \\ 'C1 MeFaRay X1 tablet with a 14-megapixel camera and the Zashkid Salyaku 84 smartphone with a camera of the same characteristics. The optical mark was photographed from a distance of 10 cm. A program for OS Άηάτοίά was written, which takes a picture, calculates, displays an image formed by a form of cinema and performs an automated authentication procedure. As a sign of authenticity, the angular distances between adjacent points were given, which should be 45 ± 7 °. The photographed images (Fig. 11) were successfully recognized as genuine.
Пример 2.Example 2
Защитная метка также состояла целиком из оптического защитного элемента размером 15x15 мм. Расчёт бинарного киноформа, фрагмент которого показан на фиг. 7, проводился так же, как в примере 1, только в области К', оставшейся после выделения из области К областей К,,. Размеры элементарных областей Ку, заполненных дифракционными решётками с периодами 0,4 и 0,5 мкм, составляли порядка 50 мкм. В выделенной области К'2 был сформирован микрорельеф, а область К'1 была оставлена пустой. Средние характерные периоды в области К'2 составляли 1,6 мкм. С использованием стандартного оборудования для массового тиражирования голограмм с мультиплицированной мастер-матрицы были изготовлены образцы защитных меток в виде фольги горячего тиснения. При больших углах дифракции формировалось изображение, представленное на фиг. 16, но меньшей яркости, чем в примере 1. Оптическая метка была сфотографирована с расстояния 10 см и также была распознана, как подлинная.The security label also consisted entirely of an optical security element measuring 15x15 mm. The calculation of a binary kinoform, a fragment of which is shown in FIG. 7, was carried out in the same way as in Example 1, only in the area K 'remaining after separation from the area K of the areas K ,,. The dimensions of the elementary Ku regions filled with diffraction gratings with periods of 0.4 and 0.5 μm were about 50 μm. The selection of K '2 was formed microtopography, while the region R' 1 has been left blank. The average characteristic periods in the K ' 2 region were 1.6 μm. Using standard equipment for mass replication of holograms from a multiplied master matrix, samples of security labels in the form of hot stamping foils were made. At large diffraction angles, the image shown in FIG. 16, but less brightness than in example 1. The optical mark was photographed from a distance of 10 cm and was also recognized as genuine.
Пример 3.Example 3
В отличие от примера 1 для расчёта бинарного киноформа, фрагмент которого приведён на фиг. 6, использовалось изображение из чисел "15", представленное на фиг. 2. При этом характерные размеры деталей структуры областей К1 и К2 получились порядка 40-60 мкм. При больших углах дифракции формировалось изображение, представленное на фиг. 16, такой же яркости, как в примере 1. При тестировании процедуры идентификации подлинности защитных меток с помощью смартфона была отключена функция автоматизированного контроля подлинности. Выведенное на экран смартфона с помощью этой программы изображение позволило легко распознать эталонное изображение (цифры "15") визуально.Unlike Example 1 for calculating a binary kinoform, a fragment of which is shown in FIG. 6, the image from the numbers "15" shown in FIG. 2. At the same time, the characteristic dimensions of the details of the structure of the K1 and K2 regions turned out to be about 40-60 μm. At large diffraction angles, the image shown in FIG. 16, the same brightness as in example 1. When testing the authentication procedure for protective tags using a smartphone, the automated authentication control was disabled. The image displayed on the screen of the smartphone with the help of this program made it possible to easily recognize the reference image (digits "15") visually.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201500521A EA029448B1 (en) | 2015-03-25 | 2015-03-25 | Method for protection and identification of optical protective marks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201500521A EA029448B1 (en) | 2015-03-25 | 2015-03-25 | Method for protection and identification of optical protective marks |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201500521A1 EA201500521A1 (en) | 2016-09-30 |
| EA029448B1 true EA029448B1 (en) | 2018-03-30 |
Family
ID=56991043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201500521A EA029448B1 (en) | 2015-03-25 | 2015-03-25 | Method for protection and identification of optical protective marks |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA029448B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070016790A1 (en) * | 1998-11-19 | 2007-01-18 | Brundage Trent J | Identification document and related methods |
| US20080037131A1 (en) * | 2003-11-21 | 2008-02-14 | Nanoventions, Inc. | Micro-optic security and image presentation system |
| EA201100415A1 (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-30 | Ооо "Центр Компьютерной Голографии" | METHOD OF PROTECTION AND IDENTIFICATION OF OPTICAL PROTECTIVE METHODS (OPTIONS) AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
| RU2514993C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-05-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Гознак" (Фгуп "Гознак") | Method of inspecting paper and apparatus therefor (versions) |
-
2015
- 2015-03-25 EA EA201500521A patent/EA029448B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070016790A1 (en) * | 1998-11-19 | 2007-01-18 | Brundage Trent J | Identification document and related methods |
| US20080037131A1 (en) * | 2003-11-21 | 2008-02-14 | Nanoventions, Inc. | Micro-optic security and image presentation system |
| EA201100415A1 (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-30 | Ооо "Центр Компьютерной Голографии" | METHOD OF PROTECTION AND IDENTIFICATION OF OPTICAL PROTECTIVE METHODS (OPTIONS) AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
| RU2514993C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-05-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Гознак" (Фгуп "Гознак") | Method of inspecting paper and apparatus therefor (versions) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201500521A1 (en) | 2016-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10019626B2 (en) | Method for authenticating a security element, and optically variable security element | |
| US5483363A (en) | Security device | |
| JP4010373B2 (en) | Diffraction surface pattern | |
| WO2017094761A1 (en) | Identification method and identification medium | |
| JP6550338B2 (en) | Security device | |
| CN108780594B (en) | Identification device, identification method, identification program, and computer-readable medium containing identification program | |
| US10710392B2 (en) | Diffractive security device and method of manufacture thereof | |
| JP6269897B2 (en) | IDENTIFICATION DEVICE, IDENTIFICATION METHOD, IDENTIFICATION PROGRAM, AND COMPUTER-READABLE MEDIUM CONTAINING IDENTIFICATION PROGRAM | |
| WO2011110185A1 (en) | Micro-optical system for forming visual images | |
| US11921303B2 (en) | Azimuthally modulated scattering device | |
| WO2018169450A2 (en) | Micro-optical system for forming visual images with kinematic movement effects | |
| RU149690U1 (en) | MICROOPTICAL SYSTEM FOR FORMING VISUAL IMAGES | |
| EA029448B1 (en) | Method for protection and identification of optical protective marks | |
| RU2514993C1 (en) | Method of inspecting paper and apparatus therefor (versions) | |
| EA018419B1 (en) | A metho for protecting and identifying optical protective marks (versions) and a device for its implemention | |
| RU174679U1 (en) | Micro-optical system for the formation of visual images with kinematic effects | |
| EA031691B1 (en) | Micro-optical system for forming images with kinematic movement effects | |
| RU140180U1 (en) | MICRO-OPTICAL IMAGE FORMING SYSTEM FOR VISUAL AND INSTRUMENTAL CONTROL | |
| RU196408U1 (en) | MICRO-OPTICAL SYSTEM FOR FORMING 2D IMAGES | |
| RU2725793C1 (en) | Method of producing a multilayer polymer protected article with an identifying optically variable image with instrument-determined features and a multilayer article with an identifying optically variable image | |
| RU140190U1 (en) | MICRO-OPTICAL IMAGE FORMING SYSTEM FOR VISUAL AND INSTRUMENTAL CONTROL | |
| JP2013242454A (en) | Uneven structure | |
| JP2006327129A (en) | Information recording medium and concealed information detector therefor | |
| RU2461882C2 (en) | Method of protecting documents | |
| EA028631B1 (en) | Method of automated control of the authenticity of optical protective marks on banknote threads and device for its implementation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM |
|
| QB4A | Registration of a licence in a contracting state |