CN101855091A

CN101855091A - 通过可控的周期性纳米结构标记表面的方法和设备

Info

Publication number: CN101855091A
Application number: CN200880116460A
Authority: CN
Inventors: 埃里克·奥多亚德; 艾伦·福科; 让皮埃尔·麦斯考特; 兹比格纽·赛甘; 本杰明·达瑟; 米歇尔·茱琳; 赫唯·索德
Original assignee: Advanced Track and Trace SA
Current assignee: Advanced Track and Trace SA
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2028-09-15
Also published as: US8471880B2; EP2200835A2; US20100253760A1; CA2699447A1; BRPI0816849A2; JP5341092B2; RU2494035C2; CA2699447C; BRPI0816849B1; EP2200835B1; RU2010109929A; AU2008347671A1; FR2921012A1; AU2008347671B2; WO2009090324A2; WO2009090324A3; JP2010539575A; CN101855091B

Abstract

该发明涉及一种用可控的周期性的纳米结构标记表面的方法，包括：以图像形式编码信息项目的步骤(500)，该图像形式包括表示编码信息的数值，以及用偏振激光束逐像点标记所述表面的区域以在所述表面上或所述表面中形成取向后的纳米结构的步骤(506到514)，这是通过基于所述图像一像点的数值针对每一标记像点调整该激光束的偏振。在一些实施例中，在该标记步骤中，该方法包括使用一种周期小于10×10^-12秒的脉冲激光以及一种从所述激光源发射并到达所述表面的光的偏振设备，该设备适合用于基于所述偏振设备接收的信号沿变量偏振轴线偏振该光。

Description

通过可控的周期性纳米结构标记表面的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种通过可控的周期性的纳米结构标记表面的方法和设备以及一种在这样的表面读取信息的方法和设备。考虑到它的可识别性、可追踪性和可认证性，特别地，它适用于标记物体和文件。

背景技术

已知有大量的标记方法，例如通过印刷或修改表面状态已为公众所知。这些标记方法非常适于连续标记但对于识别和认证被标记的物体和文件来说提供了低的安全性。特别地，通常伪造者很容易复制它们。

此外，现有技术的标记通常是可见的，这容易被伪造者检测、分析和破坏。

现有的以数百个纳米为周期的周期性结构已经在科学上受人关注(例如参见，the Appl.Surf.Sc.253，8075-879-2007接受的、Messrs.GUILLERMIN，F.GARRELIE，N.SANNER，E.AUDOUARD，H.SODER的“Mono-andmulti-pulse formation of surface structures under static femtosecond irradiation(在静态飞秒照射下的单一和多脉冲构造的表面结构)”的文献)

文献WO 2007/01215描述了一种为了在这种表面上出现全息效果而实现表面结构的冲压工具或材料的表面结构的实现。它利用标记有实线的自适应结构，在该线的整个长度上呈现平行结构。此外，它要求在待标记的线上的每一个像点上有数十、甚至数百的激光冲击。由于这两个特点，这种标记方法速度非常慢并且不允许写入除了由这些待写的线追踪的符号以外的信息。

文献EP 1 586 405描述了通过激光冲击的微加工形成的结构。例如，这种加工方式是为改善两个物体之间的机械接口。因此，它无论如何都不能打击伪造。

发明内容

本发明的目的在于改善这些缺陷。

为了达到这个目的，一方面，本发明设想了一种标记文件的方法，包括：

以图像形式对信息项目进行编码的步骤，该图像包括表示被编码信息的数值以及

用偏振的激光束逐个像点地标记所述表面的区域以在所述表面上或所述表面中形成取向后的纳米结构的步骤，这是通过根据所述图像一像点的数值对每一标记像点调整该激光束的偏振。

因此，本发明通过使用这些纳米结构的取向来利用编码信息的不显眼的纳米结构。需要强调的是，本发明适用于各种类型材料的标记，因为通过对纳米结构进行取向而构建的表面逐个像点记录该标记中的信息，所述取向会对光产生影响并且因此使图像可读取。因此，利用本发明能在该表面的标记区域进行高速标记和产生高密度的信息。

优选地，所述图像代表的信息是为标记表面的识别、认证和/或可追踪性而设计的信息项目。

特别地，在标记过程中，在读取所述标记过程中，代表待利用的取向的参考区域被标记。由于这些原则，在读取该编码过程中，可以对该光进行精确地取向并且增加了编码的可读性。

特别地，上述简要描述的标记方法包括确定代表被标记图像的各像点的物理特性的签名的步骤以及存储所述签名的步骤。

例如，所述物理特性是对不规则结构的定位、激光束焦点、激光束能量、若干激光冲击、入射角或偏振角。以这种方式，标记表面随后基于它的签名能被识别。并且，如果真品表面已用于产生副本，至少针对这些副本的第一版，可能会确定被使用的该真品表面。通过这种方式，本发明提供的打击伪造的方式增加了。

特别地，在标记步骤中，被标记区域的至少一半表面仅仅接收单一激光冲击。由于这些原则，增加了标记速度。

特别地，在以包括表示编码信息的数值的图像的形式编码信息项目的步骤中，所述图像的每一像点可以取至少三个不同数值并且，在该标记步骤中，激光束的偏振可以根据至少三个方向进行调整，每一偏振方向与所述图像的像点的数值中的一个相关。通过这种方式，通过一次合适的光照方向进行照射，形成一个多色的且承载高密度信息的标记区域。

特别地，在标记步骤中，使用一周期小于10x10^-12秒的脉冲激光。

特别地，以上简要描述的方法包括一读取标记在所述表面的所述图像的步骤以及以根据读取的图像验证质量的步骤。因此，标记的质量得到了保证。

特别地，在标记步骤中，使用一不超过25μm的激光束。

特别地，在标记步骤中，产生间隔距离不超过10μm的像点。

特别地，在标记步骤中，使用一发射波长接近800nm的激光束。

特别地，在编码步骤中，所述图像针对每一待执行的标记步骤发生改变。由于这些原则，仅仅读取该标记代表的编码，就可以识别承载该标记的表面并且因此可以识别承载它的产品。

特别地，在编码步骤中，所述信息项目代表与包括所述表面的物体或文件相关的数据。由于这些原则，直接读取至少一部分该标记代表的编码以简单的条形码的形式提供了一种识别物体的方式。

第二方面，本发明提供一种标记表面的装置，其特征在于，该装置包括：

一种以图像形式编码信息项目的设备以及

一种用偏振的激光束标记所述表面以在所述表面上或所述表面中形成取向的纳米结构的设备，这是通过根据要形成在所述表面上的所述图像的每一像点调整该激光束的偏振。

第三方面，本发明提供了一种读取标记在表面上的图像的方法，其特征在于，该方法包括：

捕获标记在所述表面上的所述图像的电子图像的步骤；

处理所述捕获的图像各像点的颜色的步骤以及

根据所述捕获的图像的所述像点的颜色解码信息项目的步骤。

特别地，在电子图像捕获步骤中，光源取向成照亮有预定取向的该被标记的图像。由于这些原则，改进了编码的读取过程。

特别地，以上简要描述的本发明的读取方法包括读取所述表面携带的标记的步骤以及在捕获电子图像的步骤中，与所述标记的图像相关的光源的取向根据所述读取的标记所确定。由于这些原则，可以很容易地自动调整被标记表面和光源的各自的位置。

特别地，以上简要描述的读取方法包括根据该解码的信息项目确定标记图像的真实性的步骤。这些信息可使信息的解码项目中包括的内容或错误在解码过程中被识别。

特别地，以上简要描述的读取方法包括确定代表该标记图像的像点的签名的步骤以及对所述签名和所述存储在存储器中的签名进行比较的步骤。

第四方面，本发明提供一种读取标记在表面上的图像的装置，其特征在于，该装置包括：

捕获标记在所述表面的所述图像的电子图像的设备；

处理所述捕获的图像的像点的颜色的设备以及

根据所述捕获的图像的所述像点的颜色解码信息项目的设备。

正如这种标记装置特性、优势和目的，这种读取方法和这种读取装置与以上简要描述的该标记方法类似，在此不再赘述。

附图说明

本发明的其他优势、目的和特性通过如下说明而越来越明显，该说明参照包括在说明书附图中的各图形进行作为一种绝不起限制作用的示例，图中：

图1所示为本发明的标记装置的特定实施例以及它的操作环境，

图2是根据光的偏振取向对纳米结构进行取向的图示，在图2中取向以角的度数表示，

图3所示为本发明读取装置的特定实施例，

图4所示为根据光照取向在区域矩阵的读取的颜色，

图5A和5B所示为本发明以逻辑图形式所示的读取方法和标记方法的特定实施例，

图6所示为基于不同标记参数由相同标记装置和读取装置产生的颜色部分的两个示例，

图7所示为根据该纳米结构的取向在读取标记过程中获取的色调的变化。

具体实施方式

图1示出了控制设备100，激光器101，反光镜102，光阑103，偏振器104，分离器立方体105，偏振器106，扫描器107以及待标记的表面108。

激光器101的控制设备100被设计成能确定在表面108待标记的图像，每一区域承载信息的编码项目的区域表格形成图像。

每一区域携带的信息项目可以是二进制，也可以不是二进制。正如以下所描述的，一个区域携带的至少一个信息值(这里指每一个)对应于一个特定的偏振取向，另一信息值对应于无标记，无偏振或不同的偏振取向。

在实施例中，控制设备100从一计算机系统接收信息的编码项目。在另一个实施例中，控制设备100接收图像的待编码信息并且在对信息进行编码后计算图像。

例如，在编码过程中，信息的编码项目代表了与包括待标记的表面的物体或文件的相关的数据。例如，信息的编码项目代表了产品参考信息、序列号和/或批号、制造日期，制造商参考信息、该产品的知识产权拥有者的识别信息、产品目的地参考信息。

在这些实施例中，这些区域携带的信息值代表该区域的安全信息，例如加密的信息。

优选地，在标记过程中，所述图像的每一点至少可以携带三种不同的数值，这些数值分别对应至少三个激光束的偏振角度的数值。

在这些实施例中，对于待标记的物体或表面而言，控制设备100可以改变图像以致每一标记对应特定的图像。

控制设备100根据图像的扫描控制偏振器106的偏振取向，图像的扫描例如逐行扫进行而且在每一行逐列进行。

在这些实施例中，控制设备100还会根据编码的图像通过逐点标记这种变化控制激光束的聚焦，激光束的能量，激光冲击的数量和/或逐像点的入射角。

在这些实施例中，激光器101是一发射脉冲周期为一百飞秒(100x10^-15秒)的激光源，并且优选地，脉冲的周期不超过该周期。

这里的反光镜102仅仅起到角度变换的作用。它用来增加本发明的目标设备的紧密度。

光阑103定位于光学系统的图像平面并且因此规定在激光冲击过程中每一被标记区域的尺寸。

偏振器104和分离器立方体105共同提供一衰减器用来调整在待标记表面108的激光束的能量。需要注意的是，其他已知类型的衰减设备可以替换元件104和105以执行衰减功能。

偏振器106被设计成通过偏振来自分离器立方体105的光束可以偏振到达待标记表面108的光束，偏振的角度取决于代表包含编码信息项目的图像的信号的数值，该信号由控制设备100发射出。例如，偏振器106是一锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷或铁电体液晶偏光器或由电动机旋转(未示出)的静态偏振器。

该扫描器107被设计成能使对表面108的扫描在某种程度上能与控制设备100提供的图像的扫描同步。同步能以这种方式得以实现，首先是控制设备100提供的图像的每一行，并且其次是待标记表面的平行线。例如，扫描器107装备有安装在压电陶瓷上的反光镜。

例如，待标记表面108可以是是铁、硅、纸、塑料或硬纸板。需要注意的是，一般而言，任何材料都能以这种方式标记，只是施加的能量不同。例如，在标记铁表面时需要的能量要比标记介质材料高。

图1还示出了一图像捕获设备109，一图像处理设备110和存储设备111。

该图像捕捉设备109包括一如以下描述的取向光源，以及一图像捕获装置，例如一摄像机或电子摄像机。

根据图像捕获设备109提供的电子图像，该图像处理设备110被设计成能首先决定标记的质量，并且其次在表面108上标记的图像的物理特性。优选地，这些物理特性代表不规律的，不可预测的或随机的现象，例如线的交叉位置。

基于这些物理特性，该图像处理设备110能确定图像的签名。该图像处理设备110的详细操作参见图5A和图5B。

实际上，通过极短激光照射形成的纳米结构的结构不仅仅以数百纳米为周期作为其特性。出色的特性和不规律性，例如伪周期纳米结构的线之间的交叉点的数量，两个交叉点之间的线的平均长度，交叉点图形的形状，也通过合适的图像分析算法进行分析和量化。通过这种方式，从纳米结构图形可以得到一个独一无二的在激光和材料(如同以同样方式得到的人类的指纹)之间特定交互形成的数字签名。存储这个特性是为了用在身份识别，认证和可追踪性程序。

在另外的实施例中，该签名代表了对应于一次激光冲击或一系列单独激光冲击的被标记图像的像点的物理特性。例如，这种物理特性是一激光束焦点，一激光束能量，大量激光冲击，一入射角或一偏振角。这样做的结果是，例如(详见图6)为了确定这种物理特性和已标记表面的签名，要使用以下描述的颜色标尺数据，。例如，当获取图像时，获取的颜色分布情况代表了讨论中的像点上的激光束冲击的数量。

存储设备111被设计成存储图像的签名和相关信息，这就是说，例如图像呈现的信息的内容，控制设备100提供的内容。

在本发明的第一实施例中，使用用来标记模具的装置，所有用这种模具模注出的项目能够复制利用该装置在该模具上实现的纳米结构。需要注意的是，虽然如此，这种连续制造工艺允许该模注的项目能被单独识别。基于这种目的，可以捕获该纳米结构的图像并且确定随机模注错误的位置以及这些随机错误的分布。然后，这种分布可以被存储在一个可以通过例如互联网结合该项目(例如，制造日期，批号或单独的序列号)的一个标识符远程进入的数据库中。在随后的该项目的识别过程中，可以再次捕捉该纳米结构的一个图像，确定这种模注错误的位置和模注错误的分布，并且这种分布与存储在存储器汇总的那些分布进行对比以通过对应于这种签名(例如，序列号、制造日期和制造地点、批号、收件人、制造顺序)的存储的另外的数据识别该项目。需要注意的是，这种识别功能与反盗版功能联合使用，任何模注项目或模具的复制都会导致额外的副本错误出现，与识别项目标识相同的方式例如根据该标记中的错误总数来识别这些错误。

在作为本发明的主题的该装置的第二个实施例中，每一个物体或文件都是被该装置、图像和标记来个别标记的物体，因而形成的图像和标记从一个对象到下一个或从一个批次到下一批次变化，而独立于标记错误。

根据该激光束的偏振角，以箭头指向纳米结构的图像，图2示出了纳米结构取向的变化。例如，纳米结构120的最长的线，相对于水平方向呈40°偏振角，以大约40°的角度取向并且，纳米结构121的最长的线，相对于水平方向呈70°偏振角，以大约70°的角度取向。尽管这些角度是从两个垂直线测量得到。实际上，纳米结构121的这些线明显地垂直于来自于激光器的光形成的偏振面。

图3示出了包括一图像捕获设备309，一图像加工设备310和一存储设备311的信息读取装置305。

图像捕获设备309包括一取向光源312和一图像捕获装置313，例如一摄像机或电子摄像机。

图像加工装置被设计成可以确定：

第一、相对于观测到(参见图4)的标记区域302的每一个标记的像点的颜色，根据已知的颜色识别技术和标记区域识别技术以及，

第二、根据该图像捕获设备309提供的电子图像，标记在表面301的图像的物理特性。基于这些特性，该图像加工装置310为与标记讨论中的表面的过程相似的图像确定签名，详见图5A和图5B。

然后，该图像处理设备310通过一网络接口314和一远程通信网络316例如电话或互联网传送这个签名到远端服务器315。该远端服务器315将这个信号与签名数据库中的内容进行对比。作为反馈，远端服务器315提供物体(例如制造日期、批次或个体的序列号)的标识符。

同时，根据标记的错误的比率，不管该图像是一原始图像或一副本，该图像处理装置310确定一错误比率比门限值要高的副本(门限值可能存储在与标记签名相关的存储器中，或为实现的标记中的编码信息所代表门限值)。

需要注意的是，该术语错误可以应用于每一被利用的物理特性从而确定该签名或读取在标记读取区域的编码信息。对于第一种情况而言，可以在标记过程中在读取的签名和存储的签名之间测量一个距离。在第二种情况中，利用编码信息的冗余并且测量用于存储编码信息的冗余的比例和数量。例如，一种在名称“CRC”(检查冗余编码的首字母缩写)下的冗余类型为公众所知。在这两种情况中的任意一个中，门限值或是阈值用于将被认为是真品的标记，这种标记错误较少，与被认为是副本的标记分开。

如图4所示，在正确的取向照射下，纳米结构给出了例如蓝色和绿色。通过指定，例如一个二进制值“1”对应蓝色和一个二进制“0”对应绿色，字节10010101与图4所呈现的图像相关联。观测到的颜色依赖观测的角度和照射角度。因此，利用该观测到颜色要求使用色度分析。以下有两种可能使用的方法：

固定参考像点405设置在标记上或靠近标记的位置并且可能对该读取区域进行取向以及，特别地，照亮该标记的光的入射角。

在两个标记之间确定一精确和不变的色度距离。

正如图5A和图5B所参见的，在一个实施例中，图1到3所描述的本发明对于该装置的使用包括，首先，在步骤500中，为待标记的物体和文件确定一区域矩阵，该矩阵的每一区域与一个数值相关联，例如，二进制信息，表示编码的，以及可能是加密的信息。数值所代表的与该矩阵的区域相关的该编码信息是，例如，该物体的一标识符，一制造日期，一批号或一单独的序列号。

在实施例中，在步骤500对包括代表信息的编码项目的图像的信息项目编码的过程中，所述图像的每一像点至少可以取三个不同的值。

然后，在步骤502中，对光阑103的开口施加一调整，有可能是一自动调整，该光阑103定位于光学系统以限定在激光冲击中被标记区域的尺寸。例如，该尺寸可以由存储在存储器中的针对该待标记一批物体或文件的规格说明书提供。

然后，在步骤504中，通过控制位于该分离器立法体105上游的偏振器104的偏振角可以控制烛光度的衰减。例如，根据存储在存储器中的规格说明书以及根据一批文件或物体，或根据颜色探测器(未示出)和待标记文件和物体的材料，可以对这种衰减进行自动控制。

在步骤506中，该扫描器107如此定位以致在待标记的物体或文件上待形成的第一区域位于激光束的光路上。

在步骤508中，通过读取存储器中的数值可以确定在目标区域要呈现的数值。在步骤509中，该偏振器106的偏振角这样转向以致这种角度代表了待呈现的数值。

在步骤510，通过发射一个周期为一飞秒的激光束施加至少一个激光冲击并且纳米结构形成在待标记物体和文件的目标区域。

优选地，可以为每一待标记的像点施加单一的激光冲击。优选地，尽管像点会重叠，至少被标记区域的一半表面仅仅接收单一激光冲击。

当待标记图像的每一像点可以去至少三个不同的值时，在标记步骤510中，该激光束的偏振根据至少三个方向进行调整，一个偏振方向与所述图像点的一个值相关联。

在步骤512中，确定待形成图像的最后区域是否被处理。如果不是，在步骤514中，转向待标记的下一个区域并且针对新的区域继续进行步骤506。

因此，这导致正在被扫描的表面108以某种方式与控制设备100提供的正在扫描的图像同步。

如果步骤512的结果是肯定的，在步骤515中，一取向标记405被标记在待标记的表面上。这个取向标记代表了允许编码信息被读取的光源的取向。

然后，在步骤516中，移动该标记物体或文件是为了相对于图像捕获设备109和取向的光源进行定位以便通过衍射在图像的不同区域显现不同的颜色。在步骤518中，捕获和存储物体或文件的被标记区域的图像。在步骤520中，通过比较该颜色与标准的颜色以及通过比较图像区域的表面积与标准的表面积，确定标记的质量是否足够高。

如果，该质量低于预先定义的水平，在步骤521中，则将该物体或文件从产品链或印刷链中移除。

另外，在步骤522中，根据图像捕获设备109提供的电子图像，可以确定标记在表面108的图像的物理特性。例如，明显地确定纳米结构的平行分支、交叉点和线的位置。

在步骤524中，基于这些物理特性，确定该图像的签名。

在步骤526中，首先存储图像的签名以及，其次相关信息，也就是，例如这个图像所代表的信息的内容、控制设备100提供的内容。同时作为签名存储的信息，例如是物体的识别符，制造日期，批号和单独的序列号。

需要注意的是，存储签名和相关信息的存储器可以是一例如通过互联网远程接入的数据库。

需要注意的是，在一个实施例中，在模具被标记的地方，一方面，针对该模具，另一方面，针对从这个模具模注的每一物体，确定和存储该签名。

在待认证的物体和文件的随后识别过程中，在步骤544中，执行一初始图像捕获。然后，在步骤546中，检测到该取向标记405。在步骤548中，取向一光源以便使该定向与标记405相同。需要注意的是，在步骤548中，可以移动被标记的表面积，可以移动光源，或者光源可以从考虑中的几个取向的固定光源中进行选择。

然后，在步骤550中，利用图像捕获设备109捕获和存储纳米结构的图像并且以光源如此定向以致通过衍射在图像的不同区域显现不同的颜色。

在步骤552中，图像的不同被标记区域携带的颜色被识别并且它们与消息的数值相关联。因此，这种消息呈现出来，它能被远程传送，和/或传向一电脑应用程序。在步骤554中，例如，通过确定用于校正这些错误的冗余的数量或通过与重组的原始图像进行比较，可以确定消息的错误数量。然后，在步骤556中，通过比较错误的数量与预先定义的门限值确定该物体或文件是否为原始的或副本的。

为了识别该物体或文件，在步骤558中，根据图像捕获设备109提供的电子图像，确定标记在表面108的图像的随机物理特性。例如，明显地确定纳米结构的线的平行分支的位置或这些错误的位置和分布。在步骤560中，基于这些物理特性，确定该图像的一签名。

在步骤562中，这种签名提供给远程存储设备，并且作为反馈，首先，接收该签名的信息的识别项目，其中，识别项目的缺失可以表明该物体或文件是副本或盗版，并且，其次，如果有识别项目，该信息与远端存储设备中的签名相关联。例如，以这种方式，模注错误的分布情况和位置或物理单元与存储器中的代表的那些进行比较以便通过其他存储的数据识别该物体或文件。需要注意的是，这种识别功能与反盗版功能联合使用，任何模注项目或模具的复制都会导致额外的副本错误出现，与识别项目标识的同样的方式例如根据标记中的错误总数识别这些错误。

该相关信息呈现和/或传输给一个可追踪设备或一统计处理程序。

需要注意的是，不同的是，通过这些纳米结构的取向重新读取标记的信息。通过微观设备，借助于合适的光学装置可以直接检测出该微观结构。然后，使用一种图像分析算法确定与图像的一区域相关联的每一纳米结构的平均取向。

以这种方式，与本发明的一方面相一致的是，对一金属表面执行一个极短的光照以便获取不同类型的纳米结构或波纹，这些纳米结构或波纹的取向用以对信息进行编码。为了控制纳米结构的取向，需要操作相关联激光器。

为了重新获取该编码信息，可以利用色度变化，该色度变化由预先定义取向的光照下的纳米结构的取向变化引起。

在说明书的其他部分，可以考虑一包括一水平扫描器图像获取系统。实际上，该水平扫描器可以被用作宏观观察纳米结构的间接设备。这种获取系统有根据纳米结构的取向制作一特定颜色的有趣特点。该扫描器发射出的光是一包括所有波长的白光。该白光覆盖该纳米结构，该纳米结构相对于照明方向或入射角有一特定的取向。如果这种取向为了网络中的衍射引入到该标准方程式，则可以得到以下方程式：

m.λ＝d.(sinαXcosθ+sinβ)

其中，λ是波长，α是光的入射角，θ是纳米结构和照明方向之间的夹角，β是光束朝向图像捕获装置的偏转角。

假设该扫描器材的配置如下：相对扫描器的光的入射角α固定角度为10°并且相对在扫描器的电荷耦合器件(CCD)捕获装置的光偏转β固定角度为56°，然后，根据扫描器上的纳米结构的取向，可以推导出该捕获装置感测到的波长值。

这些感测到波长值范围为450nm(蓝色)到570nm(橙色)，并且根据这些颜色呈现出由这种获取系统得到的图像。

由于获取系统投射在标记的纳米结构的光的衍射，当获取的图像时，可以观测到色度效应。光在这些网络中的衍射根据网络的质量和形状不同，并且依赖于使用的不同的标记参数的光的。

因此，各种不同激光参数的变化使得实现不同结构(在大小、齿距、形状、规则结构等)的不同纳米结构类型成为可能。这些不同类型的纳米结构形成像很多不同的网络，这些网络进而产生不同的衍射现象。因此，在相同的激光和相同的获取条件下，有可能获取不同的颜色光谱。该读取或标记系统的精确标尺必须使这些结果得以利用。图6示出了用相同的读取/标记装置但不同激光参数实现的不同标尺的两个示例。

在左图中，一扇形图602示出了由一直径为45μm，功率为25mW，15μm重叠，三通道的光束得到的色调。在右图中，一扇形图604示出了由一直径为20μm，功率为5mW，无重叠，三通道的光束得到的色调。需要说明的是，在第二实例即右图中的颜色分布，要比第一实例中的颜色分布要均匀。

下面描述比色分辨率的计算。这种分辨率有助于获知利用一种装置可以观测到多少种颜色并且两种颜色能以什么样的精度区分例如区别。为了进行精确的分析，引入了一种色间距离度量标准。该发明人已经确定，在合适的比色空间中算出的距离例如“HSV”(色调、饱和度、设定值)可以观测到从这种类型的获取系统获取的颜色的数值和饱和度细微变化，而不像色调。

读取信息时，这有图像的一像点代表的内容的转换，优选地，以RGB(红、绿、蓝)形式从扫描器输出的图像的像点会转变成以HSV形式输出。

图7代表针对作为样品的纳米结构的每一取向观测到的每一种颜色，该样品由一平板扫描器在参考的HSV色度范围内获取到。这种由一组间断的点形成曲线700给出了在根据该扫描器上的纳米结构的取向由一平板扫描器获取的色调上的改变。

一旦对针对标记在样品上纳米结构的每一取向的观测到的色调进行计算，为了确定能被观测到和区分开以及以何种水平的分辨率的颜色的数量，需要实现一种上升的层级分类。

该上升的层级分类的目的是对有一组变量的相似特性的个体进行分类。分类原则是通过最近的个体两两聚合或一组个体的创造一个分隔(系统树图)。该算法提供了一种包含分类日志的分隔层级。

然而，这种方法要求有一种适于对个体进行分类(欧几里德距离，标准偏差等)的度量标准。以下表格中记录的示例选择了欧几里德距离。分类的难点在于选择重新计算合并后的距离(简单联系：在它们最近的相邻个体间有最小距离的两组个体的合并；完全联系：在它们最近的相邻个体间有最远距离的两组个体的合并；平均组联系：在相邻的个体之间具有最低的平均距离的两组的合并；图心的距离：在它们质心之间具有最小距离的两组个体的合并)的距离。

根据重点待研究(与能被平均的色调相应的的纳米结构的取向)的个体的特殊性，图心联系被用于从4°到100°并以4°为单位的25种不同纳米结构的取向得到的25种色调。

图心的合并距离

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 16 17 18 34 77

取向色调

8 133 133 131 131 131 131 131 131 131 128 128 128 122 122 70

0 131 131 131 131 131 131 131 131 131 128 128 128 122 122 70

4 131 131 131 131 131 131 131 131 131 128 128 128 122 122 70

12 131 131 131 131 131 131 131 131 131 128 128 128 122 122 70

16 128 128 128 131 131 131 131 131 131 128 128 128 122 122 70

20 122 122 122 122 122 122 122 122 122 128 128 128 122 122 70

24 118 118 118 118 122 122 122 122 122 128 128 128 122 122 70

28 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 122 122 70

32 93 93 93 93 93 93 93 93 93 93 93 110 122 122 70

36 75 75 75 75 75 70 70 70 70 70 70 70 70 45 70

40 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 45 70

44 60 60 60 60 60 60 60 60 52 52 36 36 36 45 70

48 52 52 52 52 52 52 52 52 52 52 36 36 36 45 70

52 45 45 45 45 45 45 45 52 52 52 36 36 36 45 70

56 41 40 40 38 38 38 36 36 36 36 36 36 36 45 70

60 40 40 40 38 38 38 36 36 36 36 36 36 36 45 70

64 38 37 37 38 38 38 36 36 36 36 36 36 36 45 70

68 37 37 37 38 38 38 36 36 36 36 36 36 36 45 70

72 37 37 37 38 38 38 36 36 36 36 36 36 36 45 70

80 37 37 37 38 38 38 36 36 36 36 36 36 36 45 70

92 36 37 37 38 38 38 36 36 36 36 36 36 36 45 70

76 34 33 33 33 33 33 36 36 36 36 36 36 36 45 70

88 33 33 33 33 33 33 36 36 36 36 36 36 36 45 70

96 33 33 33 33 33 33 36 36 36 36 36 36 36 45 70

84 32 33 33 33 33 33 36 36 36 36 36 36 36 45 70

20 15 14 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

针对每一列，这个表格的最后一行给出了可辨别的类别的数量。

对系统树图的观测可以断定，借助于用以产生这个系统树图的图像获取系统目前的位置使最多20种不同类别的纳米结构的取向从色调上可以辨别。当合并距离增加时，可辨别的类别数量降低。

然后，取决于要使用的类别的数量，使用者就必须再查看上述系统树图并且选择相应的纳米结构取向。

这种系统可能确定一系列能最大化与它们彼此相关联的色调的类别。

本发明使用的一个示例通过使用以上描述的原则在一个金属表面复制一个图表作品：相对一个颜色的纳米结构的取向。需要强调的是，几种纳米结构可以在图像的每一像点上相互叠加。

为了做到这点，在待复制的作品中的主体颜色数量被特定化。然后，根据这种数量，以上的系统树图用于关联该作品的所有颜色到推荐的最近的颜色类别。

确定了希望类别的数量，原始图像的每一个像素指定给色调的推荐的类别中的一个。例如，在RGB参考的色调范围内执行该操作。确定原始图像的每一像素相对每一可获得的颜色类别的距离，并且关联该表格的像素的颜色与色调的最近类别的颜色。通过这种方式，图像中颜色的数量自动削减到可获得的用以标记和通过扫描器可视的颜色类别的数量。

确定了执行该项操作，创建相对于待标记纳米结构的取向的颜色平面。这些颜色平面代表了该激光必须标记在每一金属样品以形成与期望颜色相关的纳米结构的每一取向。

从宏观的角度，由于正确地可控网络衍射效应，读取信息可以确定该纳米结构的取向。以这种方式，通过利用该发明，色度变化用于在一个给定编码的读取轴线上添加信息。例如，具有三种不同定向的纳米结构被添加到4mm大小的数据矩阵(注册商标)并且这些可以通过图像捕获装置例如平板扫描器提供的三种不同的颜色被读取。

Claims

1.一种标记表面的方法，该方法包括：

以图像形式对信息项目进行编码的步骤(500)，该图像包括表示编码信息的数值以及

用偏振激光束逐个像点标记所述表面的区域以在所述表面上或所述表面中形成取向后的纳米结构的步骤(506到514)，这是通过根据所述图像一像点的数值针对每一标记像点调整该激光束的偏振。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在标记步骤(506到514)中，在读取所述标记的步骤中参考区域被标记代表待利用的取向。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法包括确定代表被标记图像的像点的物理特性的签名的步骤(524)以及存储所述签名的步骤(526)。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，在标记步骤(506到514)中，被标记区域至少一半表面仅仅接收单一激光冲击。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，在以图像形式编码信息项目的步骤(500)中，该图像包括表示编码信息的数值，所述图像的每一像点可以取至少三个不同数值并且，在该标记步骤中，激光束的偏振可以根据至少三个方向进行调整，每一偏振方向与所述图像的像点的数值中的一个相关联。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，在标记步骤(506到514)中，使用周期小于10x10^-12秒的脉冲激光(101)。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，该方法包括读取标记在所述表面上的所述图像的步骤(518)以及根据读取的图像验证质量的步骤(520)。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的方法，其特征在于，在标记步骤(506到514)中，使用尺寸小于25μm的激光束。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的方法，其特征在于，在标记步骤(506到514)中，产生间隔小于10μm的像点(302)。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的方法，其特征在于，在标记步骤(506到514)中，使用发射波长接近800nm的光的激光束。

11.根据权利要求1至10任意一项所述的方法，其特征在于，在编码步骤(500)中，所述图像针对每一待执行的标记步骤变化。

12.根据权利要求1至11任意一项所述的方法，其特征在于，在编码步骤(500)中，所述信息项目代表与包括所述表面(301)的物体或文件(108)相关的数据。

13.一种标记表面的设备(100到107)，该设备包括：

一种以图像形式对信息项目进行编码的装置(100)以及

一种用偏振激光束标记所述表面以在所述表面上或所述表面中形成取向后的纳米结构的装置(101到107)，这是通过根据要形成在所述表面上的所述图像的每一像点来调整该激光束的偏振。

14.一种读取标记在表面上的图像的方法，该方法包括：

捕获标记在所述表面上的所述图像的电子图像的步骤(550)；

处理所述被捕获的图像的像点的颜色的步骤(552)以及

根据被捕获的图像的所述像点的颜色解码信息项目的步骤(552)。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在电子图像捕获步骤(550)中，光源(312)取向成照亮有预定取向的被标记的图像。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，该方法包括读取所述表面携带的标记的步骤以及在捕获电子图像的步骤中，根据所述标记读取确定与所述被标记的图像相关的光源的取向。

17.根据权利要求14至16任意一项所述的方法，其特征在于，该方法包括根据该被解码的信息项目确定该被标记图像的真品性的步骤。

18.根据权利要求14至17任意一项所述的方法，其特征在于，该方法包括确定代表该被标记的图像的像点的签名的步骤以及将所述签名与存储在存储器中的签名进行比较的步骤。

19.一种读取标记在表面上的图像的设备，该设备包括：

捕获标记在所述表面上的所述图像的电子图像的装置(309，313)；

处理所述被捕获的图像的像点的颜色的装置(305，310)以及

根据被捕获的图像的所述像点的颜色解码信息项目的装置(305，310)。