CN104919498A - 鉴别装置 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种用于鉴别发光安全标记的鉴别装置（10），所述装置包括：照射源（30），其配置成用激励辐射来照射所述安全标记以便引起所述安全标记发出随时间衰减的发光辐射；辐射检测器，其配置来检测由所述安全标记发出的发光辐射；以及光学波导（22），其相对于所述照射源（30）和所述辐射检测器定位且配置成以便于通过内反射既将发自所述照射源的激发辐射导向所述安全标记，又将由所述安全标记发出的发光辐射导向所述辐射检测器。

Description

鉴别装置

技术领域

本发明涉及用于鉴别安全标记的鉴别装置。

背景技术

在产品或者文件安全的领域，已知将安全标记放置在物品或其包装上，其能够由检测器读取以识别物品和/或以验证物品的真实性或者其它。此类标记典型地可印制在物品上，并且可以对于裸眼不可见。

例如，存在特别精细、复杂的油墨，其在暴露于一定频率范围内的辐射之下时可靠地发出具有一定特征的辐射。此类由于其性质而难以由造假者制造的复杂油墨包括称为示踪剂油墨（taggant inks）的油墨。

当暴露于合适的辐射时，在物品上的示踪剂油墨标记将展现特定于该油墨的一定的签名或特征的行为。例如，当通过激发辐射照射油墨样本时，油墨样本将发出发光辐射，并且在至激发辐射的暴露已经停止后将继续发出发光辐射。发光辐射以特定的示踪剂独有的已知的可重复的方式衰退。

用于此类复杂的油墨中的示踪剂材料的一个示例包括晶格结构的基质材料，其包括一种或者更多种稀土金属掺杂物。通过改变掺杂物水平或掺杂物分子在晶格内的位置，能够产生在由辐射脉冲激发时展现不同的但是可预测的可重复的衰退特征的一定范围的示踪剂材料。

典型地，鉴别装置用于提供激发辐射，并且然后检测发出的辐射以便于确定标记是否是可信的。典型的检测器测量标记的衰退响应并刻画衰退的特征以确定该标记是否可信。先前所考虑的鉴别装置使用多个发光二极管（LED）作为照射源。布置在不同的角度的LED使得其指向位于距发光二极管一定距离的共同照射区域。LED向共同照射区域的聚焦提供了强度更大的光的“热点”。因此，需要来将安全标记放置在该热点的位置，以便于使从发光材料发出的辐射最大化，从而提高鉴别过程的准确性。然而，可靠地将安全标记定位在热点处会是困难的，尤其是安全标记被应用到（例如）弯曲表面的情况下。另外，LED必须保持在限定发光二极管的角取向的塑料安装件中。然而，安装件增加了鉴别装置的尺寸。

因此，期望提供一种以准确和可重复的方式实施鉴别过程且同时维持紧凑设计的鉴别装置。

发明内容

本发明限定在随附的独立权利要求中，现在将参考该独立权利要求。另外，在随附于独立权利要求的子权利要求中可发现可选的特征。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于鉴别发光安全标记的鉴别装置，该装置包括：照射源，其配置成用激发辐射的脉冲来照射安全标记，以便于引起安全标记发出随时间衰退的发光辐射；辐射检测器，其配置成检测由安全标记发出的发光辐射；以及光学波导，其联接至照射源和辐射检测器，且该光学波导相对于照射源和辐射检测器定位，且配置成既通过内反射将发自照射源的激发辐射导向安全标记，又将由安全标记发出的发光辐射导向辐射检测器。

光学波导可具有内表面和外表面，其中内表面邻近照射源和辐射检测器，且由此可视为近侧表面，以及外表面与照射源和辐射检测器间隔开，且由此视为远侧表面。光学波导可配置成将光从内表面和外表面中的一个传输到内表面和外表面中的另一个。

光学波导可由固体光学材料（例如，丙烯酸玻璃）形成，其可以是超清晰珀思配克斯有机玻璃（Perspex）。光学材料的多个侧可以是高度抛光的。

可由覆层材料覆盖光学材料的侧表面，该覆层材料的折射率比光学材料的折射率低。因此，覆层材料可引起光在光学材料和覆层材料的之间的界面处反射，从而防止光离开光学材料的侧表面。

光学波导可以大致上是长方体形的。光学波导可以是伸长的。光学波导可以具有任意的合适的横截面形状，比如圆形的、椭圆形的和矩形的。

照射源和/或辐射检测器可以邻接光学波导的内表面。

照射源可包括大致平坦的发出表面，其邻接光学波导的大致平坦的内表面。

辐射检测器可包括大致平坦的接收表面，其邻接光学波导的大致平坦的内表面。

鉴别装置可进一步包括设置在照射源和/或辐射检测器与光学波导的内表面之间的光胶（optical glue）。

照射源包括一个或更多个发光二极管（LED）。

LED或者每个LED可以是表面安装LED。表面安装LED或者每个表面安装LED可以安装到平坦的电路板。表面安装LED可允许光学波导定位得更靠近PCB，从而减小鉴别装置的轴向长度。

照射源可包括多个LED。

多个LED可取向彼此平行，使得其沿共同的方向发出激发辐射。换言之，LED不被聚焦朝向共同的照射区域。这可引起从光学波导发出的光的更加均匀的分布。因此，鉴别过程的准确性较不容易受安全标记相对于鉴别装置的位置的影响。

多个LED可沿直线并排地设置。此处，术语“并排地”不需要LED的多个侧彼此接触。LED可以彼此间隔开。

鉴别装置可进一步包括在鉴别装置外侧上并且定位在所述直线上的视觉安全标记对齐引导件。对齐引导件指示照射源的位置以便辅助安全标记与照射源的对齐。对齐引导件可设在围绕光学波导的鉴别装置的壳体上。

辐射检测器可包括一个或更多个光检测器。所述光检测器或者每个光检测器可以是表面安装光检测器。

除了相互排斥的此类特征的组合，本发明可包括本文涉及的特征和/或限制的任意组合。

附图说明

为了更好地理解本公开，以及来显示可如何实现本公开，现在将借助于示例并参照附图，其中：

图1是根据本发明实施例的鉴别装置的透视图；

图2是图1的鉴别装置的侧视图；

图3是鉴别装置的端部的放大视图，在该端部处实施照射/检测；以及

图4示意性地显示存在鉴别装置内部的印刷电路板的透视图。

具体实施方式

图1示出用于鉴别发光安全标记（另外称为“示踪剂”）的鉴别装置10的实施例。鉴别装置10是紧凑的、衣袋大小的装置，其也可称作饰物读取器（fob reader）。由于其紧凑的尺寸和人体工学的形状且由电池供电，鉴别装置10可被视为便携手持式装置。

还参照图2和图3，鉴别装置10包括外壳12，外壳12大体限定大致长圆形横截面的伸长的剖面。外壳12大体由两部分形成，前部（或者顶部）部分12a和后部（或者底部）部分12b，这两部分相互连接以包围鉴别装置10的内部部件，如将在下文更详细描述的。

外壳12的后部部分12b包括电池舱盖14，其提供通向内部电池舱（未示出）的入口。因此，电池舱盖14允许能取放和更换该装置的电池。

如图2所示，外壳还限定孔眼或者通孔16。孔眼16由形成在外壳12的前部部分和后部部分12a、12b的上端处的两个相配合的通孔来限定。孔眼16可用来使用双合结（cow hitch knot）将鉴别装置10连接到系索，例如腕带或者颈带（未示出）。系索有助于防止鉴别装置10掉落并且还允许鉴别装置保持在易于取放和方便的位置。

外壳12进一步包括形成在外壳12的前部部分12a中的指示窗18。指示窗18是透明的或者半透明的。指示窗18设置在一个或更多个指示灯20（比如，发光二极管（LED））的上方，使得能够让用户看到指示灯20。如图1所示，鉴别装置10可包括三个指示灯20，其的功能将在下文更加详细地描述。如图3特别示出的，盖构件设置在指示灯20和指示窗18之间。盖构件设有与指示灯20对齐的互补的孔口。因此，盖构件使得指示灯20通过指示窗18经由盖构件的孔口能被看到，但是将遮掩下面的内部电路使得其不能通过指示窗18被看到。可替代地，指示灯20可（使用与盖构件相似的布置）直接安装在外壳12的前部部分12a中而不被窗覆盖。鉴别装置10还设有采样按钮36，如在下文详细描述的，能够按压采样按钮36以开始鉴别过程。

外壳12的端面设有孔口，在该孔口内设置透镜21用于过滤环境光并且光学波导22抵靠该孔口。这将在下文详细描述。

现在将参照图4，描述鉴别装置10的内部电路。内部电路包括主印刷电路板（PCB）24，其的尺寸大致对应于外壳12的尺寸。主PCB 24设有用于实施处理过程必需的部件。主PCB 24还形成与电源的连接，如前所述的和在图4中示出的，电源优选地是电池26。

扩展PCB 28连接至主PCB 24。扩展PCB 28定位朝向主PCB 24的前端。扩展PCB 28沿主PCB 24的宽度延伸并且相对于主PCB 24正交地取向。扩展PCB 28和主PCB 24彼此物理和电连接。扩展PCB 28的尺寸大致对应于外壳12的横截面（将主PCB 24的位置考虑在内）。

指示灯20设在扩展PCB 28的上表面上，带有其的发出表面取向以便于与主PCB 24平行。因此，扩展PCB 28保持指示灯20的发出表面对着先前描述的盖构件，使得能通过指示窗18看到指示灯20。

扩展PCB 28的下表面设有以两个LED 30的形式的照射源。LED 30可以是发出具有接近940nm波长的红外辐射的红外LED。

如图4所示，照射源优选包括两个LED 30。在此实施例中，LED 30是发出在接近940nm波长的红外光的红外LED。LED 30是表面安装部件且由此具有小的剖面。每个LED 30都具有联接到光学波导22的邻近的内表面（相对于外壳12）的大致平坦的发出表面。光学波导22的内表面也大致是平坦的，使得LED 30在发出表面上紧密邻接光学波导22。LED 30的平坦的发出表面可使用光胶连接到光学波导22的内表面以改善联接。

LED 30在扩展PCB 28上取向使得其彼此平行。换言之，LED 30的平坦的发出表面与扩展PCB 28平行，并且每一个均位于共同平面内。因此，LED 30配置成沿共同方向发出激发辐射。另外，LED 30布置在扩展PCB 28上使得它们沿直线并排地设置。

扩展PCB 28的下表面进一步包括设置在两个LED 30之间的以光检测器31形式的辐射检测器。辐射检测器31布置来检测发自安全标记的红外辐射。如同LED 30，辐射检测器31也联接到光学波导22的内表面。在此实施例中，辐射检测器31是表面安装的辐射检测器，其具有大致平坦的与光学波导22的内表面邻接的接收表面。如同LED 30的情形，辐射检测器31的平坦的发出表面可使用光胶来连接到光学波导22的内表面以改善联接。

光学波导22大致是由固体光学材料形成的长方体，比如所有侧被高度抛光的丙烯酸玻璃（例如，超清晰珀思配克斯有机玻璃）。然而，可替代地，光学波导可具有圆形或者其它合适的横截面。光学波导22配置来将光从内表面传输到外表面（相对于外壳12），且反之亦然。光学波导22相对于LED 30和辐射检测器31定位，并且配置成既将发自LED的激发辐射导向安全标记，又将由安全标记发出的发光辐射导向辐射检测器31。例如，光学波导22可经由内反射在内表面和外表面之间传输光。

如果必要时，光学波导22的侧表面（即，连接内表面和外表面的表面）可由覆层材料覆盖。选择覆层材料以便于具有比光学材料的折射率低的折射率。结果，光将在光学材料和覆层材料之间的界面处发生反射，从而阻止光从侧表面的损失。

如先前所描述的，光学波导22的内表面联接到照射源（LED 30）和辐射检测器31。光学波导22的内表面被保持与LED 30紧密接触，以便使得在界面处通过反射损失的光最小化。光学波导22的外表面邻接透镜21，透镜21接纳在设在外壳12的端面处的孔口中。可替代地，光学波导22的外表面可被保持抵靠外壳12的端面，使得外表面邻近孔口。

视觉安全标记对齐引导件34设在鉴别装置10的外壳12上。存在两对对齐引导件34，第一对定位在LED 30沿着其设置的直线上，而第二对与第一对垂直定位。对齐引导件34提供在光学波导22下面的LED 30的位置的视觉指示。因此，对齐引导件34使得用户能够容易地将安全标记和发自光学波导22的光对齐。对齐引导件34优选地设在外壳12上，使得当鉴别装置10的端面抵靠安全标记放置时其是可见的。可替代地或者额外地，对齐引导件34可沿着鉴别装置10的端面延伸。

因此，光学波导22能够将由照射源产生的光（激励辐射）从其内表面传输到其外表面并通过透镜21传出鉴别装置10。类似地，光学波导22能够将鉴别装置10外部产生的光（发光辐射）从其外表面传输到其内表面并传输到辐射检测器31。

现在将更加详细地描述鉴别装置10的操作和自动鉴别过程。

为了鉴别发光安全标记（或者可以或应当设有安全标记的物品），用户将鉴别装置10的包括光学波导22的端部放置成邻近待验证的安全标记。将安全标记与视觉安全标记对齐引导件34对齐，这样确保光学波导22是在安全标记的上方。鉴别装置10可以能够鉴别位于离光学波导22的外表面一短距离处（即，在0-10厘米的区域内）的安全标记。

在对齐后，用户即可通过下压采样按钮36触发鉴别过程。这启动短的预热顺序，在其中所有电子电路被激活。在预热顺序之后，LED 30被激活以便产生红外激发辐射的脉冲。光学波导22将激发辐射从其内表面传输到其外表面，在外表面处安全标记接收激发辐射。激发辐射引起安全标记来发出随时间衰减的发光辐射。光学波导22将发出的发光辐射从其外表面传输至其内表面，在内表面处辐射检测器31接收发光辐射。

发光辐射的衰减常数是特定的标记的特征并且因此能够被用于鉴别该标记。在此特定的实施例中，衰减响应按下述方式刻画：基于辐射检测器31处接收的辐射测量预定时间间隔时的两个强度值并取这两个强度值的比值。能够将该比值与预先存储的参考值进行比较以确定标记是否可信。

为了获得准确的结果，标记被重复地照射并采样大量次数以便获得一组比值。然后将该组比值进行平均以给出样本。例如，可以获得64个比值且然后进行平均。此过程可以重复许多次（优选地以7次或者8次的量级）。然后，将每个样本（即，平均值）分配到多个存储区（bucket）中的一个内。每个存储区覆盖预先限定但可配置范围的值。邻近的存储区的范围不需要连续。由每个存储区限定的范围可涉及特定的安全标记或者示踪剂材料。

如果预先限定的数量的样本落在单个存储区内，则该标记视为是可信的。为了获得肯定性的验证，可能需要落在该存储区内的样本是连续获取的。另一方面，如果在单个存储区内没有足够的样本，则该标记可不视为可信的。

肯定性和/或否定性的鉴别可通过指示灯20发出信号。例如，肯定性的鉴别可通过绿LED发出信号，而否定性的鉴别可通过红LED发出信号。鉴别装置10还可包括安全标记已经（或者没有）被成功鉴别的听觉指示或者振动。

如先前所描述的，LED 30布置成彼此平行，使得它们沿共同方向发出激发辐射。光学波导22作用来进一步通过在光学波导22内的内反射校准激发辐射。结果，从光学波导22的外表面发出的光大致是均匀的。因此，没有必要将安全标记定位在光的热点处以便于提高鉴别过程的准确性。因此，本发明的鉴别装置提供了对测量条件较不敏感的更加可重复的测量。这允许更快速地进行测量而不牺牲准确性。另外，光学波导22允许表面安装LED来被用作照射源。这极大地减小了鉴别装置10的尺寸。

虽然已经将鉴别装置10描述为是电池供电的，但是其也可包括允许鉴别装置10连接到主电源供给线的外部电源连接器。这在鉴别装置10在主电源可用的位置使用持续很长时间周期是尤其有利的。在适当的情况下，外部电源连接器还能够用于对鉴别装置的电池重新充电。

在适当的情况下，鉴别装置可包括多于一个辐射检测器31。

鉴别装置10能够以任何取向使用，并且因此本文使用的相对性的术语，例如上和下，不应当视为对特定操作性取向的规定。

Claims (20)

1.一种用于鉴别发光安全标记的鉴别装置，所述装置包括：

照射源，其配置成用激发辐射的脉冲来照射所述安全标记，以便使所述安全标记发出随时间衰减的发光辐射；

辐射检测器，其配置来检测由所述安全标记发出的所述发光辐射；以及

光学波导，其相对于所述照射源和所述辐射检测器定位，且配置成通过内反射既使得将发自所述照射源的激发辐射导向所述安全标记，又使得将由所述安全标记发出的发光辐射导向所述辐射检测器。

2.如权利要求1所述的鉴别装置，其中，所述光学波导由固体光学材料形成。

3.如权利要求2所述的鉴别装置，其中，光学材料是丙烯酸玻璃，例如超清晰珀思配克斯有机玻璃。

4.如权利要求2或3所述的鉴别装置，其中，覆层材料覆盖所述光学材料的侧表面，所述覆层材料的折射率比所述光学材料的折射率低。

5.如前述权利要求中任一项权利要求所述的鉴别装置，其中，所述光学波导大致上是长方体形的。

6.如权利要求5所述的鉴别装置，其中，所述波导是伸长的。

7.如前述权利要求中任一项权利要求所述的鉴别装置，其中，所述照射源和/或所述辐射检测器邻近所述光学波导的内表面。

8.如权利要求7所述的鉴别装置，其中，所述照射源包括大致平坦的发出表面，所述发出表面邻接所述光学波导的大致平坦的内表面。

9.如权利要求7或8所述的鉴别装置，其中，所述辐射检测器包括大致平坦的接收表面，所述接收表面邻接所述光学波导的大致平坦的内表面。

10.如前述权利要求中任一项权利要求所述的鉴别装置，还包括设置在所述照射源和/或所述辐射检测器与所述光学波导的内表面之间的光胶。

11.如前述权利要求中任一项权利要求所述的鉴别装置，其中，所述照射源包括一个或更多个发光二极管（LED）。

12.如权利要求11所述的鉴别装置，其中，所述LED或者每个LED是表面安装LED。

13.如权利要求12所述的鉴别装置，其中，所述表面安装LED或者每个表面安装LED安装到平坦的电路板。

14.如权利要求11到13中任一项权利要求所述的鉴别装置，其中，所述照射源包括多个LED。

15.如权利要求14所述的鉴别装置，其中所述多个LED彼此平行取向，使得其沿共同的方向发出激发辐射。

16.如权利要求14或15所述的鉴别装置，其中所述多个LED沿直线并排地设置。

17.如权利要求16所述的鉴别装置，还包括在所述鉴别装置外侧上并且定位在所述直线上的视觉安全标记对齐引导件。

18.如前述权利要求中任一项权利要求所述的鉴别装置，其中所述辐射检测器包括一个或更多个光检测器。

19.如权利要求18所述的鉴别装置，其中所述光检测器或者每个光检测器是表面安装光检测器。

20.一种大致如此文中参照附图描述的并示于附图中的鉴别装置。