CN107636735B - 认证设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种认证设备，其操作来确定聚合物膜的真实性，所述认证设备包括基于光学的双折射测量设备，所述双折射测量设备操作来：●将所述膜暴露于第一波长或波长范围的第一光源；●将所述膜暴露于第二波长或波长范围的第二光源，所述第一波长或波长范围与所述第二波长或波长范围不同；●测量受到所述膜响应于所述第一光源的双折射特性影响的第一效果；●测量受到所述膜响应于所述第二光源的双折射特性影响的第二效果；●将代表所述第一效果与所述第二效果之间的比较的值或值范围与这样的值或值范围进行比较：其代表与真聚合物膜响应于所述第一光源和所述第二光源的预定双折射特性相对应的指定的第一效果与指定的第二效果之间的比较；以及●基于所述比较中的一个或多个来输出表示所述膜的真实性或不真实性的真实性信号。

Description

认证设备和方法
技术领域
本发明涉及认证设备和方法，更具体地但非排他性地涉及用于对聚合物膜进行认证的认证设备和方法。
背景技术
聚合物膜越来越多地被用作其中安全性、认证、身份识别和防伪十分重要的领域中的基材。在这些方面中的基于聚合物的产品包括例如纸币、重要文件(例如，诸如例如护照以及产权、股票和教育证书的ID材料)、用于出于防伪目的而对高价值货品进行包装的膜、以及安全卡。
本发明的一个特别有用的应用涉及将认证系统集成到纸币清分机中。
聚合物膜材料在印钞业中的使用增加可能至少部分归因于聚合物膜在防伪措施方面所展现出的优于更加传统的基于纸张的材料的某些优点。如在我们的公开WO2009/133390、WO2012/032361、WO2014/060362、WO2014/181086、WO2014/181087、WO2014/181088、WO2014/181089和WO2014/181090中已详细描述的那样，这种材料在该方面有用的一种性质是双折射。这些文献中有许多包含了对各种类型的聚合物膜、它们的制造方法、以及有关这种膜的双折射性质、及其测量方法和用途的详细描述，并且这些文件中的每一个的内容通过引用合并于此。
具体地，WO2014/181086描述了一种操作来确定聚合物膜的真实性的认证设备，包括基于光学的双折射测量布置，其操作来从第一角度测量受到所述膜的双折射特性的影响的第一效果，所述第一角度包括所述膜的平面的非法向角度以及第二角度和第三角度中的至少一个；并且其中所述设备操作来：将代表从所述第一角度测量的所述第一效果的值或值范围与代表与真聚合物膜的针对所述第一角度的预定双折射特性相对应的指定的第一效果的值或值范围进行比较；将代表从所述第二和第三角度中的所述至少一个测量的所述第一效果的值或值范围与代表与真聚合物膜的针对相应第二和/或第三角度的预定双折射特性相对应的指定的第一效果的值或值范围进行比较；以及基于所述比较输出表示所述膜的真实性或不真实性的真实性信号。
WO2014/060362描述了一种操作来确定物品的真实性的认证设备，该物品包括对检测进行响应的膜基材，所述物品的位于所述设备的测量区域中的部分具有预定的双折射特性，所述设备包括：物品检测布置，其操作来确定物品的至少一部分是否位于所述认证设备的测量区域中；以及基于光学的双折射测量设备，其中所述认证设备操作来将所测量的双折射特性与预定的双折射特性进行比较，并且基于所述比较产生表示所述物品的真实性或不真实性的真实性信号，所述设备还包括控制装置，其操作来响应于由所述物品检测布置作出的所述物品的所述至少一部分在所述测量区域中存在或不存在的确定，而控制所述真实性信号从所述设备的输出。
双折射的性质已被证明可用作真实性的可靠指标，并且其可更广泛地用作指示性工具，尤其在能够开发出新技术来提高这种工具的可靠性和操作范围的情况下。尤为期望的是，将设备的度量或表征方法后集成到有关纸币清分机的现有的和已建立的技术中。迄今为止，已经开发了某些定制的、小批量的、有些复杂的机器，但是存在对于可与已建立的纸币清分实践相兼容的简单、稳健且可靠的技术的持续不断的需求。针对认证领域中可从单钞检测器(single note detector)到大型清分装置的新产品，还存在调整和改进双折射表征技术的机遇。
发明内容
本发明提供了如下方法和设备，其用于通过将聚合物膜暴露于不同波长的至少两个不同光源，并且参照所比较的所述膜在不同波长下的双折射以确定真实性，来确定所述膜的真实性。
根据本发明的一个方面，提供了一种操作来确定聚合物膜的真实性的认证设备，其包括基于光学的双折射测量设备，所述双折射测量设备操作来：
●将所述膜暴露于第一波长或波长范围的第一光源；
●将所述膜暴露于第二波长或波长范围的第二光源，所述第一波长或波长范围与所述第二波长或波长范围不同；
●测量受到所述膜响应于所述第一光源的双折射特性影响的第一效果；
●测量受到所述膜响应于所述第二光源的双折射特性影响的第二效果；
●将代表所述第一效果与所述第二效果之间的比较的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第一光源和所述第二光源的预定双折射特性相对应的指定的第一效果与指定的第二效果之间的比较的值或值范围进行比较；以及
●基于所述比较中的一个或多个来输出表示所述膜的真实性或不真实性的真实性信号。
在大多数现有技术的系统中，使用具有白光光源的器材并随后综合(本质上是求平均)在检测器处接收到的光的强度来测量双折射。即，在白光谱的范围上综合测量结果。这意味着针对拉幅机膜取得的测量结果会十分类似于针对气泡工艺膜取得的测量结果。
已使用0至1尺度对双折射的测量进行了标准化，其中0的值代表无双折射(即一对交叉的偏振器不存在物品)。1的值代表当存在具有“半波”性质(大约275nm的延迟)的物品时的双折射。在用于现有技术的检测系统中的标准化(即0至1)的双折射测量尺度中，BOPP气泡工艺膜通常会引起在标准化双折射测量尺度中的从大约0.0至大约0.3的测量读数。然而，对于拉幅机膜通常会看到在标准化双折射测量尺度中的从大约0.4至大约0.6的测量读数。本发明的目的是扩展真实性确定的范围和精确度以超过现有技术的系统中已可达到的范围和精确度。
例如，在WO 2009/133390中公开的系统包括检测系统，在该检测系统中将待认证的膜定位在第一偏振器与第二偏振器之间。该系统的光源操作来发射白光。穿过系统的该白光不是仅包括一种波长的光，而是包括整个波长范围的光。在该范围中的每个波长将根据它与它的波长之间的关系而对第二偏振器造成不同的干扰。
在WO 2009/133390中公开的类型的白光单检测器集成系统影响该系统的检测器端处的测量，其实际上是将来自白光源的所有光的透射综合成单个值。因此，其不能解决在高于一阶的延迟处发现的颜色变化。因此，在通过这种类型的系统取得的测量结果中丢失了一些信息。
因此，该测量技术针对大不一样的膜返回了相似的代表双折射的值。针对透射水平的原因非常不同。气泡膜将具有对于观察者的眼睛会表现为白色的近平坦光谱(nearflat spectrum)，而拉幅机膜将透射会作为丢失了一部分可见光谱的结果的特定颜色。对一部分可见光谱的这种丢失是综合强度减小的原因。
我们的公开WO2014/181086通过建议结合波长滤波元件采取了一些步骤来允许这一点，波长滤波元件操作来位于在光源与检测器之间行进的光的光束路径中。该设备操作来选择对其执行检测测量的偏振后的透射光的光谱的不同部分。建议使用替代的操作模式，其中使用交替的白光源和彩色光源作为确定双折射特性的交替手段。认识到针对具体波长对用于双折射测量的光源进行调节或滤波会是期望的，并且认识到了在响应于第一波长的光的双折射效果的确定导致了对真实性的无定论的确定的情况下对响应于第二波长的光的双折射效果进行确定的利益。然而，该公开没有认识到提供多波长光源以及使用由它们中的两个或更多光源所产生的双折射效果之间的比较来作为确定真实性的手段的实质性利益。
优选地，本发明的认证设备操作来将所述膜同时暴露于所述第一光源和所述第二光源，并且基于所述第一效果与所述第二效果之间的比较确定真实性。
在本发明的一个实施例中，所测量的效果可以涉及或者可以是从所述膜透射和/或反射的光的波长。例如，所测量的效果可以涉及或者可以是从所述膜透射和/或反射的光的波长(与原始波长或波长范围相比)的延迟。
波长的延迟在本文中被看作受到双折射特性影响的效果的一个示例。
将会期望的是，本发明的认证设备操作来进行附加比较以帮助真实性确定，例如操作来：
○将代表所述第一效果的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第一光源的预定双折射特性相对应的指定的第一效果的值或值范围进行比较；和/或
○将代表所述第二效果的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第二光源的预定双折射特性相对应的指定的第二效果的值或值范围进行比较。
所述设备可以附加地操作来将所述膜暴露于任何数量的(例如三个、四个或五个)附加光源，每个附加光源具有彼此不同且与所述第一或第二波长或波长范围中的每一个不同的波长或波长范围。在该情况下，所述设备随后可以被配置为测量例如受到所述膜响应于第三光源的双折射特性的影响的第三效果，并且将代表所述第三效果与所述第一和第二效果中的任一个或两者之间的比较的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第一和第三光源、或者第二和第三光源、或者第一、第二和第三光源的预定双折射特性相对应的指定的第三效果与所述第一和第二效果中的任一个或两者之间的比较的值或值范围进行比较。
将会明白的是，在存在第三光源的情况下，所述设备还可以操作来将代表所述第三效果的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第三光源的预定双折射特性相对应的指定的第三效果的值或值范围进行比较。
还将理解的是，所述设备随后可以被配置为测量例如受到所述膜响应于第n光源的双折射特性影响的第n效果，并且将代表所述第n效果与第(n-m)效果(其中m为1与n-1之间的任何数字)中的一个或多个效果之间的比较的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第n和第(n-m)光源的预定双折射特性相对应的指定的第n效果与第(n-m)效果中的一个或多个效果之间的比较的值或值范围进行比较。
在这些情况下，还将明白的是，所述设备可以操作来将代表所述第n效果的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第n光源的预定双折射特性相对应的指定的第n效果的值或值范围进行比较。
所述第一波长或波长范围可以包括在来自大约660±20nm的范围中的至少一个波长。因此，所述第一波长或波长范围可以全部或部分地对应于光谱的红色区域中的可见光。
所述第二波长或波长范围可以包括在来自大约550±20nm的范围中的至少一个波长。因此，所述第二波长或波长范围可以全部或部分地对应于光谱的绿色区域中的可见光。
所述第三波长或波长范围可以包括在来自大约460±20nm的范围中的至少一个波长。因此，所述第三波长或波长范围可以全部或部分地对应于光谱的蓝色区域中的可见光。
所述设备可以操作来在由气泡工艺制成的膜与由不同工艺制成的膜之间进行区分。
所述基于光学的双折射测量设备可以结合所述或每个光源而包括：
●所述光源，其位于处在所述设备的测量区域中的膜的第一侧，并且操作来以具有所述波长或波长范围的光照射所述膜的第一侧；第一偏振器，其位于所述光源与所述膜的第一侧之间，以使得由所述第一光源发射的光的至少一部分从其穿过；检测器，其位于所述膜的第二侧，并且操作来接收来自所述光源的在延迟后的波长或波长范围处的从所述膜透射和/或反射的并且从所述膜的第二侧透射和/或反射的光；第二偏振器，其位于所述膜的第二侧与所述检测器之间，以使得透射过所述膜的光的至少一部分从其穿过，其中所述检测器操作来输出代表基于在所述延迟后的波长或波长范围处的从所述膜的第二侧透射和/或反射的光而测量的双折射效果的信号。
所述第一和/或第二偏振器每个可以包括针对每个光源的独立偏振器，或者可以是针对光源中的任意两个或更多个光源的同一偏振器。
所述检测器可以包括针对每个光源的独立检测器，或者可以是针对光源中的任意两个或更多个光源的同一检测器。
本发明的一个必要方面是，所述认证设备操作来在响应于至少两个不同波长的光的双折射效果之间进行比较。然而，将会明白，存在将所述设备配置为允许这种比较的许多方式。在第一方面中，例如，所述设备可以包括独立光源和诸如光电二极管阵列或CIS检测器之类的未滤波检测器。在第二方面中，可以使用一个或多个白光源，其在(多个)检测器和/或(多个)光源上具有适当波长滤波器。作为第三方面并且在使用了三个不同波长的光(红色、绿色和蓝色)的情况下还可以想到，使用工业标准的RGB芯片(与波长滤波器相关的光电二极管)作为光源。将会明白，第一和第二方面允许改变可被比较的波长/颜色的数量和性质。第三方面将比较限制到RGB通道，但从成本有效的视角来看会是非常有吸引力的。
所述设备还可以包括位于所述膜的第二侧上的一个或多个第n检测器，并且操作来接收从第n光源透射过所述膜并且在延迟后的第n波长或波长范围处从所述膜的第二侧透射和/或反射的光；其中所述第n检测器操作来输出代表基于在延迟后的第n波长或波长范围处从所述膜的第二侧透射和/或反射的光而测量的第n效果的信号。
由所述检测器或每个检测器输出的信号可以与所接收的透射光的强度成比例。
所述第n检测器可以操作来将输出信号传送到处理器，所述处理器操作来将代表根据所述第n波长或波长范围测量的第n效果的输出信号的值与代表与真聚合物膜针对所述第n波长或波长范围的预定双折射特性相对应的指定的第n效果的值或值范围进行比较。所述值或值范围可以包括至少一个预期的第n检测器输出信号值，其代表当真的膜位于测量区域中时在所述第n波长或波长范围处从所述膜的第二侧透射和/或反射的并且由所述第n检测器接收到的光。
任意检测器可以操作来输出代表所测量的第n效果的第n信号，并且输出代表所测量的第(n-m)效果的第(n-m)信号。所述输出信号或每个输出信号可以与所接收的透射光的强度成比例。
所述第n检测器可以操作来将所述第n和第(n-m)输出信号传送到处理器，该处理器操作来将所述第n输出信号的值与代表指定的第n效果的值或值范围进行比较；并且将所述第(n-m)输出信号的值与代表与预定膜透射率和/或反射率相对应的指定的第(n-m)效果的值或值范围进行比较。
所述值或值范围可以包括至少一个预期第n输出信号值，其代表当真的膜处于测量区域中时从所述膜的第二侧透射和/或反射并且被所述第n检测器接收到的光。
因此，基于光学的双折射测量设备可以操作来测量受到所述膜的在所述第n波长或波长范围上以及在所述第(n-m)波长或波长范围中的至少一个上的双折射特性影响的第n效果，并且其中所述设备操作来：将代表在所述第n波长或波长范围处以及在所述第(n-m)波长或波长范围中的至少一个处测量的第n效果的值或值范围与代表指定的第n效果的相应值或值范围进行比较，所述指定的第n效果对应于真聚合物膜针对所述第n波长或波长范围以及相应的第(n-m)波长或波长范围的预定双折射特性；并且基于所述比较来输出表示所述膜的真实性或不真实性的真实性信号。
所述或每个第n检测器可以被配置用于选择性地响应于所述第n和第(n-m)波长或波长范围中的任一个或多个。
所述设备可以操作来：将代表在所述第n波长或波长范围处以及在所述第(n-m)波长或波长范围中的至少一个处测量的第n效果的值或值范围与代表指定的第n效果的值或值范围进行比较，所述指定的第n效果对应于第一真实类型的聚合物膜在相应的第n和第(n-m)波长或波长范围处的预定双折射特性；并且基于所述比较来输出分类信号，所述分类信号表示包括第一真实类型或不真实性的膜。
所述设备还可以包括基于光学的双折射成像设备，所述双折射成像设备用于在所述第n波长或波长范围处或在所述第(n-m)波长或波长范围中的至少一个处成像出所述膜的双折射图案，并且其中所述设备操作来：将所述双折射图案的图像与代表真聚合物膜在相应第n和第(n-m)第一波长或波长范围处的预定双折射图案的相应图像进行比较；并且基于所述比较来输出表示所述膜的真实性或不真实性的真实性信号。
因此，所述基于光学的双折射成像设备可以包括：光源，其位于处在所述设备的测量区域中的膜的第一侧，并且操作来以光照射所述膜的第一侧；第一偏振器，其位于所述第一光源与所述膜的第一侧之间，以使得由所述第一光源发射的光的至少一部分从其穿过；成像装置，其位于所述膜的第二侧上，并且操作来接收从所述光源透射过所述膜并且从所述膜的第二侧透射和/或反射的光；第二偏振器，其位于所述膜的第二侧与所述成像装置之间，以使得透射过所述膜的光的至少一部分从其穿过，其中所述成像装置操作来基于从所述膜的第二侧透射和/或反射并且在所述成像装置处被接收的光来输出代表所成像的双折射图案的数据。
所述成像装置可以操作来将代表所成像的双折射图案的数据输出到处理器，所述处理器操作来将输出数据与代表预定双折射图案的数据集进行比较。
可选地，光源、第一偏振器、和第二偏振器中的至少一个可以与所述基于光学的双折射测量设备中的和/或所述基于光学的测量设备中的那个/那些相同。
所述成像装置可以包括感光阵列。
所述认证设备可以为被修改以结合可用于如上所述地操作真实性确定的手段的接触式图像感测设备。修改可以包括，例如通过将这样的设备的玻璃接触表面替换为玻璃偏振器或通过将一个或多个(优选地，薄的)偏振器插在这样的设备的玻璃表面下方，来将一个或多个偏振器添加到接触式图像感测设备。
所述设备可以被配置为接收包括聚合物膜的物品，该聚合物膜形成了该物品的基材的至少一部分。
根据本发明的另一方面，提供了一种纸币认证设备，其包括包含上述特征中的任一个或多个的设备，其中所述设备操作来确定纸币的真实性，所述纸币包括形成了所述纸币的基材的至少一部分的聚合物膜。
包括上述特征中的任一个或多个的设备可以被用于确定聚合物膜的真实性。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于确定聚合物膜的真实性的方法，其包括：
●提供一种如前文所述的基于光学的双折射测量设备：
○将所述设备中的膜暴露于第一波长或波长范围的第一光源；
○将所述设备中的膜暴露于第二波长或波长范围的第二光源，所述第一波长或波长范围与所述第二波长或波长范围不同；
○测量受到所述膜响应于所述第一光源的双折射特性影响的第一效果；
○测量受到所述膜响应于所述第二光源的双折射特性影响的第二效果；
○将代表所述第一效果与所述第二效果之间的比较的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第一光源和所述第二光源的预定双折射特性相对应的指定的第一效果与指定的第二效果之间的比较的值或值范围进行比较；以及
○基于所述比较中的一个或多个来输出表示所述膜的真实性或不真实性的真实性信号。
从前文对设备的描述将会明白本发明的方法的其他方面。前文所述的设备特征中的每一个均可应用于本发明的方法，其旨在描述一种用于通过使用前述设备确定聚合物膜的真实性的方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序，其包括在计算机处理器中操作来实现前文和下文所述的认证设备或方法的一个或多个方面的计算机程序元件。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读介质，其携带了如上所述的计算机程序。
根据本发明还提供了这样一种方法，其通过利用在认证设备的处理部分中的诸如神经网络之类的机器智能对关于测量的第一和/或第二效果而获得的数据进行处理，来提高前述设备的精确度或灵敏度。受到双折射影响的效果(例如延迟)的精确识别可以取决于其他因素，比如图像内的颜色的变化性、灵敏度数据的可靠性、和在一些延迟值处的一些信号与其他信号的接近度。可以使用神经网络来改进这些结果。人工神经网络对于诸如图像辨识之类的应用已经使用了若干年。例如，可以经由输入信号(如果其大于神经元的激活阈值，则其将使得神经元激发，即输出加权的输出信号)来模拟具有给定输入信号、给定阈值、且激发给定输出的人工神经元。
当神经元被布置在若干个层中时，它们产生了所谓的神经网络；每个神经网络具有输入层(其被输入归一化的信号序列)和输出层(它的每个神经元是针对该系统的输出)。简单的两层结构仅适合于线性关系；更复杂的交互需要在输入层与输出层之间的一个或多个隐藏层。
输入层中的每一个神经元的输出被连接到隐藏层或输出层中的每一个神经元的输入；如果神经元被刺激到其阈值以上，其将会激发加权输出到下一层的所有神经元中，如果来自前一层的所有神经元的组合输出超过了它们的加权阈值的每一个，则它们将会激发。可以使用这样的神经网络来从RGB输入值中识别延迟值。
附图说明
将仅以示例方式并参照以下附图来描述根据本发明各方面的一个或多个特定实施例。
图1示出根据本发明的操作RGB(红色/绿色/蓝色)通道的认证设备的示意图。
图2示出传感器阵列芯片的示意图。
图3以图形形式示出通过交叉偏振器的双折射材料的灰阶图像。
图4示出针对红色、蓝色和绿色源的综合延迟图形。
具体实施方式
在图1中示出了操作来测量物品108(例如纸币)的双折射特性的认证设备。具体地，该认证设备操作来测量物品108的位于认证设备的测量区域中的部分的双折射。
处理器104(可选地，微控制器)操作来控制双折射测量设备102。双折射测量设备102的输入被耦接到处理器104并且可由处理器104控制。双折射测量设备102的输出被耦接到处理器104。处理器104操作来基于从双折射测量设备102接收到的输出信号确定认证设备108中的物品108是否是真的。该确定的结果经由报警系统106被指示(例如向设备的操作者指示)。报警系统106被耦接到处理器104并且操作来基于从所述处理器104接收到的信号输出对真实性或不真实性的指示。
双折射测量设备102包括三个光源110a、110b和110c(可选地，LED)、第一偏振器112、第二偏振器114、和三个检测器116a、116b和116c(可选地，光电二极管)，所述三个光源分别操作来产生可见光谱的红色、绿色和蓝色区域中的光。偏振器112、114被间隔开并且被定向为基本上平行。偏振器112、114之间的区域定义了测量区域。
检测器116可以以如下两个不同的基本配置被操作：透射式，其中光源从后方照射膜，并且检测器测量透射光；以及透射/反射式，其中检测从膜的一个或两个表面反射的光。在任一种情况下，偏振器112、114可以是交叉的或平行的。
检测器116操作来检测双折射效果(例如透射光和/或反射光的延迟)。然而，它们还可以捕获被测量的膜的图像，或者次要检测器可以被布置为这样做。将会明白，在修改的CIS单元中将会存在图像捕获检测器。透射成像会引起膜(例如纸币)的印刷细节丢失，而透射-反射系统允许来自膜的后方的透射光添加到被CIS单元正常捕获的反射图像中。像这样的系统可以是双面的(如果CIS单元轻微地偏移，那么来自一个CIS单元的光将会照到来自另一个CIS单元的传感器上)并且交叉或平行。
双折射测量设备102的元件被布置为使得光源110和第一偏振器112位于双折射测量设备102的测量区域的第一侧上，并且第一检测器116和第二偏振器114位于测量区域的第二侧(即，与第一光源110和第一偏振器112相对)上。
光源110操作来以光(在图中由箭头ILa、ILb和ILc表示)照射第一偏振器112。该照射光IL在穿过第一偏振器112时被其偏振，并且作为偏振后的照射光(在图中由箭头PILa、PILb和PILc表示)继续，以辐照物品108的位于测量区域中的部分。偏振后的照射光的部分(其透射通过了物品108的部分)(由箭头TLa、TLb和TLc表示)朝向第二偏振器114继续。该透射光TL在穿过第二偏振器114时被其偏振，并且作为偏振后的透射光(由箭头PTLa1、PTLa2、PTLa3；PTLb1、PTLb2、PTLb3；PTLc1、PTLc2、PTLc3表示)朝向检测器116a、116b和116c继续。每个检测器116(a、b或c)被定位、定向并且操作来接收偏振后的透射光PTL(a、b或c)1、PTL(a、b或c)2或PTL(a、b或c)3。
从前文将会理解，所示实施例展示了光谱的RGB区域中的三分量(three-component)光源，但是理论上可以使用n分量光源。
测量区域通常定义了间隔开的偏振器112、114之间的平面。第一偏振器112与该第一平面间隔开，并且位于测量区域的第一“上游”侧上的第二平面中。第二平面与第一平面基本上平行。类似地，第二偏振器114与第一平面间隔开，并且位于在测量区域的第二“下游”侧上的第三平面中。其与第一偏振器112相对定位，并且第三平面与第一和第二平面基本上平行。该设备的第一偏振器112和第二偏振器114的透射定向是使得它们包括交叉的偏振器。即，第一偏振器112被布置为使得其透射定向相对于物品108的位于测量区域中的部分的透射定向为约+45°。第二偏振器114被布置为使其透射定向相对于物品108的位于测量区域中的部分的透射定向为约-45°。替代地，第一偏振器112的透射定向可以为使其相对于物品108的位于测量区域中的部分的透射定向为约-45°，并且第二偏振器114的透射定向可以为使其相对于物品108的位于测量区域中的部分的透射定向为约+45°。
因此，在所示设备中，由光源110a、110b、110c发射的照射光ILa、ILb、ILc将被第一偏振器112偏振，并且将作为偏振后的照射光PILa、PILb、PILc辐照物品108的位于测量区域中的部分。该偏振后的照射光穿过物品108，并作为透射光TLa、TLb、TLc向着第二偏振器114(即，交叉的偏振器)继续。透射光穿过第二偏振器114，并且作为偏振后的透射光PTL(a、b或c)1、PTL(a、b或c)2或PTL(a、b或c)3继续以被检测器116接收。检测器116响应于对入射到其上的偏振后的透射光PTL(a、b或c)1或PTL(a、b或c)2或PTL(a、b或c)3的检测，将分别与偏振后的透射光PTL(a、b或c)1或PTL(a、b或c)2或PTL(a、b或c)3的强度成比例的信号输出到处理器104。
在所示设备中，检测器116操作来在如下三个不同波长或波长范围处测量所接收到的从第二偏振器114透射和/或反射的偏振后的透射光，即：来自光源110a的第一延迟波长或延迟的波长的范围；来自光源110b的第二延迟波长或延迟的波长的范围；以及来自光源110c的第三延迟波长或延迟的波长的范围。因此，检测器116将向处理器104输出三个测量信号。
(检测器116a、116b和116c为此目的可以组合成单个检测器。光源110a、110b和110c可以全部源于单个源，只要可以同时或基本上同时发射三个不同的波长或波长范围即可。)
该(或每个)检测器116可以以图2中示意性示出的类型的传感器阵列芯片的形式来提供。这种类型的芯片(通常在摄影器材中找到)允许RGB通道中的多个读数被同时取得，并且还可以操作来滤除峰值并随后取平均以减小噪声。该芯片由2D像素阵列构成，每个像素包括三个子像素：红色、绿色和蓝色。子像素本身由位于彩色滤波器背面的标准光电二极管/光敏电阻器/CMOS/CCD/HMOS/NMOS检测器构成。彩色滤波器可以是独立的膜或者可以(例如通过真空沉积)被直接沉积在光电检测器上。
在本申请中，一个维度被用于测量纸币的宽度，另一维度用于取得在纸币的传送方向上的信号。每个像素形成了其自身的经过的纸币“薄片”的双折射的传送方向曲线(profile)。使用2D阵列允许收集机器方向曲线的每个部分的多个点，改善了数据收集(以及设备对所述数据取平均的能力)、测量的速度和定时，并且还提供了用于映射窗口通过机器的移动以及用于可靠性测试(即，使用定时测量来将来自每个传感器的结果进行配对以取得该窗口的特定部分的测量结果)的手段。
处理器104在从检测器116接收到三个输出测量信号之后操作来：将接收到的信号中的第一个信号的值与存储在数据库(未示出)中的第一组预定义值进行比较；将接收到的信号中的第二个信号的值与存储在数据库中的第二组预定义值进行比较；以及将接收到的信号中的第三个信号的值与存储在数据库中的第三组预定义值进行比较。这些预定义值对应于当真物品(例如真的膜)位于测量区域中时所预期的偏振后的透射光值。
图3示出现有技术的使用灰阶图像的延迟的检测。对于大于275nm的延迟值(参见对于典型拉幅机制造的膜，延迟值为800nm+)，不会出现小于最大强度的0.3的值。如果0.3被设置为针对真的聚合膜的生产规范，则灰阶分析认证该结果，并且这样发现了在诸如手持式和台式认证单元之类的小型装置中的实用性。
RGB通道可以具有以相同方式计算的各自的综合延迟图形(除了对于原始强度(Io)不再存在平坦源以外)。在任何波长处的强度I可以由等式(1)计算：
Figure BDA0001479320530000141
其中λ为波长，k为伸长系数(k＝1+koλ，其中ko为常数)，R为延迟(nm)，Io为原始光源的强度。光源中所有波长加在一起产生了综合值，其描述了双折射材料对宽带光源的行为。图2示出针对白色光源(400-700nm)的综合结果；这模拟了预期从诸如仅检测强度的光电二极管之类的非辨别性检测器得到的读数。
图4(a)至图4(c)示出针对典型的红色(660nm±20nm)、绿色(550nm±20nm)和蓝色(460nm±)光源的这一方面。
比较图4(a)至图4(c)，这三个轨迹在正弦波形的频率的方面不同，并且具有延迟的频率的演化也不同。三个图形仅在第一个275nm(其对应于图2中的第一大峰值并且是半波延迟期的值)处相互对应。处理器104从检测器116接收三个输出测量信号，其可以被表征为RΔG、RΔB和BΔG——也就是说，来自相应光源的红色、蓝色和绿色光的延迟的差异。处理器104基于以下算法来计算真实性结果：
●如果RΔG和RΔB和BΔG<阈值，则
●延迟<＝275nm
●延迟＝mean(RGB)-min/(max-min)
●否则：
●延迟>275nm
如果红色与绿色、红色与蓝色、以及蓝色与绿色之间的差异小于设置的阈值，则延迟总是小于275nm，并且可以通过取得RGB信号的均值，减去最小值(空检测器)并将结果除以最大值(1/2波值)减最小值(空检测器)来计算延迟。
与现有技术的系统相比，这将双折射辨别的范围从在0.3强度处的所选择的产品规范值(其为82.5nm)增大到275nm，从而超过了测量尺度的三倍，允许验证更宽范围的基材。
更复杂的处理算法可以允许该技术扩展到展现超过275nm的延迟值的基材。例如，可以利用预期值进行红色、绿色和蓝色通道的测量值的比较，并且进行计算以确定它们在哪个延迟处差异最小。
在确定预期值时，可以使用等式(2)预先计算2D常数阵列：
比较阵列
Figure BDA0001479320530000151
对于每个延迟水平以及0-255像素值中的每一个，可以使用均方根方法计算假设像素值与针对颜色通道(Icolour)所预期的强度之间的差异。针对每个通道进行计算，其中pixel是像素水平(0-255)，Icolour是在延迟r处针对通道的预期值。可以在设备的处理器中存储三个2D信息阵列以用于比较。
针对大于275nm的延迟值的第二种算法可以用公式表示如下：
Result＝16000000
For r＝0to 4000
Test＝RedArray[Red,r]+GreenArray[Green,r]+BlueArray[Blue,r]
If Test<Result
Result＝Test
Next r
其中Result是答案，r是延迟，RedArray、GreenArray和BlueArray是针对每个通道的比较阵列，Red、Green和Blue是所测量的结果，Test是所测量的结果与存储的通道之间的差异之和。
该算法可以被操作为单循环，以比较所测量的RGB通道与它们的存储值之间的差异的总值。通过考察每个存储的阵列找出针对每个通道的差异，通过延迟(r)和针对每个通道的所测量的像素值的坐标来给出阵列之内的地址。随后将Test值与可被初始地设置在高水平的Result值进行比较；如果Test值小于该Result值，则Result被Test值替代。因此，该算法实时循环通过各延迟，对它们求和并针对最小值对它们进行测试。
在进行了这样的比较之后，处理器104操作来命令报警系统106指示该膜/物品为真的或不真。如果比较的结果是肯定的(即，膜为真的)，则处理器操作来向报警系统106发送含有如下指令的信号：其发出膜/物品为真的指示。否则，处理器操作来向报警系统106发送含有如下指令的信号：其发出膜/物品为不真的指示。

Claims (20)

1.一种认证设备，其操作来确定聚合物膜的真实性，所述认证设备包括基于光学的双折射测量设备，所述双折射测量设备操作来：
将所述膜暴露于第一波长或波长范围的第一光源；
将所述膜暴露于第二波长或波长范围的第二光源，所述第一波长或波长范围与所述第二波长或波长范围不同；
测量受到所述膜响应于所述第一光源的双折射特性影响的第一效果；
测量受到所述膜响应于所述第二光源的双折射特性影响的第二效果；
将代表所述第一效果与所述第二效果之间的比较的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第一光源和所述第二光源的预定双折射特性相对应的指定的第一效果与指定的第二效果之间的比较的值或值范围进行比较；以及
基于所述比较中的一个或多个来输出表示所述膜的真实性或不真实性的真实性信号,
其中所述认证设备可以操作来在由气泡工艺制成的膜与由不同工艺制成的膜之间进行区分。
2.根据权利要求1所述的设备，其操作来将所述膜同时暴露于所述第一光源和所述第二光源，并且基于所述第一效果与所述第二效果之间的比较来确定真实性。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所测量的效果涉及或者是从所述膜透射和/或反射的光的波长。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所测量的效果涉及或者是从所述膜透射和/或反射的光的波长延迟。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其操作来：
将代表所述第一效果的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第一光源的预定双折射特性相对应的指定的第一效果的值或值范围进行比较；和/或
将代表所述第二效果的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第二光源的预定双折射特性相对应的指定的第二效果的值或值范围进行比较。
6.根据权利要求1或2所述的设备，其操作来将所述膜暴露于任何数量的附加光源，每个附加光源具有彼此不同且与所述第一或第二波长或波长范围中的每一个不同的波长或波长范围。
7.根据权利要求6所述的设备，其操作来将所述膜暴露于三个、四个或五个光源。
8.根据权利要求6所述的设备，其被配置为测量受到所述膜响应于第三光源的双折射特性的影响的第三效果，并且将代表所述第三效果与所述第一和第二效果中的任一个或两者之间的比较的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于第一和第三光源、或者第二和第三光源、或者第一、第二和第三光源的预定双折射特性相对应的指定的第三效果与所述第一和第二效果中的任一个或两者之间的比较的值或值范围进行比较。
9.根据权利要求8所述的设备，其操作来将代表所述第三效果的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第三光源的预定双折射特性相对应的指定的第三效果的值或值范围进行比较。
10.根据权利要求6所述的设备，其被配置为测量受到所述膜响应于第n光源的双折射特性影响的第n效果，并且将代表所述第n效果与第(n-m)效果中的一个或多个效果之间的比较的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第n和第(n-m)光源的预定双折射特性相对应的指定的第n效果与第(n-m)效果中的一个或多个效果之间的比较的值或值范围进行比较，其中m为1与n-1之间的任何数字。
11.根据权利要求10所述的设备，其操作来将代表所述第n效果的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第n光源的预定双折射特性相对应的指定的第n效果的值或值范围进行比较。
12.根据权利要求10所述的设备，其操作来测量受到所述膜在第n波长或波长范围上以及在第(n-m)波长或波长范围中的至少一个上的双折射特性影响的第n效果，并且其中所述设备操作来：将代表在所述第n波长或波长范围处以及在所述第(n-m)波长或波长范围中的至少一个处测量的第n效果的值或值范围与代表指定的第n效果的相应的值或值范围进行比较，所述指定的第n效果对应于真聚合物膜针对所述第n波长或波长范围和相应的第(n-m)波长或波长范围的预定双折射特性；并且基于所述比较来输出表示所述膜的真实性或不真实性的真实性信号。
13.根据权利要求10所述的设备，其操作来将代表在所述第n波长或波长范围处以及在所述第(n-m)波长或波长范围中的至少一个处测量的第n效果的值或值范围与代表指定的第n效果的值或值范围进行比较，所述指定的第n效果对应于第一真实类型的聚合物膜在相应的第n和第(n-m)波长或波长范围处的预定双折射特性；并且基于所述比较来输出分类信号，所述分类信号表示包括第一真实类型或不真实类型的膜。
14.根据权利要求10所述的设备，还包括基于光学的双折射成像设备，所述双折射成像设备用于在所述第n波长或波长范围处或在所述第(n-m)波长或波长范围中的至少一个处成像出所述膜的双折射图案，并且其中所述设备操作来：将所述双折射图案的图像与代表真聚合物膜在相应第n和第(n-m)第一波长或波长范围处的预定双折射图案的相应图像进行比较；并且基于所述比较来输出表示所述膜的真实性或不真实性的真实性信号。
15.根据权利要求14所述的设备，其包括：光源，其位于处在所述设备的测量区域中的膜的第一侧，并且操作来以光照射所述膜的第一侧；第一偏振器，其位于所述第一光源与所述膜的第一侧之间，以使得由所述第一光源发射的光的至少一部分从其穿过；成像装置，其位于所述膜的第二侧上，并且操作来接收从所述光源透射过所述膜并且从所述膜的第二侧透射和/或反射的光；第二偏振器，其位于所述膜的第二侧与所述成像装置之间，以使得透射过所述膜的光的至少一部分从其穿过，其中所述成像装置操作来基于从所述膜的第二侧透射和/或反射并且在所述成像装置处被接收的光来输出代表所成像的双折射图案的数据。
16.根据权利要求1或2项所述的设备，其为被修改以结合一个或多个偏振器的接触式图像感测设备。
17.根据权利要求1或2项所述的设备，其被配置为包括机器智能，比如神经网络，以用于协助表示所述膜的真实性或不真实性的所述真实性信号的比较。
18.纸币认证设备，其包括根据权利要求1至17中的任一项所述的设备，其中，所述设备操作来确定纸币的真实性，所述纸币包括形成了所述纸币的基材的至少一部分的聚合物膜。
19.一种纸币，其能够被根据权利要求1至18中的任一项所述的设备认证。
20.一种用于确定聚合物膜的真实性的方法，其包括：
提供一种基于光学的双折射测量设备：
将所述设备中的膜暴露于第一波长或波长范围的第一光源；
将所述设备中的膜暴露于第二波长或波长范围的第二光源，所述第一波长或波长范围与所述第二波长或波长范围不同；
测量受到所述膜响应于所述第一光源的双折射特性影响的第一效果；
测量受到所述膜响应于所述第二光源的双折射特性影响的第二效果；
将代表所述第一效果与所述第二效果之间的比较的值或值范围与代表与真聚合物膜响应于所述第一光源和所述第二光源的预定双折射特性相对应的指定的第一效果与指定的第二效果之间的比较的值或值范围进行比较；以及
基于所述比较中的一个或多个来输出表示所述膜的真实性或不真实性的真实性信号，
在由气泡工艺制成的膜与由不同工艺制成的膜之间进行区分。
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