CN111164613A - 用于钞票验证的编码聚合物基材 - Google Patents

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Abstract

一种用于验证物品的方法和系统，包括照射该物品，该物品包括聚合物基材，该聚合物基材包括聚合物材料和掺杂材料，并且被配置用以在响应该照射中发射具有光谱签名的辐射光谱，该掺杂材料能够吸收或散射特定波长的辐射以产生该光谱签名，检测该光谱签名，以及确定与该光谱签名相关联的代码。

Description

用于钞票验证的编码聚合物基材
相关申请的交叉参考
本申请要求2017年3月1日提交的美国临时申请序列号62/465，587的优先权。
技术领域
本申请主要涉及用于用包括掺杂材料的聚合物基材编码物品的装置和方法，在响应入射辐射中，代码以图案化辐射光谱形式可被检测。
背景技术
伪造日益受到关注，因此，像钞票这样的安全工具通常具有三个级别的鉴定。第I级鉴定用于公众使用，通常是以像具有光学特性的光学可变油墨或安全线这样的光学效果形式，该光学特性是相当独特并且难以复制。这些第I级鉴定特征包括全息线(holographicthreads)和双面凸状透镜阵列安全线(lenticular lens array security threads)。纸质钞票已经包括水印形式的第I级鉴定特征。
与第I级鉴定特征类似，第II级鉴定特征通常为公众和商业银行所知，并且包括像磁性和荧光和磷光油墨这样的特征，这些特征可由在ATMs和纸币接收器中普遍使用的简单传感器读取。
第III级安全特征是机器可读特征，并且比第II级鉴定特征更复杂。第III级安全特征通常不为公众和商业银行所知，并且用于防范来自国家资助的造假者和其他资金充足的组织的威胁。隐蔽的第III级鉴定特征通常要么是以油墨的形式，要么是嵌入到钞票基材中的其他特征。
在过去的20年里，聚合物钞票在钞票工业中逐渐获得了市场份额，超过30个国家使用聚合物基材，该聚合物基材包括像双向定向聚丙烯(BOPP)这样的材料。聚合物基材的使用主要限于面额较低的钞票，因为纸质钞票基材中所采用的大部分第III级安全特征都无法使用或不适用于聚合物钞票。
本发明涉及一种新的第III级安全特征，以机器可读形式技术用以聚合物钞票。
发明内容
一般来说，在一方面，本发明详细描述了用于鉴定物品的方法，包括照射该物品，该物品包括聚合物基材，该聚合物基材包括聚合物材料和掺杂材料并且被配置用以在响应照射中发射具有光谱签名(spectral signature)的辐射光谱，该掺杂材料能够吸收或散射特定波长的辐射以产生该光谱签名，检测该光谱签名，以及确定与该光谱签名相关联的代码。
本发明的实施可以包括一个或多个下列特征。该方法可以包括将确定的代码与参考代码进行比较，或者如果该确定的代码与该参考代码相匹配提供真实性指示。该光谱签名可以是该辐射光谱的吸收或散射图案。该光谱可以包括可见光或不可见电磁辐射。
照射可以包括提供入射光谱。该聚合物材料可以是双向取向的聚丙烯(biaxiallyoriented poly-propylene)。该掺杂材料可能够吸收或散射多个特定波长的辐射以产生该光谱签名。吸收或散射的多个特定波长的辐射在多个特定波长的每一个处可具有不同的强度。
该物品可以是现金。该方法可以包括用不透明层覆盖该聚合物基材。该方法可以包括将该掺杂材料的折射率与该聚合物材料的折射率进行匹配。
一般来说，在另一方面，本发明详细描述了一种用于鉴定物品的系统，包括用于照射该物品的辐射源，该物品包括聚合物基材，该聚合物基材包括聚合物材料和掺杂材料并且被配置用以在响应照射中发射具有光谱签名的辐射光谱，该掺杂材料能够吸收或散射特定波长的辐射以产生光谱签名，和被配置用以检测光谱签名的传感器。
本发明的实施可以包括一个或多个下列特征。该系统可以包括用于根据该光谱签名确定代码的计算装置。该计算装置可以被配置用以比较确定的代码与参考代码，并且用以根据该确定的代码与该参考代码的比较来确定该物品是否真实。
该光谱签名可以是辐射光谱的吸收或散射图案。该掺杂材料可能够吸收或散射多个特定波长的辐射以产生该光谱签名。吸收的或散射的辐射在该多个特定波长的每一个处具有不同的强度，并且该传感器被配置用以检测该光谱签名的在该多个特定波长的每一个处的强度。
该传感器可以包括智能手机或平板电脑的成像设备。该系统可以包括用于提供入射光谱的辐射源。
附图简述
图1是显示第一代码的图，该第一代码对应于电磁光谱的近红外部分的入射辐射的谱带通过包括掺杂材料的透明60微米聚合物层传输之后产生的光谱强度；
图2是显示第二代码的图，该第二代码对应于电磁光谱的近红外部分的入射辐射的谱带通过包括掺杂材料的透明60微米聚合物层传输之后产生的光谱强度；
图3是显示第三代码的图，该第三代码对应于电磁光谱的近红外部分的入射辐射的谱带通过包括掺杂材料的透明60微米聚合物层传输之后产生的光谱强度；
图4是显示第四代码的图，该第四代码对应于电磁光谱的近红外部分的入射辐射的谱带通过包括掺杂材料的透明60微米聚合物层传输之后产生的光谱强度；
图5显示了根据本发明实施方式的实例性鉴定系统；
图6显示了可以利用本发明的方法用于鉴定物品的实例性系统；
图7显示了软件应用程序的实例性屏幕截图，该软件应用程序可以用在智能手机上，用于根据本发明鉴定物品。
优选实施方式的详述
本发明提供了用于编码添加掺杂材料的聚合物基材的装置和方法，以及使用该编码聚合物基材的验证系统和方法。例如，该编码聚合物基材可用于验证像钞票或现金这样的安全物品、工具或文件。
本发明使用的聚合物基材可以是BOPP层。如钞票或现金中使用的这样的BOPP基材可以是厚度约60微米。在一个实施方式中，该聚合物基材可以用不透明层覆盖以允许反差打印和静电释放。在另一个实施方式中，该聚合物基材可以包括透明区域或透明的窗口，这在较大面额聚合物钞票中通常是如此。钞票的不透明层(无论是单独的还是与透明的区域相结合)可以具有像纸质钞票水印类似物的功能，用以聚合物钞票。
掺杂材料可以是添加到BOPP材料中的纳米和微米材料。可以在聚合物层的挤出期间将该掺杂材料添加到BOPP材料中。选择与该BOPP材料折射率匹配良好的掺杂材料并且该掺杂材料保持该BOPP材料的清晰度和透明度。
该掺杂材料可以是表现出激子、声子电磁极化子和等离子体模式的无机物、有机物、半导体和纳米结构(材料)，特别是那些能在该BOPP材料或其他选择的聚合物材料的挤出温度下幸存的掺杂材料。可以将该掺杂材料以0.01-10％的重量添加到BOPP材料中或负载到BOPP材料中。最重要的是，每一种掺杂材料都表现出通过该BOPP材料传输的从远红外到长紫外区域内的入射辐射的光谱的独特的吸收或散射属性或签名。特别是，该掺杂材料选择性地吸收和/或散射特定波长的入射辐射。通过各种掺杂材料的特定吸收和/或散射特征的组合，创造钞票的鉴定代码，呈具有缺口或其他不均匀特征(例如，吸收或散射图案)的图案化光谱形式。
图1-4显示了通过具有不同类型和含量水平的掺杂材料的透明60微米聚合物层传输的电磁光谱的近红外部分的入射辐射的谱带的光谱。由于掺杂材料的存在，在入射辐射通过聚合物层传输后检测到的辐射强度在波长谱带上不同于该入射辐射原本基本一致的强度。选择该掺杂材料用以吸收和/或散射预定波长的辐射，以创建有缺口的和其他不均匀的检测光谱图案。
实验已经证明使用了通过BOPP材料传输的辐射光谱内含的多达10种的独特代码，该BOPP材料在缺乏不透明层的BOPP材料的区域中进一步保持优异的清晰度，并且与未掺杂的BOPP材料难以区分。利用形状和Fano共振效应，掺杂材料的金属和半导体纳米结构共振可以被调谐和操纵以创建大量的代码。这些代码可以是特定于像中央银行这样的某些机构的。该代码还可以用于验证钞票的真伪和/或在高速分拣机上确定钞票的面额，比如由Geiseke、Devrient和De La Rue International生产的钞票。
本发明的实例性实施方式通常指向使用编码聚合物基材进行验证的设备、装置、系统和方法。具体地说，本发明的实例性实施方式利用可用于验证包括编码聚合物基材的物品的检测/传感机制。虽然本发明的实例性实施方式主要描述了关于鉴定和/或防止伪造，但是并不限于此，而且应注意实例性编码聚合物基材可用于编码其他类型的信息，用以其他应用程序。此外，本发明的实例性实施方式可以与其他鉴定措施(例如，全息图、水印和磁性编码)一起使用。
图5显示了根据本发明实施方式的实例性系统500。如图5所示，系统500可以包括辐射/激发源502、传感器504和编码聚合物基材506。辐射/激发源502可以是任何提供像例如可见光、紫外辐射、无线电波或微波这样的辐射的源508，该辐射被编码聚合物基材吸收。编码聚合物基材506可以重新发射相同波长范围内的辐射510或发射不同波长范围内的辐射510。
传感器504可以包括能够接收、成像和/或测量由编码聚合物基材504发射的辐射的光谱的任何像光度计或数码相机这样的检测、传感、成像或扫描设备。
根据本发明的某些实例性实施方式，辐射/激发源502可以包括数码相机的闪光灯，并且传感器504可以包括数码相机的光学部件和传感器。在一个实例性实施方式中，辐射/激发源502可以包括智能手机或平板相机的光源，例如苹果iPhone、苹果iPad、三星Galaxy或其他Android设备，并且传感器504可以包括智能手机或平板电脑的相机。
编码聚合物基材506可以包括在标签中，并且可以附接或贴在任何可能想要鉴定的产品或物品上，例如，税务票、服装、现金或鞋类。
图6显示了实例性系统600，系统600可用以利用本文描述的编码聚合物基材验证物品。例如，系统600包括计算设备602，该计算设备可以包括辐射/激发源502和传感器504。计算设备602可以是任何像智能手机、平板电脑或个人数据助理(PDA)这样的包含辐射/激发源502和传感器504的计算设备。或者，辐射/激发源502和传感器504可以是独立于计算设备运行的独立设备。如本文所述，辐射/激发源502可以照射编码聚合物基材，并且传感器504可以测量由编码聚合物基材发射的辐射，包括光谱签名。然后，计算装置602可以确定与测量到的编码聚合物基材所发射的辐射的光谱签名相对应的代码。对测量到的光谱签名进行处理以确定该代码可以由远程计算设备执行。随后，可以将该代码或测量到的光谱签名与参考代码或光谱签名的数据库进行比较。参考代码的数据库可以本地存储在扫描、成像或传感设备上，也可以远程存储在单独的计算设备上。
如图6所示，为了完成鉴定，计算设备602可以将该代码或测量到的光谱强度与存储在数据库604中的参考代码或光谱签名进行比较。虽然图6说明了对远程数据库604来说，通过网络606执行这个比较，但是其他实施方式探讨数据库604定位到计算设备602。
此外，在一些实施方式中，被验证的物品可以包括像例如条形码、QR码或磁码这样的识别标签以能够使该代码或测量到的光谱与被验证的物品相关联。在计算设备602是智能手机或平板电脑的特定实施方式中，通过网络606的传输可以通过蜂窝数据连接或Wi-Fi连接执行。或者，这可以利用有线连接或任何其他有线或无线数据传输机制来执行。
在像智能手机或平板电脑这样的计算设备用于验证物品的本发明的某些实施方式中，可以使用软件应用程序来简化验证过程。图7显示了具有可用于验证物品的软件应用程序的实例性屏幕截图的智能手机。该实例性应用程序可以被配置用以在任何像苹果的iOS或谷歌的Android移动操作系统这样的移动平台上来执行。当应用程序运行时，该软件应用程序可以向用户提供有关正确地照射或激发编码聚合物基材以及扫描或成像该编码聚合物基材发射的光谱的使用说明。一旦完成聚合物基材的辐照和扫描，该应用程序可方便地将测量到的光谱签名和/或测量到的代码与存储某些参考代码或光谱签名的数据库进行比较以验证该物品。此外，该应用程序可以提供消息或其他指示符通知用户验证的结果。例如，该应用程序可以在智能手机屏幕上提供文本、图形或其他可视指示符，显示验证的结果。或者，该应用程序可以提供声音和/或触觉指示符，传达验证的结果。
上述实施方式和实施例是说明性的，在不脱离本公开内容的精神或附加权利要求书的范围的情况下可以向它们引入许多变化。例如，本文的不同说明和实例性实施方式的要素和/或特征可以相互组合和/或在本公开内容的范围内相互替换。为了更好地了解本发明，其操作优势和使用本发明所达到的具体目标，应参考所附的附图和说明材料，附图和说明材料中有本发明的说明性实例性实施方式。

Claims (20)

1.一种用以鉴定物品的方法，包括：
照射所述物品，所述物品包括聚合物基材，所述聚合物基材包括聚合物材料和掺杂材料并且被配置用以在响应所述照射中发射具有光谱签名的辐射光谱，所述掺杂材料能够吸收或散射特定波长的辐射以产生所述光谱签名，
检测所述光谱签名，以及
确定与所述光谱签名相关联的代码。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括
将确定的代码与参考代码进行比较。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括
如果所述确定的代码与所述参考代码匹配，那么提供真实性指示。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述光谱签名是辐射光谱的吸收或散射图案。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述辐射光谱包括可见光。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述辐射光谱包括不可见电磁辐射。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述照射包括提供入射光谱。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物材料是双向取向的聚丙烯。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述掺杂材料能够吸收或散射多个特定波长的辐射以产生所述光谱签名。
10.根据权利要求9所述的方法，其中吸收的或散射的多个特定波长的辐射在所述多个特定波长的每一个处具有不同的强度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述物品是货币。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括
用不透明层覆盖所述聚合物基材。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括
将所述掺杂材料的折射率与所述聚合物材料的折射率进行匹配。
14.一种用于鉴定物品的系统，包括：
用于照射所述物品的辐射源，所述物品包括聚合物基材，所述聚合物基材包括聚合物材料和掺杂材料并且被配置用以在响应所述照射中发射具有光谱签名的辐射光谱，所述掺杂材料能够吸收或散射特定波长的辐射以产生所述光谱签名；和
被配置用以检测所述光谱签名的传感器。
15.根据权利要求14所述的系统，进一步包括
用于确定与所述光谱签名相关联的代码的计算设备。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述计算设备被配置用以比较所述确定的代码与所述参考代码以根据所述确定的代码与所述参考代码的比较确定所述物品是否真实。
17.根据权利要求14所述的系统，其中所述光谱签名是所述辐射光谱的吸收或散射图案。
18.根据权利要求14所述的系统，其中所述掺杂材料能够吸收或散射多个特定波长的辐射以产生所述光谱签名，吸收的或散射的辐射在所述多个特定波长的每一个处具有不同的强度；以及
其中所述传感器被配置用以检测所述光谱签名的在所述多个特定波长的每一个处的强度。
19.根据权利要求14所述的系统，其中所述传感器包括智能手机或平板电脑的成像设备。
20.根据权利要求14所述的系统，进一步包括
用以提供入射光谱的辐射源。
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