CN1120708A - 带光学标记的信息载体 - Google Patents

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Abstract

由机读标记组成的信息轨和由另外标记组成的图案的信息载体。标记可以通过外加热能而变换，以便消去价值或使信息载体具有个别特征。信息轨中的信息可用红外阅读光束读出。在可见光中观察和移动信息载体时，图案产生变化的光学效果。图案由仅占据一小部分信息轨面积的子平面组成。信息轨中的机读信息和传给人眼的图案的目视印象只能一起变换。此种信息载体适用于价值卡或通行证、银行票据、身份证之类票证的单个识别。

Description

带光学标记的信息载体
本发明一般涉及一种带可用机器阅读的光学标记的信息载体，该标记被制成具有衍射效果的结构并被埋置在热塑性材料的衬底和覆盖层中或热塑性材料的漆层和胶粘层中并且可以由于受热而发生变换。
此种信息载体被用于例如所谓公用电话站无现金通话用的电话费卡以及例如作为存取监控系统中的个人身份证的识别手段。它们也适用于用作文件、通行证、信用卡或付费卡、股标、银行票据等的安全特征。
瑞士专利说明书NO.604215公开了一种商品或劳务的无现金支付用的装置，其中设置在信息轨中价值卡上的是以相位衍射光栅形式的代表价值单位的光学标记。通过除去光学标记来扣除或消去价值。价值卡上的剩余值正比于信息轨的长度，后者包括尚未除去的光学标记。为安全起见，将价值单位配置成人眼不能看见。瑞士专利说明书NO.641 200说明使用热色效应的漆层代表价值卡上留下的剩余值，后者设置在相位衍射光栅上，当价值用热学方法从卡上扣去时，其颜色发生变化。该解决方法的一个缺点是产生所需的颜色变化需要比消去价值单位更多的能量。此外，外加漆层要求额外的工作操作量，而且如果价值卡仅仅部分覆盖，会导致价值卡难于叠置。
本发明一般涉及的那种类型的信息载体可从瑞士专利说明书NO.635 949中已知。可用机器阅读的光学编码的信息项目代表价值单位，在该情况下信息项目被包括在以通过凸印操作产生的相位衍射光栅形式的光学标记中。价值单位是通过将热能加到相位衍射光栅的单个部分上而消去的。
瑞士专利说明书NO.594 935公开了一种生产带光学标记的文件的工艺，这种文件可以通过随后改变或消去特定的光学标记来进行编码。可以使用例如5中出2或7中出了编码的已知方法来代表数字或字母数字符，以防止伪造。该种编码操作公认能够使得在附加地消去另外的光学标记时不产生其它数字，但它需要相当大的存储空间。
瑞士专利说明书NO.604 215公开了一种在热塑性材料中生产表面释放图象的工艺，其中在第一工作条件下以材料热塑性范围内的一种温度凸印一个第一衍射结构而在第二工作条件以热塑性范围内的一种温度凸印一个第二衍射结构，第一衍射结构转变成为不再具有衍射效果的弹性应力场，衍射效果可以由于外加热能而再次恢复到第一衍射结构。第一衍射结构可以特别是一种无光泽表面或一种衍射光栅。
欧洲专利说明书EP 375 833 B1公开了适合用作安全部件的光学上可以变化的表面图案。从欧洲专利申请EP 401 466 A1可以知道，此种颜色图案或表面图案以相位衍射光栅的形式凸印成一种复合材料层配置并从该复合材料层配置中冲出标记，这种标记固定在诸如通行证或支付凭证之类文件上作为可靠性的特征。在此种复合材料层配置中，可以同视的特征受到注意。
本发明的基础是提供一种带可用机器阅读的光学标记的信息载体，它高度安全，不能伪造复制，它能够不可逆转地消去，或者通过单个光学标记中的特定变化进行个别化，其中光学标记以这样一种方式指示留下的残余值或个别化的信息，使得观察的人可以目视和理解。
根据本发明，本发明一般涉及的那种类型的信息的特征在于，当信息载体在通常的照明条件下被观察和移动时标记对人眼产生变化的光学效果，并在于，可用机器阅读的信息和传送给人眼的标记的目视印象只能够通过热能的局部应用而联合变换。
本发明的特征表明在权利要求1、7和14中。本发明的发展和有利构型提出于附属的权利要求书中。
本发明的基础是考虑这样设计衍射结构，使其预定的光学效果产生在两个确定的波长范围内。一种第一实施例具有单一的衍射结构，它在一方面包含可用红外光(IR)进行机器阅读而又能防止伪造或复制的信息，另一方面能显示可在通常照明条件下在可见光中明显可见的衍射效果。价值的消去或适应个别需要是通过如此变换的部分衍射结构来实现的，就是红外光和可见光两者例如是不同地衍射或扩散性地散射的。在一种第二实施例中，提供一种红外光有效的和可见光有效的衍射结构的空间结合作为光学标记。红外光有效的结构包含可用机器阅读的信息。可见光有效的衍射结构组成一个上述人眼明显可见的颜色图案。紧密靠近的局部鸽尾结构提供红外光有效的和可见光有效的光学标记结构，该光学标记例如代表一个价值单位，两者只能够联合变换。
此种衍射结构的构造和生产工艺例如可从下述说明书中知道：瑞士专利说明书NO.595 664，NO.604 279，NO.604 146，NO.604215 NO.661 368和NO.670 905，EP 401 466A1以及瑞士专利说明书NO.680 170，此处不详细叙述。具有这种光效结构的光学标记可以按照其光学性能以许多方式变换，取决于它们相应的结构和可能采用的载体材料的性能，或者通过机械作用，例如利用凸印冲压，利用高温机械效应，利用加热元件或热辐射的加热，或者利用激光烧蚀。所用的热辐射源可以是激光，其优点是可以获得加热面积的高度局部分辨。
作为例子，下面参考附图详细说明本发明的实施例，其中：
图1表示带光学标记的信息载体；
图2表示另一信息载体；
图3是表示价值卡；
图4表示另一价值卡；
图5表示价值卡的一部分；
图6表示文件；
图7表示信息载体的第三个例子。
图1是信息载体1的截面图。它包括一个覆盖了薄反射层3的用热塑性材料制成的衬底2和一个透明覆盖层4。光学标记5代表具有光学编码机阅读器和/或可见信息物体的区域，它以衍射结构6的形式被埋置在衬底2中。衍射结构6可以是一个衍射光栅、一个全息图等等。它例如可以直接或通过反射层3浮凸于衬底2中，而后用覆盖层4的漆整平。衬底2、反射层3和覆盖层4形成一个几乎不可分离的复合层配置，使得包含光学标记5的方式很安全而不易伪造。
图2表示带有光学标记5的另一种信息载体1，它包括覆盖了反射层3和胶粘层8的热塑性漆层7。在漆层7的与反射层3反向的侧面上外加一个载体箔9。标记5以衍射结构6的形式埋置在漆层7、反射层3和胶粘层8中。通过转移工艺，信息载体1可以结合在一张基卡、一张银行票据、一份文件或类似物品的表面(此处未图示)上。在转移操作之后，除去载体箔9，加上覆盖层4。覆盖层4加在漆层7上，直到以虚线表示的一条线为止。覆盖层4最好是一种可以在其上面印制的热稳定性漆，也就是一种其软化点比漆层7的软化点高约20℃的漆。这使得在随后的信息载体1的使用中，当信息项目在消除装置中通过外加热能而由一个所谓清除头改变时，信息载体1的向着清除头的表面一侧不易粘着在清除头上。利用UV(紫外)光可以有利地固化覆盖层4用的漆。
图3表示一种可以用作公共电话站无币电话用的价值卡的信息载体1的平面图。价值卡有一个信息轨10，后者带有可以利用红外(IR)光进行机器阅读的光学标记与(图1)。信息轨10分成10a和10b两部分并由无光泽表面10d作为表面。在一个实施例中，第一部分10a中的标记5代表信息的编码项目，利用它们建立价值卡的某些参数，例如其使用目的。在第二部分10b中，标记5代表价值单位，而在部分10c中(如果存在的话)，标记5以这样一种方式改变，使它们代表一种取消的价值单位。单个标记5与以本质上已知的方式利用外加热能予以改变，例如利用一个可以加热的消除头局部加热支承标记5的衬底2的表面。但是标记也可以利用机械效果如冲切操作或压花操作予以改变，同时加热或并不加热。价值卡的其余的剩余值被确立为10b部分的长度L，其标记5在价值消除操作中并不改变。在可见光中，当价值卡倾斜或转向时，未改变的标记5使10b部分按照衍射规律呈现不同颜色，而已经通过价值消除操作受到改变的10c部分沿一切方向均匀地散射入射光，因此如表面10d一样呈现为无反射的无光泽表面。以此种方式价值卡的剩余值可以在不变的高度处安全而防伪地用眼睛容易地觉察到，因为可用机器阅读的信息中的任何变化造成目视信息的变化。
图4表示具有图2所示信息载体1的价值卡的一部分，信息载体为信息条11的形式。信息条11具有光学标记5(图1)，后者除信息轨10以外还有十字形图案12、偏菱形图案13和字母数字14，后者配置在起背景作用的表面15上。信息轨10包含可用机器阅读的信息。图案12和13是这样一种构型，就是当价值卡在正常的照明条件下被观察和移动时，图案12和13产生明显的变化的光学效果，例如不同的颜色效果或明暗之间的变化。其它光学效果可以使得，在许多个识别图案12或13中，一些单个图案可以以不同颜色或不同程度的亮度用眼睛看出，当价值卡被转动或倾斜时，图案12或13的相对亮度或颜色发生变化。图案12部分存在于信息轨10中。如下面将参照图5说明的，它们的构型不影响信息轨10中信息的机器读出。字母14在表面15上显得没有光泽，它们的明暗取决于涉及的照明和观察的方向。图案12、13和带有数字14的表面15的几何配置及阅读装置的清除头尺寸是如此相互配合的，使得当从价值卡中扣去价值时，在图案12和13、数字14和表面15中发生变化，其中图案12，和图案13、数字14及表面15的一些部分，最好呈现为无光泽的表面10c。由于10c部分的无光泽表面并不构成信息条11的整个宽度，因此10c部分的删除是特别明显的。
图5表示信息条11放大后的一部分，具有由信息轨10和图案12共用的表面部分。可用机器阅读的衍射结构b(图1)例如可表示为光栅结构16，其预定的光栅常数为d1，预定的取向为φ1。图案12由子表面17形成，后者在电磁波谱的可见范围内产生高度的衍射有效性并仅仅构成信息轨10的表面积的一部分，使得光栅结构16的机器可读性受到保证而不管那些具有光学效果的子表面17的存在。子表面17最好具有光栅常数为d2而取向为φ2的光栅结构18，它们具有不同于光栅结构16的光栅常数和取向，其中d2和φ2的值可以从一个子平面17至另一个子平面17互相不同。典型的光栅常数d1、d2位于10至1μm的范围内。子平面17这样的尺度是有利的，就是在通常的观察距离处肉眼不能分辨。由于子平面17与信息轨10的局部紧密的相互连接，可用机器阅读的光栅结构16和目视明显的光栅结构18两者的单独改变是绝对做不到有。从技术观点看，部分重叠的信息轨10和十字图案12可以与光栅结构16和18一起被考虑成单一的物件，后者实现为相位衍射光栅的形式，同时嵌入衬底2(图1)或漆层7中(图2)。除了信息条11或其部分外，在价值卡上还可以印制别的，使得例如第一部分10a(图3)仍然是人眼看不见的而信息条11的覆盖层4由于层19而被配置在价值卡的深处，层19在印制操作中产生(见图1)，使得产生良好防护，不擦伤覆盖层4，这种擦伤可能在运输过程或价值卡的使用中发生。
瑞士专利说明书NO.594 935说明一种利用红外光阅读存储于价值卡中的信息用的阅读头，包括一个光源和许多个光传感器。为了兼容性，主要决定信息条11的光栅结构16和18的光学行为的参数如光栅常数d1、d2和光栅取向φ1、φ2及光栅结构预定是这样一种性能，即光源的光在相对于没有图案12的价值卡几乎不变的条件下被反射到光传感器上，而可见光产生一种明显的印象。在已知的阅读装置中，对于阅读操作来说，价值卡被插入一个开口中，使得它处在挡去杂散光的黑暗中。此外，衬底2(图1)或漆层7(图2)以这样一种方式有利地涂黑，使得可见光被吸收而红外光被透射。利用读出光束读出信息的操作通常由与覆盖层4(图1)相对的侧面9实现，但也可以从覆盖层4的侧面实现。
由于透明的覆盖层4和信息轨10中所含信息的紧密局部鸽尾连接，加上目视明显的图案12，就可以无需其它帮助地目视识别价值卡上留下的剩余值。
图案12也可以由两个衍射的光栅结构叠加而成，其中一个设计用于衍射红外光，另一个设计用于衍射可见光。在这种情况下，除了可见信息外，子表面17也包含可用机器阅读的信息。
具有图1所示结构的价值卡的衬底2最好用可见光和红外光透明的材料制成。材料可以是水晶般透明的或浅色的。而后从价值卡的背面侧可以目视信息轨10的光学标记5(图3)，即机器利用阅读光束阅读光学标记5的一侧。这样价值卡的前面侧可以用于印制图象而不需任何凹槽，使得层19中的凹槽19’就不需要了。其结果是极好地保护了光学标记5免受损伤，并较少地限制价值卡前面的艺术设计。价值的消除是通过价值卡前侧局部限制性地外加热能而变更光学标记5来进行的，允许从背面侧同时控制标记5的变更。价值卡的留下的剩余值可以从背面侧由持有人目视识别。
如果一种具有埋置在或胶粘在其前表面中的其结构如图2所示的信息载体1的基卡是用透明材料制成的而且如果包括信息载体1的前表面受到整个表面的印制，那么由这种基卡构成的价值卡就提供同样的优点。
这样一种价值卡特别适合用作税卡。
采用一种合适的目视可见的光学标记5的构型和配置，该信息载体1也可以用作一种可以编码的可用机器阅读的安全元件，在这种情况下，信息内容可以在实际生产过程后例如用一个凸印冲具来凸印。这样一种文件可以基本上防止伪造和复制，因为随后改变承载可机读信息的标记5会立即被人眼察觉。
图6表示一种具有带信息条11的光学信息载体1的文件20。光学标记5(图1)产生一种棋盘格子21，后者由于这样一种光学效果而适合于安全的特点，即棋盘格子的相邻区域分别交替变化它们的明暗外观，取决于相应的有关的照明和观察方向。为了清楚地识别文件20，数字字母22和图象单元23是在个别化步骤中形成于信息条11中的，其外观由于所选择的制造信息载体1的方法而没有光泽。在个别化步骤中，在棋盘格子图案21中由于下列事实而存在一种不可逆的变化，该事实是一旦产生字母22和图象单元23形式的无光泽图象，它就不可逆变了。图象单元23代表一种编码信息的项目，它是明白可见的，但并非可以直接理解的。因为形成图案21的标记5是可以机读的，所以数字字母22也可用带合适阅读装置的机器阅读。但是图象单元23易于译解。由于数字字母22和图象单元23是局部连锁的，因此无论是数字字母22还是图象单元23都不可能单独变换，从而使可用眼睛读出的信息和只能用机器阅读的信息都不可能单独变换。文件20可以是通行证、身分证、银行票据、信用卡、任何别的价值卡，也可以是一种存取监控系统用的识别卡，后者在这种情况下可以提供单个的识别。机器阅读和目视察觉从同一侧面进行。
信息条11也可以由相似的光学标记5制成，它们在未变换的状态下表现为全亮或全暗，这取决于涉及的相应的观察和照明方向，但在变换的状态下外表呈现为没有光泽。在这种方式中有可能表示一种图线或图画形式的信息项目，以至于通过与亮图象点相联系的已变换标记5和与暗图象点相联系的未变换标记5(反之亦然)以亮暗图象点的扫描图象制备一个图象并转移到信息条11中，在这种情况下，该未变换标记5还形成一种安全特点。特别是一幅人像照片可以作为这样一种扫描图象复制在光学信息载体1上并固定在例如通行证、信用卡、驾驶执照之类的文件上。照相工艺特别适合于将扫描图象传移到信息条11上，在这种情况下扫描图象用作负片，用于利用热辐射对信息条11进行曝光。标记5的光学行为的变化也可以受反射层3的局部激光烧蚀的影响，在这种情况下激光束可以利用计算机控制的设备以本质上已知的方式进行引导。那种光学方法提供不包括接触的优点。
这样一种信息条11也适合于随后用自动检验条型码标注，这种方式可以用自动计时控制效应读出，例如根据MIL-STD-1189，根据“欧洲物品计数编码”EAN等。一种伪造的条型码不再能被读出。
该类光学信号载体1的生产可以以不贵的方式以批量工艺实现，因为个别化操作可以随后用简单方法实现。利用顺序数字凸印冲压，可以将信息载体1例如凸印上数字并焊接在银行票据上。涉及的信息可以由两部分组成，一部分是观察者所理解的如姓名或数字，另一部分是编码，例如是条型码形式，其中有利地利用那些编码，其中用作编码无素的光学编码5中的变化产生一种落入编码之外的元素。
由于上述具有热塑性材料中加入光学效果的凸印结构的各种过程，因此有可能采用范围广泛的各类结合，以便控制个别化操作中的目视效果。当使用包含起初没有光学效果的衍射结构的呈弹性应力场的热塑性材料时，有可能例如通过热能的局部有限应用而在衍射结构的部件上产生光学效果，使得数字字母22出现在作为无光泽背景的信息条11上，当在可见光中观察和移动时，它们照亮成变化的颜色，具有变化的亮度和/或处在变化的程序中。
图7表示一种图1所示的第一信息载体1b和图2所示的第二信息载体1b的联合形式的信息载体24。衍射结构6a配置在第一复合材料层配置2a、3a、4a的第一平面中，并代表可以机读的光学标记5a。衍射结构6b配置在第二复合材料层配置8b、3b、7b的第二平面中，并代表目视可见的光学标记5b。信息载体24的目视观察来自覆盖层4b的一侧，而利用阅读光束25的机器阅读由另一侧2a实现。目视印象和机器阅读两者是分别以相应的反射层3b和3a处的入射光的反射为基础的，但入射光来自互相对立的两则，因此不存在引起麻烦的干涉效应。在此情况下，衍射结构6a的式样可以完全与衍射结构6b无关。衍射结构6a的变化由来自覆盖层4b的一侧的热能2b的局部有限应用来实现，使得一方面变换的光学效果可以在变换期间利用阅读光束25由机器监控，而另一方面当热量从覆盖层4b通过衍射结构6b流向衍射结构6a时衍射结构6b也发生变换。

Claims (14)

1.一种带可用机器阅读的光学标记(5)的信息载体(1)，该标记被制成具有衍射效果的结构(b)，后者被埋置在热塑性材料的衬底(2)和覆盖层(4)中或热塑性材料的漆层(7)和胶粘层(8)中并且可以由于受热而发生变换，其特征在于，当信息载体(1)在通常照明条件下观察和移动时，标记(5)对人眼产生变化的光学效果，可用机器阅读的信息和传送到人眼中的标记(5)的目视印象只能联合地由热能的局部应用来变换。
2.根据权利要求1所述的信息载体(1)，其特征在于，标记(5)当变换时呈现无光泽或镜面反射。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的信息载体(1)，其特征在于，衬底(2)由在可见和红外范围透明的材料构成，使光学标记(5)可以通过衬底(2)看见。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的信息载体(1)，用作价值卡并具有信息轨(10)，在信息轨(10)的一部分(10b)中包括代表价值单位的可用机器阅读的标记(5)，其特征在于，当价值卡在可见光中倾斜时，部分(10b)中的标记(5)使部分(10b)呈现不同的颜色，而带被消去的价值单位的部分(10c)具有以此种方式变换的标记(5)，即留下剩余值可以用眼睛识别。
5.根据权利要求1至3中任何一项所述的信息载体(1)，用作价值卡并具有信息轨(10)，在信息轨(10)的一部分(10b)中包括代表价值单位的可用机器阅读的标记(5)，其特征在于，信息轨(10)具有由另外的标记(5)组成的图案(12)，而且当信息载体(1)在可见光中被观察和移动时，它产生变化的光学效果并被配置在这样一种方式中，就是在局部外加热能时，信息轨(10)中的可用机器阅读的信息和传送到人眼的图案(12)的目视印象只能联合变换。
6.根据权利要求4或5所述的信息载体(1)，其特征在于，部分信息载体(1)是印制上去的，由此信息轨(10)被配置成一定深度。
7.一种带光学标记(5)的信息载体(1)，该标记被制成具有衍射效果的结构(6)，后者被埋置在热塑性材料的衬底(2)和覆盖层(4)中或热塑性材料的第一漆层(7)和第二漆层(4)之中并且可以由于受热而发生变换，其特征在于，信息载体(1)有一个信息条(11)，其标记(5)产生用作安全特征的光学效应，而且为了适应个别需要，信息条(11)中的单个标记(5)的光学行为可以通过外加热或通过机械方法予以变换。
8.根据权利要求7所述的信息载体(1)，其特征在于，信息条(11)可以通过变换单个光学标记(5)提供标注(22)。
9.根据权利要求8所述的信息载体(1)，其特征在于，标注(22)可以通过机器或人眼阅读。
10.根据权利要求7至9中任何一项所述的信息载体(1)，其特征在于，信息条(11)可以通过变换单个光学标记(5)来提供代表编码信息项目的元素(23)。
11.根据权利要求7或10所述的信息载体(1)，其特征在于，信息条(11)在个别化操作后代表条形码领域。
12.根据权利要求7所述的信息载体(1)，其特征在于，信息条(11)可以被提供一个包括变换的和未变换的光学标记(5)的扫描图象。
13.根据权利要求7至12中任何一项所述的信息载体(1)的应用，用于识别文件(20)、信用卡、价值卡、银行票据、身份证或通行证。
14.一种带可用机器阅读的光学标记(5a)的信息载体(24)，该标记被制成具有衍射效果的结构(6a)，后者被埋置在第一复合材料层配置(2a，3a，4a)的第一平面中并且可以由于受热而发生变换，其特征在于，在第二复合材料层配置(8b，3b，7b)的第二平面中提供具有衍射效果的结构(6b)形式的另外的光学标记(5b)，当从覆盖第二复合材料层配置(8b，3b，7b)的覆盖层(4b)一侧观察信息载体(24)并使其在可见光中移动时，这些另外的光学标记产生变化的光学效果；阅读可机读的标记(5a)是利用从覆盖层(4b)对面的一侧(2a)来的阅读光束(25)来完成的；可机读的标记(5a)和另外的标记(5b)只能通过从覆盖层(4b)一侧来的局部外加热能(2b)进行联合变换，其中，可机读标记(5a)的变换可以利用阅读光束(25)来监控。
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