EA028631B1 - Способ автоматизированного контроля подлинности оптических защитных меток на банкнотных нитях и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится преимущественно к технологиям, используемым для удостоверения подлинности банкнот. Изобретение обеспечивает как визуальный, так и автоматизированный контроль оптических защитных меток на банкнотных нитях. Согласно изобретению предложен способ контроля подлинности банкнот с оптическими защитными метками на банкнотных нитях, совмещающий автоматизированный и визуальный контроль. Оптическая защитная метка представляет собой дифракционный оптический элемент с асимметричным микрорельефом. Для обеспечения автоматизированного контроля при освещении защитной метки лазерным лучом, перпендикулярным плоскости банкноты, в фокальной плоскости, параллельной плоскости банкноты, формируется асимметричное относительно нулевого порядка дифракции изображение, представляющее собой n однородных круглых областей одинаковой яркости с центрами в заданных точках. Для идентификации подлинности банкноты измеряют освещенность на 2n фотодетекторах, расположенных в фокальной плоскости симметрично относительно нулевого порядка. Визуальный контроль осуществляют при освещении банкноты белым светом. Предложено устройство для автоматизированного контроля подлинности банкнот с оптическими защитными метками.

Description

Оптические технологии в настоящее время широко используются для защиты банкнот, пластиковых карт, ценных бумаг, акцизных марок, брендов. Впервые оптические технологии были использованы в проекте по защите пластиковых карт У18А более 30 лет назад. Эти технологии получили название голографических защитных технологий благодаря способу записи оригиналов оптических защитных элементов. Голографические защитные элементы массово тиражируются, что обеспечивает их низкую цену при больших тиражах. Г олографические технологии широко используются и в настоящее время для защиты банкнот, паспортов, пластиковых карт и брендов.

Голографические технологии предлагают широкий набор визуальных защитных признаков, таких как 2Ό/3Ό и 3Ό элементы, эффекты смены изображений и т.п. Вместе с визуальными защитными признаками используются и признаки для экспертного контроля. К таким признакам относятся микроизображения, микронадписи и т.п. Контроль на экспертном уровне требует высокой квалификации, дорогостоящего оборудования и больших затрат времени. Основной проблемой голографических защитных технологий является их широкое распространение, доступность оборудования и, как следствие, недостаточный уровень защиты от подделок.

В последние 10 лет разработаны принципиально новые оптические защитные технологии с кинематическими эффектами движения фрагментов изображений при изменении положения оптического элемента относительно источника света и/или наблюдателя. К таким технологиям относятся технология Μοΐίοη, защищенная патентами и§7468842 и И873332б8, и технология МоЪйе (ЕА201000535 (А1)). Технологии Μοίίοη и МоЪПе предназначены для визуального контроля.

Все перечисленные выше технологии как для контроля визуальных признаков, так и для контроля на экспертном уровне являются субъективными, поскольку требуют участия человека, причем результат идентификации подлинности в значительной мере зависит от квалификации эксперта. В настоящее время актуальной задачей является разработка автоматизированных методов контроля подлинности банкнот. Технологии автоматизированного контроля подлинности банкнот существуют и широко используются. В этих технологиях используются магнитные краски, антистоксовские добавки (КИ2156491 (С1)) и т.п. К недостаткам таких методов автоматизированного контроля относятся широкое распространение и доступность технологий.

Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, позволяющих обеспечить автоматизированный контроль оптических защитных меток на банкнотах. Основные требования, предъявляемые к технологиям автоматизированного контроля подлинности оптических защитных меток, можно сформулировать следующим образом:

1) оптические защитные элементы должны быть надежно защищены от подделок;

2) способ и устройство автоматизированного контроля должны обеспечивать высокую вероятность правильной идентификации - не хуже одной ошибки на 1000 банкнот;

3) устройства автоматизированного контроля должны быть компактными, дешевыми и надежными в эксплуатации.

Важнейшим из перечисленных требований является надежная защита оптических элементов от подделки. Если оптический элемент можно подделать или имитировать, то автоматизированный контроль теряет свой смысл.

Прорывной технологией в области защиты банкнот, пластиковых карт, ценных бумаг, акцизных марок, брендов являются нанооптические защитные технологии, в которых для изготовления оригинала оптических защитных элементов используется электронно-лучевая литография. Эта технология принципиально отличается от голографической. Нанооптические технологии не являются распространенными. Технология синтеза нанооптических защитных меток является наукоемкой. Оборудование для электронно-лучевой литографии, используемое для изготовления оригиналов, стоит в сотни раз выше соответствующего голографического оборудования. Уникальность нанооптических технологий заключается в том, что для массового тиражирования вполне подходят технологии массового тиражирования и оборудование, используемые в голографических технологиях. Именно эта технология - технология синтеза нанооптических защитных элементов - используется в настоящем изобретении.

Близким по совокупности признаков к заявляемому изобретению является патент Способ защиты и идентификации оптических защитных меток (варианты) и устройство для его осуществления (ЕА201100415 (А1)). В этом патенте предложен способ защиты и идентификации оптических защитных меток, заключающийся в том, что в защитные метки включают фрагменты плоского оптического элемента с асимметричным микрорельефом, который при освещении его лазерным излучением формирует в фокальной плоскости, параллельной плоскости защитной метки, асимметричное изображение, состоящее из N кольцевых секторов, расположенных на окружностях с центром в нулевом порядке дифракции. В устройстве автоматизированного контроля используется кольцевой блок детекторов - фотоприемников, в котором детекторы располагаются вплотную друг к другу. Электронный блок детектирования регистрирует изображение, полученное в отраженном от оптической защитной метки лазерном свете, и формирует признак контроля. Признак контроля представляет собой последовательность угловых расстояний между фрагментами изображения (угловые сектора) на кольце детекторов. Процедура контроля инвариантна относительно поворота прибора или оптической метки на любой угол от 0 до 360°. Патент ориен- 1 028631 тирован на ручной контроль, в котором угол поворота прибора относительно оптической метки может быть любым. Для изготовления оптических защитных элементов используется электронно-лучевая литография.

Наиболее близким по совокупности признаков (прототип) к заявляемому изобретению является патент (заявка № 2012156308/05(089029)) Способ защиты и идентификации оптических защитных меток на банкнотах (варианты) и устройство для его осуществления (получено решение о выдаче патента). Патент ориентирован на использование счетно-сортировальных машин для автоматизированного контроля подлинности банкнот. Счетно-сортировальные машины являются сложными устройствами, спецификой которых является высокая скорость прохождения банкнот, вплоть до 10 м/с. При таких скоростях допустимые повороты банкноты в тракте находятся в пределах 10°, поэтому технические решения, заложенные в патент, предусматривали необходимость разработки способа и устройств автоматизированного контроля, инвариантных относительно поворота в указанных пределах.

Поставленная в прототипе задача решается тем, что в прототипе предложен способ контроля подлинности оптических защитных меток на банкнотах, включающий в себя синтез плоского оптического элемента, в котором при освещении защитной метки лазерным лучом, перпендикулярным плоскости банкноты, формируется асимметричное изображение, представляющее собой три отрезка, параллельных направлению движения банкноты в тракте счетно-сортировального устройства, а контролируемым признаком для идентификации служат расстояния от каждого из отрезков до луча лазера.

В качестве варианта устройства в прототипе предлагается устройство для контроля подлинности оптических защитных меток на банкнотных нитях, состоящее из лазерного диода, излучающего лазерный луч перпендикулярно плоскости банкноты, системы детектирования, которая состоит из двух или четырех линеек фотодиодов, при этом три отрезка изображения пересекают линейки фотодиодов, а также электронного блока, осуществляющего автоматизированный контроль подлинности.

Принципиальным моментом в прототипе является подача банкнот в тракте счетно-сортировальной машины в направлении, перпендикулярном банкнотной нити. Оптическая схема устройства в этом случае при движении банкноты в тракте счетно-сортировальной машины обеспечивает сканирование оптической защитной метки перпендикулярно банкнотной нити. При этом на подлинность контролируется лишь небольшой фрагмент защитной нити.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа и устройства автоматизированного контроля подлинности оптических защитных меток в устройствах, в трактах которых движение банкноты осуществляется вдоль банкнотной нити. К таким устройствам относятся, в первую очередь, купюроприемники. Настоящий способ и устройство для контроля подлинности банкнот обеспечивает сканирование оптической защитной метки вдоль банкнотной нити. Этот момент с точки зрения защиты от подделки является принципиальным, поскольку в заявляемом изобретении обеспечивается контроль подлинности оптической защитной метки на всех видимых фрагментах банкнотной нити, что позволяет полностью исключить использование фрагментов банкнотной нити с подлинной банкноты для изготовления нескольких подделок, ориентированных на использование в купюроприемниках. Как и в прототипе, в качестве технологии синтеза оптического защитного элемента в заявляемом изобретении используется электроннолучевая технология, наукоемкость которой в совокупности с высокой стоимостью оборудования надежно защищает оптические элементы от подделок.

Скорость подачи банкнот в купюроприемниках не является настолько высокой в сравнении со счетно-сортировальными машинами, однако важнейшей характеристикой разрабатываемых устройств автоматизированного контроля является их простота, компактность и невысокая стоимость при массовом изготовлении. Это требование является естественным, поскольку количество купюроприемников, используемых в банкоматах, торговых автоматах и т.д., в сотни раз превышает количество счетносортировальных машин. Как и в прототипе, к оптическим меткам предъявляются высокие требования по защищенности от подделки.

Поставленная задача с обеспечением достижения указанного технического результата решается в настоящей заявке на изобретение тем, что предложен новый способ контроля подлинности банкноты с оптическими защитными метками на банкнотных нитях, совмещающий автоматизированный и визуальный контроль. Для обеспечения автоматизированного контроля осуществляют сканирование лазерным лучом, перпендикулярным плоскости банкноты, вдоль всей банкнотной нити. При этом в фокальной плоскости, параллельной плоскости банкноты, формируется асимметричное относительно нулевого порядка дифракции изображение, представляющее собой η однородных круглых областей одинаковой яркости с центрами в заданных точках (х₁, у₁), ΐ=1...η. Для идентификации подлинности банкноты измеряют освещенность на 2η фотодетекторах, расположенных в фокальной плоскости. Признаком подлинности банкноты является наличие освещенности на фотодетекторах в точках (х;, у;), ΐ=1...η, и отсутствие освещенности на фотодетекторах в точках (-хг,-уО, ΐ=1...η. Визуальный контроль осуществляют при освещении банкноты белым светом.

В настоящей заявке на изобретение предложено устройство для автоматизированного контроля подлинности банкноты, содержащее оптический блок детектирования изображений, устройство позиционирования оптического блока на оси банкнотной нити, включающее в себя два фотоприемника, ис- 2 028631 точник света и привод позиционирования, и электронный блок, включающий в себя АЦП и микроконтроллер, осуществляющий управление устройством позиционирования и принимающий решение о подлинности контролируемой банкноты. Оптический блок детектирования изображений включает в себя лазерный диод, расположенный перпендикулярно плоскости банкноты, и модуль детектирования, состоящий из 2п детекторов - фотоприемников, расположенных в фокальной плоскости. В каждой ί-й паре детекторов, 1=1...п, фотоприемники располагаются попарно симметрично относительно нулевого порядка дифракции в точках (х₁, у₁) и (-х₁, -у₁), 1=1...п.

В заявляемом изобретении для формирования изображений, визуализируемых с помощью лазерного излучения, предлагается использовать многоградационные СЬК (Соуей Ьакег КеабаЫе) изображения, формируемые оптическими метками, имеющими асимметричный микрорельеф. Такие оптические элементы формируют асимметричные относительно нулевого порядка дифракции изображения. Изображения состоят из п однородных областей одинаковой яркости. Центр каждой светящейся области изображения (х₁,у₁), 1=1...п, совпадает с центром одного из детекторов. Детекторы в устройстве автоматизированного контроля расположены парами. В каждой ί-й паре, 1=1...п, детекторы располагаются симметрично относительно нулевого порядка дифракции в точках с координатами (х₁, у₁) и (-х₁, -у₁) на расстоянии г₁, от нулевого порядка. Изображение является симметричным, если для любой точки (х, у), принадлежащей изображению, точка (-х, -у) также принадлежит изображению. В заявке на патент используются только асимметричные изображения. Расположение детекторов парами позволяет легко контролировать симметричность или асимметричность изображения. Контролируемым признаком подлинности банкноты при автоматизированном контроле является наличие освещенности на фотодетекторах в точках (х₁, у₁), ί=1...η (которые являются центрами однородных ярких областей формируемого изображения) и отсутствие освещенности на фотодетекторах в точках (-хг,-уО, ί=1...η

Использование асимметричного микрорельефа для формирования СЬК-изображений позволяет надежно защитить оптические защитные метки от подделок. Для формирования микрорельефа оптических защитных меток предлагается использовать электроннолучевую литографию. Среди сотен компаний, работающих в области защитных технологий, всего несколько имеют установки для электронно-лучевой литографии. Стоимость таких устройств очень велика. Их использование требует специальных помещений и высокой квалификации персонала. Технология изготовления многоградационных СЬКизображений, используемых в заявляемом изобретении, наукоемка. Все это обеспечивает высокую защищенность предлагаемого способа от подделки.

Формирование изображений для автоматизированного контроля осуществляется с помощью многоградационных киноформов. Киноформ как оптический элемент был представлен в работе (Ь.В. Ьекет, Р.М. НйксЬ, ТА. 1г. 1огбап. ТЬе киюГогт: а пей \уауеГгоп1 гесопкйисйоп Ьеу1ее. 1ВМ 1. Кек. Эеу.. 13 (1969), 105-155). Многоградационный киноформ - это тонкий фазовый синтезированный оптический элемент. Многоградационный киноформ формирует заданное изображение, но в отличие от тонких голограмм, записанных путем регистрации интерференционной картины, многоградационный киноформ формирует на заданной длине волны только одно изображение, и при этом весь падающий на него свет дифрагирует в один порядок дифракции. Таким образом, многоградационный киноформ имеет максимальную теоретическую эффективность при формировании произвольных изображений. В отличие от объемных фазовых голограмм, обладающих также 100%-ной дифракционной эффективностью, многоградационный киноформ допускает массовое тиражирование с оригинала, при этом энергетическая эффективность тиражных копий также близка к 100%.

Существующие алгоритмы позволяют рассчитать микрорельеф дифракционного оптического элемента - многоградационного киноформа, если заданы геометрические параметры, характеристики источников света, и задано изображение, которое необходимо сформировать в фокальной плоскости (А.У. ОопсЬагкку, А.А. ОопсЬагкку. СотрШег Орйск & СотрШег Но1одгарЬу. Моксо\у Цтуегейу Ргекк, 2004).

Задача расчета и изготовления микрорельефа оптических элементов, формирующих скрытое изображение, является наукоемкой. Точность расчета и изготовления микрорельефа должна составлять порядка 20 нм (Гончарский А.А. Об одной задаче синтеза нанооптических элементов// Вычислительные методы и программирование, т. 9, 2008, с. 405-408). Использованные в заявляемом изобретении оптические элементы для формирования многоградационных СЬК-изображений имеют асимметричный микрорельеф и обеспечивают высокую защищенность оптических защитных меток от подделки.

Формирование визуальных изображений, видимых наблюдателю в белом свете, осуществляется с помощью фрагментов дифракционных решеток, частично или полностью заполняющих область оптической метки, не заполненную киноформом.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 приведен фрагмент увеличенного изображения области оптической защитной метки на банкнотной нити; на фиг. 2 приведен пример асимметричного изображения для автоматизированного контроля подлинности, формируемого многоградационным киноформом; на фиг. 3 приведен пример фрагмента микрорельефа многоградационного киноформа; на фиг. 4а приведен пример расположения детекторов в фокальной плоскости; на фиг. 4б приведен пример условной нумерации детекторов; на фиг. 5 приведен профиль асимметричного микрорельефа многоградационного киноформа; на фиг. 6 приведена оптическая схема формирования

- 3 028631 асимметричного изображения; на фиг. 7 приведен увеличенный фрагмент области оптического элемента, освещенного лучом лазера; на фиг. 8 показана схема наблюдения визуальных изображений; на фиг. 9 приведен вариант двухцветного 20-изображения, формируемого дифракционными решетками при освещении защитной метки белым светом; фиг. 10-12 иллюстрируют работу устройства позиционирования оптического блока детектирования изображений на оси банкнотной нити.

На фиг. 1 приведен фрагмент увеличенного изображения области оптической защитной метки. Цифрой 1 обозначены элементарные области Р_г содержащие киноформ, формирующий при освещении оптической защитной метки лазерным излучением изображение для автоматизированного контроля. Цифрой 2 обозначены фрагменты дифракционных решеток. На фиг. 2 приведен пример асимметричного изображения для автоматизированного контроля подлинности. Изображение состоит из трех областей равномерной яркости с центрами в точках (х₁, у;), 1=1...3. Однородные области обозначены на чертеже цифрой 3. На фиг. 3 приведен фрагмент многоградационного киноформа в элементарной области Κ), формирующего изображение, представленное на фиг. 2. Глубина микрорельефа в каждой точке фрагмента киноформа, показанного на фиг. 3, пропорциональна потемнению в этой точке.

На фиг. 4а приведен пример расположения детекторов в фокальной плоскости. Детекторы, обозначенные цифрой 4, располагаются парами. В каждой ί-й паре детекторы располагаются симметрично на расстоянии г₁ от нулевого порядка дифракции. Центры детекторов на фиг. 4а расположены в точках (х₁, у₁) и (-х₁,-у₁), 1=1...3. На фиг. 4б приведен пример условной нумерации детекторов. На фиг. 5 показан пример профиля асимметричного микрорельефа многоградационного киноформа, сформированного в элементарных областях Р_г принадлежащих области оптической защитной метки. Именно асимметричность микрорельефа является признаком, обеспечивающим решение одной из поставленных задач обеспечение надежной защиты оптических защитных меток от подделки. На фиг. 6 приведена оптическая схема формирования асимметричного изображения, показанного на фиг. 2. В схеме лазерный луч 5, перпендикулярный плоскости оптической защитной метки 6, которая находится на поверхности банкноты 7, после отражения от оптической защитной метки приобретает диаграмму направленности 8, формируя в фокальной плоскости 9, параллельной плоскости оптической защитной метки, изображение, например, в виде трех однородных областей одинаковой яркости (см. фиг. 2). На фиг. 7 приведен увеличенный фрагмент области оптического элемента, освещенного лучом лазера. При освещении лазерным лучом 5, перпендикулярным плоскости оптической защитной метки, киноформ, расположенный в элементарных областях Р_г попадающих в сечение лазерного луча, формирует в фокальной плоскости 9, параллельной плоскости оптической защитной метки, асимметричное изображение для автоматизированного контроля. На фиг. 8 приведена схема наблюдения визуального изображения. Оптическая защитная метка 6 освещается источником белого света 10 и формирует визуальное изображение, которое видит наблюдатель 11. На фиг. 9 приведен вариант двухцветного 2О-изображения, формируемого дифракционными решетками, расположенными в области оптической защитной метки. На фиг. 10 приведена оптическая схема устройства позиционирования. Источник света обозначен цифрой 12. Детекторы 13 и источник света располагаются по разные стороны от банкноты. Пятно засветки на банкноте обозначено цифрой 14. Принцип действия устройства позиционирования иллюстрируется фиг. 11 и 12. При нормальном позиционировании банкноты источник света засвечивает оба детектора (фиг. 11). При смещении оси банкнотной нити один из детекторов перекрывается, как показано на фиг. 12. Микроконтроллер электронного блока вырабатывает команду на привод позиционирования, который обеспечивает точное совмещение оси оптического блока детектирования изображений и оси банкнотной нити.

Области Κ), формирующие изображения для автоматизированного контроля, имеют размеры меньше диаметра луча лазера. При освещении оптического защитного элемента в пятно лазера попадает не менее 5 элементарных областей Р,. Каждая из элементарных областей Р_у, _)=1...т при освещении лазерным лучом, перпендикулярным плоскости оптической защитной метки, формирует в фокальной плоскости, параллельной плоскости оптической защитной метки, одно и то же изображение. В способе, представленном в изобретении, для обеспечения автоматизированного контроля подлинности лазерный луч при перемещении банкноты в тракте купюроприемника сканирует оптическую защитную метку вдоль банкнотной нити.

Визуальное изображение формируется дифракционными решетками. Размер элементарных областей Р_г _)=1...т, не превосходит 50 мкм - предел визуального разрешения человеческого глаза. Наблюдатель не может видеть структуру разбиения микрооптической системы на элементарные области Р,. Поэтому, если, например, фрагменты дифракционных решеток заполняют всю оставшуюся часть защитной метки, наблюдатель при освещении метки белым светом будет видеть визуальное изображение на всей области защитной метки.

Для формирования микрорельефа оптических защитных меток в заявляемом изобретении используется технология, заимствованная из микроэлектроники. Такой технологией является электронно-лучевая литография, которая позволяет решать задачи синтеза плоских оптических элементов для формирования как визуальных, так и СГР-изображений. Именно асимметричные СГР-изображения являются предпочтительными для гарантии высокой защищенности предложенной технологии от подделки. Асимметричные СГР-изображения невозможно подделать или имитировать с помощью стандартных голографиче- 4 028631 ских технологий.

Для массового тиражирования защитных элементов может быть использована стандартная технология массового тиражирования оптических защитных элементов. Элементы этой технологии (мультипликация, прокатка, нанесение клеевых покрытий и т. п.) позволяют поддерживать на всех ее этапах необходимую точность воспроизведения микрорельефа (А.У. Оопсйаткку, А.А. Оопсйаткку. СотрШег ОрДс8 & СотрШег Но1одгарйу. Мо5со\у ишусгЫу Рте88, 20 04).

Особенностью применения заявляемого в изобретении способа является то, что предполагается его использование в системах с автоматической подачей защищаемого объекта в определенной постоянной ориентации относительно системы контроля. Примерами таких систем контроля могут служить приемники банкнот, пластиковых карт и т.п.

В отличие от устройства, заявленного в прототипе, в заявляемом изобретении для регистрации СЬК-изображений используется блок детекторов, состоящий из пар фотодиодов или фототранзисторов, расположенных на расстоянии друг от друга. Количество детекторов в заявляемом изобретении меньше, чем в прототипе, что упрощает систему детектирования, увеличивает ее надежность, быстродействие. Более простая по сравнению с прототипом система детектирования позволяет использовать простые алгоритмы идентификации, основанные на сравнении сформированного в фокальной плоскости изображения с заданным эталонным изображением. Эталонное изображение состоит из однородных областей, при этом центр каждой из областей совпадает с одним из детекторов. На каждом из детекторов формируется логическая единица, если фрагмент изображения засвечивает детектор, и логический ноль в противном случае. Контролируемым признаком является бинарный код (α_μ.. α_2η), состоящий из 2п элементов, принимающих значения либо 0, либо 1. Например, для изображения, приведенного на фиг. 2 и системы детектирования, состоящей из 6 детекторов, пронумерованных так, как показано на фиг. 4б, контролируемым признаком является бинарный код 101010. Использование более простой системы детектирования позволяет уменьшить цену устройств контроля, что является особенно важным при изготовлении больших партий устройств. С точки зрения защищенности от подделок, используемый в настоящей заявке на изобретение вариант асимметричного СЬК-изображения ничем не уступает варианту, который используется в прототипе.

Основными отличиями заявляемого изобретения от прототипа является следующее.

1. Принципиальным моментом заявляемого изобретения является то, что для обеспечения автоматизированного контроля луч лазера при движении банкноты сканирует вдоль нити, а не поперек, как это делается в прототипе, причем защитная нить признается подлинной, если изображения, формируемые в фокальной плоскости в процессе лазерного сканирования каждой из видимых частей банкнотной нити, совпадают с эталонным изображением. В отличие от прототипа, при освещении оптической защитной метки лазерным излучением в фокальной плоскости формируется асимметричное изображение для автоматизированного контроля, представляющее собой равномерно засвеченные области, в центре каждой из которых располагается один из детекторов. Это позволяет осуществлять более простую по сравнению с прототипом процедуру идентификации подлинности. При этом асимметричность используемого СЬКизображения существенно снижает круг технологий, которые могут быть использованы для имитации или подделки оптических защитных меток, заявленных в настоящем изобретении. Например, асимметричные СЬК-изображения невозможно синтезировать с помощью оптических методов записи микрорельефа оригинала.

2. В отличие от прототипа в заявляемом изобретении оптическая защитная метка для визуального и автоматизированного контроля представляет собой плоский оптический элемент с асимметричным микрорельефом, который содержит элементарные области К,, _)=1...т, размер которых не превосходит 50 мкм. Элементарные области К, расположены в области защитной оптической метки так, что в любом круге радиусом 300 мкм с центром, принадлежащим области оптической защитной метки, содержится не менее 5 элементарных областей К,. В каждой из областей К, сформированы киноформы, которые при освещении оптической защитной метки лазерным излучением формируют в фокальной плоскости, параллельной плоскости банкноты, двумерное асимметричное относительно нулевого порядка дифракции изображение, состоящее из однородных областей одинаковой яркости. Остальная часть оптической защитной метки полностью или частично заполнена дифракционными решетками. Размеры элементарных областей К, меньше разрешающей способности невооруженного глаза, поэтому визуальное изображение наблюдатель видит на всей области оптической защитной метки. Автоматизированный контроль можно осуществлять в любой точке оптической защитной метки.

3. Заявленное устройство отличается от прототипа наличием специального блока позиционирования, что вызвано необходимостью сканирования лазерным лучом вдоль оси нити на всем ее протяжении. В отличие от прототипа в заявляемом изобретении вместо дорогостоящих прецизионных линеек детекторов используются более простые и дешевые одиночные фотоприемники, что приводит к возможности использования более простых электронных устройств (АЦП, микроконтроллер), снижает энергопотребление, сокращает время принятия решения о подлинности оптической защитной метки, уменьшает цену устройства автоматизированного контроля подлинности банкнот. Фотоприемники располагаются парами на расстоянии г₁ от луча лазера. Симметричность расположения детекторов в каждой паре от луча лазера

- 5 028631 позволяет надежно контролировать асимметричность формируемых СЬК-изображений. Детекторы не располагаются на окружности (фиг. 4), что позволяет формировать различные варианты СЬКизображений, варьируя расстояния г₁ и число пар детекторов.

Совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение поставленного технического результата.

В качестве примеров реализации изобретения был изготовлен плоский оптический защитный элемент размером 6x20 мм. Элементарные области К занимали порядка 42% площади защитной метки и содержали фрагменты киноформа, формирующего изображение для автоматизированного контроля. Размер элементарных областей К, составлял менее 40 мкм. Изображение представлено на фиг. 2. Изображение состоит из трех ярких областей с центрами в точках (х₁, у₁), 1=1...3. Это изображение асимметрично и сформировано многоградационным киноформом, что повышает степень защищенности оптической защитной метки от подделки. В примере оставшаяся область оптической защитной метки, не занятая содержащими фрагменты киноформа областями К,, частично заполнена дифракционными решетками с периодами 0,4 и 0,5 мкм, занимающими 20% от общей площади оптической защитной метки. Дифракционные решетки формируют на всей области оптической защитной метки двухцветное изображение. На фиг. 9 черный цвет соответствует синему, а белый - красному. Малые периоды дифракционных решеток порядка 0,4-0,5 мкм позволяют наблюдать двухцветное изображение при больших углах дифракции. Глубина микрорельефа микрооптической системы составляет от 200 до 300 нм.

Для идентификации СЬК-изображений использовалось 3 пары детекторов, расположенных и пронумерованных так, как показано на фиг 4б. Контролируемым признаком для идентификации служит бинарный код 101010. Значение на детекторе, равное 1, означает, что детектор освещен, а значение, равное 0, означает, что освещение отсутствует. Таким образом, все детекторы, находящиеся в точках (х₁, у;), 1=1...3, освещены, а детекторы, находящиеся в точках (-х;, -у;), 1=1...3, не освещены.

Микрорельеф плоских оптических элементов записывался с помощью электроннолучевой литографии (электронный литограф Саг1 Ζβίδδ ΖΒΑ-21). С помощью электроннолучевой литографии был сформирован микрорельеф оптической защитной метки на пластине с электронным резистом. После металлизации пластины были изготовлены мастер-матрицы микрооптических систем с помощью гальванопластики. После стандартной голографической процедуры мультипликации были изготовлены мультиплицированные мастер-матрицы, с которых были изготовлены рабочие матрицы для прокатки. На стандартном оборудовании для прокатки фирмы 1ате8 ККсг была изготовлена голографическая фольга. Толщина голографической фольги составляла 23 мкм.

Для автоматизированного контроля был изготовлен образец прибора автоматизированного контроля, включающий в себя электронный блок обработки сигналов на базе трех пар детекторов оптического излучения (фототранзисторов), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и микроконтроллер. Процедура идентификации сводилась к сравнению сформированных электронным блоком сигналов от детекторов с эталонными сигналами и осуществлялась микроконтроллером, обеспечивающим также отображение результатов.

Изготовленный образец прибора автоматизированного контроля и образцы защитных меток показали высокую эффективность заявляемого в изобретении способа для формирования оптических защитных меток.

Claims (2)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ контроля подлинности банкноты с оптическими защитными метками на банкнотных нитях, совмещающий автоматизированный и визуальный контроль, при котором для обеспечения автоматизированного контроля осуществляют сканирование лазерным лучом, перпендикулярным плоскости банкноты, вдоль всей банкнотной нити, при этом в фокальной плоскости, параллельной плоскости банкноты, формируется асимметричное относительно нулевого порядка дифракции изображение, представляющее собой η однородных круглых областей одинаковой яркости с центрами в заданных точках (х₁, у₁), ΐ=1...η, для идентификации подлинности банкноты измеряют освещенность на 2η фотодетекторах, расположенных в фокальной плоскости, причем признаком подлинности банкноты является наличие освещенности на фотодетекторах в точках (х₁, у₁), ΐ=1...η и отсутствие освещенности на фотодетекторах в точках (-х₁, -у₁), ΐ=1...η, визуальный контроль осуществляют при освещении банкноты белым светом.
2. 2. Устройство для автоматизированного контроля подлинности банкноты, содержащее оптический блок детектирования изображений, включающий в себя лазерный диод, располагаемый перпендикулярно плоскости банкноты, и модуль детектирования, состоящий из 2η фотодетекторов, расположенных в фокальной плоскости, в каждой ί-й паре детекторов, ΐ=1...η, фотодетекторы располагаются попарно симметрично относительно нулевого порядка дифракции в точках (х₁, у;) и (-х₁, -у₁), ί=1...η, устройство позиционирования оптического блока детектирования на оси банкнотной нити, включающее в себя два фотоприемника, источник света и привод позиционирования, и электронный блок, включающий в себя АЦП и микроконтроллер, осуществляющий управление устройством позиционирования и принимающий решение о подлинности контролируемой банкноты.