ES2950573T3 - Un marcador ópticamente detectable que incluye dopantes luminiscentes y sistema y procedimiento para leer dichos marcadores - Google Patents
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Abstract
Se describe un marcador ópticamente detectable que comprende un material de matriz, que está dopado con una pluralidad de dopantes luminiscentes individuales y que comprende al menos un primer dopante luminiscente y un segundo dopante luminiscente. El primer dopante luminiscente comprende una primera banda de absorción única de modo que el primer dopante luminiscente puede excitarse mediante la iluminación de una primera longitud de onda, y en el que el primer dopante luminiscente se distribuye en el material de matriz para formar un primer patrón espacial en el material de matriz. , cuyo primer patrón espacial puede detectarse ópticamente iluminando el marcador ópticamente detectable mediante una fuente de luz que ilumina luz de la primera longitud de onda. El segundo dopante luminiscente comprende una segunda banda de absorción única de manera que el segundo dopante luminiscente puede excitarse mediante iluminación de una segunda longitud de onda. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Un marcador ópticamente detectable que incluye dopantes luminiscentes y sistema y procedimiento para leer dichos marcadores
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un marcador ópticamente detectable, a un producto provisto de un marcador ópticamente detectable de este tipo, así como a un sistema y procedimiento para leer dichos marcadores ópticamente detectables.
Antecedentes de la invención
El etiquetado contra la falsificación usando procedimientos ópticos fiables puede proporcionar la solución para hacer frente a las pérdidas económicas de miles de millones de dólares impuestas por la falsificación y puede salvar vidas si se usa para garantizar la autenticidad de los medicamentos.
La mayoría de los procedimientos ópticos para el etiquetado contra la falsificación se basan en el análisis de la luz emitida, por ejemplo, por tintes orgánicos con rasgos característicos espectrales amplios o puntos cuánticos. Estos procedimientos requieren un espectrómetro de conjuntos de filtros específicos y son vulnerables a variaciones de intensidad, interferencia y son relativamente fáciles de replicar. El origen de la luz emitida no se puede determinar inequívocamente, y una amplia gama de longitudes de onda de excitación puede dar como resultado la emisión.
El documento US 2004/0112962 divulga etiquetas de seguridad con partículas orientadas aleatoriamente incrustadas en una matriz transmisora de luz. La lectura de la etiqueta de seguridad se basa en la interpretación de la luz reflejada, refractada o difractada por las partículas de la matriz. La variación de intensidad y color proviene del material anfitrión sobre el que se ha depositado la etiqueta de seguridad, lo que hace que la lectura dependa del material anfitrión.
El documento US 2004/0262547 divulga un marcador de seguridad ópticamente detectable que se basa en la luz emitida en una longitud de onda escogida previamente. El marcador comprende un dopante de tierras raras y un soporte que incorpora el dopante de tierras raras. La interacción del soporte y el dopante es de modo que la huella dactilar fluorescente del marcador es diferente de la del dopante de tierras raras. El perfil de emisión del marcador de seguridad se puede detectar y comparar con un perfil de seguridad. El sistema, por tanto, está obstaculizado con las desventajas mencionadas anteriormente.
El documento US 2010/0102250 divulga un sistema de autenticación basado en material de fósforo, en el que se usa una combinación de al menos dos y preferentemente tres o más materiales de fósforo como marca de seguridad fotoluminiscente, que se aplica a o se incorpora dentro de un artículo que se va a autenticar. La autenticidad del artículo se puede autenticar por la verificación de la composición del fósforo excitando el marcado y comparando uno o más parámetros escogidos de la luz emitida por el marcado de seguridad con los parámetros correspondientes del espectro de emisión característico de la combinación de fósforo auténtica. El sistema de autenticación también está obstaculizado con las desventajas mencionadas anteriormente.
El documento US 2011/0164748 divulga una película de embalaje que contiene partículas de pigmento distribuidas aleatoriamente en una densidad de área de superficie baja usada para la autenticación de productos. Las coordenadas de posición, y opcionalmente los valores de color, de las partículas de pigmento contenidas en la película de embalaje se determinan a partir de una imagen digital por medio de un programa informático y se calcula un código de identificación a partir de los valores de coordenadas o color y se almacena en una base de datos. Para autenticar el producto posteriormente, se registra una única imagen digital nueva y se determina un código de prueba y se compara con el código de identificación registrado.
El documento DE 102014016858 A1 divulga un marcador de seguridad para la protección de documentos, que comprende partículas aglomeradas que se componen de al menos dos fases homogéneas sólidas separadas espacialmente diferentes, donde cada una de las fases es detectable e identificable por medio de un procedimiento de análisis resuelto espacialmente en un único nivel de partículas.
El documento US 2006/180792 A1 divulga un marcador de seguridad que tiene rasgos característicos de seguridad visibles y encubiertos, para su uso como medida de seguridad o contra la falsificación. El marcador comprende al menos una etiqueta de seguridad que comprende un primer dopante incorporado en un anfitrión y un segundo dopante incorporado en un anfitrión. El primer dopante interactúa con su anfitrión para emitir luminiscencia en la región visible del espectro electromagnético tras la excitación en una primera longitud de onda, y el segundo dopante interactúa con su anfitrión sólo tras la excitación en una segunda longitud de onda. El documento US 2015/324677 A1 divulga un código de barras óptico de múltiples capas constituido por
diferentes materiales de fósforo que se distinguen por sus propiedades luminiscentes. Cada uno de los diferentes materiales de fósforo está dispuesto en una capa separada respectiva de una pila en capas sobre un sustrato. Cada una de las capas separadas está estructurada en un patrón regular de celdas, que pueden estar ocupadas (material de fósforo presente) o vacantes (material de fósforo retirado). El código de barras óptico de múltiples capas de D3 puede codificar un identificador único. Cada celda puede representar un dígito de una identificación para el código de barras óptico. Usando tres fósforos diferentes que están dispuestos en una pila en capas sobre un sustrato, cada celda puede adoptar uno de los cuatro estados.
Sumario de la invención
Un objetivo de la invención es obtener un marcador ópticamente detectable, un producto provisto de un marcador ópticamente detectable de este tipo, así como un sistema y procedimiento para leer dichos marcadores ópticamente detectables, que superen o mejoren al menos una de las desventajas de la técnica anterior o que proporcionen una alternativa útil. Este objetivo se logra por el marcador de acuerdo con la reivindicación 1, el procedimiento de lectura del marcador de acuerdo con la reivindicación 16 y el uso del marcador de acuerdo con la reivindicación 19. Los modos de realización preferentes se definen en las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con un primer aspecto, la invención proporciona un marcador ópticamente detectable que comprende un material de matriz, que está dopado con una pluralidad de dopantes luminiscentes individuales y que comprende al menos un primer dopante luminiscente y un segundo dopante luminiscente, en el que
el primer dopante luminiscente comprende una primera banda de absorción única de modo que el primer dopante luminiscente se puede excitar por la iluminación de una primera longitud de onda, y en el que el primer dopante luminiscente se distribuye en el material de matriz para formar un primer patrón espacial en el material de matriz, pudiéndose detectar ópticamente el primer patrón espacial iluminando el marcador ópticamente detectable con una fuente de luz que ilumina la luz de la primera longitud de onda, y
el segundo dopante luminiscente comprende una segunda banda de absorción única de modo que el segundo dopante luminiscente se puede excitar por la iluminación de una segunda longitud de onda, diferente de la primera longitud de onda, y en el que el segundo dopante luminiscente se distribuye en el material de matriz para formar un segundo patrón espacial en el material de matriz, pudiéndose detectar ópticamente el segundo patrón espacial iluminando el marcador ópticamente detectable con una fuente de luz que ilumina la luz de la segunda longitud de onda.
En consecuencia, se ve que los primeros dopantes luminiscentes se pueden distribuir en el material de matriz para formar un primer patrón espacial y los segundos dopantes luminiscentes se pueden distribuir en el material de matriz para formar un segundo patrón espacial. Los patrones emergen cuando los dopantes se iluminan con la luz de la banda de absorción única individual. Los patrones se dividen en áreas individuales o píxeles en el marcador. En consecuencia, se ve que cada área individual o píxel puede comprender dos bits de información ya que la ausencia de ambos dopantes también sirve de información. Si se permite la localización conjunta de dopantes en un píxel, entonces cada píxel puede comprender cuatro valores.
Si el marcador, por ejemplo, se divide en 60x60 píxeles, los dopantes pueden proporcionar 43600 combinaciones diferentes, o 33600 cuando se excluye la señal localizada conjuntamente de dos dopantes diferentes en un píxel. Puesto que los dopantes típicamente tendrán una distribución aleatoria en el material de matriz, cada marcador tendrá un patrón espacial único. En consecuencia, los patrones espaciales únicos de los marcadores se pueden usar como etiquetas de seguridad o contra la falsificación o similares y son imposibles de clonar, proporcionando, de este modo, un verdadero dispositivo de función física inclonable (dispositivo PUF). A este respecto, se puede percibir que el marcador óptico lleva un dispositivo PUF. Después de haber aplicado el marcador a un producto, los patrones espaciales se pueden registrar y almacenar en una base de datos. Por tanto, se puede usar una lectura posterior del marcador para comprobar la autenticidad del producto comparando la lectura con los patrones espaciales almacenados en la base de datos. Sin embargo, el procedimiento de lectura se debe vincular a los patrones espaciales y, por tanto, incluir iluminación que seleccione específicamente a los dopantes individuales. En consecuencia, la lectura de los patrones espaciales en un identificador digital único se puede usar como huella digital y para cifrar datos electrónicos.
El número de combinaciones posibles se puede expandir añadiendo dopantes diferentes adicionales con bandas de absorción únicas para proporcionar patrones espaciales adicionales por la iluminación de bandas de absorción únicas adicionales. En consecuencia, la invención también proporciona un marcador ópticamente detectable, en el que los dopantes luminiscentes individuales comprenden además un tercer dopante luminiscente, en el que el tercer dopante luminiscente comprende una tercera banda de absorción única de modo que el tercer dopante luminiscente se puede excitar por la iluminación de una tercera longitud de onda, diferente de la primera longitud de onda, y en el que el tercer dopante luminiscente se distribuye en el material de matriz para formar un tercer patrón espacial en el material de matriz, pudiéndose detectar ópticamente el tercer patrón espacial iluminando la etiqueta de seguridad con una fuente de luz que ilumina la luz de la tercera longitud de onda.
Si el marcador, por ejemplo, se divide en 60x60 píxeles, el marcador puede proporcionar 83600 o 73600 combinaciones diferentes si permite la localización conjunta de dopantes en cada píxel (73600 si excluye la localización conjunta de tres dopantes en píxeles). Por supuesto, el número de combinaciones posibles se puede expandir además incrementando el número de píxeles y añadiendo un cuarto dopante diferente con una banda de absorción única para proporcionar patrones espaciales adicionales por iluminación. Sin embargo, el uso de tres (o incluso dos) dopantes individuales es suficiente para proporcionar un gran número de patrones aleatorios y, por tanto, un dispositivo PUF. La adición de dopantes adicionales puede introducir interferencia u otras fuentes de ruido en la lectura del marcador ópticamente detectable.
El primer patrón espacial y el segundo patrón espacial son observables cuando los primeros dopantes y los segundos dopantes se excitan, respectivamente, y emiten luz. El intervalo de longitudes de onda observado o detectado para los dopantes individuales puede ser el mismo.
Idealmente, las características de las bandas de absorción de los dopantes luminiscentes individuales son de modo que iluminando el marcador ópticamente detectable, solo se excita y emite luz un único dopante luminiscente. Sin embargo, en la práctica, puede ser difícil evitar la interferencia, es decir, la excitación parcial de uno o más de los otros dopantes luminiscentes. En consecuencia, la banda de absorción única se puede definir como un rango de longitud de onda, en el que la intensidad de la luz emitida por la excitación del dopante luminiscente seleccionado debido a la iluminación de la luz en la longitud de onda seleccionada es sustancialmente mayor que la intensidad de la luz emitida por la excitación de los dopantes luminiscentes distintos del dopante luminiscente seleccionado. La proporción entre la intensidad de la luz emitida por el dopante luminiscente seleccionado y la intensidad de la luz emitida por uno de los otros dopantes luminiscentes se puede definir, por ejemplo, para que sea al menos 3:1 y preferentemente al menos 7:1. La proporción puede ser de forma ventajosa de al menos 10:1. La proporción puede ser incluso de forma más ventajosa de al menos 25:1, 50:1 o 100:1.
De acuerdo con un modo de realización ventajosa, los dopantes luminiscentes individuales se distribuyen aleatoriamente en el material de matriz. Los dopantes distribuidos aleatoriamente se pueden lograr durante la fabricación del marcador óptico, donde los dopantes se pueden mezclar en el material de matriz.
De acuerdo con otro modo de realización ventajosa, el material de matriz es un material elegido del grupo de: PVA, PMMA, epoxi, vidrio, madera, polímeros sintéticos, polímeros biológicos, plásticos, tintas, cerámica, laca, pegamento, resinas, papel, esmalte de uñas, cuero, tintas, grafito y tiza. Sin embargo, se puede usar cualquier material adecuado como material de matriz, siempre que los dopantes se puedan bloquear en el material de matriz, de modo que se puedan mantener los patrones espaciales específicos. Los dopantes, por ejemplo, se pueden imprimir en la superficie, incrustarse, grabarse o texturizarse en el material de matriz.
De acuerdo con un modo de realización ventajoso particular, los dopantes luminiscentes individuales están contenidos en soportes individuales que están incrustados en el material de matriz. Los soportes individuales pueden ser, por ejemplo, un material poroso y, por tanto, el dopante "colorea" el soporte. Los soportes individuales se pueden proporcionar como partículas. Los soportes individuales pueden llevar uno o más dopantes diferentes. En un modo de realización altamente ventajoso, los soportes individuales son estructuras microporosas, mesoporosas o macroporosas. En un modo de realización, los soportes individuales son zeolitas. En consecuencia, el material de zeolita, que es microporoso, puede funcionar como un andamio que lleva los dopantes luminiscentes individuales.
Los dopantes luminiscentes individuales se pueden elegir, por ejemplo, del grupo de: tintes luminiscentes, elementos luminiscentes, puntos cuánticos, dopantes de tierras raras o lantánidos. Los lantánidos son en particular ventajosos y no son propensos a la decoloración. En un modo de realización preferente, los lantánidos se excitan por transiciones específicas de lantánidos intrínsecas que coinciden con la luz.
En otro modo de realización ventajoso, los dopantes luminiscentes individuales incluyen lantánidos elegidos del grupo de: Ce, Nd, Sm, Ho, Pr, Dy, Eu, Tm, Yb, Tb o Er. Los lantánidos se pueden elegir de forma ventajosa del grupo de iones de europio, terbio y disprosio, por ejemplo, Eu3+, Tb3+ y Dy3+. Estos iones comprenden inherentemente una banda de absorción individual, que están cerca entre sí en longitudes de onda. Esto añadirá seguridad adicional al marcador, puesto que los lantánidos individuales no se pueden seleccionar fácilmente de forma individual con una fuente de luz de banda ancha, sino que, en su lugar, se deben seleccionar con fuentes de luz de banda estrecha específicas.
Se reconoce que las bandas de absorción/excitación de los dopantes individuales en principio se pueden espaciar espectralmente muy apartadas, tal como hasta 1000 nm o hasta 500 nm. Sin embargo, como se explica anteriormente, las bandas de absorción/excitación, de forma ventajosa, pueden estar cercanas entre sí. Por lo tanto, de acuerdo con un modo de realización ventajoso, la primera longitud de onda y la segunda longitud de onda están cercanas entre sí, preferentemente dentro de 100 nm entre sí y más preferentemente dentro de 50 nm entre sí. En otras palabras, las bandas de absorción únicas vecinas de los dopantes luminiscentes
individuales están localizadas preferentemente dentro de 100 nm y más preferentemente dentro de 50 nm entre sí. Incluso más preferentemente, las bandas de absorción únicas vecinas de los dopantes luminiscentes individuales están localizadas dentro de 35 nm entre sí e incluso más preferentemente dentro de 25 nm entre sí. Esto también puede hacer que sea más probable que las longitudes de onda emitidas y detectadas estén en el mismo rango.
Los dopantes pueden tener de forma ventajosa un diámetro promedio de 0,1-100 |jm, de forma más ventajosa de 1-10 jm. Los soportes, tales como las zeolitas, pueden tener un diámetro promedio de 0,1-100 jm, o de forma ventajosa de 1-10 jm. Diámetro promedio significa las dimensiones internas promedio del dopante o soporte. El marcador óptico detectable puede tener, de forma ventajosa, una dimensión lateral o una dimensión interna promedio de 10 jm a 10 mm. El marcador óptico detectable puede ser, por ejemplo, rectangular o cuadrado. Los patrones espaciales, por ejemplo, se pueden digitalizar en una imagen de píxeles que tenga una dimensión lateral de al menos cinco píxeles, por ejemplo, que tenga al menos 5x5 píxeles. De forma ventajosa, la imagen digitalizada puede tener una dimensión lateral de al menos 10 píxeles, por ejemplo, 10 x 10 píxeles o 10 x 20 píxeles.
De acuerdo con un segundo aspecto, la invención proporciona un producto provisto de un marcador ópticamente detectable de acuerdo con cualquiera de los modos de realización mencionados anteriormente.
El marcador ópticamente detectable se puede proporcionar en el producto de varias maneras. El marcador se puede proporcionar, por ejemplo, como una película delgada, tal como una película de polímero. La película se puede sellar para que sea resistente al rayado. El marcador también se puede proporcionar como dopantes distribuidos en una matriz de vidrio. El marcador se puede pegar al producto o imprimirse. También se puede incrustar en el producto. Los dopantes individuales se incrustan, de forma ventajosa, en la matriz con un espaciado con respecto a la superficie para hacer que el marcador sea resistente al rayado. En general, los dopantes individuales o soportes que llevan los dopantes deben estar bloqueados en el material de matriz de modo que los patrones espaciales detectables sean estables. Los dopantes o soportes que llevan los dopantes pueden ser parte de una tinta que se puede imprimir en el producto o el marcador óptico detectable se puede proporcionar en una etiqueta que se puede fijar al producto.
De acuerdo con un tercer aspecto, la invención proporciona un sistema de seguridad que comprende:
- un marcador ópticamente detectable como se describe anteriormente y
- un sistema de lectura óptica, que comprende:
- una o más fuentes de luz que están configuradas para seleccionar de forma separada las bandas de absorción únicas de los dopantes luminiscentes individuales del marcador ópticamente detectable, y - Un sistema de detección para leer un patrón espacial asociado con los dopantes luminiscentes individuales del marcador ópticamente detectable.
El sistema de seguridad garantiza que el contraste entre los dopantes luminiscentes individuales se genere a partir de las bandas de absorción únicas. No es necesario discriminar la luz emitida de los dopantes luminiscentes y, en general, se detectan todas las longitudes de onda emitidas. De forma más importante, las longitudes de onda emitidas por todos los dopantes luminiscentes individuales se pueden detectar y registrar en el mismo rango de longitud de onda.
De acuerdo con un modo de realización ventajoso, el sistema de seguridad comprende además una base de datos de etiquetas de seguridad almacenadas. La base de datos se puede almacenar localmente o en un servidor externo. Las etiquetas de seguridad almacenadas preferentemente comprenden imágenes digitalizadas del primer patrón espacial y el segundo patrón espacial de marcadores ópticos detectables. Las imágenes se pueden registrar cuando los marcadores ópticos detectables se fabrican o aplican a un producto, con lo que las etiquetas de seguridad se pueden usar para establecer la autenticidad del producto.
De acuerdo con otro modo de realización ventajoso, el sistema de seguridad comprende además un módulo de comparación, que está configurado para comparar imágenes o patrones espaciales detectados con etiquetas de seguridad almacenadas. El módulo de comparación puede proporcionar una señal para indicar si el marcador ópticamente detectable corresponde o no a una etiqueta de seguridad almacenada.
En un modo de realización, la una o más fuentes de luz comprenden una fuente de luz sintonizable, tal como un láser sintonizable. Esto proporciona un procedimiento sencillo para seleccionar de forma separada las bandas de absorción únicas de los dopantes luminiscentes individuales. El sistema o fuente de luz puede comprender de forma ventajosa un filtro de banda estrecha para garantizar que solo se seleccionan longitudes de onda y bandas de absorción específicas. Otros modos de realización podrían incluir una combinación de varios láseres o fuentes de luz de longitud de onda fija.
En general, se observan las mismas longitudes de onda de detección para todos los dopantes luminiscentes individuales. Sin embargo, de acuerdo con un modo de realización, el sistema puede comprender además un filtro detector, por ejemplo, un filtro programable. El filtro se puede usar, por ejemplo, para observar rangos de longitud de onda de emisión específicos para los dopantes luminiscentes individuales. Esto puede reducir la interferencia o eliminarla por completo para la detección del primer y el segundo patrón espacial.
De acuerdo con un cuarto aspecto, la invención proporciona un procedimiento de lectura de un marcador ópticamente detectable, en el que
el marcador ópticamente detectable comprende un material de matriz, que está dopado con una pluralidad de dopantes luminiscentes individuales que comprenden al menos:
- unos primeros dopantes luminiscentes que comprenden una primera banda de absorción única de modo que los primeros dopantes luminiscentes se pueden excitar por la iluminación de una primera longitud de onda, en el que los primeros dopantes luminiscentes están dispuestos en un primer patrón espacial en el marcador ópticamente detectable; y
- unos segundos dopantes luminiscentes que comprenden una segunda banda de absorción única de modo que los segundos dopantes luminiscentes se pueden excitar por la iluminación de una segunda longitud de onda, en el que los segundos dopantes luminiscentes están dispuestos en un segundo patrón espacial en el marcador ópticamente detectable, en el que el procedimiento comprende las etapas de:
a) excitar ópticamente los primeros dopantes luminiscentes iluminando el marcador ópticamente detectable con luz de la primera longitud de onda,
b) leer el primer patrón espacial,
c) excitar ópticamente los segundos dopantes luminiscentes iluminando el marcador ópticamente detectable con luz de la segunda longitud de onda, y
d) leer el segundo patrón espacial.
Las etapas a) y b) se pueden repetir para cada uno de la pluralidad de dopantes luminiscentes individuales. Por tanto, se ve que la invención proporciona un procedimiento de lectura, donde los patrones espaciales individuales formados por los dopantes luminiscentes individuales en el material matriz se leen de forma separada seleccionando las bandas de absorción individuales y únicas de los dopantes luminiscentes individuales.
El procedimiento también puede comprender la etapa adicional de: A) iluminar el marcador ópticamente detectable con luz dispersa o luz en una longitud de onda inferior a la primera y segunda longitud de onda, así como a la tercera longitud de onda, si se trata de un marcador con un tercer dopante luminiscente, por ejemplo, con una longitud de onda por debajo de 400 nm, y B) leer un patrón global.
De acuerdo con un modo de realización ventajoso, los patrones espaciales leídos pasan por un procedimiento de filtrado de reducción de ruido, que comprende, por ejemplo, las etapas de:
- sustraer los niveles de ruido de fondo, y/o
- digitalizar los píxeles comparando las intensidades de un píxel después de diferentes excitaciones de acuerdo con los umbrales de interferencia, y/o
- digitalizar los píxeles comparando los niveles de intensidad medidos con niveles de umbral de intensidad predeterminados.
El ruido de fondo corresponde a los recuentos medidos normales de fotones por unidad de tiempo. El ruido de fondo se puede medir midiendo una salida sin iluminar el marcador óptico detectable. La interferencia se puede reducir comparando el nivel de intensidad medido con un nivel de umbral. El nivel de umbral se puede establecer, por ejemplo, de acuerdo con las proporciones mencionadas anteriormente que se pueden usar para definir las bandas de absorción únicas. Todo el sistema, por ejemplo, se puede calibrar o normalizar en relación con un nivel de intensidad de lectura máximo.
En otro modo de realización, el ruido de fondo y la interferencia se pueden reducir además usando fuentes de excitación pulsada en combinación con detección de recuento de fotones individuales correlacionados en el tiempo y filtrado de señales basado en el tiempo de llegada de fotones y reducción de ruido.
En otro modo de realización ventajoso, el primer patrón espacial detectado en la etapa b) y el segundo patrón espacial detectado en la etapa d) se comparan con la etiqueta de seguridad almacenada en una base de datos. El procedimiento puede devolver adicionalmente un mensaje o señal para indicar si los patrones espaciales detectados corresponden o no a una etiqueta de seguridad almacenada.
El nivel de coincidencia (por ejemplo, el número de coincidencias de píxeles) entre el patrón espacial detectado y la etiqueta de seguridad almacenada debe ser superior a un 50 % para evitar una coincidencia aleatoria. Sin embargo, debido a los niveles de ruido y otras fuentes de errores, no es práctico establecer el nivel de coincidencia en un 100 %. Sin embargo, debido a la naturaleza del dispositivo PUF, es suficiente establecer el nivel de coincidencia en un 55 % o más para identificar correctamente una etiqueta. El nivel de coincidencia se puede establecer, por ejemplo, en al menos un 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 % o 95 %.
También es posible añadir un dopante luminiscente adicional a la etiqueta óptica detectable, que no se usa para medir un patrón espacial separado. Una etiqueta adicional de este tipo se puede usar para añadir ruido a una etiqueta de seguridad de lectura, por ejemplo, excitándose y emitiendo luz si se ilumina con longitudes de onda incorrectas, por ejemplo, cuando se ilumina con una fuente de luz (blanca) de banda ancha. De forma similar, se puede añadir un dopante luminiscente adicional para cubrir un dominio de tiempo después de la excitación que no se usa en el filtrado de señales basado en el tiempo de llegada de fotones y la reducción de ruido.
El marcador óptico detectable se puede usar para cualquiera de las siguientes tareas: cifrar datos; como semilla de números aleatorios para máquinas de juego; como procedimiento para identificar y/o establecer singularmente la autenticidad de un objeto, dispositivo o persona; para el establecimiento de la autenticidad de subcomponentes o materiales a granel; para el establecimiento de la identidad de las personas para el acceso digital seguro; para el establecimiento de la identidad de las personas para firmas electrónicas y pagos electrónicos; como clave física que identifica un activo representado en un registro contable distribuido de cadena de bloques; como clave física que afirma la propiedad de una billetera de criptomonedas (blockchain); como una identificación distribuida de dispositivos en una red de máquina a máquina; y para el establecimiento de la autenticidad de divisas, contratos, timbres fiscales u otros sellos oficiales.
Un modo de realización preferente proporciona un marcador ópticamente detectable que comprende un material de matriz, que está dopado con una pluralidad de dopantes luminiscentes individuales y que comprende al menos un primer dopante luminiscente, un segundo dopante luminiscente y un tercer dopante luminiscente, en el que
el primer dopante luminiscente comprende una primera banda de absorción única de modo que el primer dopante luminiscente se puede excitar por la iluminación de una primera longitud de onda, y en el que el primer dopante luminiscente se distribuye en el material de matriz para formar un primer patrón espacial en el material de matriz, pudiéndose detectar ópticamente el primer patrón espacial iluminando el marcador ópticamente detectable con una fuente de luz que ilumina la luz de la primera longitud de onda,
el segundo dopante luminiscente comprende una segunda banda de absorción única de modo que el segundo dopante luminiscente se puede excitar por la iluminación de una segunda longitud de onda, diferente de la primera longitud de onda, y en el que el segundo dopante luminiscente se distribuye en el material de matriz para formar un segundo patrón espacial en el material de matriz, pudiéndose detectar ópticamente el segundo patrón espacial iluminando el marcador ópticamente detectable con una fuente de luz que ilumina la luz de la segunda longitud de onda, y
el tercer dopante luminiscente comprende una tercera banda de absorción única de modo que el tercer dopante luminiscente se puede excitar por la iluminación de una tercera longitud de onda, diferente de la primera y la segunda longitud de onda, y en el que el tercer dopante luminiscente se distribuye en el material de matriz para formar un tercer patrón espacial en el material de matriz, pudiéndose detectar ópticamente el tercer patrón espacial iluminando la etiqueta de seguridad con una fuente de luz que ilumina la luz de la tercera longitud de onda, en el que
la primera longitud de onda, la segunda longitud de onda y la tercera longitud de onda están localizadas dentro de 50 nm entre sí, de forma ventajosa entre 445 nm y 495 nm.
Este marcador ópticamente detectable o dispositivo PUF proporciona un nivel de seguridad que no se había visto hasta ahora. Como se menciona anteriormente, el nivel de seguridad puede ser incluso mayor, si el marcador o dispositivo se combina con la iluminación del marcador o dispositivo con luz dispersa o luz de una longitud de onda inferior para resaltar una imagen global.
Preferentemente, el primer dopante luminiscente, el segundo dopante luminiscente y el tercer dopante luminiscente son lantánidos elegidos del grupo de iones de europio, terbio y disprosio, por ejemplo, Eu3+, Tb3+ y Dy3+.
De forma similar, un modo de realización preferente proporciona un procedimiento de lectura de un marcador ópticamente detectable, en el que
el marcador ópticamente detectable comprende un material de matriz, que está dopado con una pluralidad de dopantes luminiscentes individuales que comprenden al menos:
- unos primeros dopantes luminiscentes que comprenden una primera banda de absorción única de modo que los primeros dopantes luminiscentes se pueden excitar por la iluminación de una primera longitud de onda, en el que los primeros dopantes luminiscentes están dispuestos en un primer patrón espacial en el marcador ópticamente detectable;
- unos segundos dopantes luminiscentes que comprenden una segunda banda de absorción única de modo que los segundos dopantes luminiscentes se pueden excitar por la iluminación de una segunda longitud de onda, en el que los segundos dopantes luminiscentes están dispuestos en un segundo patrón espacial en el marcador ópticamente detectable; y
- unos terceros dopantes luminiscentes que comprenden una tercera banda de absorción única de modo que los terceros dopantes luminiscentes se pueden excitar por la iluminación de una tercera longitud de onda, en el que los segundos dopantes luminiscentes están dispuestos en un tercer patrón espacial en el marcador ópticamente detectable
en el que el procedimiento comprende las etapas de:
a) excitar ópticamente los primeros dopantes luminiscentes iluminando el marcador ópticamente detectable con luz de la primera longitud de onda,
b) leer el primer patrón espacial,
c) excitar ópticamente los segundos dopantes luminiscentes iluminando el marcador ópticamente detectable con luz de la segunda longitud de onda,
d) leer el segundo patrón espacial,
e) excitar ópticamente los terceros dopantes luminiscentes iluminando el marcador ópticamente detectable con luz de la tercera longitud de onda, y
f) leer el tercer patrón espacial,
en el que la primera longitud de onda, la segunda longitud de onda y la tercera longitud de onda están localizadas dentro de 50 nm entre sí, de forma ventajosa entre 445 nm y 495 nm.
El procedimiento puede comprender la etapa adicional de:
A) iluminar el marcador ópticamente detectable con luz dispersa o luz en una longitud de onda inferior a la primera y segunda longitud de onda, por ejemplo, con una longitud de onda por debajo de 400 nm, y B) leer un patrón global.
Breve descripción de las figuras
La invención se explica en detalle a continuación con referencia a los modos de realización mostradas en los dibujos, en los que
la fig. 1 ilustra un producto provisto de un marcador ópticamente detectable de acuerdo con la invención, la fig. 2 ilustra un producto auténtico y un producto falsificado,
la fig. 3 muestra un sistema de seguridad de acuerdo con la invención,
la fig. 4 muestra un sistema de lectura óptica de acuerdo con la invención,
la fig. 5 ilustra patrones espaciales formados por dopantes luminiscentes individuales en un marcador ópticamente detectable de acuerdo con la invención, así como una imagen combinada formada por los patrones espaciales,
las figs. 6A y 6B muestran patrones espaciales formados por diferentes tamaños de áreas de observación,
las figs. 7A y 7B muestran espectros de absorción y excitación normalizados para tres dopantes luminiscentes adecuados para su uso en el marcador ópticamente detectable de acuerdo con la invención, y
la fig. 8 muestra las etapas de un procedimiento de lectura de un marcador ópticamente detectable de acuerdo con la invención.
Descripción detallada de la invención
La fig. 1 ilustra un producto 50 en forma de envase alveolado con medicamento. El producto está provisto de una etiqueta de serie que comprende un marcador 10 ópticamente detectable de acuerdo con la invención. En el caso de los productos médicos, puede salvar vidas que dichos marcadores 10 se puedan usar para autenticar el origen y la autenticidad del medicamento.
La fig. 2 muestra otro producto auténtico 50 en forma de boIso y boIso falsificado 52. El producto auténtico 50 se ha provisto de un marcador 10 ópticamente detectable o dispositivo PUF, que en un procedimiento de lectura óptica revela una imagen o patrón particular. La imagen o patrón del marcador 10 ópticamente detectable se puede usar para autenticar el producto 50, por ejemplo, comparando la imagen con una imagen de una base de datos. En su lugar, el boIso falsificado 52 comprende un marcador falso 12 ópticamente detectable. Si no se pueden encontrar coincidencias con el marcador falso 12 en la base de datos, se puede concluir que es probable que el producto 52 sea un producto falsificado. También es posible usar el número de serie, por ejemplo, como se ilustra en la fig. 1, para comparar el marcador con un marcador almacenado conjuntamente con el número de serie en la base de datos.
La presente invención en general se refiere al etiquetado contra la falsificación usando un procedimiento óptico fiable para leer la etiqueta y que no se puede copiar o clonar fácilmente.
La fig. 5 ilustra patrones espaciales formados por dopantes luminiscentes individuales en un marcador 10 ópticamente detectable de acuerdo con la invención, así como una imagen combinada formada por los patrones espaciales.
El marcador 10 ópticamente detectable de acuerdo con la invención está hecho de un material de matriz, tal como un polímero, que está dopado con una pluralidad de tipos diferentes de dopantes luminiscentes, que se distribuyen, de forma ventajosa aleatoriamente, en el material de matriz. Cada uno de los tipos diferentes de dopantes luminiscentes forma patrones espaciales separados en el marcador ópticamente detectable. Cada uno de los tipos diferentes de dopantes luminiscentes tiene una banda de absorción única, de modo que los dopantes luminiscentes se pueden excitar por la iluminación de luz que tiene una longitud de onda dentro de la banda de absorción única. En consecuencia, es posible excitar solo un tipo de dopante luminiscente a la vez y un patrón espacial relacionado con el tipo de dopante luminiscente particular se puede leer de forma separada. Los patrones espaciales detectados se pueden digitalizar y dividir en píxeles. Usando una pluralidad de tipos diferentes de dopantes luminiscentes, un único píxel puede contener más de 1 bit de información, lo que incrementa drásticamente el número de posibles etiquetas únicas. Usando dos dopantes luminiscentes diferentes, cada píxel puede tener hasta cuatro valores diferentes. Dividiendo el marcador 10 óptico detectable en una imagen digitalizada de solo 5x5 píxeles, el número de etiquetas únicas se convierte en 325 = 8,47 x 1011 o 425 = 1,13 x 1015. Si se usan tres tipos diferentes de dopantes luminiscentes, el número de etiquetas únicas se incrementa incluso más drásticamente a 725 = 1,34 x 1021 u 825 = 3,78 x 1022
Sin embargo, de acuerdo con la invención, el número de píxeles puede ser incluso mayor, por ejemplo, teniendo al menos una dimensión lateral de al menos 5, 10, 15, 20, 25, 30, 60 o 100 píxeles. Las imágenes, por supuesto, no tienen que ser cuadradas. Los píxeles también pueden comprender una matriz 3D dispuesta por coordenadas X, Y y Z. Además, los niveles de seguridad se pueden extender con el tiempo en un sistema similar a una cadena de bloques 4D.
Además, usando al menos dos tipos diferentes de dopantes luminiscentes que individualmente forman patrones espaciales en el marcador, los dopantes luminiscentes se tienen que seleccionar individualmente con una fuente de luz que tenga longitudes de onda que sustancialmente solo exciten al dopante luminiscente seleccionado y sustancialmente no exciten al otro dopante luminiscente. Esto añade un aspecto de seguridad adicional a los marcadores.
La fig. 5 ilustra el principio anterior por el uso de imágenes digitalizadas del marcador 10 ópticamente detectable que tiene tres tipos diferentes de dopantes luminiscentes distribuidos en el material de matriz del marcador 10 ópticamente detectable. El ejemplo se ilustra como una imagen de 12x12 píxeles.
Se forma un primer patrón espacial 20 en el marcador 10 ópticamente detectable por los primeros dopantes luminiscentes 25 de un primer tipo distribuidos en el material de matriz del marcador 10 ópticamente detectable. El primer patrón espacial 20 surge seleccionando la banda de absorción única de los primeros dopantes
luminiscentes 25 iluminando el marcador 10 ópticamente detectable con luz de una primera longitud de onda. Los primeros dopantes luminiscentes 25, de este modo, se excitan y emiten luz, con lo que se puede detectar la posición de los dopantes luminiscentes 25 y, por consiguiente, el primer patrón espacial 20.
De forma similar, se forma un segundo patrón espacial 30 en el marcador 10 ópticamente detectable por los segundos dopantes luminiscentes 35 de un segundo tipo distribuidos en el material de matriz del marcador 10 ópticamente detectable. El segundo patrón espacial 30 surge seleccionando la banda de absorción única de los segundos dopantes luminiscentes 35 iluminando el marcador 10 ópticamente detectable con luz de una segunda longitud de onda. Los segundos dopantes luminiscentes 35, de este modo, se excitan y emiten luz, con lo que se puede detectar la posición de los dopantes luminiscentes 35 y, por consiguiente, el segundo patrón espacial 30. De forma similar, se forma un tercer patrón espacial 40 en el marcador 10 ópticamente detectable por los terceros dopantes luminiscentes 45 de un tercer tipo distribuidos en el material de matriz del marcador 10 ópticamente detectable. El tercer patrón espacial 40 surge seleccionando la banda de absorción única de los terceros dopantes luminiscentes 45 iluminando el marcador 10 ópticamente detectable con luz de una tercera longitud de onda. Los terceros dopantes luminiscentes 45, de este modo, se excitan y emiten luz, con lo que se puede detectar la posición de los dopantes luminiscentes 45 y, por consiguiente, el tercer patrón espacial 40. Los tres patrones espaciales pueden formar diferentes canales en una imagen combinada 48, similar a los tres canales en una imagen RGB. La imagen combinada o las imágenes espaciales individuales 20, 30, 40, o ambas, se pueden almacenar en una base de datos para su posterior autenticación.
Como seguridad adicional, la imagen combinada 48 o la imagen global también se puede visualizar y detectar iluminando el marcador óptico detectable con luz dispersa o usando una longitud de onda que sea inferior a la primera, segunda y tercera longitud de onda.
La fig. 3 muestra un sistema de seguridad 100 de acuerdo con la invención. El sistema de seguridad comprende un sistema de lectura óptica 110 para leer el marcador 10 ópticamente detectable del producto 50. El sistema de seguridad comprende un controlador 150 y un procesador 160 para procesar los patrones espaciales detectados del marcador ópticamente detectable. El sistema puede comprender además una base de datos 180 de etiquetas de seguridad almacenadas. El sistema puede comprender además un módulo de comparación, que está configurado para comparar imágenes o patrones espaciales detectados con etiquetas de seguridad almacenadas en la base de datos 180. La base de datos 180 se puede implementar en la propia unidad o se puede implementar en un servidor externo o solución en la nube. También es posible atribuir un número de serie a cada código, y el marcador se puede comparar con patrones espaciales almacenados o imágenes asociadas con el número de serie.
La fig. 4 muestra un ejemplo del sistema de lectura óptica 110 con más detalle. El sistema de lectura óptica comprende una o más fuentes de luz 115. La fuente de luz puede ser, por ejemplo, un láser sintonizable, una fuente de luz de banda ancha combinada con un filtro sintonizable o diferentes fuentes de luz que emiten diferentes longitudes de onda. Sin embargo, es importante que la una o más fuentes de luz se puedan configurar de modo que solo uno de los dopantes luminiscentes se seleccione y excite a la vez. El sistema de lectura óptica 110 comprende además un sistema de detección para leer un patrón espacial asociado con los dopantes luminiscentes individuales del marcador 10 ópticamente detectable. El sistema de detección puede comprender un sistema de formación de imágenes que incluye, por ejemplo, una primera lente 125 y una segunda lente 130, un conjunto de detectores 140, tal como un CCD, conjunto de CMOS, APD, PMT o cualquier otro equipo de detección de fotones, y opcionalmente un filtro sintonizable 135.
La una o más fuentes de luz 115 emiten luz que se envía a un divisor de haz 120 y, a continuación, al marcador 10 ópticamente detectable por medio de la primera lente 125. Los dopantes luminiscentes seleccionados se excitan y emiten luz, que se envía por medio de la primera lente, a través del divisor de haz 120 y al conjunto de detectores 140 por medio de la segunda lente 130. Además, como se menciona, el sistema de lectura óptica 110 puede comprender además un filtro sintonizable 135, que se puede usar para limitar la interferencia entre la luz emitida por tipos diferentes de dopantes luminiscentes.
Se reconoce que el sistema de lectura óptica 110 se puede implementar de varias maneras diferentes, pero es importante que el sistema de lectura óptica esté configurado para seleccionar y excitar los dopantes luminiscentes individuales de forma separada y detectar el patrón espacial asociado en el marcador 10 ópticamente detectable.
Los dopantes luminiscentes individuales se pueden distribuir directamente en el material de matriz o estar contenidos en soportes individuales que están incrustados en el material de matriz. Los soportes individuales pueden ser, por ejemplo, un material poroso y, por tanto, el dopante "colorea" el soporte. Los soportes individuales se pueden proporcionar como partículas. Los soportes individuales pueden llevar uno o más dopantes diferentes. En un modo de realización, los soportes individuales son zeolitas. En consecuencia, el material de zeolita, que es microporoso, puede funcionar como un andamio que lleva los dopantes luminiscentes
individuales.
Los dopantes luminiscentes individuales se pueden elegir, por ejemplo, del grupo de: tintes luminiscentes, elementos luminiscentes, puntos cuánticos, dopantes de tierras raras o lantánidos. Sin embargo, los lantánidos son en particular ventajosos, puesto que son estables y no son propensos a la decoloración.
Los lantánidos se pueden elegir de forma ventajosa del grupo de los iones de europio, terbio y disprosio, por ejemplo, Eu3+, Tb3+ y Dy3+. Estos iones comprenden inherentemente bandas de absorción individuales, que están cerca entre sí en longitudes de onda. Esto añadirá seguridad adicional al marcador, puesto que los lantánidos individuales no se pueden seleccionar fácilmente de forma individual con una fuente de luz de banda ancha, sino que, en su lugar, se deben seleccionar con fuentes de luz de banda estrecha específicas.
Se reconoce que el marcador 10 ópticamente detectable puede tener diferentes tamaños y que la resolución de la imagen puede variar. La fig. 6A ilustra una imagen donde dopantes o soportes individuales solo llenan uno o unos pocos píxeles. Sin embargo, el marcador 10 ópticamente detectable también se puede observar con una resolución mayor, en el que se puede observar la conformación de los dopantes o soportes. En el último caso, el marcador 10 ópticamente detectable puede ser físicamente más pequeño, por ejemplo, tan pequeño como por ejemplo 10 x l0 |jm.
Los dopantes pueden tener de forma ventajosa un diámetro promedio de 0,1-100 jm, de forma más ventajosa de 1-10 jm. Los soportes, tales como las zeolitas, pueden tener un diámetro promedio de 0,1-100 jm, de forma más ventajosa de 1-10 jm. Diámetro promedio significa las dimensiones internas promedio del dopante o soporte. El marcador ópticamente detectable puede tener de forma ventajosa una dimensión lateral o interna de 10 jm a 10 mm. El marcador óptico detectable puede ser, por ejemplo, rectangular o cuadrado. Los patrones espaciales, por ejemplo, se pueden digitalizar en una imagen de píxeles que tenga una dimensión lateral de al menos cinco píxeles, por ejemplo, que tenga al menos 5x5 píxeles. De forma ventajosa, la imagen digitalizada puede tener una dimensión lateral de al menos 10 píxeles, por ejemplo, 10 x 10 píxeles o 10 x 20 píxeles. El tamaño relativo entre la dimensión lateral del marcador y el diámetro promedio de los dopantes puede ser de forma ventajosa de al menos 2:1, de forma más ventajosa de al menos 3:1 e incluso de forma más ventajosa de al menos 5:1.
Ejemplo
La invención para la formación de imágenes escogidas por excitación de un marcador ópticamente detectable se ha demostrado por los autores de la invención en base a zeolitas dopadas con lantánidos. Los picos de absorción singularmente estrechos de los lantánidos posibilitan usar tres longitudes de onda de excitación espaciadas energéticamente de forma cercana para la excitación selectiva de Eu3+, Tb3+ y Dy3+. Las figs. 7A y 7B muestran espectros de absorción y excitación normalizados para los tres lantánidos, respectivamente.
Tb3+ tiene una banda de absorción única 72 con un pico de absorción a 488 nm. Eu3+ tiene una banda de absorción única 70 con un pico de absorción muy estrecho a 465 nm y otro a 416 nm. Dy3+ tiene tres picos de absorción a 425 nm, 450 nm y 475 nm, de los que la única absorción 74 con la mejor capacidad de absorción es a 450 nm. La combinación de las tres bandas de absorción únicas da una interferencia mínima entre los tres lantánidos. La configuración preferente es usar los picos de absorción a 450 nm, 465 nm y 488 nm. Los picos de absorción de Dy3+ son los más amplios y, por lo tanto, se espera la mayor interferencia de excitación de las zeolitas dopadas con Dy3+. Además, Eu3+ tiene un pico de absorción menor a 488 nm, lo que puede provocar cierta interferencia de las zeolitas dopadas con Eu3+.
Sin embargo, la interferencia se puede minimizar o eliminar comparando las intensidades medidas con una intensidad de umbral 80. Los diferentes lantánidos también emiten luz con diferentes espectros. Detectando solo rangos de longitud de onda específicos pertinentes para los diferentes lantánidos, puede ser posible eliminar por completo la interferencia. Esto se puede llevar a cabo, por ejemplo, por el uso del filtro sintonizable 135 en el sistema de lectura óptica 110. Además, los tiempos de llegada de fotones después de la excitación pulsada también se podrían usar para minimizar o eliminar la interferencia. Finalmente, una imagen global o combinada se puede visualizar y detectar iluminando el marcador óptico detectable con luz dispersa o usando una longitud de onda que sea inferior a la de la primera, segunda y tercera longitud de onda.
La fig. 8 muestra las etapas de un procedimiento de lectura de un marcador ópticamente detectable de acuerdo con la invención. El procedimiento comienza en la etapa 200 e inicializa el procedimiento para comenzar a leer el primer patrón espacial en la etapa 210 estableciendo i = 1. El marcador 10 óptico detectable se ilumina en primer lugar con una luz de longitud de onda Á1 en la etapa 220, y el primer patrón espacial P1 asociado se detecta en la etapa 230. En la etapa 240, se incrementa i. En la etapa 250, i se compara con N, que es el número de dopantes luminiscentes individuales usados en el marcador ópticamente detectable. Puesto que N de acuerdo con la invención es al menos 2, las etapas 220-250 se repiten incluyendo en primer lugar iluminar el marcador 10 ópticamente detectable con una luz de longitud de onda A2 que detecta el segundo patrón espacial P2 asociado. El bucle continúa hasta que todos los dopantes luminiscentes se han seleccionado y excitado de forma
separada, y se ha detectado el patrón espacial asociado. Adicionalmente, se pueden usar más longitudes de onda Ai>N que no seleccionen ningún dopante como una capa de seguridad adicional. Como ejemplo, la imagen combinada 48 o la imagen global también se puede visualizar y detectar iluminando el marcador óptico detectable con luz dispersa o usando una longitud de onda que sea inferior a la primera, segunda y tercera longitud de onda.
A continuación, el procedimiento continúa hasta una etapa de filtrado de ruido opcional 260, donde, por ejemplo, se puede sustraer el ruido de fondo. Se reconoce que esta etapa también se puede colocar en el bucle, por ejemplo, entre las etapas 230 y 240. A continuación, la imagen se digitaliza en la etapa 270, por ejemplo, comparando las intensidades medidas con un nivel de umbral. Esto puede minimizar además la interferencia. En una etapa 280 posterior, la imagen se puede comparar con una imagen almacenada en una base de datos de etiquetas de seguridad para autenticar el producto 50. Se reconoce que se pueden usar diversos procedimientos de reconocimiento de imágenes o procedimientos similares para autenticar el producto 50, tales como, por ejemplo, una sencilla comparación punto por punto o una sencilla función de correlación cruzada. En general, más de un 50 % de la imagen debe coincidir con la etiqueta almacenada, preferentemente al menos un 55 %. La invención se ha descrito con referencia a modos de realización ventajosos. Sin embargo, el alcance de la invención no se limita a los modos de realización ilustrados, y se pueden llevar a cabo alteraciones y modificaciones sin desviarse del alcance de la invención, que se define por las siguientes reivindicaciones. Lista de números de referencia
Claims (19)
1. Un marcador ópticamente detectable que comprende un material de matriz, que está dopado con una pluralidad de dopantes luminiscentes individuales y que comprende al menos un primer dopante luminiscente y un segundo dopante luminiscente, en el que
el primer dopante luminiscente comprende una primera banda de absorción única de modo que el primer dopante luminiscente se puede excitar por la iluminación de una primera longitud de onda, y en el que el primer dopante luminiscente se distribuye en el material de matriz para formar un primer patrón espacial en el material de matriz, pudiéndose detectar ópticamente el primer patrón espacial iluminando el marcador ópticamente detectable con una fuente de luz que ilumina la luz de la primera longitud de onda, y
el segundo dopante luminiscente comprende una segunda banda de absorción única de modo que el segundo dopante luminiscente se puede excitar por la iluminación de una segunda longitud de onda, diferente de la primera longitud de onda, y en el que el segundo dopante luminiscente se distribuye en el material de matriz para formar un segundo patrón espacial en el material de matriz, pudiéndose detectar ópticamente el segundo patrón espacial iluminando el marcador ópticamente detectable con una fuente de luz que ilumina la luz de la segunda longitud de onda; caracterizado por que los patrones espaciales en el marcador se dividen en píxeles, adaptándose cada píxel para codificar cuatro valores diferentes de información usando combinaciones de los dos dopantes luminiscentes diferentes, y en el que los dopantes luminiscentes individuales se distribuyen aleatoriamente en el material de matriz, proporcionando de este modo un dispositivo de función físicamente inclonable que codifica un identificador digital único.
2. Un marcador ópticamente detectable de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los dopantes luminiscentes individuales comprenden un tercer dopante luminiscente, en el que
el tercer dopante luminiscente comprende una tercera banda de absorción única de modo que el tercer dopante luminiscente se puede excitar por la iluminación de una tercera longitud de onda, diferente de la primera y la segunda longitud de onda, y en el que el tercer dopante luminiscente se distribuye en el material de matriz para formar un tercer patrón espacial en el material de matriz, pudiéndose detectar ópticamente el tercer patrón espacial iluminando la etiqueta de seguridad con una fuente de luz que ilumina la luz de la tercera longitud de onda.
3. Un marcador ópticamente detectable de acuerdo con la reivindicación 2, estando adaptado cada píxel para codificar siete u ocho valores diferentes de información usando combinaciones de los tres dopantes luminiscentes diferentes.
4. Un marcador ópticamente detectable de acuerdo con la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en el que la primera longitud de onda, la segunda longitud de onda y la tercera longitud de onda están localizadas dentro de 50 nm entre sí, de forma ventajosa entre 445 nm y 495 nm.
5. Un marcador ópticamente detectable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las bandas de absorción únicas vecinas de los dopantes luminiscentes individuales están localizadas dentro de 100 nm, preferentemente dentro de 50 nm entre sí, más preferentemente dentro de 35 nm entre sí, e incluso más preferentemente dentro de 25 nm entre sí.
6. Un marcador ópticamente detectable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los dopantes luminiscentes individuales están contenidos en soportes individuales que están incrustados en el material de matriz.
7. Un marcador ópticamente detectable de acuerdo con la reivindicación 6, en el que los soportes individuales son estructuras microporosas, mesoporosas o macroporosas, tales como zeolitas.
8. Un marcador ópticamente detectable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los dopantes luminiscentes individuales se eligen del grupo de: tintes luminiscentes, elementos luminiscentes, puntos cuánticos, dopantes de tierras raras o lantánidos.
9. Un marcador ópticamente detectable de acuerdo con la reivindicación 8, en el que los dopantes luminiscentes individuales incluyen lantánidos elegidos del grupo de: Ce, Nd, Sm, Ho, Pr, Dy, Eu, Tm, Yb, Tb o Er.
10. Un marcador óptico detectable de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el primer dopante luminiscente, el segundo dopante luminiscente y el tercer dopante luminiscente son lantánidos elegidos del grupo de
iones de europio, terbio y disprosio, por ejemplo, Eu3+, Tb3+ y Dy3+.
11. Un producto provisto de un marcador ópticamente detectable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
12. Un sistema de seguridad que comprende:
- un marcador ópticamente detectable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, y
- un sistema de lectura óptica, que comprende:
- una o más fuentes de luz que están configuradas para seleccionar de forma separada las bandas de absorción únicas de los dopantes luminiscentes individuales del marcador ópticamente detectable, y - un sistema de detección para leer un patrón espacial asociado con los dopantes luminiscentes individuales del marcador ópticamente detectable.
13. Un sistema de seguridad de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el sistema de seguridad comprende además una base de datos de etiquetas de seguridad almacenadas.
14. Un sistema de seguridad de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el sistema de seguridad comprende además un módulo de comparación, que está configurado para comparar patrones espaciales detectados con etiquetas de seguridad almacenadas.
15. Un sistema de seguridad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12-14, en el que la una o más fuentes de luz comprenden una fuente de luz sintonizable, tal como un láser sintonizable.
16. Un procedimiento de lectura de un marcador ópticamente detectable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 10,
en el que el procedimiento comprende las etapas de:
a) excitar ópticamente los primeros dopantes luminiscentes iluminando el marcador ópticamente detectable con luz de la primera longitud de onda,
b) leer el primer patrón espacial,
c) excitar ópticamente los segundos dopantes luminiscentes iluminando el marcador ópticamente detectable con luz de la segunda longitud de onda, y
d) leer el segundo patrón espacial.
17. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, en el que los patrones espaciales leídos pasan por un procedimiento de filtrado de reducción de ruido, por ejemplo, que comprende las etapas de:
- sustraer los niveles de ruido de fondo, y/o
- digitalizar los píxeles comparando las intensidades de un píxel después de diferentes excitaciones de acuerdo con los umbrales de interferencia, y/o
- digitalizar los píxeles comparando los niveles de intensidad medidos con niveles de umbral de intensidad predeterminados.
18. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16-17, en el que el procedimiento comprende la etapa adicional de:
A) iluminar el marcador ópticamente detectable con luz dispersa o luz en una longitud de onda inferior a la primera y segunda longitud de onda, por ejemplo, con una longitud de onda por debajo de 400 nm, y
B) leer un patrón global.
19. Uso de un marcador óptico detectable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10 para cualquiera del siguiente grupo:
- para cifrar datos;
- como semilla de números aleatorios para máquinas de juego;
- como procedimiento para identificar y/o establecer singularmente la autenticidad de un objeto, dispositivo o persona;
- para el establecimiento de la autenticidad de subcomponentes o materiales a granel;
- para el establecimiento de la identidad de las personas para el acceso digital seguro;
- para el establecimiento de la identidad de las personas para firmas electrónicas y pagos electrónicos; - como clave física que identifica un activo representado en un registro contable distribuido de cadena de bloques;
- como clave física que afirma la propiedad de una billetera de criptomonedas;
- como una identificación distribuida de dispositivos en una red de máquina a máquina; y
- para el establecimiento de la autenticidad de divisas, contratos, timbres fiscales u otros sellos oficiales.
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