KR20210132703A - 휴대용 디바이스로 자기 유도 마크를 인증하는 방법 - Google Patents

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KR20210132703A
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장-뤽 도리에
에드먼드 할라츠
예브게니 로지노브
클로드-알랭 디스플란드
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Abstract

본 발명은, 가시광선을 전달하도록 동작 가능한 광원, 이미저, 프로세서 및 메모리가 장착된 휴대용 디바이스를 사용하여, 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는, 기판에 적용된 자기 유도 마크를 인증하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은, 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자에 의해 반사되고 대응하는 관찰 각도 θ에서 이미저에 의해 수집되는 광의 대응하는 평균 강도 I를 계산하는 단계, 반사 광 강도 곡선 I(θ)을 획득하기 위해 반사 광의 계산된 평균 강도 및 대응하는 관찰 각도를 저장하는 단계, 저장된 반사 광 강도 곡선 I(θ)를 상기 자기 유도 마크에 대한 저장된 기준 반사 광 강도 곡선 Iref(θ)와 비교하는 단계, 및 비교의 결과에 기초하여 자기 유도 마크가 진짜인지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

휴대용 디바이스로 자기 유도 마크를 인증하는 방법
본 출원은, 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 잉크로 인쇄된, 기판 상의 마크를 인증하는 방법, 및 상기 방법을 구현하기 위한, 바람직하게는 스마트폰인 휴대용 디바이스에 관한 것이다.
예를 들어 보안 문서의 분야에서, 자기 유도 마크(magnetically induced mark) 형태의 보안 요소의 제조를 위해, 배향된 자성 또는 자화성 안료 입자, 특히 또한 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 잉크, 조성물, 코팅 또는 층을 사용하는 것이 당업계에 알려져 있다. 배향된 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 또는 층은, 예를 들어 US 2,570,856; US 3,676,273; US 3,791,864; US 5,630,877 및 US 5,364,689에 개시되어 있다. 보안 문서의 보호에 유용한 특히 매력적인 광학 효과를 가져오는 배향된 자성 컬러시프팅(color-shifting) 안료 입자를 포함하는 코팅 또는 층이 WO 2002/090002 A2 및 WO 2005/002866 A1에 개시되어 있다.
인쇄 잉크 또는 코팅 내의 자성 또는 자화성 안료 입자는, 대응하는 자기장의 인가를 통해 경화되지 않은 코팅에서 자성 또는 자화성 안료 입자의 국부적 배향을 유발하고, 이어서 상기 경화되지 않은 코팅을 경화시켜, 자기 유도 마크, 디자인 및/또는 패턴을 생성한다. 그 결과는 고정된 자기 유도 마크, 디자인 또는 패턴이다. 코팅 조성물에서 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향을 위한 재료 및 기술은 US 2,418,479; US 2,570,856; US 3,791,864, DE 2006848-A, US 3,676,273, US 5,364,689, US 6,103,361, EP 0 406 667 B1; US 2002/0160194; US 2004/70062297; US 2004/0009308; EP 0 710 508 A1; WO 2002/09002 A2; WO 2003/000801 A2; WO 2005/002866 A1; WO 2006/061301 A1에 개시되어 있으며; 이들 문헌은 참조에 의해 본원에 포함되어 있다. 이러한 방식으로, 위조에 대한 내성이 높은 자기 유도 마크가 생성될 수 있다. 이렇게 얻어진 자기 유도 마크는 그것이 적용되는 기판에 대한 법선(normal)에 대해 실질적으로 비대칭인 각도 반사 프로파일을 생성한다. 이는 비정상적이며, 고전적인 정반사 또는 램버시안(Lambertian) 반사/산란 거동과 상이하다.
예를 들어, 보안 문서에 대한 보안 피처(security feature)는, 일반적으로, 한편으로 "은폐(covert)" 보안 피처, 그리고 다른 한편으로 "노출(overt)" 보안 피처로 분류될 수 있다. 은폐 보안 피처에 의해 제공되는 보호는, 이러한 피처가 검출하기 곤란하며 통상적으로 검출을 위해 특수한 장비 및 지식을 요구한다는 개념에 의존하는 반면, "노출" 보안 피처는, 비보조(unaided) 인간 감각으로 용이하게 검출할 수 있으며 예를 들어 이러한 피처는 가시적이고/이거나 촉각으로 검출할 수 있으면서도 여전히 생성 및/또는 복사하기 어려울 수 있다는 개념에 의존한다. 자기 유도 마크는 통상적으로 임의의 외부 디바이스나 도구 없이 인간에 의한 직접적이고 명확한 인증을 허용해야 하는 "노출"(또는 레벨 1) 보안 피처로서 사용된다. 그러나, 노출 보안 피처의 효율성은 보안 피처로서 그것들을 쉽게 인식할 수 있는지의 여부에 크게 의존하는데, 왜냐하면 대부분의 사용자, 특히 보안 피처에 의해 보호되는 문서 또는 아이템의 보안 피처에 대한 사전 지식이 없는 사용자는, 그것들의 존재 및 특성에 대한 실제 지식이 있을 경우에만 그러한 보안 피처를 기반으로 보안 체크를 실제로 수행할 것이기 때문이다.
자기 유도 마크의 보안 레벨은 복제에 대한 내성 측면에서는 높지만, 일반 소비자는 주어진 제품에 대한 특정 노출 보안 요소에 대해 정확히 어떤 효과를 관찰해야 하는지에 관해 잠재적으로 혼동할 수 있다. 특히, 유사한 패턴 또는 로고를 생성하는 반전(flipping) 홀로그램(낮은 보안, 저비용 보안 요소)은, 각도 의존 반사 패턴을 또한 생성하기 때문에, 훈련되지 않은 소비자가 진위를 잘못 해석하는 것으로 이어질 수 있다.
최근 몇 년 동안 스마트폰을 이용한 다수의 인증 방법이 등장하였다. 그들 대부분은 WO 0225599 A1에 개시된 바와 같이 인간의 눈 해상도 미만이거나, 노이즈에 매우 가까운 신호를 추출하는 인간의 능력을 넘어서는 기하학적 또는 위상학적 정보를 추출하기 위해 또는 WO 2013071960 A1에 개시된 바와 같이 인쇄된 디자인 색상 또는 형상의 약한 변동을 해석하기 위해 스마트폰 카메라의 이미징 기능에 의존한다. 이러한 방법은 식별을 위해 코드화된 정보를 추출하는 이점이 있지만, 반면에 스마트폰 카메라에 부착된 고해상도 인쇄 및/또는 확대 광학 디바이스를 요구한다.
홀로그램을 기반으로 하는, US 2011190920에 개시된 바와 같은, 보안 피처의 비색 분석에 의존하는 또는 패턴 주위의 스마트폰의 증강 현실 지원 방위각 변위 동안 측정된 광학 가변성 패턴의 컬러시프팅 특성을 분석하는, WO 2015052318 A1에 개시된 SICPASMART™와 같은 저해상도 인쇄 피처에 적용가능한 다른 인증 방법이 개발되어 왔다. 이들 방법은, 달성하기 복잡한 마크에 대한 스마트폰 카메라 움직임에 의존한다. 더욱이, 그들은 외부 광 조명에 의존하고 따라서 주변 광 조건(예컨대, 직사광선, 어두운 환경 또는 고도의 색 불균형 조명)에 매우 민감하다.
WO 2012 136902 A1 및 US 20140224879에 개시된 바와 같은 무작위 배향 플레이크, 마이크로-미러, WO 2015193152 A1 또는 US 2016378061에 개시된 바와 같은 홀로그램 또는 엠보싱된 3D 구조와 같은 회절 피처와 같은, 반사 강도의 각도 의존성을 갖는 피처의 다른 인증 방법이 제안되었다. 이들은 추후 분석될 두 개의 이미지를 캡처하기 위해 카메라의 두 각도 위치를 기반으로 한다.
보안 피처의 반사율의 재현 가능한 측정값을 얻기 위해 스마트폰의 카메라와 샘플 조명 양쪽 모두를 제어하는 것은 여전히 어려운 과제이다. 스마트폰 카메라는 일반적으로 통상적인 카메라 사용(예컨대, 풍경 또는 인물 사진)에 적응된 자동 노출 및 초점 알고리즘을 사용하지만 이러한 알고리즘은 자기 유도 마크를 가지는 고반사 마크의 이미징에는 적응되지 않는다. 보안 피처의 조명은, 일반적으로 알려지지 않았고 제어하기 어려운 실내 또는 실외의 주변 조명에서 비롯될 수 있으며 각도 반사율과 같은 자기 유도 마크의 특정 보안 피처의 신뢰할 수 있는 검출을 방해할 수 있다.
따라서, 현재 알려진 스마트폰-기반 인증 기술은 다음을 포함하는 여러 단점을 갖고 있다: 미세 구조의 고해상도 인쇄가 요구된다; 및/또는 색상을 나타내기 위해 복잡한 스마트폰 움직임에 의존하고/하거나 정확한 각도 의존성을 정확하게 인증하기 위해 사용 가능한 정보가 제한되어 있기 때문에 신뢰할 수 없다(예컨대, 종래 기술에서 카메라의 두 각도 위치만이 사용되는 방법)
따라서, 주변광 섭동에 강하고, 고해상도 인쇄 또는 스마트폰의 복잡한 움직임에 의존하지 않고 제어하기 곤란하고 직관적이지 않은 기울기 또는 방위각 위치 또는 회전 움직임을 회피하는, 개선되고 정확하며 신뢰할 수 있는 기술적 솔루션을 공중에게, 그리고 잠재적으로 관련 검사관에게 제안하는 것이 바람직하다.
특히, 주어진 자기 유도 마크를, 다른 하나 또는 다른 기술로 생성된 다른 노출 보안 피처 및 효과를 모방하거나 시뮬레이션 하려 시도하는 다른 기술에 기반한 모조품과 명확하게 구별할 수 있지만 보안 피처 또는 로고 토폴로지를 재현하고 어떤 반사 강도의 각도 의존성을 가지는 인증 방법 및 디바이스가 요구된다.
따라서 본 발명의 목적은, 종래 기술의 단점을 극복하기 위해, 휴대용 디바이스, 바람직하게는 스마트폰을 사용하여, (라벨, 제품 또는 문서와 같은) 기판에 인쇄되거나 부착된 노출 보안 피처로서 사용되는 자기 유도 마크를 인증하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제어가 용이하고, 주변광 변동에 대한 내성이 우수하고 모조품에 대한 높은 구별성과 다른 각도 의존적 반사 마크에 대한 선택성을 가지는, 기판에 적용된 자기 유도 마크를 인증하기 위한 휴대용 디바이스, 바람직하게는 스마트폰을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 광원 및 이미저가 장착된 휴대용 디바이스로 하여금 본 명세서에 설명된 바와 같은 인증 방법을 수행하게 하는 프로세서에 의해 실행가능한 컴퓨터 코드 부분 또는 명령어를 포함하는, 대응하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 제공하는 것이다.
일 양태에 따르면 본 발명은, 가시광선을 전달하도록 동작 가능한 광원, 이미저, 프로세서 및 메모리가 장착된 휴대용 디바이스를 사용하여, 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 재료의 평면 층을 가지는 구역을 포함하는, 기판 상의 자기 유도 마크를 인증하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은:
- 상기 자기 유도 마크의 상기 구역 위에 주어진 거리(L)에 상기 휴대용 디바이스의 상기 이미저를 배치하는 단계;
- 상기 마크의 상기 구역을 상기 광원으로 조명하고, 상기 이미저를 상기 평면 층에 평행한 방향으로 상기 자기 유도 마크 위에서 이동시킴으로써, 상기 구역에 대해 대응하는 별개의 관찰 각도 θ에서 각각의 상이한 디지털 이미지를 위해 상기 이미저를 사용하여 상기 조명된 구역의 복수의 디지털 이미지를 촬상하는 단계;
- 각각의 디지털 이미지에 대해, 상기 안료 입자에 의해 반사되고 대응하는 관찰 각도 θ에서 상기 이미저에 의해 수집된 광의 대응하는 평균 강도 I를 프로세서에 의해 계산하는 단계;
- 반사 광 강도 곡선 I(θ)를 획득하기 위해, 상기 반사 광의 계산된 평균 강도 및 대응하는 관찰 각도를 저장하는 단계;
- 상기 저장된 반사 광 강도 곡선 I(θ)를 상기 자기 유도 마크에 대한 저장된 기준 반사 광 강도 곡선 Iref(θ)와 비교하는 단계; 및
- 상기 비교의 결과에 기초하여, 상기 자기 유도 마크가 진짜(genuine)인지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 양태에 따르면, 상기 휴대용 디바이스의 이미저는 카메라, 바람직하게는 스마트폰 카메라이다. 특히, 이 방법은 스마트폰 카메라의 기하학적 배열 및 스마트폰 본체의 특정 위치에 대한 카메라에의 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자에 의한 플래시 광의 반사를 선택적으로 얻을 수 있도록 허용하는 내장 플래시 광의 이점을 이용한다. 이 위치는 정확한 입자의 배향 각도에 대한 지식 및 제어, 카메라 배율 및 플래시와 카메라 사이 거리 및 규정된 카메라와 마크 사이 거리에 대한 지식에 의해 미리 결정된다.
이러한 방식으로, 주어진 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자 배향 각도를 가지는 자기 유도 마크는, 예를 들어 홀로그램 필름 또는 마이크로-미러-기반 디자인에 기초하는, 상이한 입자의 배향 각도를 가지는 다른 마크 또는 유사한 효과를 생성하는 마크와 정확하게 구별될 수 있다. 카메라와 관련하여 잘 알려진 위치를 가지는 플래시 조명을 사용하면 주변 조명이 측정에 미치는 영향을 줄이고 인증의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 적절한 그래픽 사용자 인터페이스는 정확한 위치에 스마트폰을 정확하게 위치시키기 위한 스마트폰 디스플레이 상의 타깃과 같은 안내를 사용자에게 제공한다. 그 다음, 스마트폰을 미리 정해진 거리에서 마크의 평면과 평행하게 스마트폰을 이동시키면서 플래쉬 라이트를 켜고 자기 유도 마크의 이미지의 시퀀스가 획득된다. 그 다음, 이 이미지 시퀀스는 상기 마크 또는 상기 마크의 일부를 포함하는 마크 또는 국부적인 강도 패턴으로부터 반사 영역을 추출하기 위해 이미지 처리 알고리즘에 의해 분석된다. 예를 들어 이미지 처리 알고리즘은, 자기 유도 마크의 특정 디자인에 대응하는 이미지의 적어도 하나의 미리 결정된 영역(구역)으로부터 강도 값의 추출을 포함하며, 여기서 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자로부터의 반사 강도는 주어진 보안 이미지 디자인 및 이미지에 대한 스마트폰의 위치에 대해 예상되거나 그렇지 않다. 위치(따라서 관찰 각도)의 함수로서 이러한 구역의 강도 값(레벨)에 대한 기준은, 자기 유도 마크가 진품인지의 여부를 결정하는 데 사용된다. 일 실시예에서, 저장된 반사 광 강도 곡선 I(θ)는 상기 이미지에 대한 저장된 기준 반사 광 강도 곡선 Iref(θ)와 비교되고, 자기 유도 마크가 진품인지 여부를 결정하는 것은 비교의 결과, 즉, 주어진 허용오차 기준 내에서 곡선의 매칭에 기초한다. 바람직하게는, 상기 자기 유도 마크에 대한 기준 반사 광 강도 곡선 Iref(θ)는 휴대용 디바이스의 메모리 또는 임의의 통신 수단을 통해 휴대용 디바이스에 접속 가능한 원격 서버에 저장된다.
본 발명의 다른 양태에서, 방법은, 반사 광 강도 곡선 I(θ)의 변화율을 계산하여 곡선의 강도 피크의 대응하는 값 및 각도 값을 결정하는 단계; 계산된 각도 값 및 강도 피크 값을 상기 자기 유도 마크에 대해 저장된 기준 각도 값 및 강도 피크 값과 각각 비교하는 단계를 포함한다. 이 경우, 자기 유도 마크가 진짜인지 여부를 결정하는 것은 상기 비교의 결과에 더 기초한다. 바람직하게는, 상기 자기 유도 마크에 대한 기준 각도 값 및 강도 피크 값은 휴대용 디바이스의 메모리 또는 임의의 통신 수단을 통해 휴대용 디바이스에 접속 가능한 원격 서버에 저장된다.
환언하면, 반사 강도 프로파일은 위치(각도 변동과 동등)의 함수로서 추출될 수 있으며, 인증 기준으로서 사용될 수 있는 (프로파일 폭, 피크 위치, 스큐(skew), 비대칭, 변곡점(들) 및 다른 피처와 같은) 추가적인 특정 정보를 포함하는 각도 반사율 프로파일로 변환될 수 있다. 프로파일은 자기 유도 마크에 특정한 프로파일의 피처를 사용하는 인증 규칙을 정의하기 위해 기계 학습 알고리즘(예컨대, 결정 트리)에 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 방법은, 획득된 디지털 이미지로부터 자기 유도 마크의 상기 구역에 대한 반사광 강도의 분산을 계산하는 단계와, 계산된 분산을 상기 이미지에 대한 분산의 기준 값과 비교하는 단계를 더 포함하며, 자기 유도 마크가 진짜인지 여부를 결정하는 단계는 상기 비교의 결과에 더 기초한다. 바람직하게는, 상기 자기 유도 마크에 대한 분산의 기준 값은 휴대용 디바이스의 메모리에 또는 임의의 통신 수단을 통해 휴대용 디바이스에 접속 가능한 원격 서버에 저장된다.
램버시안 (대칭) 반사/산란 거동을 생성하는 일부 기준 배경 인쇄 영역은 또한, 강도 교정을 행하고 잠재적인 조사 불균일성(irradiation non-uniformity), 샘플까지의 가변 거리로 인한 조명의 변화, 또는 (게인 또는 노출 시간 등과 같은) 이미지 획득 파라미터의 변화를 설명하는 데 사용될 수 있다.
알려진 형상 및 치수의 기하학적 기준 패턴은 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자의 이미지 근처 또는 위에 인쇄되어 기판 상에서 자기 유도 마크를 찾고, 원근 교정을 수행하고, 그리고 스캔하는 동안 기판에 대한 스마트폰 거리 또는 기울기의 작은 변동을 교정할 수 있다.
따라서 방법은, 기하학적 기준 패턴을 판독하는 단계를 더 포함하고, 상기 기하학적 기준 패턴은 상기 자기 유도 마크의 구역과 적어도 부분적으로 중첩하고 인코딩된 문자 숫자식(alphanumeric) 데이터, 1차원 바코드, 2차원 바코드, QR 코드 또는 데이터매트릭스와 같은 인코딩된 마크의 형태이다. 또한 이것은, 추적 가능성 목적을 위한 보안 마크의 식별을 허용한다. 기하학적 기준 패턴은 조명 광의 비경면 반사(nonspecular reflection)에 대응하는 특정 각도 값에서만 완전히 판독할 수 있으므로 구역이 균일한 배경으로 나타나고, 따라서 디바이스가 패턴을 디코딩할 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 자기 유도 마크의 적어도 하나의 구역은 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하며, 이들은 서로 평행하다. 따라서 상기 구역은, 기판에 대한 법선에 대해 실질적으로 비대칭인 반사 강도 프로파일을 생성하는 노출 보안 피처를 나타낸다. 이 배향 패턴은 베네시안-블라인드 효과(Venetian-blind effects)로 알려져 있으며, 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자는 자기 축이 서로 평행하고 평면에 평행하며, 상기 평면은 상기 입자가 적용되는 기판과 평행하지 않다. 특히, 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자가 서로 평행하고 그 입자가 적용된 기재의 평면에 대해 적어도 30°의 안료 입자 평면의 실질적으로 동일한 앙각(elevation angle)을 갖는 광학 효과. 베네시안-블라인드 효과를 생성하는 방법은 예를 들어 US 8,025,952 및 EP 1 819 525 B1에 개시되어 있다.
대안적으로 또는 추가로, 자기적으로 배향된 마크는 하나의 제1 방향으로 상호 평행한, 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 제1 구역, 및 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 가지는 제2 구역을 포함한다. 이 배향 패턴으로 얻어지는 효과는 플립플롭 효과로 알려져 있으며, 여기서 마크는 전이(transition)에 의해 분리된 제1 부분과 제2 부분을 포함하며, 여기서 입자는 제1 부분의 제1 평면과 평행하게 정렬되고 제2 부분의 입자는 제2 평면에 평행하게 정렬된다. 플립플롭 효과를 생성하는 방법은 예를 들어 EP 1 819 525 B1 및 EP 1 819 525 B1에 개시되어 있다. 이 경우에, 바람직하게 이미지 처리 알고리즘은 이미지(예를 들어, 비디오) 시퀀스 동안 스마트폰에 대한 이미지의 위치의 함수로서 자기 유도 마크의 2개의 미리 결정된 구역으로부터 강도 값의 추출을 포함한다. 특히, 이미지의 위치의 함수로서 자기 유도 마크의 두 구역 각각에서 강도 변화율이 추출된다.
다른 양태에서 본 발명은, 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 재료의 평면 층을 가지는 구역을 포함하는, 기판 위의 자기 유도 마크를 인증하기 위한 휴대용 디바이스를 제공하며, 상기 디바이스는:
가시광선을 전달하도록 동작 가능하고 자기 유도 마크의 구역을 조명하는 광원,
상기 평면 층에 실질적으로 평행한 방향으로 자기 유도 마크 위에서 이동하면서, 상기 구역에 대해 대응하는 별개의 관찰 각도 θ에서 각각의 상이한 이미지에 대해, 상기 조명된 구역의 복수의 디지털 이미지를 촬상하도록 동작 가능한 이미저,
반사 광 강도 곡선 I(θ)를 획득하기 위해, 반사 광의 계산된 평균 강도 및 대응하는 관찰 각도를 저장하기 위한 메모리, 및
저장된 반사 광 강도 곡선 I(θ)를 상기 마크에 대한 저장된 기준 반사 광 강도 곡선 Iref(θ)와 비교하고, 비교의 결과에 기초하여 상기 자기 유도 마크가 진짜인지 여부를 결정하도록 동작 가능한 프로세서를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에서, 프로세서는 각도 값 및 상기 곡선의 강도 피크의 대응하는 값을 결정하기 위해 반사 광 강도 곡선 I(θ)의 변화율을 계산하고, 계산된 각도 값 및 강도 피크를 상기 마크에 대한 저장된 기준 각도 값 및 강도 피크 값과 각각 비교하고, 상기 자기 유도 마크가 진짜인지 여부의 결정이 상기 비교의 결과에 더 기초하도록 동작 가능하다.
본 발명의 다른 양태에서, 프로세서는 상기 획득된 디지털 이미지로부터 상기 자기 유도의 상기 구역에 대한 상기 반사 광 강도의 분산을 계산하고, 계산된 분산을 상기 마크에 대한 분산의 기준 값과 비교하고, 상기 자기 유도 마크가 진짜인지 여부의 결정이 상기 비교의 결과에 더 기초하도록 동작 가능하다.
본 발명의 다른 양태에서, 디바이스는 기하학적 기준 패턴을 판독하도록 추가로 동작 가능하며, 기하학적 기준 패턴은 자기 유도의 구역과 적어도 부분적으로 중첩하고 인코딩된 문자 숫자식 데이터, 1차원 바코드, 2차원 바코드, QR 코드 또는 데이터매트릭스로부터 선택된 인코딩된 마크의 형태이다.
본 발명의 다른 양태에서, 휴대용 디바이스는 스마트폰 또는 태블릿이다.
다른 양태에서 본 발명은, 가시광선을 전달하도록 동작 가능한 광원 및 이미저가 장착된 휴대용 디바이스로 하여금 본 명세서에 설명된 바와 같은 마크를 인증하는 방법을 수행하게 하는, 프로세서에 의해 실행가능한 컴퓨터 코드 부분 또는 명령어를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 제공한다.
본 발명은 이하에서 첨부 도면을 참조하여 더욱 완전하게 설명될 것이며, 도면에는 본 발명의 두드러진 양태 및 특징이 도시되어 있으며, 이들은 제한적인 것이 아니다.
도 1은, 마크에 대한 위치에 따른 입자 반사(또는 아님)로 인해 스마트폰에 의한 자기 유도 마크의 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형(platelet-shaped) 자성 또는 자화성 안료 입자를 검출하는 개략도이다.
도 2는, 스마트폰과 평행한 평면에서 그리고 스마트폰으로부터 고정된 거리에서 스캔된 샘플과 스마트폰을 사용한 측정 설정의 일례이다.
도 3은, 강도 프로파일의 그래픽 표현과 함께 알려진 스마트폰에서 샘플까지의 거리에 대한 조명/관찰의 각도 및 이미지의 세트에서 자기 유도 마크의 위치를 나타낸다.
도 4는, 이미지의 시퀀스로부터 추출된 자기 유도 마크의 강도 및 상대 강도 프로파일을 나타낸다.
도 5는, 두 반대 방향으로 자기 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 가지는 자기 유도 마크의 개략도이다.
도 6은, 자기 유도 마크의 상이한 구역(이들 두 구역은 또한 적어도 부분적으로 중첩할 수 있음)에서 두 상이한 배향으로 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 함유하는, 본 발명의 일 실시예의 특정 인쇄 디자인을 나타낸다.
도 7은, 자기적으로 유도된 상이한 구역에서 두 상이한 배향으로 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 함유하는, 본 발명의 일 실시예의 특정 인쇄 디자인을 나타낸다.
도 8은, 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이 2개의 상이한 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자 배향을 가지는 자기 유도 마크 위의 스마트폰 위치를 이들 두 위치에서 얻어진 이미지 프레임과 함께 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는, 자기 유도 마크의 90° 회전의 효과, 또는 마크의 평면에서 스마트폰, 및 스크린 상의 안내 타깃의 개략도이다.
도 10은, E 방향으로 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자(입자 1) 및 입자 1에 대하여 90°에서, S 방향으로 배향된 다른 부류의 입자(입자 2)를 가지는 자기 유도 마크의 개략도이다.
도 11은, 위치에 대한 강도 프로파일, 그의 1차 도함수 및 2차 도함수의 그래픽 표현이다.
도 12는, 개별적인 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자 반사를 보여주는 스마트폰과 관련하여, 일 특정 위치에서 자기 유도 마크의 강도 단면을 나타내는 그래픽 표현이다.
도 13은, 상대적 강도 및 분산의 유사한 거동을 보여주는 이미지의 세트에서 자기 유도 마크의 위치의 함수로서 강도의 분산 및 상대적 강도의 프로파일의 그래픽 표현이다.
도 14는, 다양한 마크의 강도 프로파일의 그래픽 표현이다. 자기 유도 마크 프로파일은 축에 대한 비대칭에 의해 다른 마크와의 현저한 차이를 명확하게 보여준다. 상대 강도 프로파일 A는 자기 유도 마크에 관한 것이고, 상대 강도 프로파일 B는 비자성 컬러시프팅 판상형의 안료 입자로 만들어진 컬러시프팅 패턴이고, 상대 강도 프로파일 C는 은 금속 입자를 포함하는 잉크로 만들어진 패턴이고, 강도 프로파일 D는 단순한 종이에 관한 것이다.
도 15a 및 15b는, 자기 유도 마크, 홀로그램 및 마이크로-미러를 포함하는 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 함유하는 다양한 유형의 마크에 대한 상대 강도 및 분산 프로파일의 예를 나타낸다.
도 16은, 자기 유도 마크의 다양한 실시예를 나타낸다.
도 17은, 자기 유도 마크를 QR 코드와 통합하는 다양한 피처를 나타낸다.
다음에서, 본 개시의 다양한 실시예를 설명함에 있어 도면을 참조할 것이다. 이 설명은 본 개시의 실시예의 개념을 보다 잘 이해시키는 역할을 하며 일반적인 개념의 특정 바람직한 수정을 가리킨다.
본 발명의 주요 이점은 강력하고 신뢰성 있게 인증되기 위해 자기 유도 마크의 일부 특이성을 필요로 한다는 점에 유의해야 하며, 즉;
국부 반사율의 예리한 각도 의존성이 존재해야 한다;
각도 의존성은 마크 축에 대한 법선에 대해 방위각에 있어 비대칭이어야 한다;
각도 의존성은 마킹 프로세스에 의해 양호하게 제어될 수 있어야 하며 반사 요소의 상호 평행 정렬(co-parallel alignment)에 의해 결정된다;
배경 및 마크 주변 또한 제어되어야 한다.
이러한 요구조건은 은행권(banknote), 라벨 및 납세필 인지(tax stamp), 또는 여권, 수표 또는 신용 카드와 같은 보안 문서에 대한 보안 인쇄의 다양한 적용에서 노출 피처로서 당업계에서 사용되는 보안 피처의 여러 후보에 의해 충족될 수 있다. 이러한 후보의 주요 예는 다음과 같다.
(A) 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 자기 유도 마크;
(B) 금속 기판 또는 필름에 대해 엠보싱 처리된 마이크로-미러의 배열;
(C) 반사 패턴 위에 마스크를 갖는 어레이에서의 마이크로-렌즈 배열;
(D) 홀로그래픽 포일(foil) 또는 엠보싱 처리된 회절 구조와 같은 회절 구조.
1-차원 입자로서 고려될 수 있는 니들-형상의 안료 입자들과는 대조적으로, 판상형의 안료 입자들은 그 치수들의 종횡비가 크기 때문에 2-차원 입자이다. 판상형의 안료 입자들은 X 및 Y 치수가 Z 치수보다 상당히 크다는 점에서 2-차원적 구조로 고려될 수 있다. 판상형의 안료 입자들은 당업계에서 회전 타원체(oblate) 입자 또는 플레이크로(flakes)서 지칭되기도 한다. 이러한 안료 입자들은 안료 입자들을 가로지르는 가장 긴 치수에 대응하는 주축(X)과, X에 수직이면서 상기 안료 입자들 내에 놓이는 제2 축(Y)으로 묘사될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 자기 유도 마크는 그 형상 때문에 비-등방성 반사율(non-isotropic reflectivity)을 갖는 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 “비-등방성 반사율”이라는 용어는 제1 각도로 입사하는 방사선이 입자에 의해 특정(관찰) 방향(제2 각도)으로 반사되는 비율이 입자들의 배향에 대한 함수임을 나타내며, 이는 즉 제1 각도에 대한 입자들의 배향의 변화가 관찰 방향에 대한 반사의 크기를 다르게 할 수 있음을 나타낸다. 바람직하게는, 본 명세서에서 설명되는 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들은, 입자의 배향의 변화가 그 입자에 의한 반사를 특정 방향으로 변화시키도록, 약 200 내지 약 2500nm, 보다 바람직하게는 약 400 내지 약 700nm 범위 중 일부 또는 전체 파장의 입사 전자기 방사선에 대해 비-등방성 반사율을 갖는다. 따라서, 단위 표면적당(예를 들어, ㎛2당) 고유 반사율이 판상형의 입자의 전체 표면에 걸쳐 균일한 경우에도, 입자의 반사율은 그 형상 때문에 비-등방성이므로, 입자의 관찰 가능한 구역은 관찰되는 방향에 따라 달라진다. 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이, 종래의 안료 입자들은 입자 배향과는 독립적으로 동일한 색상 및 반사율을 나타내는 반면에, 본 명세서에서 설명되는 자성 또는 자화성 안료 입자들은 입자 배향에 따라 달라지는 반사 또는 색상, 또는 반사와 색상을 나타낸다는 점에서, 본 명세서에서 설명되는 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들은 종래의 안료와는 상이하다.
본 명세서에서 설명되는 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들의 예시로는 예컨대 코발트(Co), 철(Fe), 가돌리늄(Gd), 또는 니켈(Ni)과 같은 자성 금속; 및 철, 크로뮴, 코발트 또는 니켈의 자성 합금 중 하나 이상으로부터 만들어지는 자성 층(M)을 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 이때 상기 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들은 하나 이상의 추가적인 층을 포함하는 다층 구조일 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 추가 층은 플루오린화 마그네슘(MgF2), 산화 규소(SiO), 이산화 규소(SiO2), 산화 티타늄(TiO2), 및 산화 알루미늄(Al2O3)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 것으로부터 독립적으로 제조되는 층(A)들; 또는 금속 및 금속 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 바람직하게는 반사성 금속 및 반사성 금속 합금으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 보다 바람직하게는 알루미늄(Al), 크로뮴(Cr), 및 니켈(Ni)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 것으로부터, 그리고 더욱 바람직하게는 알루미늄(Al)으로부터 독립적으로 만들어지는 층(B); 또는 전술된 것과 같은 하나 이상의 층(A)과 전술된 것과 같은 하나 이상의 층(B)의 조합이다. 전술된 다층 구조의 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들의 일반적인 예시는, A/M 다층 구조, A/M/A 다층 구조, A/M/B 다층 구조, A/B/M/A 다층 구조, A/B/M/B 다층 구조, A/B/M/B/A 다층 구조, B/M 다층 구조, B/M/B 다층 구조, B/A/M/A 다층 구조, B/A/M/B 다층 구조, B/A/M/B/A 다층 구조를 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 이때 층(A), 자성체 층(M), 및 층(B)은 전술된 것들로부터 선택된다.
일 실시예에 따르면, 본 명세서에서 설명되는 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들의 적어도 일부는 유전체/반사체/자성체(magnetic)/반사체/유전체 다층 구조 및 유전체/반사체/유전체/자성체/반사체/유전체 다층 구조이며, 이때 본 명세서에서 설명되는 반사체 층은 금속 및 금속 합금으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 바람직하게는 반사성 금속 및 반사성 금속 합금으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 보다 바람직하게는 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt), 주석(Sn), 티타늄(Ti), 파라듐(Pd), 로듐(Rh), 니오븀(Nb), 크로뮴(Cr), 니켈(Ni), 및 이들의 합금으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 더욱 더 바람직하게는 알루미늄(Al), 크로뮴(Cr), 니켈(Ni) 및 이들의 합금으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 것으로부터, 보다 더 바람직하게는 알루미늄(Al)으로부터 독립적이고 바람직하게 만들어지며, 유전체 층은 플루오린화 마그네슘(MgF2), 플루오린화 알루미늄(AlF3), 플루오린화 세륨(CeF3), 플루오린화 란타늄(LaF3), 나트륨 알루미늄 플루오르화물(예를 들어, Na3AlF6), 플루오린화 네오디움(NdF3), 플루오린화 사마륨(SmF3), 플루오린화 바륨(BaF2), 플루오린화 칼슘(CaF2), 플루오린화 리튬(LiF)과 같은 플루오린화 금속, 및 산화 규소(SiO), 이산화규소(SiO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 금속 산화물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 보다 바람직하게는, 플루오린화 마그네슘(MgF2)과 이산화규소(SiO2)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 것으로부터, 보다 더 바람직하게는 플루오린화 마그네슘(MgF2)으로부터 독립적이고 바람직하게 만들어지며, 자성체 자성체 층은 바람직하게는 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co); 및/또는 니켈(Ni), 철(Fe), 크로뮴(Cr) 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 합금; 및/또는 니켈(Ni), 철(Fe), 크로뮴(Cr), 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 산화물을 포함한다. 대안적으로, 본 명세서에서 설명되는 유전체/반사체/자성체/반사체/유전체 다층 구조는 인체 건강 및 환경에 안전한 것으로 고려되는 다층 안료 입자들일 수 있으며, 상기 자성체 층은 약 40wt% 내지 약 90wt%의 철, 약 10wt% 내지 약 50wt%의 크로뮴, 및 약 0wt% 내지 약 30wt%의 알루미늄을 포함하는 실질적으로 니켈-프리(nickel-free) 조성을 갖는 자성 합금을 포함한다. 유전체/반사체/자성체/반사체/유전체 다층 구조를 갖는 특히 적절한 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들은 MgF2/Al/자성체/Al/MgF2를 포함하지만, 이에 국한되지는 않으며, 이때 자성체 층은 철을 포함하고, 바람직하게는 철과 크로뮴의 자성 합금 또는 혼합물을 포함한다.
대안적으로, 본 명세서에서 설명되는 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들은 부분 반사성 판상형의 컬러시프팅(colorshifting) 자성 또는 자화성 안료 입자들, 특히 자성 박막 간섭 안료 입자들일 수 있다. 예컨대 안료 입자, 잉크, 코팅 또는 층과 같은 컬러시프팅 요소(당 업계에서는 고니오크로매틱(goniochromatic) 요소로 지칭되기도 함)는 보안 인쇄 분야에서 관찰-각도 또는 입사-각도 의존적 색상을 나타내는 것으로 알려져 있으며, 일반적으로 사용 가능한 컬러 스캔, 인쇄 및 복사 사무 설비에 의해 위조 및/또는 불법 재생산되는 것으로부터 보안 문서를 보호하기 위해 사용된다.
자성 박막 간섭 안료 입자들이 통상의 기술자에게 알려져 있으며, 예를 들어, US 4,838,648; WO 2002/073250 A2; EP 0 686 675 B1; WO 2003/000801 A2; US 6,838,166; WO 2007/131833 A1; EP 2 402 401 A1 및 이들에 인용되는 문헌들에 개시되어 있다. 바람직하게는, 자성 박막 간섭 안료 입자들은 5-층 패브리-페롯(Fabry-Perot) 다층 구조를 갖는 안료 입자들 및/또는 6-층 패브리-페롯 다층 구조를 갖는 안료 입자들 및/또는 7-층 패브리-페롯 다층 구조를 갖는 안료 입자들을 포함한다.
바람직한 5-층 패브리-페롯 다층 구조는 흡수체/유전체/반사체/유전체/흡수체 다층 구조로 구성되며, 이때 반사체 및/또는 흡수체 또한 자성체 층이고, 바람직하게는 반사체 및/또는 흡수체는 니켈, 철, 및/또는 코발트, 및/또는 니켈, 철, 및/또는 코발트를 포함하는 자성 합금, 및/또는 니켈(Ni), 철(Fe), 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 산화물을 포함하는 자성체 층이다.
바람직한 6-층 패브리-페롯 다층 구조는 흡수체/유전체/반사체/자성체/유전체/흡수체 다층 구조로 구성된다.
바람직한 7-층 패브리-페롯 다층 구조는 예컨대 US 4,838,648에 개시되어 있는 바와 같이, 흡수체/유전체/반사체/자성체/반사체/유전체/흡수체 다층 구조로 구성된다.
바람직하게는, 본 명세서에서 설명되는 패브리-페롯 다층 구조의 반사체 층은 예컨대 전술된 것들과 같은 하나 이상의 재료로부터 독립적으로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 패브리-페롯 다층 구조의 유전체 층은 예컨대 전술된 것들과 같은 하나 이상의 재료로부터 독립적으로 만들어질 수 있다.
바람직하게는, 흡수체 층은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 파라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 철(Fe), 주석(Sn), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 니오븀(Nb), 크로뮴(Cr), 니켈(Ni), 이들의 금속 산화물, 이들의 금속 황화물, 이들의 금속 탄화물, 및 이들의 금속 합금으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 보다 바람직하게는 크로뮴(Cr), 니켈(Ni), 이들의 금속 산화물, 및 이들의 금속 합금으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 그리고 더욱 더 바람직하게는 크로뮴(Cr), 니켈(Ni), 및 이들의 금속 합금으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 것으로부터 독립적으로 만들어진다.
바람직하게는, 자성체 층은 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co); 및/또는 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성체 합금; 및/또는 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성체 산화물을 포함한다. 7-층 패브리-페롯 구조를 포함하는 자성 박막 간섭 안료 입자들이 선호될 때, 자성 박막 간섭 안료 입자들이 Cr/MgF2/Al/Ni/Al/MgF2/Cr 다층 구조로 구성되는 7-층 패브리-페롯 흡수체/유전체/반사체/자성체/반사체/유전체/흡수체 다층 구조를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
본 명세서에서 설명되는 자성 박막 간섭 안료 입자들은 인체 건강 및 환경에 안전한 것으로 고려되고, 예를 들어 5-층 패브리-페롯 다층 구조, 6-층 패브리-페롯 다층 구조, 및 7-층 패브리-페롯 다층 구조에 기반하는 다층 안료 입자들일 수 있으며, 이때 상기 안료 입자들은 약 40wt% 내지 약 90wt%의 철, 약 10wt% 내지 약 50wt%의 크로뮴, 그리고 약 0wt%내지 약 30wt%의 알루미늄을 포함하는 실질적으로 니켈-프리인 조성을 갖는 자성체 합금을 포함하는 하나 이상의 자성체 층을 포함한다. 인체 건강 및 환경에 안전한 것으로 고려되는 다층 안료 입자들의 일반적인 예시는 본 명세서에 그 전체가 참조로서 포함되는 EP 2 402 401 A1에서 찾을 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 유전체/반사체/자성체/반사체/유전체 다층 구조, 본 명세서에서 설명되는 흡수체/유전체/반사체/유전체/흡수체 다층 구조, 본 명세서에서 설명되는 흡수체/유전체/반사체/자성체/유전체/흡수체 다층 구조, 그리고 본 명세서에서 설명되는 흡수체/유전체/반사체/자성체/반사체/유전체/흡수체 다층 구조는 통상적으로, 웹 상에 요구되는 상이한 층들의 종래 증착 기법에 의해 제조된다. 예를 들어, 물리 기상 증착법(PVD), 화학 기상 증착법(CVD), 또는 전해 증착법에 의해 희망하는 개수의 층을 증착하고 나면, 적절한 용매에서 릴리스 층(release layer)을 용해함으로써 또는 웹으로부터 재료를 박리(stripping)함으로써 층들의 스택이 웹으로부터 제거된다. 그렇게 획득된 재료는 그 다음 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들로 분해(break down)되며, 이는 요구되는 크기의 안료 입자들을 획득하기 위해 그라인딩, 밀링(예컨대 제트 밀링 공정) 또는 임의의 적절한 방법에 의해 추가적으로 처리되어야 한다. 결과품은 파손된 모서리, 불규칙적 형상, 및 상이한 종횡비를 갖는 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들로 구성된다. 적절한 안료 입자들의 준비에 관한 추가적인 정보는 예를 들어, 본 명세서에 참조로서 전체가 포함되는 EP 1 710 756 A1 및 EP 1 666 546 A1에서 찾을 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 자기 유도 마크는, 기판 상에 본 명세서에서 설명되는 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들을 포함하는 코팅 조성물을 적용하는 단계; 코팅 조성물을 자기장-생성 디바이스의 자기장에 노출시키는 단계로, 이러한 노출로 인해 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들 중 적어도 일부를 배향시키는, 자기장 노출 단계; 및 안료 입자들을 그들의 채택된 위치 및 배향에 고정하도록, 코팅 조성물을 경화하는 단계를 포함하는 공정에 의해 준비된다. 코팅 조성물과 함께 처리되는 이들 단계에 대한 상세한 설명은 다음의 특허 문헌 및 그 안의 관련 참조 문헌에서 찾을 수 있다: US 2016176223 및 US 2003170471.
본 명세서에서 설명되는 적용 단계는 바람직하게는 스크린 인쇄, 로토 그라비어(rotogravure) 인쇄 및 플렉소그래피(flexography) 인쇄로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 인쇄 공정에 의해 수행된다. 이러한 공정들은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으며, 예를 들어, Delmar Thomson Learning 사 출판, J.M. Adams 및 P.A. Dolin 저, Printing Technology 5번째 에디션의 p 293, 332, 및 352에 설명되어 있다.
기판 상의 코팅 조성물의 적용에 후속하여, 그와 부분적으로 동시에, 또는 동시에, 희망하는 배향 패턴에 따른 배향을 위해 외부 자기장의 이용에 의해 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들이 배향된다. 이렇게 획득된 배향 패턴은 임의의 패턴일 수 있다.
예를 들어, US 6,759,097, EP 2 165 774 A1, 및 EP 1 878 773 B1에 개시되어 있는 다양한 방법에 의해 매우 다양한 자기 유도 마크가 생성될 수 있다. 롤링-바 효과로 공지되어 있는 광 효과도 생성될 수 있다. 롤링-바 효과는 이미지가 관찰 각도에 대해 기울어지면 이동(“롤”)하는 것처럼 보이는 하나 이상의 대조 밴드(contrasting band)를 나타내며, 상기 광 효과는 자성 또는 자화성 안료 입자들의 특정 배향에 기반하며, 상기 안료 입자들은 볼록한 곡률(당 업계에서는 네거티브 만곡 배향으로 지칭되기도 함) 또는 오목한 곡률(당 업계에서는 포지티브 만곡 배향으로 지칭되기도 함)을 따라 만곡된 방식으로 정렬된다. 롤링-바 효과를 생성하는 방법은 예를 들어 EP 2 263 806 A1, EP 1 674 282 B1, EP 2 263 807 A1, WO 2004/007095 A2, 및 WO 2012/104098 A1에 개시되어 있다. 무빙-링 효과(moving-ring effect)로서 공지되어 있는 광 효과가 생성될 수도 있다. 무빙-링 효과는 상기 광학 효과 층의 기울기 각도에 따라 임의의 x-y 방향으로 이동하는 것처럼 보이는 깔때기, 원뿔, 보울(bowl), 원, 타원, 및 반구와 같은 물체의 광학적 환영 이미지로 구성된다. 무빙-링 효과를 생성하는 방법은 예를 들어, EP 1 710 756 A1, US 8,343,615, EP 2 306 222 A1, EP 2 325 677 A2, WO 2011/092502 A2 및 US 2013/084411에 개시되어 있다.
베네시안-블라인드(Venetian-blind) 효과로서 알려져 있는 광학 효과가 생성될 수 있다. 베네시안-블라인드 효과는 자기 축이 서로에 대해 평행하고 평면에 대해 평행한 안료 입자들을 갖는 부분을 포함하며, 상기 평면은 신원 문서 기판에 평행하지 않다. 특히, 광학 효과는, 안료 입자들이 서로에 대해 평행하고 안료 입자들이 적용되는 기판의 평면에 대해 안료 입자 평면들의 양의(positive) 앙각을 갖는다. 베네시안-블라인드 효과는, 특정 관찰 방향을 따라서는 안료 입자들이 아래에 있는 기판 표면으로의 가시성을 제공하여 기판 표면 상에 또는 내에 존재하는 표시 또는 다른 피처가 관찰자에게 명확해지도록 하고, 다른 관찰 방향을 따라서는 이러한 가시성을 방해하도록 배향되는 안료 안료들을 포함한다. 베네시안-블라인드 효과를 생성하는 방법은 예를 들어, US 8,025,952 및 EP 1 819 525 B1에 개시되어 있다.
플립-플롭 효과(당 업계에서는 스위칭 효과로서 지칭되기도 함)로서 알려져 있는 광학 효과가 생성될 수 있다. 플립-플롭 효과는 전이에 의해 분리되어 있는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 제1 부분에서 안료 입자들은 제1 평면에 대해 평행하게 정렬되고, 제2 부분에서 안료 입자들은 제2 평면에 대해 평행하게 정렬된다. 플립-플롭 효과를 생성하는 방법은 예를 들어 EP 1 819 525 B1 및 EP 1 819 525 B1에 개시되어 있다. 특정 적절한 배향 패턴들은 전술된 베네시안-블라인드 효과 및 플립-플롭 효과를 포함한다.
본 명세서에서 설명되는 자기 유도 마크를 생산하는 공정은, 단계 b)와 부분적으로 동시에 또는 단계 b)와 동시에, 자기 유도 마크를 형성하기 위해 부분적으로 반사성인 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들을 희망하는 패턴의 채택된 위치 및 배향에 고정하기 위해 코팅 조성물을 경화시켜 코팅 조성물을 제2 상태로 전환시키는 단계 c)를 포함한다. 이러한 고정에 의해, 고체 코팅 또는 층이 형성된다. “경화”라는 용어는 기판 표면에 밀착(adhere)되는 본질적으로 고체인 재료가 형성되는 방식으로, 선택적으로 존재하는 가교제, 선택적으로 존재하는 중합 개시제, 및 선택적으로 존재하는 추가적인 첨가제를 포함하는, 적용된 코팅 조성물 내 바인더 성분을 건조 또는 응고, 반응, 큐어링(curing), 가교 처리 또는 중합 처리하는 것을 포함한 공정을 지칭한다. 전술한 바와 같이, 경화 단계는 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들도 포함하는 코팅 조성물에 포함되는 재료에 따라 다른 수단 또는 공정을 이용하여 수행될 수 있다. 경화 단계는 일반적으로, 지지 표면에 밀착되는 실질적으로 고체인 재료가 형성되도록 코팅 조성물의 점도를 증가시키는 임의의 단계일 수 있다. 경화 단계는 예컨대 용매와 같은 휘발성 성분의 증발 및/또는 수분 증발(예를 들어, 물리적 건조)에 기반한 물리 공정을 포함할 수 있다. 이때, 열풍이나 적외선, 또는 열풍과 적외선의 조합이 사용될 수 있다. 대안적으로, 경화 공정은 코팅 조성물에 포함되는 바인더 및 선택적인 개시제 화합물 및/또는 선택적인 가교 화합물의 예컨대 큐어링, 중합 처리 또는 가교 처리와 같은 화학 반응을 포함할 수 있다. 이러한 화학 반응은 물리적 경화 공정에 대해 전술한 바와 같이 열이나 IR 조사에 의해 개시될 수 있지만, 바람직하게는 UV 광 방사 큐어링(이하, UV-Vis큐어링으로 지칭됨) 및 전자 빔 방사 큐어링(E-빔 큐어링)을 포함한(이에 국한되지는 않음)방사 매커니즘; 옥시 중합(통상적으로 산소와, 코발트-포함 촉매제, 바나듐-포함 촉매제, 지그코늄-포함 촉매제, 비스무트-포함 촉매제, 및 망간-포함 촉매제로 구성되는 그룹으로부터 바람직하게 선택되는 하나 이상의 촉매제의 연합 작용에 의해 유도되는 산화 리티큘레이션(oxidative reticulation)); 가교 반응 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 방사 큐어링이 특히 바람직하고, UV-Vis 광 방사 큐어링이 더욱 더 바람직한데, 이는 이러한 기법들이 큐어링 공정을 매우 신속하게 하고, 이로 인해 본 명세서에서 설명되는 자기 유도 마크를 포함하는 임의의 문서 또는 물품의 준비 시간이 상당히 감소된다는 점에서 유리하기 때문이다. 게다가, 방사 큐어링은 큐어링 방사에 노출되고 난 이후에 코팅 조성물의 점도의 거의 즉각적인 증가를 발생시켜, 입자들의 임의의 추가적인 이동을 최소화한다는 이점도 있다. 그 결과, 자기 배향 단계 이후에 본질적으로 어떠한 정보 손실도 막을 수 있다. 특히 바람직한 것은, 파장 성분이 UV 또는 전자기 스펙트럼의 청색 부분에 있는(통상적으로 200nm 내지 650nm, 보다 바람직하게는 200nm 내지 420nm) 활성 광의 영향 아래에서의 포토-중합에 의한 방사-큐어링이다. UV-가시적-큐어링을 위한 설비는 활성광 방사원으로서 고-출력 발광-다이오드(LED) 램프, 또는 예컨대 중압 수은 아크(MPMA; medium-pressure mercury arc) 또는 금속-증기 아크 램프와 같은 아크 방전 램프를 포함할 수 있다.
투시도에 따라 각도 변화 이미지를 생성하는 각도 의존적 반사 픽셀을 생성하기 위해 금속 기판 또는 필름에 엠보싱 처리된 마이크로-미러의 배열은 WO 2017211450 A1 또는 US 2017242263에 개시되어 있다. 이러한 보안 피처는, 어떤 관찰 각도에서도 완전히 사라질 수 없다는 사실에 의해 구별되지만, 국부적인 각도 의존적 반사를 생성할 수 있다. 추가적인 차이는 마이크로-미러 구조가 고해상도(30-50 마이크론 피치)로 생성될 수 있어 미세한 이미지를 생성할 수 있다는 점에 있다. 본 발명에 개시된 방법을 사용하여 인증될 수 있는 그러한 구조로 생성될 수 있는 비교적 큰 각도 의존적 반사 구역을 생성하는 구현. 그러나 이들 피처는 이미지의 공간적 분산 또는 엔트로피에 의해 배향된 부분 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 자기 유도 마크와 구별될 수 있으며, 이는 마이크로-미러-기반 마크에 대해서보다 자기 유도 마크에 대해서 더 높다.
반사성 패턴 위에 마스크를 가지는 어레이에서의 마이크로-렌즈의 배열은 또한 US2007273143(A1)에 개시된 것과 같은 각도 의존적 가변 이미지 또는 국부적 반사를 생성할 수 있다. 마스크, 마이크로-렌즈 및 마스크 뒤의 반사기의 위치를 적절하게 설계함으로써, 본 발명에 개시된 방법을 사용하여 잠재적으로 인증될 수 있는 예리한 각도 반사성 패턴을 또한 얻을 수 있다.
홀로그래픽 포일 또는 엠보싱 처리된 회절 구조와 같은 회절 구조가 또한 잠재적으로 이러한 각도 의존성을 생성할 수 있지만, 각도 변동 색상으로 인해 이전 예와 구별된다. 이러한 피처는 WO 2015193152 A1 및 US 2016378061 A1에서 두 각도 위치에서 스마트폰 카메라를 이용하는 인증 방법과 함께 설명되어 있다.
본 개시의 일반적 개념을 더욱 잘 이해하고 일반적인 개념의 특정한 바람직한 수정 사항을 제시하기 위해, 휴대용 디바이스로 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들을 포함하는 마크를 인증(authenticate)하는 것을 추가적으로 이하에서 더욱 상세하게 논의할 것이다.
휴대용 디바이스(3)를 통해 기판(2)에 적용된 자기 유도 마크(1)를 인증하는 본 방법은, 이미저(4)(예를 들어, 스마트폰 카메라)와 광원(5)(즉, LED 플래시)의 특정 기하학적 배치에 기반한다. 대부분의 스마트폰 모델에서, 카메라 조리개와 LED 플래시는 15mm 미만의 이격 거리로 나란히 위치된다. 따라서, 관찰 방향에 대한 마크(1)에서의 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자(6)들의 특정한 자기 배향에 대해, 적절한 이미징 거리와 결합되어, 플래시에 의해 방출되는 광(즉, 조사광(7))이 카메라로 다시 반사되도록(즉, 반사 광(8)) 하는 기하학적 조건이 충족되며, 다른 배향의 경우에는 반사가 카메라가 아닌 곳을 향한다. 이는 도 1에 도시되어 있다.
예를 들어, 자기 유도 마크가 표면의 법선에 대해 15°(각도 θ)로 자기적으로 배향된 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자의 대부분을 가지면, 입사 플래시 광이 우세하게 이 방향으로 반사되고 마크의 표면에 대한 법선에 대한 굴절률 보정(각도 θ)까지 15°에 가까운 각도에서 조명되고 관찰될 때 마크가 빛날 것이다. 더욱이, 카메라(4)의 시야각이 비교적 크고(삼성 S3의 경우 통상적으로 30° 반각), 플래시 발산각이 동일하기 때문에, 반사를 포착하기 위한 카메라에 대해 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자의 요구되는 각도 배향은, 도 2에 도시된 바와 같이, 스마트폰 본체를 기판(2)에 평행하게 유지함으로써, 여전히 얻어질 수 있다. 스마트폰(3)은 인증에 사용될 이미지의 집합 또는 비디오 시퀀스를 획득하면서, 주어진 거리(L)에서 기판(2)에 평행하게 이동되며, 이때 L은 예를 들어, L=80mm이다. 대안적으로는, 자기 유도 마크(1)도 평행한 평면에서 스마트폰(3)에 대해 이동된다.
도 3은 유효 초점 거리 f를 가지는 카메라(4)의 렌즈(4')의 그래픽 표현과 자기 유도 마크의 강도 프로파일의 그래픽 표현과 함께 알려진 스마트폰에 대한 샘플 거리(L)에 대한 대응하는 관찰 각도 θ에서 이미지의 세트에서의 자기 유도 마크의 위치 x1'...xn'을 나타내며, 여기서 I1...In은 대응하는 관찰 각도 θ에서의 평균 강도이다.
도 4는 이미지 시퀀스로부터 추출되는 자기 유도 마크의 강도 및 상대 강도 프로파일을 나타낸다. 첫 번째 그래프는 자기 유도 마크 구역의 비-수정된 강도 프로파일을 나타내며, 이는 여전히 효과를 제시한다. 두 번째 그래프의 배경(BKG; background) 구역의 강도 변화는 무작위적으로 보이는 폰 자동-조정을 나타낸다. 세 번째 그래프는 수정된 자기 유도 마크 상대 강도 프로파일을 나타내며, 마크의 위치 의존적 반사율을 도시한다.
특히, 인증은, 각각의 디지털 이미지에 대해, 부분적으로 반사성인 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들에 의해 반사되어, 대응하는 관찰 각도(θ)에서 이미저에 의해 수집되는 광의 대응하는 평균 강도(I)를 계산하고;
- 반사 광 강도 곡선(I(θ))을 획득하기 위해, 계산된 반사 광의 평균 강도와 대응하는 관찰 각도를 저장하고;
- 저장된 반사 광 강도 곡선(I(θ))과 상기 마크에 대한 저장된 기준 반사 광 곡선(Iref(θ))을 비교하고; 및
- 비교의 결과에 기반하여, 자기 유도 마크가 진짜인지 여부를 결정함으로써 수행된다.
본 발명의 하나의 제시된 실시예에서, 자기 유도 마크는, 각각이 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들의 특정 배향을 갖는 하나 이상의 별개 구역을 나타내도록 설계된다. 예를 들어, 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들은 제1 구역에서는 W 방향으로 15°로 배향되고, 입자들은 E 방향으로 15°로 배향된다.
도 5는 두 반대 방향으로 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자(6, 6')를 가지는 자기 유도 마크(1)를 개략적으로 나타낸다. 일부 입자는 서쪽으로 기울어지고 일부 입자는 동쪽으로 기울어져 입사광을 상이한 방향으로 반사시킨다.
이러한 자기 유도 마크(1)의 예시가, 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자(6)(페탈(petal)) 및 입자(6')(디스크)를 포함하는 마크를 나타내는 도 6과, 입자(6)(외측 페탈)들 및 입자(6')(내측 페탈)들을 포함하는 마크를 나타내는 도 7에 도시되어 있다. 이러한 방식으로, 마크를 스마트폰의 시야의 우측 가장자리에 배치함으로써 제1 구역의 입자들로부터 반사가 획득될 수 있고, 마크를 스마트폰 시야의 좌측 가장자리에 배치함으로써 다른 구역의 반사가 획득된다. 이는, 스마트폰 위치와 이들 위치에서 획득되는 대응하는 이미지를 도시하는 도 8에서 더 설명된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 마크에 평행한 선형 방향으로 스마트폰을 이동시키는 대신에, 마크 자체를 또한 그 평면에 평행하게 90°회전시키는 것이 이루어질 수 있다. 도 9는 기판(2) 상의 마크(1)의 평면에서의 마크 또는 스마트폰의 90° 회전의 효과 및 스크린 상의 안내 타깃(9)의 개략도이다. 좌측 이미지에서 중앙 원(10)은 마크의 나머지 부분에 비해 반사율이 높다. 우측 이미지에서 중앙 원(10)은 마크의 나머지 부분에 비해 반사성이 없으며 배경과 유사하다.
이는 한 방향에서 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자가 빛나는 반면, 90° 회전된 방향에서는 그렇지 않고 인증 기준으로서 사용된다는 사실에 의해 설명된다.
본 발명의 다른 실시예는 마크 자체를 회전시키는 대신에 마크에 평행하게 스마트폰을 유지하면서 90°의 스마트폰의 회전을 이용할 수 있다. 이 경우 마크의 제1 또는 제2 구역은 인증에 사용될 수 있는 영역을 반영한다.
스마트폰의 스크린 프리뷰에서의 마크의 정확한 위치와 마크까지의 스마트폰의 거리는 함께, 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들로부터 반사가 획득될 수 있는 각도를 정확하게 규정한다. 스마트폰 스크린 프리뷰에 안내 타깃(9)을 제공함으로써, 사용자는 스마트폰을 정확한 위치에 측 방향으로 용이하게 위치시킬 수 있어, 관찰 거리가 제어될 때에도 정확한 각도가 획득될 수 있다.
수직 위치(관찰 거리)는 타깃의 크기(올바른 거리에서의 마크의 크기에 맞아야 함)에 의해, 또는 자기 배향된 설계 옆에 인쇄되는 제2 마크 또는 바코드에서 동시에 조준되는 제2 타깃에 의해, 또는 사용자에게 더 가까이 또는 더 멀리 이동하도록 지시하는 스크린 상의 문자 메시지에 의해 안내될 수 있다.
이는 인증 방법이 정확한 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들 각도에 매우 민감하도록 하고, 이로 인해 정확한 배향을 재생하지 않는 잠재적 모조품의 양호한 구별을 가능하게 한다.
도 10은 E 방향으로 자기적으로 배향된 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자(6) 및 입자(6)에 대해 90°로 S 방향으로 배향된 다른 부류의 입자(6')를 갖는 마크의 개략도를 도시한다. 이전 실시예와 유사한 방식으로 스마트폰에 대한 마크의 회전 동안 이미지의 시퀀스가 기록될 수 있다.
인증은 스마트폰의 두 정확한 위치에서 획득되는 2개의 이미지에서 마크의 제1 및 제2 구역의 반사 강도를 분석하고, 이로 인해 배향 각도를 확인함으로써 수행된다. 또한, 마크의 평면 층에 평행한 방향으로의 2개의 위치 사이에서의 스마트폰 이동 중에 이미지의 시퀀스가 획득될 수 있다. 그러면, 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들이 각각의(either) 방향으로 배향되어 있는 2개의 상이한 구역으로부터의 강도가 추출되어, 위치에 대한 함수로서 기록된다. 2개의 강도 프로파일이 획득되어, 도 11 및/또는 도 12와 13에 도시된 것과 유사한 방식으로 분석될 수 있다.
이와 관련하여, 도 11은 위치에 대한(vs) 강도 프로파일의 그래픽적 표현, 이의 1차 도함수 및 2차 도함수를 나타낸다. 1차 도함수의 진폭은 강도 변화율을 나타내며 변화율이 0인 위치는 최대 강도의 위치를 나타낸다. 2차 도함수는 강도 프로파일이 2개의 변곡점(반전)을 갖는다는 것을 보여준다.
- 도 12는 개별 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자 반사 및 강도의 높은 분산을 보여주는 스마트폰과 관련하여 하나의 특정 위치에서 마크의 강도 단면의 그래픽 표현을 제공한다.
- 도 13은 상대적 강도 및 분산의 유사한 거동을 보여주는 이미지 세트에서의 자기 유도 마크의 위치의 함수로서 상대 강도의 그리고 강도의 분산의 프로파일을 보여준다.
유사한 실시예에서, 마크에 평행한 평면에서의 스마트폰의 제어된 측방향 이동 중에 비디오 시퀀스가 획득될 수 있다. 이러한 이동은, 움직이는 타깃이 스마트폰 디스플레이 상에 표시되고 사용자가 타깃 내에서 마크를 유지하면서 폰을 이동시키도록 장려되는 증강 현실에 의해 안내될 수 있다. 이러한 방식으로, 자기 배향된 빛나는 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들의 강도 변화율이 화각(angle of view)에 대한 함수(스마트폰의 스크린 상의 마크의 위치 및 마크까지의 스마크폰 거리로부터 계산됨)로서 비디오 시퀀스로부터 추출될 수 있다. 이러한 강도 변화율은, 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들이 배향되는 정확한 각도에 매우 민감하기 때문에 강력한 인증 파라미터이다. 강도 변화율은 도 11에 도시된 것과 같은 프로파일의 1차 도함수로부터 획득될 수 있다. 2차 도함수 또한, 프로파일 내 변곡점들의 위치를 결정할 수 있도록 함으로써 강력한 인증 파라미터로서 사용될 수 있다. 최첨단의 자기 배향은 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들의 각도 위치를 +/- 2도 이내로 제공할 수 있다. 위조자가 배향된 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들을 갖는 마크를 생산할 수 있다 하더라도, 정확한 배향 각도가 획득되지 못할 가능성이 높아, 이러한 방법에 의해 높은 정확도로 위조 마크가 검출될 수 있다.
또한, 비디오 시퀀스를 사용하여, 폰의 제어된 측방향 이동 중에 스크린 상의 마크의 위치에 대응하는 마크의 조명 각도의 함수로서 상대 강도를 획득하고, 또한 마크 내 픽셀 강도의 변동을 획득하는 것이 가능하다. 상대 강도 및 변동의 프로파일은 모두 자기 유도 마크 내 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자들의 배향에 의존한다. 도 14, 및 도 15a와 도 15b는 다양한 마크에 대한 상대 강도 프로파일 및 분산 프로파일의 예를 보여준다. 그 예로는 비배향 및 비자성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 함유하는 잉크를 사용한 마크, 자기 유도 마크 그리고 최종적으로 상술한 바와 같이 홀로그램 및 마이크로 미러를 사용한 마크가 포함된다. 도 15a 및 15b에서, 왼쪽의 도면은 상대 강도 프로파일(예를 들어, 기준 종이 구역의 평균 강도에 대한 관찰된 보안 마크의 평균 강도)을 나타내고, 오른쪽의 도면은 마크를 포함하는 이미지의 픽셀에 대한 강도의 분산의 프로파일을 보여준다.
배향성이 없는 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 가진 마크는 중심 맞춰지고 대칭인 분산 프로파일 뿐만 아니라 상대 강도 프로파일을 가지는 것을 알 수 있다. 이러한 예와 달리 본 명세서에서 설명된 자기 유도 마크는 강한 스큐를 가지는 프로파일을 보여준다. 보안 잉크에 포함된 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향으로 인해 강도 및 분산 피크가 스크린의 한쪽으로 시프트된다. 홀로그램이 있는 예는 자기 유도 마크의 경우가 아닌 3색 채널에 대한 프로파일의 피크 위치에서 현저한 차이를 보여준다. 마지막으로, 마이크로 미러-기반 마크는 피크 위치가 MOI 마크인 이들과 유사하더라도 매우 낮은 분산 및 오프 피크의 높은 강도에 의해 자기 유도 마크와 상이하다.
이는 제안된 방법이 상이한 유형의 각도 의존적 마크를 정확하게 구별할 수 있고, 그리고 심지어는 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자 또는 엠보싱 처리된 구조 또는 마이크로 미러의 배향의 각도를 추론할 수 있게 허용함을 보여준다. 이는 단지 두 각도 위치에서 이미지를 캡처하는 종래 기술에 설명된 방법에 비해 이점을 분명히 보여준다.
도 15a 및 15b에 나타낸 측정은 스마트폰의 시야 내에서 스마트폰에 평행하게 이동된 관심 샘플로부터 80mm에 고정된 스마트폰 삼성 S3의 카메라로 찍은 것이다. 카메라는 매크로 자동 초점, 고정 화이트 밸런스, ISO 설정으로 설정되어 있으며 본 예에서 사용된 픽쳐의 시퀀스는 수동으로 촬상된다. 비디오 시퀀스는 객체 추적 기능을 사용하여 관심 객체에 대한 초점 및 노출을 조정하는 기능과 함께 사용될 수 있다.
각 관심 구역(패치), 신호 구역(패치)이라는 보안 마크를 가지는 구역(패치) 또는 배경 구역(또는 배경 패치)이라는 종이 구역(패치) 중 하나가 라벨 상의 QR 코드 또는 다른 적합한 기하학적 마크에 대해 찾아진다. 신호 및 배경 구역(패치)의 스마트폰 스크린 상의 위치는 이러한 구역(패치)을 포함하는 픽셀을 가지는 영역과 중심을 포함하여 계산된다. 구역(패치) 내의 모든 픽셀의 평균 강도 및 분산이 모든 색상 채널(예컨대 R, G 또는 B)에 대해 계산된다.
신호 및 배경 구역(패치)의 각 위치에 대한 상대 강도가, 신호 구역(패치)의 평균 픽셀 강도 대 배경 구역(패치)의 평균 픽셀 강도의 비율을 사용하여 계산되며 이는 모든 컬러 채널에 대해 이루어진다. 배경 구역(패치)에 대한 평균 픽셀 강도는, 배경 구역(패치)이 최대 강도를 갖는 컬러 채널에 대해 항상 계산되어 기준이 종이가 최대 반사율을 갖는 신호 형태 채널을 사용하고 있음을 보장한다.
상대 강도를 계산하기 위해 기준을 사용하면 노출 시간을 자동으로 설정하여 스마트폰 카메라를 사용할 수 있다.
추가 실시예는, 인증 강도 프로파일(또는 분산 프로파일 또는 이미지 엔트로피 등과 같은 다른 측정되거나 추출된 피처)을 진품이 아닌 것과 구별할 수 있는 분류기 또는 신경망-기반 기계 학습에 기반한 인증 알고리즘을 포함할 수 있다. 일례로서, 기계 학습을 사용하여 마크의 인증이 달성될 수 있다. 그러면 이 작업은 피처 추출, 모델 훈련 및 선택, 예측의 세 단계를 포함한다. 피처 추출의 단계와 관련하여, 이미저는 일련의 RGB 이미지 I(θ)를 반환하며, 여기서 θ min≤θ≤θmax는 마크의 법선에 대한 스캔 각도이다. 필요한 경우, 이미지를 크롭하여 마크 주변의 관심 지역(RoI)만이 보존될 수 있다. 이러한 이미지는 선형화되고 그레이 스케일로 변환될 수 있다(R. C. Gonzalez, T. E. Woods, "Digital Image Processing", 제4판, Pearsons, 2017에 설명됨). 그러나 색상 채널의 개별 처리도 가능하다. 각 이미지에 대해, 하나 또는 수개의 메트릭 함수 f(θ)가 계산된다. 이미지에 적용되는 이미지 메트릭에 대한 상세한 설명은 위에 언급된 R. C. Gonzalez와 T. E. Woods의 책에서 찾을 수 있다. 메트릭은 이미지 강도에서 직접 계산되거나 DFT(Discrete Fourier Transform) 또는 DWT(Discrete Wavelet Transform)와 같은 변환에서 계산될 수 있다. 사용할 수 있는 유용한 메트릭 중에서, 평균, 표준 편차 및 엔트로피를 찾는다. 사용된 메트릭에 따라, 이를 기준 인접 RoI의 평균 강도로 스케일링해야 할 수도 있다(이 작업은 이미저의 가변 노출 시간과 마크 조사에서의 임의의 변동을 보상하도록 허용한다).
모든 측정이 동일한 스케일을 가지려면, 메트릭이 각도의 균일한 샘플링 그리드에서 추정되어야 한다. 이러한 각도는 샘플에 대한 법선에 관해 대칭이어야 하며, 예컨대 θ=[-20°, -18°,...0,..., +18°, +20°]이다. 이 균일한 그리드를 θ=[θ 0 θ 1...θ D-1]로 나타낼 수 있으며, 여기서 D는 각도의 넘버이다. 여기서 예를 들어 D=21이다. 실제로, 균일하게 분리된 각도로 스캔하는 것이 항상 가능한 것은 아니며 메트릭의 보간을 수행해야 할 수도 있다. 스캐닝 절차의 끝에서, 피처 벡터
Figure pct00001
를 얻는다. 그들의 가변성을 설명하기 위해 상이한 마크에 대해 N 스캔을 추가로 수행하여, 사이즈가 D×N인 데이터 세트
Figure pct00002
를 구축한다.
모델 훈련 및 선택의 단계와 관련하여, 분류 및 검출을 위한 일반적인 기계 학습 기술은 C. M. Bishop, "Pattern Recognition and Machine Learning", Springer, 2009에 설명되어 있다. 여기서 인증 문제는 진정한(genuine) 피처 벡터를 가짜 또는 공격과 구별하는 것으로 축소된다. 그러나, 진정한 피처 벡터는 알려져 있고 사용할 수 있지만 나머지는 알려지지 않았거나 희귀하다. 따라서 2-클라스 분류기를 직접 훈련하는 것은 불가능하다. O. Mazhelis, "One-Class Classifiers: A Review and Analysis of Suitability in the context of Mobile-Masquerader Detection," South African Computer Journal, col. 36, pp. 29-48, 2006에 설명된 바와 같이, 인증은 1-클래스 분류와 동등한 것으로 표시될 수 있다. 이 시나리오에서, 분류기 모델은 그들의 파라미터 및 결정 경계를 학습하기 위해 진정한 피처 벡터에만 의존한다. 이들 중, SVDD(Support Vector Data Description), ν-SVC(ν-Support Vector Classification), GMM(Gaussian Mixture Models), 및 Autoencoder와 같은 딥-러닝 모델이 실제 관심을 받고 있다. 모델의 선택은 훈련 중 성능에 따라 결정되며 복잡성에 따라 제약을 받는다. 동등한 성능에서는, 보다 단순한 모델이 선호된다. 모델을 학습시키기 전에, 데이터 세트 X는 아래와 같이 전처리되고 다음 단계가 수행된다.
- 샘플 정리. 포화되거나 누락된 피처가 있는 등의 결함이 있는 샘플은 폐기된다.
- 샘플 정규화. 피처 벡터는 단위 에너지로 정규화 된다.
- 피처 표준화. 피처 평균 μ(θ d) 및 피처 표준 편차 σ(θ d)는 피처에 관해 추정되고 제거된다.
- 샘플 추세 제거. 고정 차수 p의 저차 다항식 추세가 각 샘플에서 추정되고 제거된다.
- 피처 축소. 피처 간의 상관 관계가 제거되고 문제의 차원이 축소된다. 여기서, 예를 들어 축소는 D=21에서 K=3-5로 될 수 있다. 낮은 차원 최적화 문제는 더 빨리 수렴되고 더 쉬운 검사를 허용한다. 이 단계는, 사이즈가 D×K인 벡터 서브공간
Figure pct00003
을 생성하는 PCA(Principal Component Analysis)(C.M. Bishop의 책, "Pattern Recognition and Machine Learning", Springer, 2009를 참조)를 통해 달성된다. PCA 후, 데이터 세트 X를 서브공간 V에 투영하고, 사이즈가 K×N인 축소된-피처 데이터 세트
Figure pct00004
가 얻어진다. 이 데이터 세트는 후보 1-클래스 분류 모델의 파라미터
Figure pct00005
를 학습하는 데 사용된다. 마지막으로, 최상의 후보가 예측을 위해 유지된다.
예측의 단계와 관련하여, 데이터 세트에 대해서 데이터 정리, 샘플 정규화, 피처 표준화, 추세 제거, 서브공간 투영, 모델 결정 함수의 계산의 작업을 수행한다. 마지막으로, 서브공간 투영에 의한 피처 축소 후, 학습된 파라미터를 가지는 분류기의 결정 함수가 계산된다(I. GoodFellow, Y. Bengio, A. Courville, "Deep Learning", MIT Press, 2016을 참조).
또 다른 실시예는 이미저의 불완전하거나 변동하는 정렬을 마크의 평면과 교정하기 위한 원근 교정을 포함할 수 있다. 또한, 이미지에서 기준 마크 윤곽 또는 바코드의 치수를 추출하여 카메라와 마크 사이의 거리 변동으로 인한 공간 프로파일 확장 또는 압축도 교정될 수 있다.
도 16은 자기 유도 마크의 다양한 실시예를 예시한다: a) 모든 안료 입자가 서로 평행한 배향 패턴(위에서 설명된 베네시안 블라인드 효과로 지칭됨); b) 안료 입자의 각도가 마크 중심에서 가장자리로 점진적으로 증가하는 "롤링-바 효과"; c) 마크의 한 영역이 하나의 각도와 상호 평행한 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 가지고 마크의 다른 부분은 상이한 각도와 상호 평행한 안료 입자를 가지는 "플립플롭 효과"; d) 배경 이미지 또는 디자인이 자기 유도 마크 아래에 인쇄되고 주어진 관찰 각도에 대해 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자에 의해 은닉되거나 또는 다른 관찰 각도에 대해 노출되는 "은닉 및 노출"(위에서 설명한 베네시안 블라인드 효과라고 함); e) 상호 평행한 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 가지는 두 개의 다른 디자인이 중첩되는 경우 중첩되는 "플립플롭 효과"; f) 상호 평행한 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자가 서로 90° 기울어진 배향을 각각 갖는 2개의 구역이 있는 "회전" 패턴.
일 실시예에서, 인코딩된 문자 숫자식 데이터, 1차원 바코드, 2차원 바코드, QR 코드 또는 데이터매트릭스와 같은 인코딩된 마크 형태의 기하학적 기준 패턴이 자기 유도 마크와 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 이는, 추가로, 예를 들어 추적 가능성 목적을 위한 마크의 식별을 허용한다.
도 17은 배경 구역(배경 패치)(13) 내에서 자기 유도 마크(1)를 QR 코드(12)와 통합하는 예시적인 다양한 마크 디자인을 도시하며, 여기서 자기 유도 마크(1)는 QR 코드(12)에 가깝거나, 자기 유도 마크(1)는 QR 코드(12) 내부에 있거나 또는 자기 유도 마크(1)는 정적 QR 코드(12) 위에 있다. QR 코드(12)는 애플리케이션에 따라 정적이거나 동적일 수 있다(모든 마크(1)마다 상이함). QR 코드(12)는 마크를 효율적으로 찾고 배율을 결정하는 데 사용되며 스마트폰의 슬라이딩 이동 동안 자기 유도 마크의 시야에서 위치를 추출할 수 있게 허용한다.
이 경우 QR 코드(12)는, 자기 유도 마크 역-반사로부터 변하지 않는 충분한 대비를 갖도록 자기 유도 마크가 반사하지 않는 위치에서 판독되며, 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자가 역 반사 또는 역 반사하지 않도록 배향되는 위치들 사이에서 최대 대비를 갖도록 자기 유도 마크 프로파일이 QR 코드의 블랙 모듈에 대해 측정되고 분석된다.
바람직하게는, 비디오 시퀀스의 일부인 이미지로부터 자기 유도 마크의 상대 강도를 측정하기 위해 다음의 방법이 사용될 수 있다:
- 인덱스 i를 갖는 이미지에서 기준 패턴(심볼)의 중심을 결정하는 단계;
- 기준 패턴(심볼)에 대한 자기 유도 마크 구역의 위치를 계산하는 단계;
- 자기 유도 마크 구역 내의 모든 픽셀의 강도의 평균으로서 정의되는 자기 유도 마크 구역의 평균 강도 I i 를 측정하는 단계;
- 배경 구역-BKG 구역으로 지칭되는 반사율 기준 구역의 위치를 계산하는 단계;
- BKG 구역의 평균 강도 I BKGi 를 측정하는 단계;
- 비디오로부터 인덱스 i=1..n을 갖는 모든 n개의 이미지에 대해 자기 유도 마크 구역의 상대 강도 I i =I i /I BKGi 를 계산하는 단계.
상대 자기 유도 마크 패치 강도를 측정하기 위해 자기 유도 마크 구역 근처에 배치된 미리 알려진 반사율(즉, QR 코드 여백 구역)을 갖는 기하학적 기준 패턴을 사용하면 가변적인 주변 조명에 대한 민감도를 더욱 감소시킬 수 있다.
본 발명은 주변광 섭동에 강하고, 고해상도 인쇄나 스마트폰의 복잡한 움직임에 의존하지 않으며, 제어하기 곤란함, 비직관적인 기울어짐 또는 방위각 위치 또는 회전 운동을 회피하는, 개선되고 정확하며 신뢰할 수 있는 기술적 솔루션을 제공한다.
실제, 본 발명은 대부분의 조건에서 주변광을 지배하는 광원, 바람직하게는 스마트폰 플래시로 인한 주변광 변동성에 대해 우수한 내성을 갖는 제어가 용이한 (즉, 기판에 대해 평행한) 움직임을 허용한다. 스마트폰을 기판에 평행하게 배치한 상태에서 근거리에서 작동하면 관심 지역을 음영 처리하여 외부의 광 공해를 더욱 감소시킬 수 있다. 예를 들어 스마트폰의 자이로스코프를 사용하여 주어진 평면에서 폰을 유지하기 위한 제어가 용이하게 구현될 수 있다. 또한 이미지의 사이즈와 관찰된 라벨, 마크 또는 QR 코드의 기하학적 변형(예컨대, 원근감)에 의해 측정될 수도 있다. 이는 본 발명의 주요 이점이며 또한 종래 기술에 비해 중요한 개선이다.
따라서, 본 발명은 고해상도 인쇄나 스마트폰의 복잡한 움직임에 의존하지 않고 외부(주변) 조명 조건에 대한 내성을 증가시키는 스마트폰 내부 LED 플래시 광을 사용한다. 더욱이, 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자의 정확하고 낮은 분산 배향(+/- 2°미만)으로 인해, 본 발명은 모조품에 대한 높은 식별력 및 다른 각도 의존성 반사 마크에 대한 선택성을 갖는다.
종래 기술에 대한 본 발명의 다른 이점은 인증에서 강화된 보안 레벨을 제공하는 강도 프로파일로부터 획득된 상세한 정보에 의해 제공된다. 예를 들어, 강도 변화 증가 및 감소율은 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향의 균질성과 직접 관련되며, 이는 인쇄 공정 동안 얻기 가장 어려운 피처 중 하나이며 따라서 위조가 가장 어려운 피처 중 하나이다. 또한 (QR 코드 또는 알려진 치수의 임의의 기계 판독 가능 코드와 같은) 이미지에 스케일 참조가 존재하는 경우 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자 배향의 각도는 각도 반사 프로파일로부터 추론될 수 있으며, 관찰 각도를 계산하도록 카메라의 파라미터는 잘 알려져 있다.
상기 개시된 주제는 예시적인 것으로 보아야 하며, 제한적이지 않으며, 독립 청구항에 의해 규정되는 본 발명의 보다 나은 이해를 제공하는 역할을 한다.

Claims (15)

  1. 가시광선을 전달하도록 동작 가능한 광원(5), 이미저(4), 프로세서 및 메모리가 장착된 휴대용 디바이스를 사용하여, 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자(magnetically oriented partially reflective platelet-shaped magnetic or magnetizable pigment particle)(6)를 포함하는 재료의 평면 층을 가지는 구역을 포함하며 기판(2)에 적용되는 자기 유도 마크(magnetically induced mark)(1)를 인증하는 방법으로서, 상기 방법은:
    - 상기 자기 유도 마크의 상기 구역을 향하여 상기 휴대용 디바이스의 상기 이미저를 배치하는 단계;
    - 상기 자기 유도 마크의 상기 구역을 상기 광원으로 조명하고, 상기 이미저를 상기 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향의 방향으로 그리고 상기 평면 층에 평행하게 상기 자기 유도 마크 위에서 이동시킴으로써, 상기 구역에 대해 대응하는 별개의 관찰 각도 θ에서 각각의 상이한 디지털 이미지를 위한 상기 이미저를 사용하여 상기 조명된 구역의 복수의 디지털 이미지를 취하는 단계;
    - 각각의 디지털 이미지에 대해, 상기 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자에 의해 반사되고 대응하는 관찰 각도 θ에서 상기 이미저에 의해 수집된 광(8)의 대응하는 평균 강도 I를 프로세서에 의해 계산하는 단계;
    - 반사 광 강도 곡선 I(θ)를 획득하기 위해, 상기 반사 광의 상기 계산된 평균 강도 및 대응하는 관찰 각도를 저장하는 단계;
    - 상기 저장된 반사 광 강도 곡선 I(θ)를 자기 유도 마크에 대한 저장된 기준 반사 광 강도 곡선 Iref(θ)와 비교하는 단계; 및
    - 상기 비교의 결과에 기초하여, 상기 자기 유도 마크가 진짜인지(genuine) 여부를 결정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    - 각도 값 및 상기 곡선의 대응하는 강도 피크 값을 결정하기 위해 상기 반사 광 강도 곡선 I(θ)의 변화율을 계산하는 단계;
    - 상기 계산된 각도 값 및 상기 강도 피크 값을 상기 자기 유도 마크에 대한 저장된 기준 각도 값 및 강도 피크 값과 각각 비교하는 단계를 더 포함하고,
    상기 자기 유도 마크가 진짜인지 여부를 결정하는 단계는 상기 비교의 결과에 더 기초하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    - 상기 획득된 디지털 이미지로부터 상기 자기 유도 마크의 상기 구역에 걸쳐 상기 반사 광 강도의 분산을 계산하는 단계;
    - 상기 계산된 분산을 상기 자기 유도 마크에 대한 상기 분산의 기준 값과 비교하는 단계를 더 포함하고,
    상기 자기 유도 마크가 진짜인지 여부를 결정하는 단계는 상기 비교의 결과에 더 기초하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    기하학적 기준 패턴을 판독하는 단계를 더 포함하고, 상기 기하학적 기준 패턴은 상기 자기 유도 마크의 상기 구역과 적어도 부분적으로 중첩하고 인코딩된 문자 숫자식(alphanumeric) 데이터, 1차원 바코드, 2차원 바코드, QR 코드(12) 또는 데이터매트릭스로부터 선택된 인코딩된 마크의 형태인, 방법.
  5. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 유도 마크의 상기 구역은 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하고, 이들은 상호 평행한(co-parallel), 방법.
  6. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 유도 마크의 상기 구역은 하나의 제1 방향으로 상호 평행한 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자(6)를 포함하는 제1 구역, 및 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자(6')를 가지는 제2 구역을 포함하는, 방법.
  7. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 스마트폰(3) 또는 태블릿인, 방법.
  8. 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자(6)를 포함하는 재료의 평면 층을 가지는 구역을 포함하며 기판(2)에 적용된 자기 유도 마크(1)를 인증하기 위한 휴대용 디바이스로서, 상기 디바이스는:
    가시광선(7)을 전달하도록 동작 가능하고 상기 자기 유도 마크의 상기 구역을 조명하는 광원(5),
    상기 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향의 방향으로 그리고 상기 평면 층에 평행하게 상기 자기 유도 마크 위에서 이동하면서, 상기 구역에 대해 대응하는 별개의 관찰 각도 θ에서 각각의 상이한 이미지에 대해, 상기 조명된 구역의 복수의 디지털 이미지를 취하도록 동작 가능한 이미저(4),
    반사 광 강도 곡선 I(θ)를 획득하기 위해, 반사 광(8)의 계산된 평균 강도 및 대응하는 관찰 각도를 저장하기 위한 메모리, 및
    상기 저장된 반사 광 강도 곡선 I(θ)를 상기 자기 유도 마크에 대한 저장된 기준 반사 광 강도 곡선 Iref(θ)와 비교하고, 상기 비교의 결과에 기초하여 상기 자기 유도 마크가 진짜인지 여부를 결정하도록 동작 가능한 프로세서
    를 포함하는, 휴대용 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 각도 값 및 상기 곡선의 강도 피크의 대응하는 값을 결정하기 위해 상기 반사 광 강도 곡선 I(θ)의 변화율을 계산하고, 상기 계산된 각도 값 및 상기 강도 피크를 상기 자기 유도 마크에 대한 저장된 기준 각도 값 및 강도 피크 값과 각각 비교하고, 상기 자기 유도 마크가 진짜인지 여부의 결정이 상기 비교의 결과에 더 기초하도록 동작 가능한, 휴대용 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 획득된 디지털 이미지로부터 상기 자기 유도 마크의 상기 구역에 걸쳐 상기 반사 광 강도의 분산을 계산하고, 상기 계산된 분산을 상기 자기 유도 마크에 대한 상기 분산의 기준 값과 비교하고, 상기 자기 유도 마크가 진짜인지 여부의 결정이 상기 비교의 결과에 더 기초하도록 동작 가능한, 휴대용 디바이스.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    기하학적 기준 패턴을 판독하도록 더 동작 가능하고, 상기 기하학적 기준 패턴은 상기 자기 유도 마크의 상기 구역과 적어도 부분적으로 중첩하고 인코딩된 문자 숫자식 데이터, 1차원 바코드, 2차원 바코드, QR 코드(12) 또는 데이터매트릭스로부터 선택된 인코딩된 마크의 형태인, 휴대용 디바이스.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 유도 마크의 상기 구역은 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하고, 이들은 상호 평행한, 휴대용 디바이스.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 유도 마크의 상기 구역은 하나의 제1 방향으로 상호 평행한 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자(6)를 포함하는 제1 구역, 및 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 자기적으로 배향된 부분 반사성 판상형의 자성 또는 자화성 안료 입자(6')를 가지는 제2 구역을 포함하는, 휴대용 디바이스.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 스마트폰(3) 또는 태블릿인, 휴대용 디바이스.
  15. 가시광선(7)을 전달하도록 동작 가능한 광원(5) 및 이미저(4)가 장착된 휴대용 디바이스로 하여금 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 하는, 프로세서에 의해 실행가능한 컴퓨터 코드 부분을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
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