RU2079167C1

RU2079167C1 - Information carrier

Info

Publication number: RU2079167C1
Application number: RU94032168A
Authority: RU
Inventors: Эрнест Ярославович Никируй
Original assignee: Эрнест Ярославович Никируй
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1997-05-10
Also published as: RU94032168A

Abstract

FIELD: identification or credit cards or other documents which require authentication. SUBSTANCE: device has at least three layers. Middle and upper layers are made from opaque material, lower one is made from transparent or reflecting material. Said layers contain diffraction patterns in which direction, space and shape of their lines conform to condition of conversion of half of received light into spectrum of given non-zero order for each pattern and to additional condition of alignment of directions of diffracted light beams in following regions: diffraction pattern in lower layer reflects in red spectrum region, diffraction pattern in middle layer reflects in green spectrum region, diffraction pattern in upper layer reflects in blue spectrum regions. Picture which is used for authentication of information carrier is viewed at direction of reflected beams at angle of less than 45 degrees with respect to plane of information carrier. Color identification picture is generated by removal of material from parts of either upper opaque layer or both upper and middle opaque layers by means of laser engraving. EFFECT: increased reliability. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к носителям информации, в которых используются записи различного вида, причем один вид записи, в частности голограмма или дифракционная решетка, предназначен для идентификации подлинности носителя. Изобретение может быть примерно для идентификации, например, идентификационных или кредитных карточек, а также любых других документов, использованием которых требует подтверждения их подлинности. The invention relates to information carriers in which records of various types are used, moreover, one type of recording, in particular a hologram or diffraction grating, is intended to identify the authenticity of the medium. The invention may be approximately for identification, for example, identification or credit cards, as well as any other documents, the use of which requires confirmation of their authenticity.

Известны различные способы защиты документов от подделки, например, в источнике [1] описан носитель информации (идентификационная карточка), содержащая несколько слоев, причем один из внутренних слоев выполнен из тугоплавкого металла, например, нихрома. На этапе изготовления бланка карточки обеспечивается заданная степень сцепления металлического слоя со смежными, прозрачными, слоями, что позволяет создавать на металлическом слое изображения путем его обработки пучком излучения большой интенсивности. Карточка содержит слои, выполняющие функции защитных покрытий, подложки, также карточка может содержать дополнительный слой с голограммой или дифракционной решеткой. Очевидно, что изготовление такого многослойного носителя информации и формирование изображений на внутреннем слое из тугоплавкого металла невозможно без использования сложного дорогостоящего технологического оборудования. Это снижает оперативность внесения в карточки необходимой информации, а также делает дорогостоящим их изготовление и использование. There are various ways of protecting documents from counterfeiting, for example, the source [1] describes an information carrier (identification card) containing several layers, one of the inner layers being made of refractory metal, for example, nichrome. At the stage of manufacturing the card form, a predetermined degree of adhesion of the metal layer to adjacent, transparent layers is ensured, which allows creating images on the metal layer by processing it with a high-intensity radiation beam. The card contains layers that act as protective coatings, substrates, and the card may also contain an additional layer with a hologram or diffraction grating. It is obvious that the manufacture of such a multilayer information carrier and the formation of images on the inner layer of refractory metal is impossible without the use of complex and expensive technological equipment. This reduces the efficiency of entering the necessary information into the cards, and also makes their production and use costly.

Наиболее близким к изобретению является система идентификации подлинности носителей информации, таких как кредитные карточки [2] Каждая карточка имеет идентификационную зону, где располагается либо голограмма, либо дифракционная решетка. Идентификация карточек может быть выполнена путем размещения одного или нескольких приемников оптического излучения в местах распространения отраженного света. Для повышения надежности идентификации возможно размещение на носителе информации нескольких идентификационных зон с голограммами или дифракционными решетками. Существенным недостатком этого носителя информации является возможность перенесения голограммы или дифракционной решетки с подлинной кредитной карточки на поддельную, это снижает эффективность рассматриваемого способа защиты документов от подделки. Другим недостатком данной системы является ограниченность области ее применения, поскольку при идентификации предполагается использование специального оборудования. Поэтому такая система была бы неудобна, например, для оперативной проверки подлинности удостоверений личности. Кроме того, из-за наличия идентификационной зоны на носителе информации сокращается его полезная площадь и, таким образом, теряется возможность размещения дополнительных сведений о его владельце. Closest to the invention is a system for identifying the authenticity of information carriers such as credit cards [2] Each card has an identification area where either a hologram or a diffraction grating is located. Identification of cards can be performed by placing one or more receivers of optical radiation in places of propagation of reflected light. To increase the reliability of identification, it is possible to place several identification zones with holograms or diffraction gratings on the information carrier. A significant drawback of this information carrier is the possibility of transferring a hologram or diffraction grating from a genuine credit card to a fake one, which reduces the effectiveness of the considered method of protecting documents from forgery. Another disadvantage of this system is the limited scope of its application, since the identification involves the use of special equipment. Therefore, such a system would be inconvenient, for example, for online authentication of identity cards. In addition, due to the presence of an identification zone on the information carrier, its usable area is reduced and, thus, the opportunity to place additional information about its owner is lost.

Изобретение направлено на повышение степени защищенности носителей информации от подделки при одновременном повышении оперативности записи на них необходимой информации и удобства проверки их подлинности. The invention is aimed at increasing the degree of protection of information carriers from falsification while improving the efficiency of recording necessary information on them and the convenience of verifying their authenticity.

Указанная цель достигается тем, что носитель информации содержит по крайней мере три соединенных друг с другом слоя, из них средний и верхний слои выполнены из непрозрачных материалов, а нижний из прозрачного или отражающего свет материала, на верхние поверхности указанных слоев нанесены отражательные дифракционные решетки, причем направления, шаг и профиль штрихов решеток выбраны из условия концентрации не менее 50% падающего на решетку света в спектр какого-либо заданного для каждой решетки ненулевого порядка, а также из условия совпадения направлений распространения дифрагированного света для решетки нижнего слоя в красном, для решетки среднего слоя в зеленом, а для решетки верхнего слоя в синем участках спектра заданного ненулевого порядка, направление распространения дифрагированного света является направлением наблюдения идентифицирующего подлинность носителя информации изображения и составляет с плоскостью носителя угол не более 45 градусов, идентифицирующее подлинность носителя информации изображения является цветными, имеет растровую структуру и сформировано путем удаления в определенных участках носителя информации материала на глубину либо только верхнего, либо верхнего и среднего непрозрачных слоев носителя информации с помощью способа лазерного гравирования, размещенная на носителе информация имеет вид текстовых и графических изображений, сформированных путем удаления в определенных участках носителя информации материала на глубину верхнего и среднего непрозрачных слоев с помощью способа лазерного гравирования. This goal is achieved in that the information carrier contains at least three layers connected to each other, of which the middle and upper layers are made of opaque materials, and the lower one is made of transparent or light-reflecting material, reflective diffraction gratings are applied to the upper surfaces of these layers, The directions, pitch, and line profile of the gratings are selected from the condition of concentration of at least 50% of the light incident on the grating in the spectrum of some nonzero order specified for each grating, and also from the condition that of the diffraction light propagation directions for the lower layer grating in red, for the middle layer grating in green, and for the upper layer grating in blue parts of the spectrum of a given nonzero order, the diffracted light propagation direction is the observation direction of the image identifying the authenticity of the information carrier and makes an angle with the plane of the carrier no more than 45 degrees, identifying the authenticity of the image information carrier is colored, has a raster structure and form It is determined by deleting in certain areas of the information carrier of the material to a depth of either only the upper or upper and middle opaque layers of the information carrier using a laser engraving method, the information on the carrier is in the form of text and graphic images formed by deleting material in certain areas of the information carrier on the depth of the upper and middle opaque layers using a laser engraving method.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематически изображен разрез носителя информации:
а) бланк носителя, б) после создания идентифицирующего подлинность носителя информации изображения,2 в) после нанесения информации в виде текстовых и графических изображений; на фиг.2 показано взаимное расположение наблюдателя и носителя при просмотре информации; на фиг.3 показано взаимное расположение наблюдателя и носителя информации при проверке подлинности последнего.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 schematically shows a section of a storage medium:
a) the form of the carrier, b) after creating the identifying media of the image information identifying, 2 c) after applying the information in the form of text and graphic images; figure 2 shows the relative position of the observer and the media when viewing information; figure 3 shows the relative position of the observer and the storage medium during authentication of the latter.

Позиции на фигурах обозначают: 1 носитель информации; 2 верхний слой с отражательной дифракционной решеткой из непрозрачного материала; 3 средний слой с отражательной дифракционной решеткой из непрозрачного материала; 4 - нижний слой с отражательной дифракционной решеткой из прозрачного или отражающего свет материала; 5 защитный слой; 6 наблюдатель; 7 - идентифицирующее подлинность носителя информации изображение. The positions in the figures indicate: 1 information carrier; 2 top layer with a reflective diffraction grating of opaque material; 3 middle layer with a reflective diffraction grating of opaque material; 4 - bottom layer with a reflective diffraction grating of a transparent or light reflecting material; 5 protective layer; 6 observer; 7 is an image identifying the authenticity of the storage medium.

Носитель информации 1, фиг.1, имеет многослойную структуру и содержит по крайней мере два слоя, 2 и 3, из непрозрачных материалов и слой 4 из прозрачного или отражающего свет материала, причем слои 2 и 3 располагаются над слоем 4. Слой 2 может быть выполнен из композиционного материала на основе полимерной смолы, а слой 3 из алюминия. В качестве слоев 4 и 5 может быть применена полимерная пленка из лавсана или триацетатцеллюлозы. The storage medium 1, figure 1, has a multilayer structure and contains at least two layers, 2 and 3, of opaque materials and layer 4 of a transparent or light-reflecting material, and layers 2 and 3 are located above layer 4. Layer 2 can be made of a composite material based on polymer resin, and layer 3 of aluminum. As layers 4 and 5, a polymer film of lavsan or cellulose triacetate can be used.

Соединение слоев выполняется, например, с помощью термостойкого клея на основе поливинилхлорида, обеспечивающего надежное сцепление слоев. The connection of the layers is carried out, for example, using heat-resistant adhesive based on polyvinyl chloride, which provides reliable adhesion of the layers.

Защитный слой 5 необходим для предохранения поверхности носителя и созданных на нем изображений от повреждения. The protective layer 5 is necessary to protect the surface of the medium and the images created on it from damage.

На верхние поверхности слоев 2, 3 и 4 по всей площади носителя информации нанесены отражательные дифракционные решетки, используя существующие технологии штампования копий (реплик) с гравированных металлических оригиналов. Профиль штриха каждой дифракционной решетки выбирают таким, чтобы концентрировать не менее 50% падающего на решетку света в спектр какого-либо одного, заданного для каждой решетки, ненулевого порядка. Это условие может быть, например, удовлетворено при применении отражательных решеток с треугольным профилем штриха, так называемых эшелеттов. Reflecting diffraction gratings are applied to the upper surfaces of layers 2, 3, and 4 over the entire area of the information carrier using existing stamping techniques for copies (replicas) from engraved metal originals. The stroke profile of each diffraction grating is selected so as to concentrate at least 50% of the light incident on the grating into the spectrum of any one non-zero order specified for each grating. This condition can, for example, be satisfied by using reflective gratings with a triangular stroke profile, the so-called echelettes.

Другим условием, определяющим выбор профиля и направления штрихов, а также шага отражательных решеток, является совпадение направлений распространения дифрагированного света для решетки нижнего слоя в красном, для решетки среднего слоя в зеленом, для решетки верхнего слоя в синем участках спектра заданных для решеток ненулевых порядков, в которых концентрируется большая часть отраженного света. Причем указанное направление W, фиг. 1,б, распространения дифрагированного света составляет с плоскостью носителя информации угол α не более 45 градусов. Another condition determining the choice of the profile and direction of strokes, as well as the pitch of the reflective gratings, is the coincidence of the diffusion light propagation directions for the lower layer grating in red, for the middle layer grating in green, for the upper layer grating in the blue parts of the spectrum specified for non-zero order gratings, in which most of the reflected light is concentrated. Moreover, the indicated direction W, FIG. 1b, the propagation of diffracted light makes an angle α of not more than 45 degrees with the plane of the information carrier.

Описанная структура носителя информации позволяет создавать цветные растровые изображения путем удаления в определенных участках поверхности носителя информации материала на глубину либо только верхнего, 2, либо верхнего и среднего, 2 и 3, непрозрачных слоев носителя информации. На фиг. 1,б схематически показан пример создания такого изображения. Поверхность носителя разделена на ячейки растра A, B,G, каждая из которых содержит участки дифракционных решеток верхнего, среднего и нижнего слоев. The described structure of the information carrier allows you to create color raster images by removing in certain areas of the surface of the information carrier material to a depth of either only the upper, 2, or upper and middle, 2 and 3, opaque layers of the information carrier. In FIG. 1b schematically shows an example of creating such an image. The surface of the carrier is divided into cells of the raster A, B, G, each of which contains sections of the diffraction gratings of the upper, middle and lower layers.

В соответствии с идеей изображения каждый слой с отражательной дифракционной решеткой (2, 3 и 4) соответствует определенному цвету, так как при освещении белым светом решетка верхнего слоя 2 концентрирует в заданном направлении W, фиг. 1,б, дифрагированной свет с длиной волны, соответствующей синему участку спектра, решетка среднего слоя 3 свет с длиной волны, соответствующей зеленому участку спектра, а решетка нижнего слоя 4 свет с длиной волны, соответствующей красному участку спектра. Очевидно, меняя процентное соотношение площадей участков дифракционных решеток в пределах каждой ячейки растра, можно получить в направлении W практически любой цветовой оттенок. Таким образом реализуется так называемая RGB-модель составления света. Очевидно, что из ячеек растра может быть набрано любое, сколь угодно сложное цветное изображение. В силу специфических свойств этого изображения, в частности, видимость только в определенном направлении W, цветность, оно используется для идентификации подлинности носителя информации. In accordance with the idea of the image, each layer with a reflective diffraction grating (2, 3, and 4) corresponds to a certain color, since when illuminated with white light, the grating of the upper layer 2 concentrates in a given direction W, FIG. 1b, diffracted light with a wavelength corresponding to the blue portion of the spectrum, the grating of the middle layer 3 light with a wavelength corresponding to the green portion of the spectrum, and the grating of the lower layer 4 light with a wavelength corresponding to the red portion of the spectrum. Obviously, changing the percentage of areas of the areas of diffraction gratings within each cell of the raster, you can get almost any color shade in the W direction. Thus, the so-called RGB model of composing light is realized. Obviously, any arbitrarily complex color image can be drawn from the cells of the raster. Due to the specific properties of this image, in particular, visibility only in a certain direction W, color, it is used to identify the authenticity of the information carrier.

Удаление материалов слоев 2 и 3 при формировании цветного растрового изображения выполняется с помощью способа лазерного гравирования. Достигнутый уровень техники позволяет при реализации этого способа проводить обработку материала лазерным пучком, имеющим диаметр 20-25 мкм, что позволяет обеспечивать размер ячеек растра не более 0,1 мм и получать качественные цветные изображения. The removal of materials of layers 2 and 3 during the formation of a color raster image is performed using the laser engraving method. The achieved level of technology allows, when implementing this method, to process the material with a laser beam having a diameter of 20–25 μm, which makes it possible to ensure the cell size of the raster is not more than 0.1 mm and to obtain high-quality color images.

Очевидно, что эффект получения цветных растровых изображений за счет удаления материалов верхнего и среднего слоев может быть достигнут при любом соответствии порядка следования слоев последовательности участком спектра, но обязательно при выполнении условия совпадения направлений распространения дифрагированного света от каждой решетки в заданном для нее участке спектра, а также при отсутствии повторов участков спектра для решеток разных слоев. Obviously, the effect of obtaining color raster images due to the removal of materials of the upper and middle layers can be achieved with any correspondence between the order of the sequence layers in the spectrum, but if the condition for the propagation of diffracted light from each grating coincides in a given part of the spectrum, also in the absence of repetition of parts of the spectrum for gratings of different layers.

Цветное растровое изображение, полученное путем удаления участков слоев с отражательными дифракционными решетками, предназначено для идентификации подлинности носителя информации, т.е. является степенью защиты документов от подделки. Чтобы подделать бланк данного носителя информации, фиг. 1,а, и создать идентифицирующее подлинность изображение 7, фиг.3, необходимо полностью повторить технологический процесс создания отражательных дифракционных решеток, имеющих определенный профиль штрихов, шаг, а также провести обработку бланка носителя с помощью способа лазерного гравирования. Очевидно, подготовка, расчет и выполнение указанных процедур являются трудоемкими, требуют больших затрат времени и применения специального оборудования. Поэтому подделка носителей информации, по всей площади которых за счет дифрагированного света создано цветное растровое изображение, становится неэффективной. A color raster image obtained by removing portions of layers with reflective diffraction gratings is intended to identify the authenticity of the information carrier, i.e. is the degree of protection of documents from counterfeiting. In order to counterfeit the form of this storage medium, FIG. 1a, and to create an authenticating image 7, Fig. 3, it is necessary to completely repeat the technological process of creating reflective diffraction gratings having a certain stroke profile, step, and also to process the blank of the media using the laser engraving method. Obviously, the preparation, calculation and implementation of these procedures are time-consuming, time consuming and use of special equipment. Therefore, the falsification of information carriers, over the entire area of which a color raster image is created due to diffracted light, becomes ineffective.

Информация размещается на носителе информации 1 в виде текста, рисунков, полутоновых и других изображений, фиг.2 (справа), которые формируются путем удаления участков материалов непрозрачных слоев 2 и 3 на всю их глубину. На фиг. 1, в схематически показан пример формирования содержащего информацию изображения, где 1, 11 зоны удаления материалов верхнего и среднего непрозрачных слоев носителя. Поскольку смежный со слоем 3 слой 4 изготовлен из прозрачного или отражающего свет материала, то текстовая, графическая и иная информация представляется в виде светлых изображений на темном фоне. Так же как и при формировании изображения, идентифицирующего подлинность носителя информации, для удаления материала на всю глубину слоев 2 и 3 применен способ лазерного гравирования. Так как достигнутый уровень техники позволяет при реализации этого способа проводить обработку материала лазерным пучком, имеющим диаметр 20-25 мкм, то возможно получение высококачественных контрастных изображений букв, цифр, других символов, а также полутоновых изображений. Information is placed on the information carrier 1 in the form of text, drawings, grayscale and other images, figure 2 (right), which are formed by removing sections of the materials of opaque layers 2 and 3 to their entire depth. In FIG. 1, a schematic example of the formation of an image containing information is shown, where 1, 11 are material removal zones of upper and middle opaque carrier layers. Since layer 4 adjacent to layer 3 is made of transparent or light-reflecting material, text, graphic and other information is presented in the form of light images on a dark background. As well as when forming an image identifying the authenticity of the information carrier, a laser engraving method was used to remove material to the entire depth of layers 2 and 3. Since the achieved level of technology allows for the implementation of this method to carry out the processing of the material with a laser beam having a diameter of 20-25 microns, it is possible to obtain high-quality contrast images of letters, numbers, other characters, as well as grayscale images.

Качество изготовления текстовых и графических изображений, а также наличие полутоновых изображений являются дополнительной степенью защиты носителя информации, так как подделка изображений с таким же качеством, как и на подлинном носителе информации, возможна только при применении способа лазерного гравирования, для осуществления которого требуется специальное оборудование. The manufacturing quality of text and graphic images, as well as the availability of grayscale images are an additional degree of protection of the information carrier, since fake images with the same quality as on a genuine information carrier is possible only when using the laser engraving method, which requires special equipment.

В соответствии с идеей изобретения идентифицирующее подлинность носителя информации изображения можно наблюдать только в направлении W, фиг.1,б, составляющем с плоскостью носителя угол не более 45 градусов. Поэтому при обращении носителя информации 1 к наблюдателю 6 лицевой стороной, фиг.2, это изображение не видно, и можно без помех прочесть содержащуюся на носителе информацию в виде текстовых, графических и иных изображений (чертеж справа). В это же время для проверки подлинности носителя информации достаточно просто развернуть его на угол более 45 градусов, чтобы убедиться в существовании соответствующего цветного растрового изображения. На фиг. 3 показан пример идентифицирующего подлинность носителя информации изображения 7 в виде "сетки" и аббревиатур "РФ". In accordance with the idea of the invention, the identifying authenticity of the image information carrier can be observed only in the direction W, FIG. 1, b, making an angle of not more than 45 degrees with the plane of the carrier. Therefore, when the information carrier 1 is facing the observer 6 with the front side, FIG. 2, this image is not visible, and it is possible to read the information contained in the medium in the form of text, graphic and other images without interference (drawing on the right). At the same time, to verify the authenticity of the information carrier, it is enough to simply rotate it at an angle of more than 45 degrees to make sure that the corresponding color raster image exists. In FIG. Figure 3 shows an example of an authenticating image information carrier 7 in the form of a "grid" and the abbreviations "RF".

Данный носитель информации 1 имеет более высокий по сравнению с прототипом уровень защищенности от подделки, что обеспечивается за счет наличия цветного растрового изображения, занимающего всю площадь носителя информации, наблюдаемого только в заданном направлении W и сформированного с помощью участков отражательных дифракционных решеток, нанесенных на слои 2, 3 и 4 носителя. Выше было показано, что подделка такого носителя чрезвычайно сложна и неэффективна. This storage medium 1 has a higher level of protection against counterfeiting compared to the prototype, which is ensured by the presence of a color raster image occupying the entire area of the storage medium, observed only in a given direction W and formed using sections of reflective diffraction gratings deposited on layers 2 , 3 and 4 media. It was shown above that faking such a carrier is extremely complex and inefficient.

Другим достоинством данного носителя информации является возможность проверки его подлинности без применения какого-либо специального оборудования. Достаточно просто наклонить носитель и убедиться в наличии требуемого идентифицирующего подлинность цветного растрового изображения. Another advantage of this information carrier is the ability to verify its authenticity without the use of any special equipment. Simply tilt the media and verify that you have the correct, authenticating color bitmap.

Дополнительной степенью защиты носителя информации от подделки является качество контрастных и полутоновых изображений, которые можно получить только с помощью устройств лазерного гравирования. Использование лазерных граверов обеспечивает оперативность записи на носители соответствующей информации, так как достигнутый технический уровень этих устройств позволяет выполнять процедуру записи изображений любой сложности с высокой скоростью. Например, время записи изображений на носитель информации размером 8 х 10 см на лазерном гравере LaserGraver 1000, выпускаемом НПЦ "Альфа" (Москва, Россия), равняется 1 мин. An additional degree of protection of the information carrier from counterfeiting is the quality of contrast and grayscale images, which can only be obtained using laser engraving devices. The use of laser engravers ensures the speed of recording relevant information on the media, since the achieved technical level of these devices allows you to perform the recording procedure of images of any complexity with high speed. For example, the time of recording images on an information carrier measuring 8 x 10 cm on a LaserGraver 1000 laser engraver manufactured by Alfa Scientific and Production Center (Moscow, Russia) is 1 min.

Claims

1. An information carrier containing a diffraction grating, characterized in that it contains at least three layers connected to each other, of which the middle and upper layers are made of opaque materials, and the lower one is of a material transparent or reflecting light, onto the upper surfaces of these layers reflective diffraction gratings are deposited, and the directions, step, and strokes of the gratings are selected from the condition that at least 50% of the light incident on the grating is concentrated in the spectrum of any nonzero order specified for each grating, and also from the condition that the diffracted light propagation directions coincide for the lower layer grating in red, for the middle layer grating in green, and for the upper layer grating in the blue parts of the spectrum of a given nonzero order, the diffused light propagation direction is the observation direction of the image information identifying the authenticity of the medium and is with a plane of the carrier an angle of not more than 45 ^o , identifying the authenticity of the information carrier, the image is colored, has a raster the structure and is formed by removing material in certain areas of the information carrier to a depth of either only the upper or upper and middle opaque layers of the information carrier using laser engraving, the information placed on the carrier takes the form of text and graphic images formed by deleting material in certain areas of the information carrier to the depth of the upper and middle opaque layers using a laser engraving method.

2. The information carrier according to claim 1, characterized in that the directions, pitch and profile of the grating strokes are selected from the condition that the diffracted light propagation directions coincide for the gratings of the lower, middle, and upper layers in the red, green, and blue parts of the spectrum specified for each grating of a nonzero order moreover, the correspondence of the sequence of layers of the sequence of spectral regions can be arbitrary, but without repeating the correspondence of the spectral regions to diffraction gratings of different layers.