TWI405128B - 具有可用光學方式用機器讀取的特徵的多層體 - Google Patents

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Description

具有可用光學方式用機器讀取的特徵的多層體
本發明關於一種具有可用光學方式用機器讀取的特徵的多層體，其中該多層體至少有一第一層，該第一層具有一個在此層中形成的微視細浮雕構造，且該微視細浮雕構造的光學效果可局部改變以寫入一資訊。第一種區域及第二種區域具有不同的浮雕構造且構成一背景圖案(1)~(2)，該背景圖案將一第一資訊編碼，且可部分地改變以寫入一碼圖案(1i)~(3i)，該碼圖案將一個別化的第二資訊編碼且和背景圖案重疊。此外還關於一種製造這種多層體的方法以及一種讀取該資訊的方法。
在歐洲專利EP 0 718 795 A1發表了一種資訊條帶，它具有用光學方式編碼的資訊。光學標記在該資訊條帶上設置成位元列的方式，其中需要至少二個位元列相同地分成等大的面積部。舉例而言，各面積部鋪覆以一光學繞射元件。一位元列的繞射元件具有相同的格參數(空間頻率、廓形、方位角等)，且和相鄰的其他元件列的繞射元件不同，〔來自一位元列的各一面積部與來自另一位元列的相鄰面部構成一個位元對，該位元對代表該資訊的一單獨位元。在這種資訊條帶，在製造後將一資訊一次寫入，其中在資訊寫入時，在該位元對的二面積部之一內，該面積部的光學性質不可逆地改變。〕各面積部與其二個鄰居係藉著選擇各部分面的繞射元件而互不同。此資訊條帶的資訊係藉製造作業確定，且不能對各資訊條帶個別地改變。
在國際專利WO 00/62 237 A2發表了一種資訊條帶，具有一樣大的網格元件，設成二列，其中一列的繞射構造與另一的繞射構造不同，且該繞射構造的細浮雕構造的格溝槽大致平行於這些列對準。來自一列的各網和元件與來自相鄰的列的細格元件構成資訊的單一位元。此資訊條帶可在製造後將一資訊一次寫入，其中在寫入時，在一位元的二網格元件之一中須將網格元件的光學性質不可逆地改變。
一讀取裝置須將資訊條帶的二列的繞射構造同時讀出，其中該讀取場要儘量準確地對準二繞射構造之間的分隔線。可接受的容許誤差不大於±0.5 mm。但塑膠卡或類似物中的嵌入物(Inlay)的典型容許誤差(相對於邊緣)為±1 mm。
本發明的目的在提供一種可機器讀取的可個別化的防偽元件，它的容許誤差可以很大，且具有高的安全標準，並提供一種製造此防偽元件的方法以及一種將儲存在該防偽元件中的資訊讀出的方法。
這種目的達成之道係利用申請專利範圍第1項的一種具有可用光學方式用機器讀取的特徵的多層體實現，其中該多層體至少有一第一塑膠層，該第一層具有一個在此層中形成的微視細浮雕構造，且該微視細浮雕構造的光學效果可局部改變以寫入一資訊，其中，該多層體有多數的第一種區域及第二種區域，其中在第一種區域中形成一種微視的細的第一浮雕構造而在第二種區域中形成一種微視的細的第二浮雕構造，該第二浮雕構造舉第一浮雕構造不同，且形成到第一塑膠層中，且具有可用機器讀取的不同光學效果，該第一種及第二種區域在該可用光學方式用機器讀取的特徵的區域中設置成一種背景圖案的形式，該背景圖案將一第一資訊編碼，且在該用光學方式可用機器讀取的特徵的區域中，第三種區域的光學效果改變，以將一種個外化的碼圖案寫入，該碼圖案將一個外化的第二資訊編碼且與背景圖案重疊，該第三種區域將第一及/或第二種區域至少部分地蓋住。
這種目的達成之道亦利用一種製造具有可用光學方式用機器讀取的特徵的多層體的方法實現，其中該多層體至少有一第一塑膠層，該第一層具有一個在此層中形成的微視細浮雕構造，且該微視細浮雕構造的光學效果可局部改變以寫入一資訊，其中將一可用光學方式用機器讀取的特徵放入該多層體中，該特徵呈一種將一第一資訊編碼的背景圖案的形式，其中有多數的第一種區域形成到該多層體中，該第一種區域具有一微視細的第一浮雕構造，將多數第二區域形成，該第二區域具有與第一浮雕構造不同的微視細的第二浮雕構造，第二浮雕構造具有多數第二區域，該第二區域具有與第二浮雕構造中不同的微視細浮雕，具有不同之可用光學方式用機器讀取的效果，將第一及第二浮雕構造設一個光學作用的反射層或光學隔離層，在該可用光學方式機器讀取的特徵的區域中，該微視細浮雕構造的光學效果在第三區域中改變，以將一個別化之碼圖案寫入，該第三區域在第一及/或第二區域中至少部分蓋住，該個別化碼圖案將一個別化的第二資訊編碼具與背景圖案重疊。
這種目的達成之道亦利用一種由一多層體將一第一資訊及一第二資訊讀出的方法實現，該多層體具有可用光學方式用機器讀取的特徵，該特徵有多數的第一種區域及第二種區域，其中該第二種區域具有與第一種區域不同之可用機器讀取的光學效果，且該第一種及第二種區域在該可用光學方式機器讀取的特徵的區域中設成一種背景圖案的形式，該背景圖案將一個由一圖案量選出的第一資訊編碼，其中該圖案量的元素具有相同的碼構造，且其中在該可用光學方式機器讀取的特徵的區域中，第三種區域構造一個碼圖案，該第三種區域將第一種及/或第二種區域至少部分地蓋住，該碼圖案將一個別化之第二資訊編碼且與背景圖案重疊，該碼圖案的光學效果與第一種區域及第二種區域的光學效果，不同，其中：利用一光電子讀取裝置由第一浮雕構造產生一電子映像，由該映像產生一第二信號圖案，該第一及第二信號圖案對應於該圖案量的碼構造作部段式的積分，由該積分的信號圖案決定第一資訊，且藉著將第一及第二信號圖案作量方式的相加，決定該個別化的第二資訊。
本發明的多層體的特點在於裝到一載體基質(例如一證明卡)上時，對位置的誤差容許度很大，且對於防止所儲存之資訊的模仿及/或篡改(Manipulation)有高度的安全性。此多層體有一可用光學方式讀取的背景圖案，它將第一資訊編碼，舉例而言，第一資訊可構成一防偽特徵及/或出處特徵及/或分類特徵。個別化的第二資訊設在背景圖案上，其中該第二資訊利用一些區域代表，這些區域中，背景圖案改變，如此要仿冒該個別化的碼圖案變得很難，因為同時也要模仿該背景圖案，此處還須模仿該個別化的模圖案在背景圖案上的設置。
背景圖案的放入作業可在製造該多層體時達成，其設計使之不會有附加的製造成本衍生，且另外還不需附加的裝置。該微視細浮雕構造可利用習知方法(例如熱鐫印或在可用紫外線硬化的漆中成形)而準確對準地做入到該多層體中。在此，如果要製造很多的件數，則這些方法係為廉價的製造方法，這點係由於背景圖案與個別化的碼圖案的製造在完工那一側分開而達成。因此造成潛在的高安全性及可廉價地個別化的碼。這點很習知的高安全系統不同，習用者典型的方式成本很高且很難大重製造。該多層體也可為一種膜體，其他的防微特徵及/或裝飾性元件形成到該膜體中，這些其他特徵、元件用此方式與上述的浮雕構造對準。
該微視細浮雕構造的光學效果可藉著改變浮雕構造本身〔例如利用雷射燒飾(Laser－Ablation)〕或藉著將該與浮雕構造呈方學方式配合的層(例如下文要說明者)或具有該浮雕構造的層改變(例如利用鐫印層中的一種熱色性漆)或者將下方的層改變(例如配合折射指數)換言之，在施一金屬層或介電層之前將表面覆以一透明塑膠，如此該格子有某種程度被消除。
用於將本發明的多層體中所儲存的資訊讀出的方法，可用簡單方式使第一及第二資訊能平行輸出，其中，該第一資訊要從第二資訊用數方式重建，且為此從所設之背景資訊的數學集合(Menge，英：set)得到附加資訊。因此，舉例而言該背景資訊的數學集合可不含所有數學上可能的組合，一種這種附加資訊代表另一種安全位準，此安全位準不能藉僅僅地模仿該多層體的製造原理而克服。
其他有利的特徵見於申請專利範圍附屬項。
在第一及第二區域中的浮雕構造可設以一種光學效果的反射層或一光學分離層。該光學效果的反射層可為一種反射層或反射的層系統，它可由金屬、半導體或介電質構成。也可設液晶層，特別是膽固型(choloesterisch)液晶層。此外可設加色素的漆層或具有有機顏料的漆層。該「反射」也可為全反射，這種全反射可在具不同光學折射指數的二層之間的界面看到；或者該覆層系統只能利用(極化)濾光器看到。
此外，該光學效果的反射層或光學分離層可被一護層蓋住，該護層有一種熱色性顏料。該熱色性顏料可藉熱的作用而長期地使其顏色改變，其中該顏色改變可隨著護層的透明性的改變而發生。
最好可在一區域(它代表該個別化的碼圖案的一個位元“1”)中使該反射層或光學層除去或作光學方式改變，或被一不透明層蓋住，或該浮雕構造改變。亦可使該浮雕構造下方的層改變，例如藉著在施覆金屬層或介電層前施覆一種折射指數配合的層或藉著改變粘著劑層而達成。
如不用此方式，也可在一區域(它代表該個別化的碼圖案的一個位元“0”)中將反射層或光學分離層除去或改變，或用一不透明層蓋住，或使浮雕構造改變。用此方式，可使多層體特佳地配合使用條件或使用目的。當這些碼具有多數先後相隨的相同位元時，則背景圖案也可用肉眼看到，由於背景圖案只能在0區域或1區域中看到，因此該個別化的碼圖案往往做成使背景圖案可清楚看到。
個別化的碼圖案可在不同地點加入。舉例而言，系列號碼(Seriennummer)可在出處那邊加入，或在一中心位置，例如在一中央通行證頒發外加入〔例如在訊息(Botschaft)中〕。個別化的碼圖案可為一種組合的碼圖案，舉例而言，它可包含一生產號碼(它在製造時加入)、一國碼或一年代碼(它在中央通行證頒發所加入)，以及一通行碼(它在地方的通行證頒發所加入)。在此可引起一種印象：該個別化的碼圖案係在一道工作步驟加入。
此外，一個個別化的碼圖案(它將一個別化的第二資訊編碼)的多個第三區域可和該背景圖案(它將一第一資訊編碼)的一第一及/或第二區域相關聯。這種措施也有助於該背景圖案即使在個別化碼圖案施覆後還可檢出及分析。也可使該資料用多於二種的狀態(1,0)代表。舉例而言，一層的反射程度或透光程度可代表五種值(0%，25%，50%，75%，及100%)，及/或繞射光的極化可具有四種不同的方向(0°，33°，66.6°，及90°)及或該繞射光的不同光譜區域的相對強度(舉例而言，利用一對顏色敏感的CCD感測器)可代表一種資訊。這點可使資訊密度更高，因為不用二個二元的值0與1，舉例而言，可用16進位的值來代表。
其他有利的特點係關於個別化的碼圖案的種類。
該個別化的碼圖案可為一種一度空間的條紋碼(Barcode)。條紋碼特別廣泛使用以代表商品。它紋在觀看時產生一種印象即該碼係用不同寬度的條紋的順序儲存。
此外，該個別化的碼圖案可為一種二度空間的條紋碼，該二度空間的條紋碼也是一種常用的碼。
由於該個別化的碼圖案係習知的碼圖案，因此該背景圖案首先會被覺得是一種光學的外觀手段，因此不會將它當作是一種防偽手段的部分。
其他有利的特點係關於浮雕構造的設計。
第一及第二浮雕構造可為不對稱的浮雕構造。該不對稱的浮雕構造係為週期性的構造，具有二個不等陡度或斜度的側翼，此入射光較易偏轉到一方向。如果該浮雕構造的週期長度係在波長或平均波長的度量範圍，則先在浮雕構造繞射。舉例而言，它可為一種閃耀格(Blazegitter)，該格的特點在格線距離及閃耀角角(該格元件在此角度下傾斜)。閃耀格將儘量多的光偏轉到一定的繞射位階並因此產生特別亮的繞射格。
該第一及第二浮雕構造可具有不同的k向量。
此第一浮雕構造的k向量的方向宜與第二浮雕構造的k向量的方向差180°。在此，該k向量的值相同，換言之，它們係為二種相同的浮雕構造，二者互相轉了180°。
該第一及第二浮雕構造也可具有不同的格週期。
此外，該第一及第二浮雕構造可有不同的格形狀。它宜為浮雕構造，該浮雕構造與一種各向異性(anisotrop)的晦暗(毛玻璃狀)(Matt)構造組合。舉例而言，該第一浮雕構造為一種晦暗構造，該晦暗構造與一種0°的極化格組合，且該第二浮雕構造為另一種浮雕構造，該浮雕構造與90°的極化組合。
利用上述實施方式，該第一及第二浮雕構造設計成使它們形成明顯不同的光學效果。特別是在斜入射光的場合。它可為被浮雕構造偏轉的光的亮度或強度的改變，也可為色光〔如果該浮雕構造用多色光－例如白天光線－照明的話〕。
此外，第一及第二浮雕構造具有受繞射及/或反射引起的不同的極化效果。極化光可利用一個或數個極化濾光器的設置改變及/或證明。因此，可使由第一浮雕構造所極化的光無阻地通過該設置，而由另一浮雕構造極化的光則被減弱，亦可將該浮雕構造用極化光照明。且舉例而言，將極化平面轉動。要作分析，設以由一個或數個極化－濾光器構成的上述設置。
在另一有利特點中，該第一及第二浮雕構造設計成全像圖(Hologramm)或動態圖(KINEGRAM)形式。這種實施方式有利於將個別化的碼圖案埋入在一種裝飾元件中，或將背景圖案設計成特別防偽。此外有利的一點為，該全像圖或動態圖的各部段近乎將整個資訊再生。
也可使第一及第二區域構成一圖形式圖案或一圖形式圖案的一部分。
另外的特點係關於將個別化的碼圖案寫入該多層體的方法。
該個別化的碼圖案可利用熱的作用形成，其中將該反射層或光學分離層除去，或將其光學作用改變，或將該浮雕構造改變或將護層的一熱色式顏料活化。
也可將一種所謂的PCI(Polycarbonate Insert，聚羧酸酯嵌入物)設以一種個別化的碼圖案。特別是該PCI變更例的動態圖可具有一種很像細鑲工(filigran)的性質(至少在個別化的區域中)，例如具有一像片或有資料，例如姓名及到期(Verfall)資料。在這些區域中－－只有動態圖的10%~50%。係為光學活性者(換言之，它們具有一格子)－－以及在這些活性區域中且只有在這些活性區域中，有一金屬層以供該繞射構造之用。因此該動態圖係完全透光(換言之，該動態圖完全看不到)在卡面積的50%~90%中，且在此區域中，一雷射裝置可很容易將該照片及資料個人化(personalisieren)。因此，該個人化作業係在該動態圖下方及其膜系統(包括該粘著劑層)下方造成。可設以下的構造：－－雷射；－－空氣；－－在PCI卡上的護層；－－在表面的10~50%中具有金屬的動態圖，例如呈細線或點圖案的形式；－－粘著劑層；－－個人化層，它可被雷射光弄黑。
在另外的設計中，該個別化的碼圖案藉著印上一不透明層形成。
亦可將該個別的碼圖案用以下方式形成：在該可用光學方式用機器讀取的特徵的一些區域(它們和該個別化的碼圖案無關聯)中將反射層藉熱作用除去或將其光學作用改變或將浮雕構造改變，或將護層的一種熱色性顏料活化或將該透明的護層變成一不透明的護層。該透明的護層，舉例而言，可為一種對雷射敏感的聚羧酸酯(Polycarbonate)護層，它設在一個鍍金屬的用設有HRI(高折射指數物)的層上方。要實施這種方法步驟，可使用雷射，其中藉著選擇雷射種類以及調整雷射的參數，都可在一層中造成長時性的改變，該層被一個或數個層蓋住。因此，該個別化的碼圖案可受保護以防損壞及偽造。
在該可用光學方式用機器讀取的特徵的一些區域(它們與該個別化的碼圖案無關聯)上可印上一不透明層。舉例而言，這種印上物可設在多層體的邊緣區域。也可印上標記，有一雷射裝置可對準該標記。
此外，該個別化的碼圖案可提供一種資訊，此資訊由一個別化的資訊及一檢查碼(它由該個別化的資訊計算出來)形成。該檢查碼一方面用於檢查讀取的錯誤，如有必要更正修正。但也可設置該碼以將個別化之碼圖案之以後的變確認。
此外，該個別化的碼圖案可設一開始及/或停止部段。該開始及/或停止部段可對所有個別化的碼圖案做成相同，舉例而言，俾對讀取裝置提供修正資料，也可將一限制序列(Abgrenzungs－Sequenz)放入碼圖案中，以作同步目的。
在又一特點中，該第一資訊用於代表一防偽文件的特徵。
該第一資訊可包含防偽文件的種類資料及使用目的資料，及/或其出處的名字。
其他特點係針對將該資訊讀出的方法。
該多層體可用一光源照亮，且該第一及第二信號圖案利用二個設在多層體兩邊的感測晶胞(Sensorzelle)或感測器陣列(Sensorarray)測定。舉例而言，它係一種光源，設在多層體上方中央，且其光線被多層體的浮雕構造偏轉，使之軸向設在多層體兩側的感測器晶胞或感測器陣列的方向偏轉。最好有多於一個的感測器像素(Sensorpixel)與該多層體的各部段(它作成一位元)相關聯。用此方式，舉例而言，可藉求出平均值，而產生一可靠的感測器信號。舉例而言，可設8個感測器像素/每位元。
如不採此方式，也可將該多層體用二個設在多層體兩側的光源照明，且該第一及第二信號圖案利用一個設在多層體上方的感測器晶胞或一感測器陣列測定，其中該二個光源輪流地操作。在一有利設計中，一光源可發生紅光，另一光源可發藍光，其中該第一信號圖案，舉例而言，繞射到第－1位階(Ordnung，英：order)，而第二信號圖案繞射第＋1位階，且二光源同時將該信號圖案照明。單一次測量產生「＋1資訊」及「－1資訊」。「－1資訊」含在影像的紅色頻道中，「而＋1」資訊含在藍色頻道中。因此一影像(例如JPEG)同時含有「－1資訊」及「＋1資訊」。也可用一影像測量二個極化狀態(紅色可含S極化資訊，而藍色可含P極化資訊)。
以下本發明利用數個實施例配合附圖為例說明。
圖1a顯示依先前技術之一防偽元件的一資訊軌(10t)。如圖1a所示，該資訊軌(11t)分劃成相同大小的位元部段(1t)~(6t)，它們各代表一個二進位碼的一個位元。各位元部段(1t)~(6t)更分成二個一樣大的相鄰區域A與B。它們構成二個沿資訊軌延伸方向的相鄰列。該區域A與B的表面設有不同之不對稱浮雕構造。在此它們係非全像圖式不對稱繞射浮雕構造A與B，該二浮雕構造將照到其上的光偏轉到一個非零的特定位階。這些位階的k向量互不相同。舉例而言，浮雕構造A的k向量的方向可為0°，而浮雕構造B的k向量的方向例如為180°。該二k向量的值可相同，在此浮雕構造A可表示二進位值“0”，而浮雕構造B表示二進位值“1”。浮雕構造A與B設有一反射層，例如一種金屬層。
要將一資訊寫入資訊軌(10t)中，係將位元部段(1t)~(6t)的浮雕構造A或浮雕構造B除去，例如利用雷射燒蝕除去，或利用一種不反射或弱反射的層蓋住，例如印上一漆層。當該防偽元件設計成單層形式時，該資訊也可藉著將一透明蓋層之所選區域塗黑而寫入，例如利用雷射。因此要將一“0”寫入一區域中，係將該位元部段的浮雕構造B除去或蓋住。將資訊寫入，典型的方式係在該OVD放到一基質上後實施。在細節上，可用雷射燒蝕使得－－金屬蒸發，留下一透明區域，－－金屬及膜系統蒸發，或－－金屬及膜系統蒸發，基質變形－－一如在瑞士ID卡的情形，或－－該OVD、該膜系統及基質蒸發－－一如在謂的NPLC－Projekt的情形，其中將一孔同時做入動態圖及紙基質中。
要將儲存在該資訊軌中的資訊讀出，可設一讀取裝置(20)，如圖2所示。此讀取裝置(20)有檢出器陣列(21)(22)，它們互相間隔設在防偽元件資訊軌(10t)上方。檢出器陣列(21)(22)的長度係由資訊軌的長度決定。舉例而言，檢出器陣列可為一CCD晶胞感測器。此資訊軌(10t)被一個設在資訊軌上方的光源的光線(23)照明。
光線(23)受到資訊軌(10t)上的區域A、B的繞射而偏轉，使它入射到與區域相鄰的檢出器陣列。在圖2中所示的例子，區域A和檢出器陣列(21)相鄰，區域B和檢出器陣列(22)相鄰。該二檢出器陣列(21)(22)將偏轉到其上的光同時檢出，其中為此係使資訊軌(10t)的區域A與B之間的分隔線與該二檢出器陣列(21)(22)的測量場的中線重合，該重合覆蓋之可接受的容許誤差為±0.5 mm。此狹小之容許誤差範圍(這種容許誤係要使光源及檢出器陣列在需要的情形可交換)，在實際使用時往往不能保持。舉例而言，塑膠卡的容許誤差為±1 mm，其中資訊軌道也可能斜設(Schieflagen)。
圖1b顯示一種理想讀取過程的檢出陣列(21)及(22)的輸出信號(21a)及(22a)的相位圖(亦即資訊軌(10t)對該二檢出器陣列的無誤差的位置時的相位圖)。座標圖的橫軸表示輸出信號對位元部段的關聯，縱軸表示位元部段的信號位準。在此示意圖式中未考慮在檢出器陣列上每個位元部段可設n個的個別感測器，它們中每一個可產生一個別的輸出信號，該輸出信號在理想值附近在一容許誤差範圍內變化。
圖3a及圖4a顯示一本發明防偽元件的一第一實施例，它具有一資訊軌(10)。此資訊軌(10)在製造時設以一二進位碼。它係一條紋形位元部段(1)~(7)，其表面可有一A類浮雕構造或一B類浮雕構造，如上文所述。在圖3中所示的實施例中，該資訊軌(10)有t個位元部段，它們依上述的關係構成二進位碼“0011010”。此二進位碼可設置來儲存一設有該防偽元件的防偽文件的應用及/或使用目的。舉例而言，對於一個在法國使用的ID卡或旅護照，該資訊軌可具有碼“01011100”而對德國的ID卡或旅行護照則可具有碼“10100001”。
圖3b與圖1b相似，顯示圖2中所述的讀取裝置(20)的輸出信號(321a)及(322a)的座標圖。由於沿資訊軌(10)的延伸方向前後設置的位元部段(1)~(7)具有浮雕構造A或浮雕構造B，因此輸出信號原理上一如圖1b所示之輸出信號，然而儘管有這種原理上的一致性，但誤差差裕度卻大得多，因為資訊軌並非像先前技術之圖1a所示的資訊軌設有一中線。檢出器陣列(22)的檢出信號(321a)可藉檢出器陣列(21)的輸出信號「正負反換」(Negation)而表示，反之亦然。因此讀取的錯誤可藉簡單的控制計算確認及修正。
資訊軌(10)可在防偽文件發行前個別化。圖4a顯示一個別化的資訊軌(10i)，其中，位元部段(1i)~(3i)籍著將位元部段(1)~(7)上的反射層拿掉或覆蓋而產生。
如圖4b所示，檢出器陣列(21)及(22)的輸出信號(421a)及(422a)的容許的誤差也很大。個別化的資訊〔利用位元部段(1i)~(3i)代表〕在二檢出器陣列中將輸出信號降低一樣的量。在圖4b中所示的實施例中，位元部段(1i)~(3i)的輸出信號等於零，位元部段(1)~(7)的輸出信號的低值與0不同，且小於位元部段(1)~(7)的輸出信號的高值。如果該位元部段(1i)~(3i)的輸出信號不為0，則該輸出信號的低值也大於該輸出信號。用此方式可將測量錯誤〔舉例而言，它們係由於檢出器陣列(21)的位置偏差或由於資訊條碼(10i)污染或損壞引起者〕排除。也可在檢出器陣列(21)(22)前方設光學元件，例如圓柱透鏡，俾將從資訊條帶(10i)反射的光集中到檢出器陣列(21)(22)。
閃耀格〔它們構成資訊軌(10i)〕的不對稱性係利用熱鐫印(Heiprgen)產生，具有比例5：1~20：1。在這種值，該個別化的資訊碼可很容易從背景碼分開。對於高值的不對稱性(例如可用不對稱的無色格或高極化碼做成)，則很難將個別化的資訊碼從背照碼分開。在此情形，宜將二碼(－1碼及＋1碼)的和與差作測定，且由此二測量值計算出個別化的資訊。
資訊條帶(10i)的寬度由檢出器陣列(21)(22)的測量場及該資訊條帶設計的最大位置容許誤差決定。資訊條帶的寬度要在測量場的寬度的度量級範圍，或更小，且它須大於最大的位置容許誤差。該容許誤差〔它在防偽元件施加到防偽文件(設計成塑膠卡形式)上時一般為±1 mm〕在從資訊條帶讀出資訊時，不會造成影響。如上文所述，這點是由於檢出器陣列的測量區域在任何地方都可位在資訊條帶的高度處之故。在先前技術的資訊條帶，該測量場須沿著該具有浮雕構造A與B的二區域的中線或緊鄰該中線。
圖5a及5b顯示一本發明的防偽元件的一第二實施例。
圖5a顯示一資訊軌(510)，它在製造時放入防偽元件中。此資訊軌(510)可整合到一較高階級(berordnen)的防偽元件中，例如整合到一動態圖中，因此在視覺上並不明顯。此資訊軌(510)係在製造時設以一個二進位碼，它係條帶狀位元部段(1)~(8)，其表面可有一A類浮雕構造或一B類浮雕構造，如上文所述，位元部段對應於上述關聯表示二進位碼“01101010”。此資訊軌(510)沿其縱延伸方向具有長度T的邊緣部段。此資訊軌(510)之為代表該二進位碼所設的內部段的長度用L表示。因此，一條帶狀的位元部段(1)~(8)具有長度L/8。此二邊緣部段係為外側位元部段(1)與(8)的部分部段，因此它們的長度為(L/8＋T)。
圖5b顯示一個別化的資訊軌(510i)，它係由圖5a的資訊軌(510)藉施加一個條紋碼(511)而形成。條紋碼(511)在圖5b所示的實施例係藉雷射燒蝕而產生。它係一個160位元碼，其中一個“1”位元利用一個反射層除去的區域代表。此條紋碼四面被一寬度T的邊緣條帶包圍住，在該邊緣條帶中，反射層同樣地也除去。利用雷射照射而除去的區域(511e)在圖5b中其底下的背景用交叉陰影線表示。這種設計特別有利於提高防止以後的篡改的安全性，因為沒有附加的碼可寫入該除去上層的區域中。
如圖5b所示，條紋碼(511)的條幹(它們代表“0”的表面具有一浮雕構造A或一浮雕構造B，其中浮雕構造A、B的設置相當於在製造資訊軌(510)時放入的設置。(圖5a)
條紋碼(511)設有一前伸區(Vorspann)及一後伸區(Nachspann)，因此在條紋碼上的資料部段後容易識別。此外，如果前伸區及後伸區對各個別化的條紋碼相同時，則該前伸區及/或後伸區使錯誤能較簡單地修正。但也可省卻前伸區及後伸區，而不會使資訊軌的功能或使條紋碼的可讀取性有問題。關於資訊軌(510i)的大的容許誤差方面，可參考圖4的實施例。
此外，圖5b中所示之資訊軌(510i)有高度防偽造安全性，因為單單將條紋碼(511)複製不能產生非偽造之紋碼的輸出信號。
在圖5a及5b所示的實施例中，資訊軌(510i)長度20 mm，寬度4 mm。邊緣部段T的寬度為1 mm。因此可供條紋碼用的長度L為18 mm。如果對碼設200個位元，且對前伸區及後伸區各設8位元，則對一個位元有18/216 mm＝83 μm。假設一讀取裝置的一個感測器像素寬度8 μm，且映射比例選設成1：1，則一個位元由八個感測器像素映射，因此造成良好的信號間隔。
該當作背景軌使用的資訊軌用8個位元編碼，換言之，各位元寬度2.25 m，且對各背景位元省卻27個資料位元。對於所定目的有一點很重要：即省卻一背景位元，俾能將資訊軌(510)確實讀出。特別是資訊軌(510i)的一些部段(在其中有數個“0”位元先後相隨)尤適合讀出。
但也可藉著除去反射層而形成“0”位元，而使“1”位元具有浮雕構造A或浮雕構造B。在此情形中，特別是資訊軌(510i)的一些部段(其中有數個“1”位元先後相隨)尤其適合讀出。
圖6a與6b顯示一本發明的防偽元件的一第三實施例，它具有一個二度空間的資訊場(610)，在其上可藉施加一個二度空間的條紋碼(611)造成一個別化的資訊場(611i)。
圖6a中所示的資訊場(610)有一簡單的幾何圖案，它由具有浮雕構造A的區域及具有浮雕構造B的區域形成，且用於當作條紋碼(610i)的背景圖案。如果可確定，該背景圖案可利用一種電腦輔助之影像辨認程式而識別，則此背景圖案可在很大限度內變化。因此它可為一種複雜之可用視覺辨識的圖案，如下文在圖9a及圖9b中的所施例所述者，它顯示一個小說角色歇洛克．福爾摩斯的風格化(Stilisieren)的輪廓。此外，這種背景圖案可利用其光學印象而用視覺至少粗略地證實。如不用圖像呈示，舉例而言，也可用一個或數個字母數字符號，例如一種圖碼如“CHE”或“USA”或一種圖樣(Logo)，例如一鑰匙或瑞士國旗的十字形。
圖6b顯示一個別化的資訊場(610i)，該二度空間條紋碼(611)施到其上。條紋碼(611)在圖6b所示的實施例中係藉雷射燒蝕產生，其方法係在資訊軌(610)的一些區域〔它們不被條紋碼(611)蓋住〕將反射層除去。條紋碼(611)四面被一邊緣條帶圍住。利用雷射照射除料的區域(611e)在圖6b中利用交叉陰影線作背景表示。圖6b中所示的碼係為對許多碼有代表性者，這些碼係在圖際標準定義者，例如Data Matrix ECC 200,PDF 415及Maxi碼。
圖7a~圖8b顯示一種適用於從圖6b中的資訊場讀出資訊的作用原理。
圖7a顯示一種讀取裝置(70)，它由一電子攝影機(70k)及二個條帶形的光源(71l)及(71r)構成。電子攝影機(70k)有一個二度空間的感測器，例如一種矩陣形的感測器。如不標此方式，也可為列狀或點狀感測器，它與一適合的偏轉系統連接，或可移動使它能將一個二度空間的場的各點掃描到，該電子攝影機(70k)設在該個別化的資訊場(610i)的上方。
光源(71l)與(71r)與一圖未示的交替開關連接。因此光源(71r)或光源(71l)可啟開。在圖7a中光源(71r)啟開。從光源(71r)發出的光束斜斜照到資訊場(610i)表面上，並被具有浮雕B的區域繞射到攝影機(70k)的鏡頭。因此它在資訊場(610i)的上視圖呈亮面形式，設有浮雕構造A的區域大致上只由散色光顯出其明亮部，因此呈黑暗區域的形式，它們只稍微或甚至不會從一些區域(這些區域中反射層被雷射燒蝕除去)突顯出。
圖8a顯示圖7a所示的裝置，光源(71l)啟開。由光源(71r)發出的光束斜斜照到資訊場(610i)的表面上，並由具浮雕構造A的區域繞射到攝影機(70k)的鏡頭中。此時，如圖8b所示，在資訊場(610i)的上視圖呈現亮面形式，而設有浮雕構造B的區域大致上只有散射光顯出其亮區，因此呈黑暗區域形式，它們只稍微或甚致不會從一些區域在其中反射層利用雷射燒飾除去)突顯出。
整個儲存在條紋碼(611)中的資訊可由資訊場(610i)的二個分影像重疊而求出，其中浮雕構造A與B在資訊場(610i)中的分佈用於鑑定這種資訊。在此實施例中所述的設置的另一優點為對於誤差及污染及/或損壞所受的影響很小。特別是該當用於作條紋碼(611)的背景使用的資訊場(610)(見圖6a)的設計係習知者，則損害可很簡單地除去。
此設置對於光源(71l)及(71r)的老化或位置的誤差所受影響也很小，因為該二個由攝影機(70k)產生的部分影像係可參考資訊場而用電子方式標準化到相同亮度。
圖9a及9b顯示一本發明的防偽元件(90)的照像影片，它們具有埋入的資訊軌(910i)，亦稱「繞射式浮水印」。其視訊的設計選用一全像圖或動態圖，它顯示小說角色歇洛克．福爾摩斯的風格化輪廓。圖9顯示當從前面看的直立位置的防偽元件(9)，圖9b則為從後面看圖朝下的狀態。
在上述應用例中使用的浮雕構造A與B，其極化性質及/或格週期及/或格方向及/或格形狀及/或格深度可互相不同，且用此方式可用光源讀取裝置檢出，該浮雕構造也可為電腦產生的全像圖。由於變化可能方式眾多，因此更使非經許可的拷貝更困難，或使證實工作限於特別設計的及/或一般弄不到的讀取裝置，其中該條紋碼的資訊可利用一般的讀取裝置讀出。浮雕構造也可投影到一螢光幕上，且一CCD攝影機可檢出該螢光幕的顯示。因此讀取裝置的設計變通性很大。
圖10a及10b顯示當作背景使用的資訊場(1010)及(1011)，它們具有電腦產生的全像圖(1012a)及(1012b)，該全像圖在光學上互相不同。由於全像圖的性質(該全像圖的各部分區域可將全像圖的資訊再生)，因此該全像圖有助於提高對容許誤差的寬容性。此全像圖還可提高防偽安全性，因為全像圖要仿造成本很高。
(A)(B)．．．浮雕構造
(1)~(8)．．．位元部段
(1t)~(6t)．．．位元部段
(1i)~(3i)．．．位元部段
(10)．．．資訊軌
(10t)．．．資訊軌
(11t)．．．資訊軌
(20)．．．讀取裝置
(21)(22)．．．檢出器陣列
(21a)(22a)．．．〔檢出器陣列(21)(22)的〕輸出信號
(23)．．．光線
(321a)(322a)．．．〔讀取裝置(20)的〕輸出信號
(510)(510i)．．．資訊軌
(511)(611)(610i)．．．條紋碼
(610)(610i)(611i)．．．資訊場
(511e)．．．區域
(611e)．．．區域
(71l)(71)．．．光源
(70k)．．．電子攝影機
(90)．．．防偽元件
(910i)．．．資訊軌
(1010)(1011)．．．資訊場
(1012a)(1012b)．．．全像圖
圖1a係依先前技術的一條帶形防偽元件的一資訊軌，圖1b係利用圖1a中的資訊軌之由讀取裝置產生的輸出信號的波形圖，圖2係一讀取裝置的原理圖，圖3a係一本發明之防偽元件的一第一實施例的一末寫錄的資訊軌，圖3b係圖3a的資訊軌之由圖2的讀取裝置產生的輸出信號的波形圖，圖4a係圖3a中之一個別化的資訊軌，圖4b係圖4a中之個別化資訊軌之由圖2的讀取裝置產生的輸出信號的波形圖，圖5a係一本發明的防偽元件的一第二實施例一未寫錄的資訊軌，圖5b係圖5a的一個別化的資訊軌，圖6a係一本發明的防偽元件的一第三實施例的一未寫錄的二度空間資訊軌，圖6b係圖6a的一個別化的資訊軌，圖7a係一用讀取圖6b的資訊軌的讀取裝置，由右邊照明，圖7b係圖6b的如圖7a方式照明的資訊軌的上視圖，圖8a係為圖7a的讀取裝置，由左邊照明，圖8b係為圖6b中依圖8b照明的資訊軌的上視圖，圖9a係一本發明的防偽元件的照明圖的前視圖，圖9b係一本發明的防偽元件的照明圖的後視圖，圖10a、b係全像圖背景圖案的實施例。
(421a)(422a)．．．輸出信號

Claims (29)

  1. 一種具有可用光學方式用機器讀取的特徵的多層體，其中該多層體至少有一第一塑膠層，該第一層具有一個在此層中形成的微視細浮雕構造，且該微視細浮雕構造的光學效果可局部改變以寫入一資訊，其特徵在：該多層體(10i)、(510i)、(610i)有多數的第一種區域及第二種區域，其中在第一種區域中形成一種微視的細的第一浮雕構造而在第二種區域中形成一種微視的細的第二浮雕構造，該第二浮雕構造舉第一浮雕構造不同，且形成到第一塑膠層中，且具有可用機器讀取的不同光學效果，該第一種及第二種區域(1)~(7)在該可用光學方式用機器讀取的特徵的區域中設置成一種背景圖案的形式，該背景圖案將一第一資訊編碼，且在該用光學方式可用機器讀取的特徵的區域中，第三種區域(1i)~(3i)的光學效果改變，以將一種個外化的碼圖案寫入，該碼圖案將一個外化的第二資訊編碼且與背景圖案重疊，該第三種區域(1i)~(3i)將第一及/或第二種區域至少部分地蓋住。
  2. 如申請專利範圍第1項之多層體，其中：該第一種及第二種區域中的浮雕構造設有一種光學作用的反射層或一光學分隔層。
  3. 如申請專利範圍第2項之多層體，其中：該光學作用的反射層與該光學分隔層被一護層蓋住，該護層有一種熱色性顏料。
  4. 如申請專利範圍第2或第3項之多層體，其中：在一區域(它代表該個別化的碼圖案的一個“1”的位元)中，該反射層或光學分隔層被拿掉或發生光學變化，或被一不透明層蓋住，或該浮雕構造改變。
  5. 如申請專利範圍第2或第3項之多層體，其中：在一區域(它代表該個別化的碼圖案的一個“0”的位元)中，該反射層或光學分隔層被拿掉或改變，或被一不透明層蓋住，或該浮雕構造改變。
  6. 如申請專利範圍第1或第2項之多層體，其中：該將一個別化的第二資訊編碼的個別化的碼圖案的多數第三種區域與該將一第一資訊編碼的背景圖案的一第一及/或第二區域相關聯。
  7. 如申請專利範圍第1或第2項之多層體，其中：該個別化的碼圖案係一種一度空間的條紋碼。
  8. 如申請專利範圍第1或第2項之多層體，其中：該個別化的碼圖案係一種二度空間的條紋碼。
  9. 如申請專利範圍第1或第2項之多層體，其中：該第一及第二浮雕構造為不對稱的浮雕構造。
  10. 如申請專利範圍第9項之多層體，其中：該第一及第二浮雕構造有不同的k向量。
  11. 如申請專利範圍第10項之多層體，其中：該第一浮雕構造的k向量的方向與第二浮雕構造的k向量的方向差了180°。
  12. 如申請專利範圍第9項之多層體，其中：該第一及第二浮雕構造具有不同的格週期。
  13. 如申請專利範圍第9項之多層體，其中：該第一及第二浮雕構造具有不同的格形狀。
  14. 如申請專利範圍第9項之多層體，其中：該第一及第二浮雕構造具有不同的格深度。
  15. 如申請專利範圍第9項之多層體，其中：該第一及第二浮雕構造具有由於散射及/或反射引起的不同的極化效果。
  16. 如申請專利範圍第1或第2項之多層體，其中：該第一及第二浮雕構造設計成全像圖或動態圖形式或一全像圖或動態圖的一部分的形式。
  17. 如申請專利範圍第1或第2項之多層體，其中：該第一種及第二種區域構成一圖形圖案或一圖形圖案的一部分。
  18. 一種製造具有可用光學方式用機器讀取的特徵的多層體的方法，其中該多層體至少有一第一塑膠層，該第一層具有一個在此層中形成的微視細浮雕構造，且該微視細浮雕構造的光學效果可局部改變以寫入一資訊，其特徵在：將一可用光學方式用機器讀取的特徵放入該多層體(10)(510)(610)中，該特徵呈一種將一第一資訊編碼的背景圖案的形式，其中有多數的第一種區域形成到該多層體(1)(510)(610)中，該第一種區域具有一微視細的第一浮雕構造，將多數第二區域形成，該第二區域具有與第一浮雕構造不同的微視細的第二浮雕構造，第二浮雕構造具有多數第二區域，該第二區域具有與第二浮雕構造中不同的微視細浮雕，具有不同之可用光學方式用機器讀取的效果，將第一及第二浮雕構造設一個光學作用的反射層或光學隔離層，在該可用光學方式機器讀取的特徵的區域中，該微視細浮雕構造的光學效果在第三區域中改變，以將一個別化之碼圖案寫入，該第三區域在第一及/或第二區域中至少部分蓋住，該個別化碼圖案將一個別化的第二資訊編碼具與背景圖案重疊。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中：該個別化的碼圖案由熱作用形成，其中將該反射層或光學分隔層拿掉或將其光學效果改變或將浮雕構造改變，或將護層的熱色性顏料活化或將一透明的護層變成一不透明的護層。
  20. 如申請專利範圍第18或19項之方法，其中：該個別化的碼圖案藉著將一不透明層印上而形成。
  21. 如申請專利範圍第18或19項之方法，其中：該個別化的碼圖案用以下方式形成：在該可光學方式用機器讀取特徵之與個別化碼圖案不相關聯的區域中將反射層或光學分隔層利用作用拿掉或將其光學效果改變，或將浮雕構造改變，或將護層的一種熱色性顏料活化。
  22. 如申請專利範圍第18項之方法，其中：將一不透明層印到該可用光學方式機器讀取的特徵的與該個別化之碼圖案不關聯的區域上。
  23. 如申請專利範圍第18項之方法，其中：該個別化的碼圖案提供一資訊，該資訊由一個別化的資訊及由一由該個別化資訊計算出的檢查碼形成。
  24. 如申請專利範圍第18項之方法，其中：該個別化的碼圖案設有一開始部段及/或一停止部段。
  25. 如申請專利範圍第18項之方法，其中：該第一資訊用於代表一防偽文件的特性。
  26. 如申請專利範圍第25項之方法，其中：該第一資訊包含該防偽文件的種類及/或使用目的及/或出處的資料。
  27. 一種由一多層體將一第一資訊及一第二資訊讀出的方法，該多層體具有可用光學方式用機器讀取的特徵，該特徵有多數的第一種區域及第二種區域，其中該第二種區域具有與第一種區域不同之可用機器讀取的光學效果，且該第一種及第二種區域在該可用光學方式機器讀取的特徵的區域中設成一種背景圖案的形式，該背景圖案將一個由一圖案量選出的第一資訊編碼，其中該圖案量的元素具有相同的碼構造，且其中在該可用光學方式機器讀取的特徵的區域中，第三種區域構造一個碼圖案，該第三種區域將第一種及/或第二種區域至少部分地蓋住，該碼圖案將一個別化之第二資訊編碼且與背景圖案重疊，該碼圖案的光學效果與第一種區域及第二種區域的光學效果，不同，其特徵在：利用一光電子讀取裝置(70)由第一浮雕構造產生一電子映像，由該映像產生一第二信號圖案，該第一及第二信號圖案對應於該圖案量的碼構造作部段式的積分，由該積分的信號圖案決定第一資訊，且藉著將第一及第二信號圖案作量方式的相加，決定該個別化的第二資訊。
  28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中：該多層體被一光源照明，且該第一及第二信號圖案用二個感測器晶胞或感測器陣列決定，該感測器晶胞或陣列設在多層體的兩面。
  29. 如申請專利範圍第27項之方法，其中：該多層體(610i)被二個設在多層體(610i)兩面的光源(71l)(71r)照明及/或照穿過，且該第一及第二信號圖案用一個設在多層體(610i)上方及/或下方的感測器晶胞或感測器陣列決定，其中該二個光源(71l)(71r)交替地操作。
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