CODE MAGNETIQUE COMPORTANT UNE BASE DE LECTURE ET SYSTEME
DE LECTURE D'UN TEL CODE
La présente invention a pour objet un code magnétique et un système de lecture d'un code magnétique. La présente invention concerne, notamment, l'identification ou 1 ' authentification d'objets au moyen de signatures magnétiques.
On connaît déjà, dans l'art antérieur, une technique de signature magnétique de documents au moyen de particules magnétiques, utilisée notamment pour 1 ' authentification des billets de banque. Les technologies actuelles permettent en effet de déposer des particules ou des encres magnétiques sur divers types de papiers, ou encore dans la trame de documents.
La détection d'une signature magnétique est généralement faite au moyen de composants magnétorésistifs, qui présentent une sensibilité élevée nécessaire à la détection des champs magnétiques rémanents de faible intensité (quelques Gauss) émis par les particules magnétiques. Ainsi, le brevet US 5 155 643 décrit un dispositif comportant une tête de lecture pourvue de magnetoresistances permettant de détecter des empreintes magnétiques de billets de banque.
Les méthodes d' authentification par signature magnétique de l'art antérieur demeurent toutefois d'un intérêt limité en ce qu'elles consistent simplement à détecter la présence d'une ou plusieurs empreintes magnétiques à des endroits prédéterminés de l'objet à authentifier .
En effet, la prévision d'un code magnétique complexe, comportant par exemple une pluralité d'éléments magnétiques juxtaposés formant ensemble, par leur forme ou leur disposition, une donnée d'identification ou
d' authentification, se heurte à des difficultés techniques tenant à la lecture même d'un tel code.
D'une part, et contrairement aux techniques de lecture optique des codes-barres, la lecture d'un code magnétique ne peut être faite par saisie globale du code et analyse ultérieure par un moyen de calcul de la forme et de l'agencement de ses éléments constitutifs. La lecture des éléments d'un code magnétique complexe suppose donc, dans l'art antérieur, un défilement à vitesse constante d'une tête de lecture magnétique ou un défilement à vitesse constante du code devant une tête de lecture, ce qui permet de bénéficier d'une base de temps nécessaire à l'analyse du code. Cette contrainte réduit considérablement 1 ' intérêt des codes magnétiques et limite leur application à des supports du type feuille de papier ou billet de banque, pouvant être insérés dans un système de lecture pourvu de moyens de convoyage à vitesse constante.
Ainsi, un premier objectif de la présente invention est de prévoir un code magnétique qui ne nécessite pas, pour être lu et décodé, une vitesse de défilement constante d'une tête de lecture, et puisse ainsi être lu par un système manuel .
D'autre part, malgré leur excellente sensibilité, les composants magnétorésistifs actuels les plus répandus ont un pouvoir de résolution qui ne permet pas de détecter avec précision la forme d'un motif magnétique de faibles dimensions, de sorte que les possibilités de codage sont limitées, la détection d'éléments magnétiques étant du type tout ou rien (c'est-à-dire une détection de la présence ou de l'absence d'un élément magnétique) .
Ainsi, un deuxième objectif de la présente invention est de prévoir un code magnétique qui puisse être lu par une simple détection de la présence
d'éléments magnétiques, tout en permettant le codage d'une information complexe.
Par ailleurs, l'homme de l'art connait divers types de particules magnétiques, soit de type "rémanent", soit de type "faiblement rémanent", ainsi que diverses propriétés magnétiques de type "non-rémanent " .
Par "rémanent", on désigne dans la présente, des particules magnétiques qui conservent une aimantation rémanente avec une grande constante de temps, par exemple de l'ordre de 10 ans, et qui se comportent, une fois magnétisées, comme de petits aimants permanents.
Par "faiblement rémanent", on désigne des particules magnétiques et/ou magnétisables qui, après avoir été aimantées par un champ magnétisant, présentent une aimantation rémanente de courte durée, de l'ordre de quelques secondes ou de quelques minutes.
Par "non-rémanent " , on désigne des particules qui présentent une aimantation uniquement tant qu'elles sont plongées dans un champ magnétisant. En général, les particules de ce type présentent alors une faible valeur d'aimantation. L'aimantation des particules de ce type disparait dès qu'on supprime le champ magnétisant, ceci de façon instantanée ou quasi-instantanée. Le magnétisme "non-rémanent " concerne la plupart des corps non- ferromagnétiques.
De façon générale, dans la présente, les particules magnétisables de type "non-rémanent " et les particules magnétisables de type "faiblement rémanent" sont incluses dans l'ensemble des particules "faiblement magnétisables" car il faut disposer d'un champ magnétique puissant pour les aimanter et l'aimantation résultante de ces particules est faible comparée à l'aimantation de particules de type "rémanent".
Dans l'art antérieur, les signatures magnétiques sont faites de préférence au moyen de particules du type
faiblement rémanent, ou d'encres chargées avec de telles particules, ce qui les rend "invisibles" à une détection de champ magnétique. La détection d'une signature magnétique du type faiblement rémanent nécessite ainsi une excitation de la signature au moyen d'un champ magnétisant et une lecture rapide de la signature avant que l'aimantation des particules ne se soit évanouie.
Toutefois, une fois décelées, ces signatures magnétiques peuvent être imitées par des signatures faites au moyen de particules du type rémanent, plus répandues, et il s'avère que les systèmes de lecture classiques ne permettent pas de faire la distinction entre une signature frauduleuse comprenant des particules du type rémanent, et une signature authentique comprenant des particules du type faiblement rémanent.
Ainsi, un troisième objectif de la présente invention, indépendant des objectifs mentionnés plus haut, est de prévoir un système qui puisse faire la distinction entre une signature du type faiblement rémanent et une signature du type rémanent.
Pour atteindre ces objectifs, ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un code magnétique d'identification ou d ' authentification d'objet, comprenant des éléments magnétiques et/ou magnétisables de codage et des éléments magnétiques et/ou magnétisables de référence formant une base de lecture du code, avec la particularité que le code comprend des éléments faiblement magnétisables.
Selon un mode de réalisation, le code comprend des éléments magnétisables de largeur submillimétrique.
Selon un mode de réalisation, le code comprend des éléments magnétisables de type faiblement rémanent.
Selon un mode de réalisation, le code comprend des éléments magnétisables de type non-rémanent.
Selon un mode de réalisation, le code comprend des éléments magnétisables de type non- ferromagnétique .
Selon un mode de réalisation, le code comprend des éléments magnétisables de type paramagnétique et/ou diamagnétique .
Selon un mode de réalisation, le code comprend des éléments magnétisables de type non-métallique.
Selon un mode de réalisation, le code comprend des éléments magnétisables de type polymère. Selon un mode de réalisation, le code comprend en outre des éléments magnétiques de type rémanent.
Avantageusement, les éléments magnétiques et/ou magnétisables de référence sont agencés pour délimiter des secteurs de code le long d'un axe de lecture du code, et les éléments magnétiques et/ou magnétisables de codage sont rangés dans les secteurs de code.
Selon un mode de réalisation, les éléments magnétiques et/ou magnétisables de codage sont agencés sur plusieurs niveaux, parallèlement à l'axe de lecture du code .
Selon un mode de réalisation, les éléments magnétiques et ou magnétisables de référence sont agencés par paires de manière à délimiter les secteurs de code quelque soit le sens de lecture du code le long de 1 ' axe de lecture.
Selon un mode de réalisation, les éléments magnétiques et/ou magnétisables de codage et les éléments magnétiques et/ou magnétisables de référence sont agencés de part et d'autre d'un axe de lecture du code. Selon un mode de réalisation, la base de lecture comprend également des secteurs de code comportant chacun, selon une clef de répartition prédéterminée, au moins un élément magnétique et/ou magnétisable de référence et zéro, un ou plusieurs éléments magnétiques et/ou magnétisable de codage.
Selon un mode de réalisation, les éléments magnétiques de type rémanent forment un deuxième code dans le code, ledit deuxième code comprenant des éléments de codage et des éléments de référence formant une base de lecture du code.
Selon un mode de réalisation, le code comprend des éléments magnétiques du type rémanent et des éléments magnétiques du type faiblement rémanent.
Selon un mode de réalisation, le code comprend des éléments amagnétiques de camouflage des éléments magnétiques du code.
La présente invention prévoit également un code- barre de type optique, comprenant un code magnétique selon l'invention. La présente invention concerne également une tête de lecture pour la lecture d'un code magnétique selon l'invention, comprenant au moins un premier composant magnétorésistif agencé pour détecter des éléments magnétiques et/ou magnétisables de codage, et au moins un deuxième composant magnétorésistif agencé pour détecter des éléments magnétiques et/ou magnétisables de référence formant une base de lecture du code ainsi qu'une source de champ magnétique agencée pour aimanter les éléments magnétisables en cours de lecture du code, lors d'un passage desdits composants magnétorésistifs sur le code. Selon un mode de réalisation, la tête de lecture comprend une source de champ magnétique agencée pour, au cours d'une lecture d'un code, aimanter des éléments magnétiques et/ou magnétisables du type faiblement rémanent avant le passage des composants magnétorésistifs sur le code.
Selon un mode de réalisation, la source de champ magnétique est également agencée pour polariser les composants magnétorésistifs .
Selon un mode de réalisation, les premier et deuxième composants magnétorésistifs sont placés de part et d'autre d'un axe de lecture de la tête de lecture.
Selon un mode de réalisation, la tête de lecture comprend au moins un troisième composant magnétorésistif agencé à l'opposé des premier et deuxième composants magnétorésistifs relativement à la source de champ magnétique .
Selon un mode de réalisation, les premier et deuxième composants magnétorésistifs sont agencés d'un côté et d'un autre côté d'une source de champ magnétique suivant un axe de lecture.
La présente invention concerne également un système de lecture comprenant une tête de lecture selon l'invention, des moyens connectés au premier composant magnétorésistif pour détecter des éléments magnétiques et/ou magnétisables de codage, des moyens connectés au deuxième composant magnétorésistif pour détecter des éléments magnétiques et/ou magnétisables de référence, et des moyens de traitement pour compter le nombre d'éléments magnétiques et/ou magnétisables de codage compris dans des secteurs de code délimité par des éléments magnétiques et/ou magnétisables de référence.
Selon un mode de réalisation, le système comprend des moyens pour délivrer un signal de non authenticité d'un code lorsque des éléments magnétiques du type rémanent sont détectés par le troisième composant magnétorésistif .
Ces objectifs, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de divers modes de réalisation de codes magnétiques selon l'invention, et de systèmes de lecture selon l'invention, en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 représente un premier exemple de code magnétique selon l'invention et, schématiquement , une tête de lecture de ce code,
- la figure 2 représente des signaux de lecture du code de la figure 1, la figure 3 représente un deuxième exemple de code magnétique selon l'invention,
- la figure 4 représente un troisième exemple de code magnétique selon l'invention et, schématiquement, une tête de lecture de ce code, la figure 5 représente un code magnétique selon l'invention comportant des éléments amagnétiques, les figures 6 et 7 illustrent des exemples de dissimulation de codes magnétiques selon l'invention dans un code-barre classique, les figures 8 et 9 illustrent d'autres exemples de dissimulation de codes magnétiques selon l'invention,
- la figure 10 représente une tête de lecture magnétique selon l'invention, - la figure 11 est une courbe de polarisation d'un composant magnétorésistif,
- la figure 12 représente sous forme de blocs le schéma électrique d'un système de lecture selon l'invention, comprenant la tête de lecture de la figure 10, - la figure 13 représente une variante de réalisation du système de lecture de la figure 12,
- la figure 14 représente une tête de lecture magnétique selon l'invention, capable de distinguer des éléments magnétiques du type rémanent et des éléments magnétiques du type faiblement rémanent ou non-rémanent,
- la figure 15 représente sous forme de blocs le schéma électrique d'un système de lecture selon l'invention comprenant la tête de lecture de la figure 14,
- la figure 16 représente une variante de réalisation du système de lecture de la figure 15,
- les figures 17 et 18 représentent schématiquement des variantes de réalisation de la tête de lecture de la figure 14, et des codes magnétiques pouvant être lus par ces variantes de réalisation, - la figure 19 représente divers signaux de lecture du code de la figure 18, les figures 20, 21 et 22 représentent des codes magnétiques selon 1 ' invention combinant des éléments magnétiques du type rémanent et des éléments magnétiques du type faiblement rémanent ou non-rémanent.
Premier aspect de l'invention : code magnétique pouvant être lu sans base de temps et système de lecture de ce code.
Comme représenté en figure 1, un code magnétique 1 selon l'invention comprend une pluralité d'éléments magnétisables de codage Cl, C2 , C3 , ... Ci et une pluralité d'éléments magnétisables de référence BI, B2 , B3 , ...Bi. Ici, les éléments de codage Ci et les éléments de référence Bi sont agencés de part et d'autre d'un axe AA' de lecture du code, et prennent la forme de barres perpendiculaires à l'axe AA' . Les éléments de référence Bi forment une base de lecture du code et délimitent des secteurs de code Al, A2, ...Ai le long de l'axe de lecture AA' , selon un sens de lecture R référencé sur la figure. Les éléments de codage Ci sont rangés dans les secteurs de code Ai, chaque secteur pouvant comprendre zéro, un ou plusieurs éléments de codage Ci.
Pour la lecture du code 1, une tête de lecture 5 spécifique est prévue, comprenant deux magnetoresistances 6, 7 agencées symétriquement de part et d'autre d'un axe de lecture A1A1 ' de la tête de lecture 5. Cet axe de lecture A1A1 ' doit sensiblement coïncider, au moment de la lecture, avec l'axe de lecture AA' du code 1. Selon la disposition représentée, la magnétorésistance 6 est agencée pour lire les éléments de codage Ci et la
magnétorésistance 7 agencée pour lire les éléments de référence Bi .
L'avantage du code 1 est de pouvoir être lu sans contrôle ou asservissement de la vitesse de lecture, c'est-à-dire sans base de temps. Pour fixer les idées, la figure 2 représente un signal puisé SC de lecture des éléments de codage Ci et un signal puisé SB de lecture des éléments de référence Bi, ces signaux étant obtenus au moyen des magnetoresistances 6, 7 d'une manière qui sera décrite plus loin. On voit que la lecture de chaque élément de référence Bi génère une impulsion SB1, SB2 , SB3 , ... SBi et la lecture de chaque élément de codage Ci une impulsion SCI, SC2 , SC3 , ... SCi . Les impulsions SBi permettent de délimiter, au cours de la lecture, le commencement de chaque secteur de code Ai et la fin du secteur précédent Ai-1, et de classer les impulsions SCi par secteur correspondant. Ainsi, dans l'exemple représenté, les signaux puisés SB et SC font apparaître que le code 1 comprend dix secteurs Al à A10, trois éléments de codage Cl à C3 dans le secteur Al, quatre éléments de codage C4 à C7 dans le secteur A2 , etc.. Le code 1 peut donc s'écrire sous la forme
Bl(3), B2(4), B3(6), B4 ( 0 ) , B5(2), B6(8), B9(l) B10(i:
chaque élément de référence Bi étant associé au nombre d'éléments de codage Ci compris dans le secteur Ai qu'il délimite .
Il appartient à l'homme l'art de prévoir, à partir de la structure de code qui vient d'être décrite, tout type de codage d'une donnée d'identification .ou d' authentification. Par exemple, selon un codage direct simple à mettre en oeuvre, chaque secteur Ai permet de coder, par un nombre d'éléments de codage Ci allant de 0 à 9 , un chiffre allant de 0 à 9 , ou de coder, par un
nombre d'éléments de codage Ci allant de 10 à 35, l'une des 26 lettres de l'alphabet. Dans ce cas, le code représenté vaut "34602811".
La figure 3 représente un code 10 pouvant être lu dans les deux sens selon l'axe de lecture AA' . La zone de codage comprenant les éléments de code Ci est similaire à celle du code 1 décrit plus haut. Par contre, la base BA comprend des paires d'éléments de référence Bl-Bl', B2- B2 ' , ...Bi-Bi ' qui repèrent de façon symétrique le début et la fin des secteurs de code Ai, quel que soit le sens de lecture R.
Par ailleurs, la zone de codage peut comprendre plusieurs niveaux de codage afin de démultiplier les possibilités d'enregistrement d'une information. A titre d'exemple, la figure 4 représente un code magnétique 20 comprenant trois niveaux de codage NI, N2 , N3 délimités par deux axes BB ' , CC ' parallèles à l'axe de lecture AA' . Les éléments de références Bi de la base BA, semblables à ceux de la figure 1, délimitent des secteurs de code Ai dans chacun des niveaux de codage NI, N2 , N3. La figure 4 représente également, de façon schématique, une tête de lecture 21 permettant la lecture du code 20. La tête de lecture 21 comprend quatre magnetoresistances 22 à 25 disposées en ligne au droit de son axe de lecture A1A1 ' . La taille et l'agencement des magnetoresistances sont calculés pour coïncider avec les divers éléments magnétisables du code, la magnétorésistance 22 étant agencée pour lire les éléments de la base BA et les magnetoresistances 23, 24, 25 pour lire, respectivement, les éléments de codage Ci des niveaux NI, N2 , N3.
Bien entendu, le code 20 peut être rendu bidirectionnel par la prévision d'une base BA comprenant des paires d'éléments de référence Bi-Bi', selon la méthode illustrée en figure 3.
De la description qui précède, il ressort qu'un code magnétique selon 1 ' invention présente un très haut niveau d'inviolabilité, étant donné qu'à chaque structure de code doit correspondre une tête de lecture appropriée. Ainsi, si un code selon l'invention est dissimulé dans la trame d'un support, ou dissimulé par adjonction d'éléments non magnétiques de même couleur que les éléments magnétiques et/ou magnétisables du code, il devient pratiquement impossible de le décoder si l'on ne connaît pas la répartition, la forme et la dimension des divers éléments magnétisables Ci, Bi qui le constituent.
Par exemple, la figure 5 représente le code 1 de la figure 1 auquel on a ajouté, par superposition, au moyen d'une encre noire amagnetique, une pluralité de barres rectilignes de mêmes forme et dimension que les éléments magnétisables du code. L'ensemble forme, visuellement, un code 30 comprenant une suite ininterrompue de barres parallèles, dont certaines, repérées sur la figure, sont les éléments magnétisables de référence Bi ou de codage Ci.
Comme autre exemple, la figure 6 illustre un code- barre 31 d'aspect classique pouvant être lu par tout moyen optique classique. Le code 31 est réalisé en deux étapes d'impression, au moyen d'une encre magnétisable et au moyen d'une encre amagnetique, de sorte que certains éléments du code 31 sont magnétisables et que d'autres ne le sont pas. Plus particulièrement, un axe de lecture AA' coupe le code 31 en deux parties égales et, dans la partie inférieure du code 31, certaines demi-barres sont faites à l'encre magnétisable et forment des éléments de référence, ici quatre éléments BI, B2 , B3 , B4. Dans la partie supérieure du code, certaines demi-barres sont également magnétisables et forment des éléments de codage, ici deux éléments Cl, C2. Le code 31 considéré sous son aspect magnétique peut donc s'écrire :
Bl ( l ) , B2 ( 0 ) , B3 ( 0 ) , B4 ( l ) , B5 ( 0 )
Selon une variante, toutes les demi-barres de la partie inférieure BA du code 31 sont magnétiques.
A la lumière de l'exemple représenté en figure 6, il ressort que, bien que les éléments de référence Bi aient pour fonction première de référencer des secteurs de code Ai, ils peuvent également participer au codage d'une donnée selon une convention à choisir. Ainsi, la donnée codée peut dépendre non seulement des éléments de codage Ci, mais également du nombre d'éléments de référence Bi, ou du nombre d'éléments de référence Bi correspondant à des secteurs de code vides (au nombre de trois sur la figure 6) , etc.. Egalement, la base de lecture BA peut comprendre des éléments magnétisables de codage mélangés aux éléments magnétisables de référence, selon une clef de répartition qui doit être déterminée à l'avance et connue du système de lecture du code. Enfin, la distance entre les éléments de référence Bi peut n'être pas constante, comme on le voit en figure 6.
Pour fixer les idées sur les diverses applications de la présente invention en matière d' authentification, les figures 7 à 9 illustrent d'autres exemples de dissimulation de codes magnétiques selon l'invention. Sur la figure 7, un code magnétique 32 est à nouveau dissimulé dans un code-barre mais comprend maintenant des éléments magnétisables Bi, Ci d'une dimension très inférieure à celle des éléments du code-barre. Le code magnétique comprend 5 niveaux NI à N5 de codage disjoints, et une base BA. Sur la figure 8, un code magnétique 33 comprenant une base BA et deux niveaux de codage NI, N2 est dissimulé dans des caractères d'imprimerie. Sur la figure 9, un code magnétique 34 est dissimulé dans la page de couverture d'un livre.
Comme on l'a indiqué, un avantage du code magnétique selon l'invention est de pouvoir être lu sans base de temps, ce qui permet d'envisager diverses applications en matière d'identification ou d' authentification d'objets. Pour que ces applications puissent voir le jour, la présente invention propose de réaliser un système de lecture manuel pouvant être passé sur le code magnétique par un simple mouvement de la main. La figure 10 illustre un exemple de réalisation d'une tête de lecture 40 d'un tel système manuel, prévue pour lire un code réalisé à partir de particules magnétiques du type faiblement rémanent ou de particules magnétisables de type non-rémanent. La tête de lecture 40 comprend une source de champ magnétique, ici un aimant permanent 41, et deux magnetoresistances 42, 43. Les magnetoresistances 42, 43 sont disposées en ligne sur une plaquette 44 perpendiculaire à l'axe de lecture A1A1 ' de la tête de lecture 40, et sont agencées de part et d'autre de l'axe de lecture A1A1 ' .
La plaquette 44 est montée à plat, les magnetoresistances orientées vers le bas, sur une semelle 45 destinée à glisser sur le support 50 d'un code 51 à lire. La semelle 45 assure un entrefer constant entre le support 50 et les magnetoresistances 42, 43, par exemple de l'ordre de 300 micromètres. L'aimant 41 est disposé sur la semelle 45, à côté de la plaquette 44 et à une distance L des magnetoresistances 42, 43. De façon optionnelle, un circuit imprimé 46 est disposé entre la plaquette 44 et l'aimant 41, et est connecté aux magnetoresistances 42, 43 par l'intermédiaire de plots de contacts. Ce circuit imprimé peut comprendre divers moyens électroniques de lecture et de traitement décrits plus loin. Ces moyens électroniques peuvent toutefois
être déportés dans un boîtier indépendant de la tête de lecture 40.
Les magnetoresistances 42, 43 sont par exemple des couches minces anisotropes magnétorésistives d'une épaisseur de l'ordre de 100 à 1000 À, fabriquées selon la technologie des couches minces. La plaquette 44 peut être en céramique, silicium ou verre. Les magnetoresistances peuvent également être réalisées selon une autre technologie classique, par empilement de couches magnétiques alternées avec des couches conductrices non magnétiques. Leur géométrie, ici rectangulaire, est fonction de la forme des éléments magnétisables à détecter. De préférence, les magnetoresistances présentent un axe de facile aimantation perpendiculaire au plan de la plaquette 44.
Avantageusement, l'aimant 41 assure ici une double fonction de polarisation des magnetoresistances 42, 43 selon un axe perpendiculaire à leur axe de facile aimantation, et d'aimantation du code 51 lors du passage de la tête de lecture. A cet effet, l'aimant est placé devant les magnetoresistances 42, 43 selon un sens de lecture S. La distance L est par ailleurs choisie de manière que les magnetoresistances 42, 43 soit soumises à un champ polarisant Hp correspondant à leur point de fonctionnement magnétique optimal et perpendiculaire à leur axe de facile aimantation. Pour fixer les idées, la figure 11 représente la courbe 56 de la résistivité p d'une magnétorésistance en fonction d'un champ polarisant H. Le point de fonctionnement magnétique optimal, référencé 52, se situe sur la partie de la courbe 56 offrant le maximum de sensibilité et de linéarité.
Selon un aspect de l'invention, il est prévu de mettre en oeuvre un code magnétique comprenant des éléments magnétisables de type non-permanent.
Ce type d'éléments présente une aimantation uniquement lorsque l'élément est plongé dans un champ magnétique. La valeur de l'aimantation dépend étroitement de la valeur du champ magnétique H, contrairement aux éléments magnétiques rémanents dont l'aimantation atteint très rapidement des valeurs de saturation. L'aimantation non-rémanente est une propriété d'une multitude de corps chimiques à l'exclusion des matériaux ferromagnétiques (Fer, Cobalt, Nickel ...) et ferrimagnétiques (composés, en particulier oxydes, de Fer, de Cobalt, de Nickel ...) biens connus pour leur propriétés de magnétisme rémanent. Les phénomènes d'aimantation non-rémanente sont généralement beaucoup plus faibles que les phénomènes de magnétisme rémanent. Il faut donc plonger les éléments magnétisables de type non-rémanent dans un champ magnétique H très puissant pour détecter la perturbation de ce champ due à l'aimantation propre de l'élément magnétisable. L'aimantation propre peut soit se rajouter au champ magnétique H appliqué, auquel le corps est paramagnétique, soit se soustraire au champ H, auquel cas, le corps est diamagnétique .
Selon l'invention, il est prévu de mettre en oeuvre des éléments non-ferromagnétiques qui présentent cependant un fort paramagnétisme ou un fort diamagnétisme. Une réalisation particulière prévoit de mettre en oeuvre des éléments polymères ne contenant pas de corps ferrique. La longueur des chaines polymères et la structure cristalline renforce et démultiplie l'aimantation apparaissant lors de l'application du champ magnétique.
Ainsi, lors de la lecture, l'élément magnétisable non-rémanent est détecté en passant devant chaque composant magnétorésistif, car le champ magnétique aimante faiblement l'élément magnétisable et la
magnétorésistance détecte la variation consécutive du champ magnétique H.
L'intérêt d'utiliser des magnetoresistances dans une plage de fonctionnement offrant sensibilité et/ou linéarité apparait alors clairement, puisque la faible perturbation magnétique provoquée par le passage d'un élément non-ferromagnétique sous chaque magnétorésistance est détectée par la variation du signal de sortie.
Il est particulièrement difficile d'imiter un code magnétique à base d'éléments non- ferromagnétiques selon l'invention puisque la valeur de l'aimantation de l'élément donc du signal de sortie dépend étroitement de la valeur du champ magnétique appliqué par la tête de lecture. Pour un élément ferromagnétique, la valeur de l'aimantation est essentiellement fixée par la géométrie de l'élément. Ainsi, en faisant varier la valeur du champ magnétique H appliquée par la tête de lecture, on distingue avantageusement l'aimantation d'un élément magnétique de type rémanent par rapport à l'aimantation d'un élément magnétisable de type non-rémanent.
Une telle difficulté d'imitation rend le code magnétique particulièrement intéressant pour des applications sécuritaires.
Une réalisation avantageuse prévoit une dissymétrie de la tête de lecture de sorte que le champ magnétique appliqué sous le premier composant magnétorésistif (en avant de la source) a une valeur différente de celle du champ appliqué sous le deuxième composant magnétorésistif (en arrière de la source) . Il est prévu notamment que le premier et le deuxième composants magnétorésistifs sont situés à des distances différentes de la source magnétique. Lors du passage d'un élément magnétisable non-rémanent (ou même faiblement rémanent) , le signal fourni par le premier composants magnétorésistif prendra une valeur différente de celle du signal fourni par le
deuxième composant magnétorésistif. Par contre, lors du passage d'un élément magnétique de type rémanent, l'aimantation détectée sera sensiblement identique.
Comme les phénomènes de paramagnétisme et de diamagnétisme sont faibles, la détection de telles variations est permise par l'application d'un champ magnétique élevé et par l'utilisation de composants magnétorésistifs en zone de forte sensibilité. On peut noter que les détecteurs bobinés sur cadre de ferrite à entrefer sont incapables de détecter des variations d'aimantation aussi ténues, tandis que les sondes à effet Hall saturent à cause de la présence du fort champ magnétique .
Le champ magnétique appliqué pour aimanter les particules faiblement magnétisables atteint en effet des valeurs typiques de l'ordre du millier d'Oersted. Ces valeurs de champ H plus élevées que les valeurs de champ des têtes de lectures connues sont nécessaires aussi bien pour des particules magnétiques de type "faiblement rémanent" ou des particules magnétisables de type "non- rémanent". De faibles valeurs d'aimantation sont en effet recherchées pour que le code ou la signature soit difficile à détecter et plus encore à imiter. Consécutivement le champ magnétique de lecture doit être puissant.
On peut remarquer que les éléments magnétisables ont des dimensions réduites, la largeur étant de préférence inférieure au millimétré, afin que les éléments soient faiblement magnétisables et que leur valeur d'aimantation ne puisse pas être imitée.
La figure 12 représente le schéma électrique d'un système de lecture 60 selon l'invention utilisant la tête de lecture 40. Le système 60 comprend deux chaînes de lecture 61, 62 pour délivrer des signaux puisés SB, SC du type représenté en figure 2. Les magnetoresistances 42,
43 sont traversées par un courant calibré délivré par un générateur de courant 63. La chaîne de lecture 61 comprend un amplificateur 64 recevant en entrée la tension aux bornes de la magnétorésistance 42, dont la sortie est appliquée sur l'entrée positive d'un comparateur 66 recevant son entrée négative une tension de référence Vref . La sortie du comparateur 66 est appliquée à une porte inverseuse 68 qui forme la sortie de la chaîne 61. La chaîne de lecture 62 est identique à la chaîne 61 et comprend en série un amplificateur 65 connecté à la magnétorésistance 43, un comparateur 67 recevant la tension de référence Vref et une porte inverseuse 69.
Au cours d'une lecture d'un code, par exemple le code 51 représenté en figure 10, les chaînes de lecture 61, 62 délivrent respectivement le signal SC de lecture des éléments de codage Ci et le signal SB de lecture des éléments de référence Bi . Les signaux puisés SC, SB sont envoyés à l'entrée d'un circuit de traitement, par exemple un microprocesseur 70, qui effectue en temps réel une corrélation de ces signaux. Cette corrélation peut être faite de façon simple, notamment par comptage des impulsions de lecture des éléments de codage Ci apparaissant après chaque impulsion de lecture d'un élément de référence Bi . Le microprocesseur peut procéder au décodage du code en temps réel ou en temps différé, le résultat de chaque comptage pouvant être stocké en mémoire et affecté d'une étiquette indiquant le numéro de secteur de code Ai correspondant . Selon une variante de réalisation 75 illustrée en figure 13, l'extraction des signaux de lecture est faite par le microprocesseur 70, les sorties des amplificateurs 64, 65 étant directement envoyées au microprocesseur 70 par l'intermédiaire de deux convertisseurs analogique- numérique 76, 77. Ce mode de réalisation offre une plus
grande souplesse de détection avec possibilité de correction des non linéarités, de contrôle du point de fonctionnement électrique des magnetoresistances en fonction de la température, etc.. Notamment, le générateur de courant 63 peut être piloté par le microprocesseur .
Bien entendu, le système de lecture selon l'invention peut faire l'objet de diverses autres variantes et, en particulier, être appliqué à la détection d'un code plus complexe, par exemple celui représenté en figure 4. Dans ce cas, la tête de lecture 40 est pourvue de quatre magnetoresistances et de quatre chaînes de lecture pour lire la base BA et les trois niveaux de codage NI à N3. Un multiplexage des signaux de lecture peut être prévu à l'entrée du microprocesseur.
Dans ce qui précède, on a décrit et représenté des codes comprenant des éléments magnétisables Bi, Ci en forme de barres. Toutefois, il est bien évident que ces éléments peuvent revêtir diverses formes, à la convenance de 1 ' homme de 1 ' art .
Egalement, on a décrit une méthode préférée de décodage consistant à effectuer un comptage d'éléments de codage Ci agencés sur un ou plusieurs niveaux. L'avantage de cette méthode est de pouvoir être mise en oeuvre au moyen de magnetoresistances à faible coût ayant un pouvoir de résolution moyen. Toutefois, il entre dans le cadre de la présente invention de procéder à un codage reposant sur d'autres paramètres comme la forme, la taille ou la disposition relative des éléments de codage. Pour fixer les idées, la figure 22 représente un code magnétique 55 codé selon le principe des codes-barres et comprenant quatre barres de codage Cl, C2 , C3 , C4 de largeurs différentes. La base BA du code 55 comprend un grand nombre d'éléments de référence BI, B2 , ...Bi formant une base de lecture à pas très fin, de sorte que
la dimension de chaque élément de codage Cl à C4 peut être déterminée par un comptage du nombre d'éléments de référence Bi . Ainsi, selon ce mode de réalisation, on procède à un comptage des éléments de référence Bi entre chaque transition magnétique (ou changement de polarité) des éléments de codage Ci, au lieu de procéder à un comptage des éléments de codage.
Par ailleurs, et comme on l'a indiqué au préambule, un autre objectif de la présente invention est de prévoir un système de lecture pouvant faire la distinction entre des éléments magnétiques du type rémanent et des éléments magnétiques du type faiblement rémanent. La solution que propose la présente invention est décrite ci-après.
Deuxième aspect de l'invention : système de lecture d'un code magnétique avec détection d'éléments magnétiques du type rémanent.
Ici, le problème initial que cherche à résoudre 1 ' invention est de pouvoir authentifier une signature au moment de sa lecture, en décelant les signatures ou codes réalisés au moyen de particules magnétiques du type rémanent au lieu d'être réalisés au moyen de particules magnétisables du type faiblement rémanent ou non- rémanent .
La figure 14 illustre une tête de lecture 80 selon l'invention permettant d'atteindre cet objectif. La tête de lecture 80 est prévue pour lire des éléments El, E2 , E3 en forme de barres d'une signature magnétique simple 79, et de déterminer si ces éléments sont du type rémanent, faiblement rémanent ou non-rémanent. La tête de lecture 80, réalisée selon l'enseignement décrit en relation avec la figure 10, comprend un aimant permanent 81 et deux magnetoresistances 82, 85 agencées de part et d'autre de l'aimant 81, selon l'axe de lecture A1A1 ' de la tête de lecture 80. Chaque magnétorésistance 82, 85 est solidaire
d'une plaquette 83, respectivement 86. Les plaquettes 83, 86 sont disposées avec l'aimant permanent 81 sur une semelle 84. Selon un sens de lecture S déterminé par convention, la magnétorésistance 82 se trouve derrière l'aimant permanent 81 et permet de lire des éléments magnétiques El, E2 , E3 du type rémanent ainsi que des éléments magnétisables de type faiblement rémanent ou non-rémanent. Par contre, la magnétorésistance 85 se trouve devant l'aimant 81 et ne peut détecter que des éléments magnétiques El, E2 , E3 du type rémanent.
La figure 15 représente le schéma électrique d'un système de lecture 90 selon l'invention utilisant la tête de lecture 80. Le système 90 comprend les deux chaînes de lectures 61, 62, le générateur de courant 63 et le microprocesseur 70 déjà décrits en relation avec la figure 10 et désignés par les mêmes références. Le générateur 63 envoie un courant dans les deux magnetoresistances 82, 85, la première 82 étant connectée à l'entrée de la chaîne 61 et la deuxième 85 à l'entrée de la chaîne 62. La magnétorésistance 85 ayant ici pour fonction de détecter des éléments magnétiques du type rémanent, considérés comme un indice de non authenticité de la signature, la sortie de la chaîne de lecture 62 est connectée à un circuit 91 qui délivre un signal d'alarme AL quand une impulsion de lecture est émise. Ce circuit 91 peut par exemple prendre la forme d'une bascule D dont l'entrée D est à 1, recevant la sortie de la chaîne 62 sur son entrée d'horloge H et délivrant le signal AL sur sa sortie Q. Selon une variante de réalisation 95 illustrée en figure 16, le signal d'alarme AL est délivré par le microprocesseur 70 qui reçoit les sorties des deux chaînes de lecture 61, 62. Ce mode de réalisation permet d'utiliser la tête de lecture 80 de façon bidirectionnelle. Dans ce cas, un commutateur 96 à
commande manuelle ou automatique envoie au microprocesseur 70 un signal SR donnant le sens de lecture et lui permettant de savoir quelle est la chaîne de lecture 61, 62 affectée à la lecture de la signature. Bien entendu, le deuxième aspect de l'invention qui vient d'être décrit peut être appliqué à une tête de lecture selon le premier aspect de l'invention, c'est-à- dire une tête de lecture prévue pour lire des codes complexes comprenant des éléments magnétiques et/ou magnétisables de référence et des éléments magnétiques et/ou magnétisables de codage.
A titre d'exemple, la figure 17 représente schématiquement une tête de lecture 100 comprenant une première plaquette 101 pourvue de deux magnetoresistances 102, 103 agencées de part et d'autre de l'axe de lecture A1A1 ' . La plaquette 101 est disposée sur une semelle 104, derrière un aimant permanent 105 selon le sens de lecture S. Conformément au deuxième aspect de l'invention, une deuxième plaquette 106 comprenant une troisième magnétorésistance 107 est disposée devant l'aimant permanent 105. La troisième magnétorésistance
107 est d'une longueur suffisante pour couvrir tous les éléments d'un code 108 au cours d'une lecture de ce code.
Une variante de réalisation 110 de la tête de lecture 100 est illustrée en figure 18. La deuxième plaquette 106 est maintenant identique à la plaquette 101 et comprend deux magnétorésistance 111, 112. La tête de lecture présente ainsi une structure symétrique relativement à l'aimant 105 et peut être utilisée de façon bidirectionnelle. L'architecture électrique du système utilisant cette tête de lecture 110 ne sera pas décrite dans un souci de simplicité, et correspond à la juxtaposition de deux systèmes du type représenté en figures 12 ou 13. Un signal SR donnant le sens de lecture est envoyé au microprocesseur 70.
Troisième aspect de l'invention : code magnétique hybride pouvant être lu sans base de temps et système de lecture de ce code
Dans ce qui précède, on a décrit une tête de lecture permettant de détecter des éléments magnétiques rémanents dans un but d' authentification d'un code.
Selon encore une autre idée de l'invention, des éléments magnétiques du type rémanent peuvent être combinés avec des éléments magnétisables du type faiblement rémanent ou non-rémanent pour réaliser un code hybride. Dans ce cas, une tête de lecture selon l'invention peut être utilisée pour décoder et authentifier simultanément un tel code hybride.
A titre d'exemple, la figure 18 représente, en regard de la tête de lecture 110 déjà décrite, un code 113 comprenant quatre éléments de référence BI à B4 définissant quatre secteurs de code comprenant, respectivement, cinq, deux, trois et cinq éléments magnétisables de codage Ci. Selon le troisième aspect de l'invention, le code 113 comprend des éléments de référence Bir ou de codage Cir du type rémanent, ici deux éléments de référence Blr, B2r et cinq éléments de codage Clr à C5r. Les autres éléments sont du type faiblement rémanent . La figure 19 représente des signaux SB, SC, SB', SC de lecture du code hybride 113. Les signaux SB, SC sont obtenus au moyen des magnetoresistances 103, 102 et sont des signaux de lecture des éléments magnétisables du type faiblement rémanent ou non-rémanent Bi, Ci et des éléments magnétiques du type rémanent Bir, Cir (les magnetoresistances 102, 103 se trouvant derrière l'aimant 105 selon le sens de lecture S, elles ne peuvent faire la distinction entre les deux types d'éléments magnétiques) . Les signaux SB', SC ' , obtenus au moyen des magnetoresistances 112, 111, sont les signaux de lecture
des éléments magnétiques Bir, Cir du type rémanent. On voit que les signaux SB et SC donnent la structure complète du code 113 :
Bl(5) , B2 (2) , B3 (3) , B4 (5) ,
Alors que les signaux SB' et SC donnent la structure de code suivante :
Blr(2r) , B2r(3r) .
Comme on le voit en figure 18, les éléments Blr et B2r ne sont pas forcément les éléments BI et B2. Ainsi, le code 113 contient, en superposition, un deuxième code 113r exclusivement du type rémanent. La prévision d'une relation F donnant le code ll3r en fonction du code 113, du type :
code 113,- = F (code 113]
peut permettre de démultiplier les possibilités de codage ou de signer le code 113.
Par ailleurs, on a vu jusqu'à présent que la distinction entre éléments de référence Bi et éléments de codage Ci était obtenue grâce à une répartition de ces éléments de part et d'autre d'un axe de lecture AA' . La distinction entre ces éléments peut également être obtenue par une différence de nature de ces éléments, comme on va le voir maintenant . La figure 20 représente un code 120 pouvant être lu par la tête de lecture 110 de la figure 18. Ici, l'axe de lecture AA' ne délimite pas les éléments de référence Bi et les éléments de codage Ci mais délimite deux niveaux NI, N2 de codage. Les éléments de référence Bi (représentés sur la figure en caractères gras pour
faciliter leur repérage) sont du type rémanent et peuvent être lus par les magnetoresistances 111 et 112, selon le sens de lecture S. Les éléments de codage Ci sont du type faiblement rémanent ou non-rémanent et peuvent être lus par les magnetoresistances 102, 103. La distance D séparant les éléments de référence Bi et les secteurs de code Ai qu'ils délimitent est égale à la distance séparant les magnetoresistances 102, 103 des magnetoresistances et 111, 112 (figure 18) . Ainsi, lorsque les magnetoresistances 111, 112 détectent un élément de référence Bi, les magnetoresistances 102, 103 pénètrent au même instant dans le secteur de code Ai correspondant à cet élément de référence Bi .
Comme les magnetoresistances 102, 103 ne peuvent distinguer les éléments du type faiblement rémanent des éléments du type rémanent, les éléments de référence Bi peuvent être placés dans une zone du code 120 où ne se trouvent pas des éléments de codage Ci, pour ne pas être confondus avec ces derniers, comme on le voit en figure 20.
Toutefois, cette séparation des éléments Bi et Ci n'est pas impérative. A titre d'exemple, la figure 21 représente un code 130 dans lequel des éléments de référence Bi (en caractères gras) sont mélangés à des éléments de codage Ci. Grâce à une répartition régulière des éléments Bi, selon un intervalle E égal à un sous- multiple de la distance D, ceux-ci peuvent être soustraits du nombre d'éléments Ci détectés dans chaque secteur de code. Ainsi, tout élément Ci détecté simultanément à un élément Bi n'est pas pris en compte. Par exemple, sur la figure 21, l'élément BI est lu par les magnetoresistances 102, 103 au moment où les magnetoresistances 111, 112 lisent l'élément B5. L'élément B2 n'est donc pas considéré comme un élément de codage Ci du secteur A5.
Il n'entre pas dans le cadre de la présente demande de décrire les diverses autres variantes et applications dont est susceptible la présente invention, qui sont à la portée de l'homme de l'art à la lumière de l'enseignement qui vient d'être donné. En pratique, un code magnétique selon 1 ' invention peut être déposé sur un support autocollant formant une étiquette à apposer sur un produit, être inséré dans la trame ou dans l'épaisseur d'une feuille de papier, d'un billet de banque, ... ou être directement déposé sur un document ou un objet. Egalement, un code selon l'invention peut présenter diverses dimensions, les techniques actuelles de fabrication de papier et d'impression permettant d'utiliser des particules magnétiques ou magnétisables allant jusqu'au micron.
Enfin, bien que l'on ait proposé et décrit plus haut un système de lecture manuel permettant de lire des codes magnétiques apposés sur des supports ne pouvant être introduits dans des moyens de convoyage, il est bien évident qu'un système de lecture selon l'invention peut également être motorisé.