WO2003027952A1 - Etikett mit einem diffraktiven strichcode und leseanordnung für solche etiketten - Google Patents

Etikett mit einem diffraktiven strichcode und leseanordnung für solche etiketten Download PDF

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WO2003027952A1
WO2003027952A1 PCT/EP2002/009985 EP0209985W WO03027952A1 WO 2003027952 A1 WO2003027952 A1 WO 2003027952A1 EP 0209985 W EP0209985 W EP 0209985W WO 03027952 A1 WO03027952 A1 WO 03027952A1
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WO
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bar code
diffractive
light
relief structure
label
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Application number
PCT/EP2002/009985
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René Staub
Wayne Robert Tompkin
Andreas Schilling
Peter Gehr
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Ovd Kinegram Ag
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Publication date
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Priority to EP02777015A priority patent/EP1428175B1/de
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06K19/10—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code using markings of different kinds or more than one marking of the same kind in the same record carrier, e.g. one marking being sensed by optical and the other by magnetic means at least one kind of marking being used for authentication, e.g. of credit or identity cards
    • G06K19/16—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code using markings of different kinds or more than one marking of the same kind in the same record carrier, e.g. one marking being sensed by optical and the other by magnetic means at least one kind of marking being used for authentication, e.g. of credit or identity cards the marking being a hologram or diffraction grating
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    • G06K19/06009—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code with optically detectable marking
    • G06K19/06046—Constructional details

Definitions

  • the invention relates to a label with a diffractive bar code according to the preamble of claim 1 and to a reading arrangement for recognizing information on such labels according to the preamble of claim 13.
  • Such labels are used to identify goods, ID cards or securities and carry numerical information about the goods, the ID card or the security.
  • the barcode of such labels is read using optical means and is characterized by good machine readability of the information contained in the barcode.
  • bar codes are known, e.g. according to MIL-STD-1189 or according to the "European Article Numbering Code", in which information is contained in the arrangement of stroke elements and gaps of different widths.
  • the line elements are applied to a carrier, usually paper, in a color that contrasts with the gaps. Readers are commercially available that can read such bar codes.
  • the security of the bar code against counterfeiting can be increased by printing the bar code on a carrier with a hologram becomes.
  • the bar code extends entirely or at least partially over the hologram.
  • FIG. 1 shows a label with a diffractive bar code
  • FIG. 2 shows a cross section through the label
  • FIG. 3 shows an enlarged detail from FIG. 2
  • FIG. 4 shows a diagram
  • FIG. 5 the diffractive bar code
  • FIG. 6 two parallel bar codes
  • FIG. 8 a first reading arrangement
  • Figure 9 shows a second reading arrangement.
  • 1 denotes a label
  • 2 an area with a diffractive bar code 3
  • the fields 4 and the intermediate areas 5 are rectangular bars, which touch with their long sides, transversely in the area 2 are.
  • two successive fields 4 are separated by an intermediate surface 5, with information of different widths being coded in the sequence of the fields 4 and the intermediate surfaces 5.
  • At least the fields 4 have an embedded in the label 1 Diffraction structure.
  • the intermediate surfaces 5 are designed, for example, as reflecting or absorbing bars.
  • the intermediate surfaces 5 also have diffraction structures, the azimuth of which differs from the azimuth of the diffraction structure in the fields 4 by at least ⁇ 20 ° modulo 180 °.
  • the label 1 is attached, for example, to an object 6 and contains information about the object 6 in the bar code 3.
  • the object 6 can be a document, a sheet of paper, a sticker or a three-dimensional body, etc.
  • 1 emblems 7, numbers or letters 8, which serve to visually recognize the origin of the label 1 are accommodated on the remaining surface of the label.
  • This information can be applied by printing technology or in the form of one of the diffractive surface patterns known from EP 0 105 099 B1 and EP 0 375 833 B1 mentioned at the beginning, the diffraction structures of which are also embedded in label 1.
  • Bar code field 9 is provided, in which a further bar code generated by printing technology or a further diffractive bar code is arranged.
  • the bar code field 9 is advantageously aligned parallel to the area 2, so that the same reading device can automatically read out the further bar code from the bar code field 9 and the diffractive bar code 3 from the area 2.
  • FIG. 2 shows the label 1 in cross section.
  • the label 1 is a layer composite 15 consisting of several layers 10 to 14, which is delimited on the one hand by a cover layer 10 and on the other hand by an adhesive layer 14.
  • An embossing layer 11, a reflection layer 12, a protective layer 13 and the adhesive layer 14 follow in the order given under the cover layer 10.
  • At least the cover layer 10 and the embossing layer 11 are transparent for at least one wavelength of light 17 incident on the label 1.
  • Microscopically fine relief structures 16 are molded into the embossing layer 11, which diffract the, for example visible, incident light 17.
  • the less than 100 nm strong Reflection layer 12 covers the microscopic relief structures 16 true to shape.
  • the protective layer 13 fills the depressions of the relief structures 16 and covers the structured reflection layer 12.
  • the adhesive layer 14 enables a secure connection between the object 6 and the layer composite 15.
  • Indicia 18 applied by printing are applied to at least one of the layers 10 to 14 of the layer composite 15 with a light-absorbing paint.
  • the labels 1 are individualized in the bar code field 9 (FIG. 1) with a further bar code generated by printing technology on the cover layer 10 in the form of indicia 18 or numbered in the order of manufacture.
  • FIG. 3 shows an example of a rectangular profile of a flat diffraction grating in a section transverse to furrows 19 of the rectangular profile.
  • the grid vector k is therefore in the plane of the drawing.
  • the rectangular profile is drawn only for the sake of simplicity instead of the diffractive relief structure 16 (diffraction structure) described below.
  • the diffraction structure has more than 2300 lines per millimeter, the light 17, incident perpendicularly and unpolarized, is diffracted from the visible region of the spectrum only into the zero order.
  • the line density must be increased accordingly, for example to a value of 2800 lines per millimeter to 3000 lines per Millimeter.
  • the angle between the incident light 17 and the normal to the plane of the diffraction structure is the same as the angle between the diffracted light and the normal.
  • Such diffraction structures are referred to below as zero-order diffraction structures.
  • the light diffracted at the zero-order diffraction structure has gaps in the visible part of the spectrum, so that the zero-order diffraction structure acts like a color reflecting mirror.
  • the TE polarized light is diffracted with high efficiency E practically independent of the profile depth D.
  • the diffraction efficiency E for the TM polarized light is strongly dependent on the profile depth D, the diffraction efficiency E for the TM polarized light rapidly decreasing to an initial minimum with increasing profile depth D.
  • the diffraction structure used for bar code 3 advantageously has a profile depth TG in the vicinity of the first minimum, since the polarization of the diffracted light is strongest at this point.
  • the diffracted light is therefore linearly polarized, i.e. the diffractive relief structure 16 acts as a polarizer or for the polarized incident light 17 (FIG. 3) as an analyzer.
  • a usable range of the geometric profile depth D comprises values TG between 50 nm and 350 nm.
  • materials suitable for the embossing layer 11 have a refractive index n in the range from approximately 1.4 to 1.6.
  • the diffraction structure is rotated by 90 ° in its plane, the furrows 19 now being parallel and the grating vector k perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 3 are aligned, the s-polarized light is absorbed in relation to the plane of the incident light 17 (FIG. 3) and the p-polarized light is diffracted according to the efficiency curve TE.
  • the direction of the grating vector k (FIG. 3) can be determined on the basis of the polarization capacity of this diffraction structure.
  • the label 1 shown in FIG. 5 is cut out of the layer composite 15 (FIG. 2).
  • a first diffractive relief structure 16 (FIG. 3) is molded into the embossing layer 11 in the fields 4.
  • the first diffractive relief structure 16 is an additive superposition of the first zero-order diffraction structure with the first grating vector k1 and a microscopic light-scattering relief structure.
  • the microscopically fine light-scattering relief structure is a structure from the group of isotropically or anisotropically scattering matt structures, from cinema forms or from Fourier holograms.
  • the diffractive relief structure 16 produced in this way has the advantage that, in contrast to the flat diffraction structure, regardless of the angle of the light 17 incident on the diffractive relief structure 16 (FIG.
  • the diffracted light is reflected back into the entire half space above the diffractive relief structure 16 .
  • the light-scattering relief structure is advantageously chosen such that the diffracted light is preferably scattered back towards the reader. This is a prerequisite for the fact that commercially available reading devices for bar codes created by printing technology can be used to read the bar code 3 which is practically forgery-proof. If the microscopically fine, light-scattering relief structure is a kinoid, the light source of the reader must generate coherent light, otherwise the desired scattering effect will not occur.
  • the intermediate surfaces 5 are covered with at least one further diffractive diffraction structure with the further grating vector k2, the azimuth of which differs from the azimuth of the first grating vector k1 by at least ⁇ 20 ° modulo 180 °.
  • the intermediate surfaces 5 have a reflective surface structure, for example a flat mirror surface or a zero-order diffraction structure.
  • the second diffractive relief structure 20 is a superposition of a second zero-order diffraction structure with the second grating vector k2 and one of the microscopic light-scattering relief structures mentioned above.
  • the grid vectors k1 and k2 enclose an azimuth angle in the range from 45 ° to 135 °, the two grid vectors k1 and k2 preferably being aligned perpendicularly to one another, as shown in the drawing in FIG.
  • the first zero-order diffraction structure and the second zero-order diffraction structure have the same parameters except for the direction of the grating vectors k1, k2. If the first relief structure 16 and the second relief structure 20 differ only in the direction of the grating vectors k1 and k2 of the two zero-order diffraction structures, the bar code 3 cannot be recognized without aids since both the fields 4 and the intermediate surfaces 5 are the same for an observer appear bright and in the same color. Aids here are illuminating the bar code 3 with polarized light or viewing the bar code 3 through an optical polarization filter.
  • bar code 3 When viewing the bar code 3 through the optical polarization filter, the observer recognizes, for example, the fields 4 as light bars, which are separated by intermediate surfaces 5 which appear as dark bars. After rotating the polarization filter in its plane by 90 °, the fields 4 are the dark bars and the intermediate surfaces 5 are the light bars.
  • This version of bar code 3 has another advantage: bar code 3 is still legible if a further bar code generated by printing technology is arranged in area 2 as indicia 18 (FIG. 2) above diffractive bar code 3.
  • the indicia 18 are bars 21 of the further bar code separated by color-free spaces and are on or under the top layer 10 of the
  • Layer composite 15 (Fig. 2) printed with a light absorbing ink.
  • the additional barcode generated by printing can also be recognized with the commercially available reading device.
  • the lines 21 and the intermediate, color-free spaces are aligned parallel to the fields 4 and surfaces 5 of the diffractive bar code 3. In the drawing in FIG. 5, only a few of the lines 21 are drawn for illustrative reasons.
  • the recognizability of the narrow bars of the diffractive bar code 3 is a condition for a successful reading.
  • the bars 21 of the further bar code may cover the narrow bars of the diffractive bar code 3 at most in the range from 50% to 70%, i.e. at least 30% of the areas of each field 4 and each intermediate area 5 are visible through the color-free spaces.
  • each label 1 can be customized inexpensively, e.g. by consecutive numbering.
  • FIG. 6 shows the area 2 with the first diffractive bar code 3 and the bar code field 9 parallel to the area 2 with a second diffractive bar code 24 formed from field areas 22 and intermediate fields 23. If in one embodiment of the label 1 the area 2 and the bar code field 9 meet with their long sides, the area 2 and the bar code field 9 form a field portion 25 of the label 1.
  • the two diffractive bar codes 3, 24 are arranged next to one another and in parallel in the field portion 25. So that the two bar codes 3, 24 are recognized separately during machine reading, the fields 4 of the first bar code 3 differ from the field areas 22 of the second bar code 24 at least in terms of their polarization capability.
  • the fields 4 have the first diffractive relief structure 16 (FIG. 3) described above.
  • the Field areas 22 of the second bar code 24 are covered with the above-described second diffractive relief structure 20 (FIG. 3).
  • the first and second grid vectors k1 (Fig. 5); k2 (Fig. 5) are advantageously aligned perpendicular to each other.
  • the intermediate surfaces 5 and the intermediate fields 23 have at least one further diffractive relief structure with a further grating vector k, the azimuth of which differs from the azimuths of the first and second grating vectors k1; k2 differs by at least ⁇ 20 °, or one of the above-mentioned reflective surface structures.
  • the fields 4 appear bright and the intermediate surfaces 5 and the second diffractive bar code 24 appear dark from the direction of the light source.
  • the field areas 22 are bright and the intermediate fields 23 and the first diffractive bar code 3 are dark.
  • the previously discussed diffractive bar codes 3, 24 have a height H in the range of 0.8 cm and 2 cm.
  • the width B of the narrow bars is at least 90 ⁇ m.
  • the two bar codes 3, 24 are not arranged next to one another in parallel, but according to FIGS. 7a and 7b in area 2 such that the two bar codes 3 and 24 are the optically active structures of first and second partial areas 27, 28 of an interleaved bar code 26 determine, in each case two adjacent first partial areas 27 assigned to the first bar code 3 being separated by one of the second partial areas 28 assigned to the second bar code 24.
  • the partial areas 27, 28 of the nested bar code 26 have half the area of the bars of the bar codes 3 and 24 formed from the fields 4 and the intermediate areas 5 or the field areas 22 and the intermediate fields 23. The nesting can be divided very finely, the bars being broken down into an integer number of partial areas 27 and 28 regardless of their width B (FIG.
  • the partial areas only have to have a minimum width of 15 ⁇ m.
  • the narrow bars of bar codes 3 and 24 are assigned to a partial area 27 and 28 and the wide bars are assigned to two partial areas 27 and 28.
  • the long sides of the first partial surfaces 27 and second partial surfaces 28 of the same size are alternately arranged in the area 2 such that one of the second partial surfaces 28 follows one of the first partial surfaces 27.
  • the optically active structures are arranged in the first partial areas 27 and in the second partial areas 28 in the order predetermined by the bar code 3 and the bar code 24.
  • the arrows 29, 30 illustrate how the nested bar code 26 is composed of the two bar codes 3, 24.
  • the partial areas 27, 28 are hatched according to the affiliation to the bars 4, 5, 22, 23.
  • the first partial areas 27 of the fields 4 are longitudinally striped with respect to the longitudinal extent of the area 2.
  • the first partial surfaces 27 of the intermediate surfaces 5 have hatching inclined to the right.
  • the second partial areas 28 assigned to the field areas 22 have no hatching, while hatching inclined to the left marks the second partial areas 28 of the intermediate fields 23.
  • the narrow bars with a width of approximately 90 ⁇ m to 120 ⁇ m are subdivided a maximum of eight times by the at least 25 ⁇ m wide partial areas 27, 28.
  • the commercially available reading device illuminates the bar code with a light beam optically scanning the area 2 lengthwise in an illuminated spot 31 of approximately 0.1 mm in diameter.
  • the illuminated spot 31 extends over the partial areas 28 and 27, which belong to one of the narrow bars.
  • the described nesting of the two bar codes 3, 24 is only one of a number of possibilities.
  • Another embodiment of the nested bar code 26 according to FIG. 7b has a checkerboard-like arrangement of pixel-like, equal-sized partial areas 27, 28 of approximately 15 ⁇ m to 25 ⁇ m side length, the first partial areas 27 of the first diffractive Bar codes 3 take the place of the black areas and the second partial areas 28 of the second diffractive bar code 24 take the place of the white areas in the chessboard.
  • the optically active structures in the sequence of the bars of the two bar codes 3, 24 are assigned to the partial areas 27, 28.
  • the height H (FIG. 7a) of the bars of the bar codes 3, 24, 26 has a value in the range from approximately 0.8 cm to 2 cm. This height H allows the bar codes 3, 24, 26 discussed here to be read in a direction oblique to the longitudinal edges of the areas 2, 9 (FIG. 6), 25 (FIG. 6). Area 2, 9, 25 also represents bar code field 9 and field portion 25 below.
  • FIG. 8 shows schematically a reading arrangement with a reading device 32 for bar codes 3, 24, 26.
  • a light source 33 generates a reading beam 34 with polarized or unpolarized light, which is repeatedly guided back and forth by the reading device 32 with a deflection device (not shown here) over a reading area 35.
  • a deflection device not shown here
  • back-scattered light 36 is modulated in the intensity in accordance with the bar code 3, 24, 26 in the illuminated spot 31 (FIG. 7).
  • the backscattered light 36 falls in the reading arrangement 32 onto at least one photodetector 37.
  • the backscattered light 36 is converted by the photodetector 37 into electrical signals which are proportional to the intensity of the backscattered light 36 and which are analyzed by the reading device 32. If the reading device 32 recognizes the light modulation as that of a bar code known to it, a code number corresponding to the information of the bar code 3, 24, 26 is output to a device 38 which further processes the code number.
  • the diffractive bar code has only the one diffractive relief structure 16 (FIG. 3) described above that acts as a polarizer
  • the backscattered light 36 of the diffractive bar code can be read with the reader 32 outlined above, if a first optical polarization filter 39 at least in front of the photodetector 37 is arranged and aligned such that the polarized backscattered light 36 passes the first polarization filter 39 without weakening.
  • the light must be polarized in such a way that the diffraction at the first relief structure 16 takes place with maximum efficiency.
  • a reading arrangement according to FIG. 9 is capable of: information to be read separately in the first and second diffractive relief structures 16 (FIG. 3) and 20 (FIG. 3).
  • a second photodetector 43 is sufficient, which at the same time receives the light 36 backscattered on the second relief structure 20 acting as a polarizer, a second optical polarization filter 41 being arranged in front of the second photodetector 43 such that only that at the second relief structure 20 backscattered light 36 penetrates to the second photodetector 43.
  • the reading arrangement comprises two commercially available reading devices 32, 42, which are aligned in such a way that the backscattered light 36 falls both into the first photodetector 37 in the first reading device 32 and into a second photodetector 43 of the second reading device 42.
  • the unpolarized light of the reading beam 34 emitted by the light source 33 of the first reading device 32 is scattered on the two diffractive relief structures 16, 20 of the diffractive bar code 3 into the half space above the bar code 3.
  • the first polarization filter 39 arranged in front of the first photodetector 37 is only permeable to the light 36 backscattered at the first diffractive relief structures 16, while the second photodetector 43 behind the polarization filter 41 only receives the light 36 backscattered by the second diffractive relief structures 20.
  • the light source 44 in the second reader 42 is not required.
  • An output 45 of the first photodetector 36 and an output 46 of the second photodetector 43 are connected to an analyzer 47 of the reading arrangement.
  • the analyzer 47 generates the code number for the further processing device 38 connected to the analyzer 47.
  • the signals generated by the photodetectors 36, 43 are simultaneously processed and the corresponding code numbers are transmitted to the further processing device 38.
  • the reading arrangement with two commercially available reading devices 32, 42 is suitable for reading out the above-described diffractive bar code 3, whose fields 4 (FIG. 5) with the first diffractive relief structure 16 and their interfaces 5 (FIG. 5) with the second diffractive relief structure 20 are occupied.
  • the signals generated by the photodetectors 37, 43 when reading this bar code 3 are therefore complementary to one another at any time. This advantageously enables a security check of the bar code 3 read.
  • the lines 21 (FIG. 5) of the further bar code which, as described above, are printed on the diffractive bar code 3 generated from the first diffractive relief structure 16 and the second diffractive relief structure 20, for example on the cover layer 10, absorb this in the illuminated spot 31 (Fig. 7) incident light.
  • the narrow bars 21 are approximately as wide as the diameter of the spot 31 illuminated by the reading beam 34 and the wide bars 21 are at least twice as wide as the narrow bars 21.
  • the narrow bars of the diffractive bar code 3 have the width B (FIG. 6) of at least three narrow lines so that at least 30% of the area of the fields 4 or the intermediate areas 5 are visible in the color-free spaces of the further bar code.
  • the azimuths of the lattice vectors k differ so that the machine reading of the bar codes 3, 24, 26 does not cause any interference due to light diffracted by the emblems 7 (FIG. 8) and numbers and letters 8 (FIG. 8) formed from mosaic-like diffractive lattice structures these diffractive grating structures by at least ⁇ 20 ° from the azimuths of the grating vectors k1 or k1 and k2 of the diffraction structures used in the diffractive bar codes 3, 24, 26.
  • the azimuths of the lattice vectors k must be selected modulo 180 ° from the ranges 20 ° to 70 ° and 110 ° to 160 °.
  • the neighboring regions of the spectrum of visually visible light can also be used, in particular the near infrared region.
  • unpolarized incident light 17 (FIG. 9) is not completely linearly polarized at the first or second diffractive relief structure 16 (FIG. 9).
  • the retroreflected light 36 (Fig. 9) points for each diffractive Relief structure 16 in addition to the intensive component diffracted according to the efficiency curve TE and also a weaker component diffracted according to the efficiency curve TM.
  • the intensity of one of the two polarized components of the reflected light 36 predominates such that, for example, one reader 32 (FIG. 9) receives the more intense component through the first polarization filter 39 (FIG. 9), while the weaker component receives the other reader 42 (FIG. 9) through the second polarization filter 41 (FIG. 9).
  • the readers 32, 42 only react to the component of the reflected light 36 with the higher intensity.

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Abstract

Ein Etikett (1) aus einem Schichtverbund (15) enthält wenigstens einen maschinell lesbaren diffraktiven Strichcode (3) aus schmalen, rechteckförmigen, mit den optisch aktiven Strukturen belegten Feldern (4) und Zwischenflächen (5). Die mit einer Reflexionsschicht überzogenen optisch aktiven Strukturen sind zwischen Schichten des Schichtverbunds (15) eingebettet. Die im diffraktiven Strichcode (3) für die Felder (4) verwendete diffraktive Reliefstruktur beugt und polarisiert einfallendes Licht und streut das gebeugte Licht in einen Halbraum über der diffraktiven Reliefstruktur. Eine zweite diffraktive Reliefstruktur unterscheidet sich wenigstens in der Polarisation des polarisiert rückgestreuten Lichts gegenüber der ersten diffraktiven Reliefstruktur. Die zweite diffraktive Reliefstruktur ist beispielsweise für Feldflächen eines zweiten Strichcodes im Strichcodefeld (9) auf dem Etikett (1) oder für die Zwischenflachen (5) verwendbar. Das an den diffraktiven Strichcode (3) polarisiert rückgestreute Licht ist mittels eines der bekannten handelsüblichen Lesegeräte für drucktechnisch erzeugte Strichcode erfassbar. Der drucktechnisch erzeugte Strichcode ist zum Individualisieren der Etiketten (1) verwendbar.

Description

Etikett mit einem diffraktiven Strichcode und Leseanordnung für solche Etiketten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Etikett mit einem diffraktiven Strichcode gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Leseanordnung zur Erkennung von Information auf solchen Etiketten gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Solche Etiketten werden zur Kennzeichnung von Waren, Ausweisen oder Wertpapieren verwendet und tragen eine numerische Information über die Ware, den Ausweis oder das Wertpapier. Der Strichcode solcher Etiketten wird mit optischen Mitteln ausgelesen und zeichnet sich durch eine gute maschinelle Lesbarkeit der im Strichcode enthaltenen Information aus.
Es sind verschiedene Strichcodearten bekannt, wie z.B. nach MIL-STD-1189 oder nach dem "European Article Numbering Code", bei denen eine Information in der Anordnung von verschieden breiten Strichelementen und Zwischenräumen enthalten ist. Mittels eines einfachen Druckverfahrens werden die Strichelemente in einer zu den Zwischenräumen kontrastierenden Farbe auf einen Träger, üblicherweise Papier, aufgebracht. Lesegeräte sind im Handel erhältlich, die solche Strichcode ablesen können.
Nach US 5,900,954 kann die Sicherheit des Strichcodes gegen Fälschen erhöht werden, indem der Strichcode auf einen Träger mit einem Hologramm aufgedruckt wird. Der Strichcode erstreckt sich ganz oder wenigstens teilweise über das Hologramm.
In der EP 0 366 858 A1 sind verschiedene Ausführungen von diffraktiven Strichcode beschrieben, die anstelle von gedruckten Strichelementen Flächenelemente mit Beugungsgittern aufweisen. Im Vergleich zu den drucktechnisch erzeugten Strichcode weisen die diffraktiven Strichcode eine grosse Fälschungssicherheit auf. Allerdings wird der Vorteil der grossen Fälschungssicherheit mit einer im Vergleich zu den drucktechnisch erzeugten Strichcode geringen Toleranz in Bezug auf die Ausrichtung des diffraktiven Strichcodes zum Lesestrahl der Leseanordnung und mit einer Beschränkung des Abstands zwischen dem Lesegerät und dem Etikett auf wenige Zentimeter erkauft. Des weiteren ist der drucktechnisch einzeln erzeugte Strichcode mit einer individuellen Information äusserst kostengünstig, während die diffraktiven Strichcode mit vertretbaren Kosten rationell nur in grossen Mengen mit identischer Information herstellbar sind.
Mosaikartig angeordnete Flächen mit in Kunststoff eingeprägten, mikroskopisch feinen Beugungsstrukturen sind z.B. aus EP-0 105 099 B1 und EP 0 375 833 B1 bekannt. Ausführungen von Sicherheitsetiketten mit beugungsoptisch wirksamen Strukturen und die dazu verwendbaren Materialien sind in der US 4,856,857 zusammengestellt.
Aus DE-OS 1 957 475 und CH 653 782 ist eine weitere Familie von beugungsoptisch wirksamen, mikroskopisch feinen Relief Strukturen unter dem Namen Kinoform bekannt. Nur bei einer Beleuchtung der Kinoform mit im wesentlichen kohärentem Licht wird das Licht von der Kinoform asymmetrisch in einen einzigen, durch die Reliefstruktur des Kinoforms vorbestimmten Raumwinkel abgelenkt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges, optisch maschinell auslesbares Etikett mit wenigstens einem diffraktiven Strichcode zu schaffen, der aus einer Distanz von mehreren Dezimetern mit handelsüblichen Lesegeräten auslesbar ist.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 ein Etikett mit einem diffraktiven Strichcode,
Figur 2 einen Querschnitt durch das Etikett, Figur 3 einen vergrösserten Ausschnitt aus der Figur 2,
Figur 4 ein Diagramm,
Figur 5 den diffraktiven Strichcode,
Figur 6 zwei parallele Strichcode,
Figur 7a, 7b verschachtelte Strichcode, Figur 8 eine erste Leseanordnung und
Figur 9 eine zweite Leseanordnung.
In der Figur 1 bedeuten 1 ein Etikett, 2 ein Areal mit einem diffraktiven Strichcode 3, 4 Felder und 5 Zwischenflächen des Strichcodes 3. Die Felder 4 und die Zwischenflächen 5 sind rechteckige Balken, die sich mit ihren Längsseiten berührend, quer im Areal 2 angeordnet sind. Jeweils zwei aufeinanderfolgende Felder 4 sind durch eine Zwischenfläche 5 getrennt, wobei in der Abfolge der Felder 4 und der Zwischenflächen 5 von unterschiedlicher Breite eine Information kodiert ist. Wenigstens die Felder 4 weisen eine im Etikett 1 eingebettete Beugungsstruktur auf. Die Zwischenflächen 5 sind beispielsweise als spiegelnde oder absorbierende Balken ausgeführt. In einer anderen Ausführung weisen auch die Zwischenflächen 5 Beugungsstrukturen auf, deren Azimut sich vom Azimut der Beugungsstruktur in den Feldern 4 wenigstens um ± 20° modulo 180° unterscheidet. Mit Vorteil sind alle Felder 4 bzw. alle Zwischenflächen 5 mit der gleichen optisch wirksamen Struktur belegt. Das Etikett 1 ist z.B. an einem Gegenstand 6 befestigt und enthält im Strichcode 3 eine Information über den Gegenstand 6. Der Gegenstand 6 kann ein Dokument, ein Blatt Papier, ein Aufkleber oder ein dreidimensionaler Körper usw. sein. Entsprechend dem Verwendungszweck sind auf der restlichen Fläche des Etiketts 1 Embleme 7, Ziffern oder Buchstaben 8, die dem visuellen Erkennen der Herkunft des Etiketts 1 dienen, untergebracht. Diese Informationen können drucktechnisch aufgebracht sein oder aber in Form eines der aus den eingangs erwähnten EP 0 105 099 B1 und EP 0 375 833 B1 bekannten diffraktiven Flächenmuster ausgeführt sein, deren Beugungsstrukturen gleichfalls im Etikett 1 eingebettet sind. In einer anderen Ausführung des Etiketts 1 ist auch Platz für ein zusätzliches
Strichcodefeld 9 vorgesehen, in dem ein drucktechnisch erzeugter weiterer Strichcode oder ein weiterer diffraktiver Strichcode angeordnet ist. Das Strichcodefeld 9 ist mit Vorteil parallel zum Areal 2 ausgerichtet, damit dasselbe Lesegerät den weiteren Strichcode aus dem Strichcodefeld 9 und den diffraktiven Strichcode 3 aus dem Areal 2 maschinell auslesen kann.
Die Figur 2 zeigt das Etikett 1 im Querschnitt. Das Etikett 1 ist ein aus mehreren Schichten 10 bis 14 bestehender Schichtverbund 15, der einerseits durch eine Deckschicht 10 und andererseits durch eine Kleberschicht 14 begrenzt ist. Unter der Deckschicht 10 folgen in der angegebenen Reihenfolge eine Prägeschicht 11 , eine Reflexionsschicht 12, eine Schutzschicht 13 und die Klebeschicht 14. Für wenigstens eine Wellenlänge von auf das Etikett 1 einfallendem Licht 17 sind wenigstens die Deckschicht 10 und die Prägeschicht 11 transparent. In die Prägeschicht 11 sind mikroskopisch feine Reliefstrukturen 16 abgeformt, die das, z.B. sichtbare, einfallende Licht 17 beugen. Die weniger als 100 nm starke Reflexionsschicht 12 deckt die mikroskopisch feinen Reliefstrukturen 16 formgetreu ab. Die Schutzschicht 13 verfüllt die Vertiefungen der Reliefstrukturen 16 und überdeckt die strukturierte Reflexionsschicht 12. Die Klebeschicht 14 ermöglicht eine sichere Verbindung zwischen dem Gegenstand 6 und dem Schichtverbund 15.
Verschiedene Ausführungen des Schichtverbunds 15 und der für die Herstellung geeigneten Materialien sind in den Tabellen 1 bis 6 der eingangs erwähnten US 4,856,857 zusammengestellt. Drucktechnisch aufgebrachte Indicia 18 sind wenigstens auf einer der Schichten 10 bis 14 des Schichtverbunds 15 mit einer Licht absorbierenden Farbe aufgebracht. In einer Ausführung sind die Etiketten 1 mit einem drucktechnisch auf der Deckschicht 10 in Form von Indicia 18 erzeugten weiteren Strichcode im Strichcodefeld 9 (Fig. 1 ) individualisiert bzw. in der Reihenfolge der Herstellung numeriert.
In der Figur 3 ist beispielhaft ein Rechteckprofil eines ebenen Beugungsgitters im Schnitt quer zu Furchen 19 des Rechteckprofils dargestellt. Der Gittervektor k liegt daher in der Zeichnungsebene. Das Rechteckprofil weist eine geometrische Profiltiefe D auf. Da das Licht 17 durch die Deckschicht 10 und die Prägeschicht 11 hindurch auf das durch die Reflexionsschicht 12 gebildete Beugungsgitter fällt, sind die Furchen 19 mit dem Material der Prägeschicht 11 verfüllt. Anstelle der geometrischen Profiltiefe D wird die optische Profiltiefe d = D»n wirksam, wobei n die Brechzahl des Materials der Prägeschicht 11 ist. Das Rechteckprofil ist nur der Einfachheit halber anstelle der nachstehend beschriebenen diffraktiven Reliefstruktur 16 (Beugungsstruktur) gezeichnet.
Weist die Beugungsstruktur mehr als 2300 Linien pro Millimeter auf, wird das senkrecht und unpolarisiert einfallende Licht 17 aus dem sichtbaren Bereich des Spektrums nur in die nullte Ordnung gebeugt. Für das schief auf die Beugungsstruktur einfallende Licht 17 ist die Liniendichte entsprechend zu erhöhen, z.B. auf einen Wert von 2800 Linien pro Millimeter bis 3000 Linien pro Millimeter. Wie bei einem ebenen Spiegel ist der Winkel zwischen dem einfallenden Licht 17 und der Normalen auf die Ebene der Beugungsstruktur gleich wie der Winkel zwischen dem gebeugten Licht und der Normalen. Solche Beugungsstrukturen werden nachstehend Beugungsstruktur nullter Ordnung genannt. Bei einer Beleuchtung mit weissem Tageslicht weist im Unterschied zum ebenen Spiegel das an der Beugungsstruktur nullter Ordnung gebeugte Licht Lücken im sichtbaren Teil des Spektrums auf, so dass die Beugungsstruktur nullter Ordnung wie ein farbig reflektierender Spiegel wirkt.
Die Figur 4 zeigt ein Diagramm für die Beugungseffizienz E der ebenen Beugungsstruktur für TE und TM polarisiertes Licht in Abhängigkeit von der optischen Profiltiefe d = D, wobei die Brechzahl n = 1 ist. Das TE polarisierte Licht wird mit hoher Effizienz E praktisch unabhängig von der Profiltiefe D gebeugt. Im Gegensatz dazu ist die Beugungseffizienz E für das TM polarisierte Licht stark von der Profiltiefe D abhängig, wobei die Beugungseffizienz E für das TM polarisierte Licht mit zunehmender Profiltiefe D zu einem ersten Minimum schnell absinkt.
Liegen die Richtung des unpolarisiert einfallenden Lichts 17 und der Gittervektor k (Fig. 3) der Beugungsstruktur in einer Ebene, so schwingt der elektrische Feldvektor des p - polarisierten Lichts parallel zu dieser Ebene, während der elektrische Feldvektor des s - polarisierten Lichts senkrecht dazu schwingt. Die für den Strichcode 3 verwendete Beugungsstruktur weist mit Vorteil eine Profiltiefe TG in der Nähe des ersten Minimums auf, da an dieser Stelle die Polarisation des gebeugten Lichts am stärksten ist. Das gebeugte Licht ist daher linear polarisiert, d.h. die diffraktive Relief Struktur 16 wirkt als Polarisator bzw. für das polarisiert einfallende Licht 17 (Fig. 3) als Analysator. Ein nutzbarer Bereich der geometrischen Profiltiefe D umfasst Werte TG zwischen 50 nm und 350 nm. Für die Prägeschicht 11 geeignete Materialien besitzen gemäss Tabelle 6 in der eingangs erwähnten US 4,856,857 eine Brechzahl n im Bereich von etwa 1 ,4 bis 1 ,6.
Ist die Beugungsstruktur in ihrer Ebene um 90° gedreht, wobei nun die Furchen 19 parallel und der Gittervektor k senkrecht zur Zeichnungsebene der Figur 3 ausgerichtet sind, wird das bezogen auf die Ebene des einfallenden Lichts 17 (Fig. 3) s - polarisierte Licht absorbiert und das p - polarisierte Licht gemäss der Effizienzkurve TE gebeugt. Anhand des Polarisationsvermögens dieser Beugungsstruktur ist die Richtung des Gittervektors k (Fig. 3) feststellbar.
Das in der Figur 5 dargestellte Etikett 1 ist aus dem Schichtverbund 15 (Fig. 2) ausgeschnitten. Die zwischen den Schichten 11 und 13 (Fig. 2) des Schichtverbunds 15 eingebetteten, mit der Reflexionsschicht 12 (Fig. 2) überzogenen, mikroskopisch feinen optisch aktiven Strukturen, das sind Beugungsstrukturen, Spiegel usw., definieren die schmalen, rechteckförmigen Felder 4 und die Zwischenflächen 5 des maschinell lesbaren diffraktiven
Strichcodes 3 im Areal 2. In den Feldern 4 ist eine erste diffraktive Reliefstruktur 16 (Fig.3) in die Prägeschicht 11 abgeformt. Die erste diffraktive Relief Struktur 16 ist eine additive Überlagerung aus der ersten Beugungsstruktur nullter Ordnung mit dem ersten Gittervektor k1 und einer mikroskopisch feinen lichtstreuenden Relief Struktur. Die mikroskopisch feine lichtstreuende Reliefstruktur ist eine Struktur aus der Gruppe von isotrop oder anisotrop streuenden Mattstrukturen, von Kinoformen oder von Fourier Hologrammen. Die derart erzeugte diffraktive Relief Struktur 16 weist den Vorteil auf, dass im Gegensatz zur ebenen Beugungsstruktur unabhängig vom Winkel des auf die diffraktive Relief Struktur 16 einfallenden Lichts 17 (Fig. 3) das gebeugte Licht in den ganzen Halbraum über der diffraktiven Reliefstruktur 16 zurückgeworfen wird. Die lichtstreuende Relief Struktur ist mit Vorteil so gewählt, dass das gebeugte Licht vorzugsweise in Richtung zum Lesegerät rückgestreut wird. Dies ist eine Voraussetzung dafür, dass handelsübliche Lesegeräte für drucktechnisch erstellte Strichcode zum Ablesen des praktisch fälschungssicheren Strichcodes 3 eingesetzt werden können. Ist die mikroskopisch feine lichtstreuende Relief Struktur eine Kinoform, muss die Lichtquelle des Lesegeräts kohärentes Licht erzeugen, da sonst der angestrebte Streueffekt ausbleibt. In einer anderen Ausführung des Strichcodes 3 sind die Zwischenflächen 5 mit wenigstens einer weiteren diffraktiven Beugungsstruktur mit dem weiteren Gittervektor k2 belegt, dessen Azimut sich vom Azimut des ersten Gittervektors k1 um wenigstens ± 20° modulo 180° unterscheidet. In einer anderen Ausführung weisen die Zwischenflächen 5 eine spiegelnde Oberflächenstruktur auf, beispielsweise eine ebene Spiegelfläche oder eine Beugungsstruktur nullter Ordnung.
In einer weiteren Ausführung sind alle Zwischenflächen 5 mit einer zweiten diffraktiven Reliefstruktur 20 (Fig. 3) belegt. Die zweite diffraktive Relief Struktur 20 ist eine Überlagerung aus einer zweiten Beugungsstruktur nullter Ordnung mit dem zweiten Gittervektor k2 und einer der oben genannten, mikroskopisch feinen lichtstreuenden Reliefstrukturen. Die Gittervektoren k1 und k2 schliessen einen Azimutwinkel im Bereich von 45° bis 135° ein, wobei die beiden Gittervektoren k1 und k2 vorzugsweise senkrecht, wie in der Zeichnung der Figur 5 dargestellt, aufeinander ausgerichtet sind.
In einer bevorzugten Ausführung weisen die erste Beugungsstruktur nullter Ordnung und die zweite Beugungsstruktur nullter Ordnung bis auf die Richtung der Gittervektoren k1 , k2 gleiche Parameter auf. Unterscheiden sich die erste Relief Struktur 16 und die zweite Reliefstruktur 20 nur durch die Richtung der Gittervektoren k1 und k2 der beiden Beugungsstrukturen nullter Ordnung, ist der Strichcode 3 ohne Hilfsmittel nicht erkennbar, da für einen Beobachter sowohl die Felder 4 als auch die Zwischenflächen 5 gleich hell und in gleicher Farbe erscheinen. Hilfsmittel sind hier eine Beleuchtung des Strichcodes 3 mit polarisiertem Licht oder ein Betrachten des Strichcodes 3 durch ein optisches Polarisationsfilter hindurch. Bei der Betrachtung des Strichcodes 3 durch das optische Polarisationsfilter hindurch erkennt der Beobachter z.B. die Felder 4 als helle Balken, die durch als dunkle Balken erscheinende Zwischenflächen 5 getrennt sind. Nach einer Drehung des Polarisationsfilters in seiner Ebene um 90° sind die Felder 4 die dunklen Balken und die Zwischenflächen 5 die hellen Balken. Diese Ausführung des Strichcodes 3 weist einen weiteren Vorteil auf: Der Strichcode 3 ist noch lesbar, falls im Areal 2 ein drucktechnisch erzeugter weiterer Strichcode als Indicia 18 (Fig. 2) über dem diffraktiven Strichcode 3 angeordnet ist. Die Indicia 18 sind durch farbfreie Zwischenräume getrennte Striche 21 des weiteren Strichcodes und sind auf oder unter der Deckschicht 10 des
Schichtverbunds 15 (Fig. 2) mit einer Licht absorbierenden Farbe gedruckt. Der drucktechnisch erzeugte weitere Strichcode ist mit dem handelsüblichen Lesegerät auch zu erkennen. Die Striche 21 und die dazwischenliegenden, farbfreien Zwischenräume sind parallel zu den Feldern 4 und Zwischenflächen 5 des diffraktiven Strichcodes 3 ausgerichtet. In der Zeichnung der Figur 5 sind aus darstellerischen Gründen nur ein paar der Striche 21 gezeichnet. Die Erkennbarkeit der schmalen Balken des diffraktiven Strichcodes 3 ist eine Bedingung für ein erfolgreiches Lesen. Die Striche 21 des weiteren Strichcodes dürfen die schmalen Balken des diffraktiven Strichcodes 3 höchstens im Bereich von 50% bis 70% abdecken, d.h. durch die farbfreien Zwischenräume hindurch sind die Flächen von jedem Feld 4 und jeder Zwischenfläche 5 wenigstens zu 30 % sichtbar. Mit dem weiteren Strichcode ist jedes Etikett 1 kostengünstig individualisierbar, z.B. durch eine fortlaufende Numerierung.
In der Figur 6 sind das Areal 2 mit dem ersten diffraktiven Strichcode 3 und das zum Areal 2 parallele Strichcodefeld 9 mit einem aus Feldflächen 22 und Zwischenfeldern 23 gebildeten, zweiten diffraktiven Strichcode 24 gezeigt. Stossen in einer Ausführung des Etiketts 1 das Areal 2 und das Strichcodefeld 9 mit ihren Längsseiten aneinander, bilden das Areal 2 und das Strichcodefeld 9 einen Feldanteil 25 des Etiketts 1. Die beiden diffraktiven Strichcode 3, 24 sind nebeneinander und parallel im Feldanteil 25 angeordnet. Damit beim maschinellen Auslesen die beiden Strichcode 3, 24 getrennt erkannt werden, unterscheiden sich die Felder 4 des ersten Strichcodes 3 von den Feldflächen 22 des zweiten Strichcodes 24 wenigstens durch ihr Polarisationsvermögen. Die Felder 4 weisen die oben beschriebene erste diffraktive Relief Struktur 16 (Fig. 3) auf. Die Feldflächen 22 des zweiten Strichcodes 24 sind mit der oben beschriebenen zweiten diffraktiven Relief Struktur 20 (Fig. 3) belegt. Die ersten und zweiten Gittervektoren k1 (Fig. 5); k2 (Fig. 5) sind mit Vorteil senkrecht zueinander ausgerichtet. Die Zwischenflächen 5 und die Zwischenfelder 23 weisen wenigstens eine weitere diffraktive Relief Struktur mit einem weiteren Gittervektor k, dessen Azimut sich von den Azimuten der ersten und zweiten Gittervektoren k1 ; k2 um wenigstens ± 20° unterscheidet, oder eine der oben genannten spiegelnden Oberflächenstrukturen auf. Im einfallenden Licht 17 (Fig. 3) mit der einen Polarisation erscheinen aus der Richtung der Lichtquelle gesehen die Felder 4 hell und die Zwischenflächen 5 sowie der zweite diffraktive Strichcode 24 dunkel. Im einfallenden Licht 17 mit der anderen Polarisation sind die Feldflächen 22 hell und die Zwischenfelder 23 sowie der erste diffraktive Strichcode 3 dunkel.
Die bisher besprochenen diffraktiven Strichcode 3, 24 weisen eine Höhe H im Bereich von 0.8 cm und 2 cm auf. Die Breite B der schmalen Balken beträgt mindestens 90 μm.
In einer anderen Ausführung sind die beiden Strichcode 3, 24 nicht parallel nebeneinander sondern gemäss den Figuren 7a und 7b im Areal 2 derart angeordnet, dass die beiden Strichcode 3 und 24 die optisch wirksamen Strukturen von ersten und zweiten Teilflächen 27, 28 eines verschachtelten Strichcodes 26 bestimmen, wobei jeweils zwei benachbarte, dem ersten Strichcode 3 zugeordnete erste Teilflächen 27 durch eine der dem zweiten Strichcode 24 zugeordneten zweiten Teilflächen 28 getrennt sind. Die Teilflächen 27, 28 des verschachtelten Strichcodes 26 weisen die halbe Fläche der aus den Feldern 4 und den Zwischenflächen 5 bzw. den Feldflächen 22 und den Zwischenfeldern 23 gebildeten Balken der Strichcode 3 bzw. 24 auf. Die Verschachtelung kann sehr fein unterteilt sein, wobei die Balken unabhängig von ihrer Breite B (Fig. 6) in einer ganzzahligen Anzahl der Teilflächen 27 bzw. 28 zerlegt werden, da die Teilflächen nur eine Mindestbreite von 15 μm aufweisen müssen. In der Zeichnung der Figur 7a sind beispielsweise die schmalen Balken der Strichcode 3 bzw. 24 einer Teilfläche 27 bzw. 28 und die breiten Balken zwei Teilflächen 27 bzw. 28 zugeordnet. Die gleichgrossen ersten Teilflächen 27 und zweiten Teilflächen 28 sind mit ihren Längsseiten abwechslungsweise im Areal 2 so angeordnet, dass jeweils auf eine der ersten Teilflächen 27 eine der zweiten Teilflächen 28 folgt. In der vom Strichcode 3 und vom Strichcode 24 vorbestimmten Reihenfolge sind die optisch wirksamen Strukturen in den ersten Teilflächen 27 und in den zweiten Teilflächen 28 angeordnet. In der Zeichnung der Figur 7 verdeutlichen die Pfeile 29, 30, wie sich der verschachtelte Strichcode 26 aus den beiden Strichcode 3, 24 zusammensetzt. Zur Verdeutlichung sind die Teilflächen 27, 28 entsprechend der Zugehörigkeit zu den Balken 4, 5, 22, 23 schraffiert. Die ersten Teilflächen 27 der Felder 4 sind, bezogen auf die Längsausdehnung des Areal 2, längsgestreift. Die ersten Teilflächen 27 der Zwischenflächen 5 weisen eine nach rechts geneigte Schraffur auf. Die den Feldflächen 22 zugeordneten zweiten Teilflächen 28 sind ohne Schraffur, während eine nach links geneigte Schraffur die zweiten Teilflächen 28 der Zwischenfelder 23 markiert.
Die schmalen Balken mit einer Breite von etwa 90 μm bis 120 μm sind durch die wenigstens 25 μm breiten Teilflächen 27, 28 maximal achtfach unterteilt. Das handelübliche Lesegerät beleuchtet den Strichcode mit einem das Areal 2 längsweise optisch abtastenden Lichtstrahl in einem beleuchteten Fleck 31 von etwa 0,1 mm Durchmesser. Der beleuchtete Fleck 31 erstreckt sich über die Teilflächen 28 bzw. 27, die einem der schmalen Balken zugehören.
Die beschriebene Verschachtelung der beiden Strichcode 3, 24 ist nur eine von einer Vielzahl von Möglichkeiten. Eine andere Ausführung des verschachtelten Strichcodes 26 gemäss Figur 7b weist eine schachbrettartige Anordnung von pixelartigen gleichgrossen Teilflächen 27, 28 von etwa 15 μm bis 25 μm Seitenlänge auf, wobei die ersten Teilflächen 27 des ersten diffraktiven Strichcodes 3 den Platz der schwarzen Flächen und die zweiten Teilflächen 28 des zweiten diffraktiven Strichcodes 24 den Platz der weissen Flächen im Schachbrett einnehmen. Den Teilflächen 27, 28 sind die optisch aktiven Strukturen in der Abfolge der Balken der beiden Strichcode 3, 24 zugeordnet.
Die Höhe H (Fig. 7a) der Balken der Strichcode 3, 24, 26 weist einen Wert im Bereich von etwa 0.8 cm bis 2 cm auf. Diese Höhe H erlaubt in Grenzen ein Ablesen der hier besprochenen Strichcode 3, 24, 26 in einer zur Längsberandung des Areals 2, 9 (Fig. 6), 25 (Fig. 6) schiefen Richtung. Das Areal 2, 9, 25 steht im folgenden auch stellvertretend für das Strichcodefeld 9 und für den Feldanteil 25.
In der Figur 8 ist schematisch eine Leseanordnung mit einem Lesegerät 32 für die Strichcode 3, 24, 26 gezeigt. Eine Lichtquelle 33 erzeugt einen Ablesestrahl 34 mit polarisiertem oder unpolarisiertem Licht, der vom Lesegerät 32 mit einer hier nicht gezeigten Ablenkeinrichtung wiederholt über einen Lesebereich 35 hin- und hergeführt wird. Sobald das Areal 2, 9, 25 des Etiketts 1 am Gegenstand 6 in den Lesebereich 35 kommt, wird im beleuchteten Fleck 31 (Fig. 7) rückgestreutes Licht 36 in der Intensität entsprechend des Strichcode 3, 24, 26 moduliert. Das rückgestreute Licht 36 fällt in der Leseanordnung 32 auf wenigstens einen Photodetektor 37. Das rückgestreute Licht 36 wird vom Photodetektor 37 in der Intensität des rückgestreuten Lichts 36 proportionale, elektrische Signale umgewandelt, die von der Leseeinrichtung 32 analysiert werden. Falls die Leseeinrichtung 32 die Lichtmodulation als die eines ihr bekannten Strichcodes erkennt, wird eine der Information des Strichcodes 3, 24, 26 entsprechende Kodezahl an ein die Kodezahl weiterverarbeitendes Gerät 38 abgegeben.
Weist der diffraktive Strichcode nur die eine, oben beschriebene, als Polarisator wirkende diffraktive Reliefstruktur 16 (Fig. 3) auf, ist das rückgestreute Licht 36 des diffraktiven Strichcodes mit dem oben skizzierten Lesegerät 32 lesbar, falls ein erstes optisches Polarisationsfilter 39 wenigstens vor dem Photodetektor 37 angeordnet und derart ausgerichtet ist, dass das polarisierte rückgestreute Licht 36 das erste Polarisationsfilter 39 ungeschwächt passiert. Bei der Verwendung von polarisiertem Licht für den Ablesestrahl 34 muss das Licht derart polarisiert sein, dass die Beugung an der ersten Relief Struktur 16 mit maximaler Effizienz erfolgt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Ablesestrahl 34 und das rückgestreute Licht 35 das gleiche vor einem Fenster 40 des Lesegeräts 32 angeordnete Polarisationsfilter 39 durchdringen und die erste diffraktive Relief Struktur 16 als Analysator im Azimut auf die Polarisationsebene des Polarisationsfilters 39 ausgerichtet ist.
Sind auf dem Etikett 1 Flächen mit zwei als Polarisatoren wirkenden diffraktiven Relief Strukturen 16 und 20 (Fig. 3) angeordnet und unterscheiden sich die diffraktiven Relief Strukturen 16 und 20 wenigstens im Polarisationsvermögen, so ist eine Leseanordnung nach der Figur 9 in der Lage, die in den ersten und zweiten diffraktiven Reliefstrukturen 16 (Fig. 3) und 20 (Fig. 3) enthaltenen Informationen getrennt auszulesen. Falls ein unpolarisierter Ablesestrahl 34 eingesetzt ist, genügt ein zweiter Photodetektor 43, der gleichzeitig das an der zweiten als Polarisator wirkende Relief Struktur 20 rückgestreute Licht 36 empfängt, wobei ein zweites optisches Polarisationsfilter 41 so ausgerichtet vor dem zweiten Photodetektor 43 angeordnet ist, dass nur das an der zweiten Reliefstruktur 20 rückgestreute Licht 36 zum zweiten Photodetektor 43 vordringt.
In einer einfachen Ausführung umfasst die Leseanordnung zwei handelsübliche Lesegeräte 32, 42, die so ausgerichtet sind, dass das rückgestreute Licht 36 sowohl in den ersten Photodetektor 37 im ersten Lesegerät 32 als auch in einen zweiten Photodetektor 43 des zweiten Lesegeräts 42 fällt. Das von der Lichtquelle 33 des ersten Lesegeräts 32 ausgesandte, unpolarisierte Licht des Ablesestrahls 34 wird an den beiden diffraktiven Reliefstrukturen 16, 20 des diffraktiven Strichcodes 3 in den Halbraum über dem Strichcode 3 gestreut. Das vor dem ersten Photodetektor 37 angeordnete erste Polarisationsfilter 39 ist nur für das an den ersten diffraktiven Reliefstrukturen 16 rückgestreute Licht 36 durchlässig, während der zweite Photodetektor 43 hinter dem Polarisationsfilter 41 ausschliesslich das von den zweiten diffraktiven Reliefstrukturen 20 rückgestreute Licht 36 empfängt. Die Lichtquelle 44 im zweiten Lesegerät 42 wird nicht benötigt.
Ein Ausgang 45 des ersten Photodetektors 36 und ein Ausgang 46 des zweiten Photodetektors 43 sind mit einem Analysator 47 der Leseanordnung verbunden. Der Analysator 47 erzeugt die Kodezahl für das mit dem Analysator 47 verbundene weiterverarbeitende Gerät 38. Beim Ablesen werden gleichzeitig die von den Photodetektoren 36, 43 erzeugten Signale verarbeitet und die entsprechenden Kodezahlen dem weiterverarbeitenden Gerät 38 übermittelt.
Die Leseanordnung mit zwei handelsüblichen Lesegeräten 32, 42 ist für das Auslesen des oben beschriebenen diffraktiven Strichcode 3 geeignet, dessen Felder 4 (Fig. 5) mit der ersten diffraktiven Relief Struktur 16 und deren Zwischenflächen 5 (Fig. 5) mit der zweiten diffraktiven Reliefstruktur 20 belegt sind. An den beiden Ausgängen 45 und 46 sind daher zu jedem Zeitpunkt die von den Photodetektoren 37, 43 beim Ablesen dieses Strichcodes 3 erzeugten Signale zueinander komplementär. Dies ermöglicht mit Vorteil eine sicherheitstechnische Überprüfung des abgelesenen Strichcodes 3.
Die Striche 21 (Fig. 5) des weiteren Strichcodes, der wie oben beschrieben über dem aus der ersten diffraktiven Relief Struktur 16 und der zweiten diffraktiven Relief Struktur 20 erzeugten diffraktiven Strichcode 3 drucktechnisch z.B. auf die Deckschicht 10 aufgetragen ist, absorbieren das im beleuchteten Fleck 31 (Fig. 7) auftreffende Licht. Die schmalen Striche 21 sind etwa so breit wie der Durchmesser des vom Ablesestrahl 34 beleuchteten Flecks 31 und die breiten Striche 21 wenigstens doppelt so breit wie die schmalen Striche 21. Die schmalen Balken des diffraktiven Strichcodes 3 haben die Breite B (Fig. 6) von wenigstens drei schmalen Strichen, damit in den farbfreien Zwischenräumen des weiteren Strichcodes wenigstens 30% der Fläche der Felder 4 bzw. der Zwischenflächen 5 sichtbar sind. Überdeckt der Fleck 31 den Strich 21 , wird kein rückgestreutes Licht 36 erzeugt und auf den beiden Ausgängen 45, 46 ist kein Signal der Photodetektoren 37, 43 vorhanden. Eingänge einer logischen Einheit 48 sind mit den beiden Ausgängen 45, 46 verbunden. Für die Dauer eines Zusammentreffen des Zustandes "kein Signal" auf den beiden Ausgängen 45, 46 ändert die logische Einheit 48 ihr Ausgangssignal und erzeugt auf einer Leitung 49 zwischen der logischen Einheit 48 und dem Analysator 47 das Lesesignal für den aus den Strichen 21 gebildeten weiteren Strichcode. Der Analysator 47 erzeugt daraus die Kodezahl entsprechend der im abgelesenen weiteren Strichcode enthaltenen individuellen Information der Etikette 1 (Fig. 1 ). Die Information des gleichzeitig mit dem weiteren Strichcode ausgelesenen diffraktiven Strichcodes 3 gibt z.B. Auskunft über den Herausgeber der Etikette 1. Der Vorteil dieser Leseanordnung ist, dass sie den drucktechnisch erzeugten weiteren Strichcode und den diffraktiven Strichcode 3 gleichzeitig ausliest und aus handelsüblichen Lesegeräten 32, 42 aufgebaut ist.
Damit beim maschinellen Auslesen der Strichcode 3, 24, 26 keine Störungen durch an den aus mosaikartig angeordneten diffraktiven Gitterstrukturen gebildeten Emblemen 7 (Fig. 8) und Zahlen und Buchstaben 8 (Fig. 8) gebeugtes Licht eintreten, unterscheiden sich die Azimute der Gittervektoren k dieser diffraktiven Gitterstrukturen um wenigstens ± 20° von den Azimuten der Gittervektoren k1 bzw. k1 und k2 der in den diffraktiven Strichcode 3, 24, 26 verwendeten Beugungsstrukturen. Weisen beispielsweise die Gittervektoren k1 und k2 die Azimute 0° und 90° auf, so sind die Azimute der Gittervektoren k aus den Bereichen 20° bis 70° und 110° bis 160° jeweils modulo 180° zu wählen.
Anstelle von sichtbarem Licht sind auch die benachbarten Bereiche des Spektrums des visuell sichtbaren Lichts einsetzbar, insbesondere der nahe infrarote Bereich.
Wie aus der Figur 4 ersichtlich, wird unpolarisiert einfallendes Licht 17 (Fig. 9) an der ersten bzw. zweiten diffraktiven Relief Struktur 16 (Fig. 9) nicht vollständig linear polarisiert. Das rückgestrahlte Licht 36 (Fig. 9) weist für jede diffraktive Relief Struktur 16 neben der intensiven, gemäss der Effizienzkurve TE gebeugten Komponente auch eine schwächere, gemäss der Effizienzkurve TM gebeugten Komponente auf. Jedoch überwiegt die Intensität der einen der beiden polarisierten Komponenten des rückgestrahlten Lichts 36 derart, dass z.B. das eine Lesegerät 32 (Fig. 9) durch das erste Polarisationsfilter 39 (Fig. 9) hindurch die intensivere Komponente empfängt, während die schwächere Komponente das andere Lesegerät 42 (Fig. 9) durch das zweite Polarisationsfilter 41 (Fig. 9) hindurch erreicht. Die Lesegeräte 32, 42 reagieren nur auf die Komponente des rückgestrahlten Lichts 36 mit der höheren Intensität.

Claims

Patentansprüche -:
1. Etikett (1 ) aus einem Schichtverbund (15) mit zwischen Schichten (11; 13) des Schichtverbunds (15) eingebetteten, mit einer Reflexionsschicht (12) überzogenen, mikroskopisch feinen, optisch aktiven Strukturen, die in einem bandförmigen Areal (2; 9; 25) wenigstens einen maschinell lesbaren diffraktiven Strichcode (3; 24) bilden und die in Form von schmalen, rechteckförmigen Feldern (4) und von die Felder (4) trennenden Zwischenflächen (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , dass wenigstens die Felder (4) des Strichcodes (3) eine diffraktive Relief Struktur (16), aufweisen, dass Parameter der diffraktiven Relief Struktur (16) derart vorbestimmt gewählt sind, dass auf die diffraktive Reliefstruktur (16) einfallendes Licht (17) gebeugt und in den Halbraum über der diffraktive Relief Struktur (16) zurückgestreut wird, dass das gebeugte und rückgestreute Licht (35) in einer vorbestimmten
Ebene linear polarisiert ist und dass sich die übrigen mikroskopisch feinen, optisch aktiven Strukturen wenigstens im Polarisationsvermögen von der diffraktiven Reliefstruktur (16) unterscheiden.
Etikett (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass ein aus Feldflächen (22) und Zwischenfeldern (23) gebildeter, zweiter diffraktiver Strichcode (24) parallel zum ersten diffraktiven Strichcode (3) im
Areal (2; 9; 25) angeordnet ist, dass die Felder (4) des ersten Strichcodes (3) eine aus einer Überlagerung einer ersten Beugungsstruktur nullter Ordnung mit einer mikroskopisch feinen lichtstreuenden Reliefstruktur gebildete, erste diffraktive Relief Struktur (16), aufweisen, dass die Feldflächen (22) des zweiten Strichcodes (24) eine zweite diffraktive Relief Struktur (20) aufweisen, die eine Überlagerung einer zweiten Beugungsstruktur nullter Ordnung mit der mikroskopisch feinen lichtstreuenden Reliefstruktur ist, wobei der erste Gittervektor (k1 ) der ersten Beugungsstruktur nullter Ordnung und der zweite Gittervektor (k2) der zweiten Beugungsstruktur nullter Ordnung einen Azimutwinkel im Bereich 45° bis 135° einschliessen, und dass die
Zwischenflächen (5) und die Zwischenfelder (23) wenigstens eine weitere diffraktive Reliefstruktur mit einem weiteren Gittervektor (k), dessen Azimut sich vom Azimut der ersten und zweiten Gittervektoren (k1 ; k2) unterscheidet, oder eine spiegelnde Oberflächenstruktur aufweisen.
3. Etikett (1 ) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste und der zweite Strichcode (3; 24) ineinander verschachtelt sind, wobei sowohl die Felder (4) und die Zwischenflächen (5) des ersten Strichcodes (3) eine vorbestimmte Einteilung in erste Teilflächen (27) als auch die Feldflächen (22) und die Zwischenfelder (23) des zweiten Strichcodes (24) die gleiche Einteilung in zweite Teilflächen (28) aufweisen, dass im Areal in der von den beiden Strichcodes (3; 24) vorbestimmten Reihenfolge die ersten Teilflächen (27) und die zweiten Teilflächen (28) derart angeordnet sind, dass jeweils zwei benachbarte erste Teilflächen (27) durch eine der zweiten Teilflächen (28) getrennt sind.
4. Etikett (1 ) nach Anspruch 1 , d a d u rc h g e k e n n z e ic h n e t , dass die Felder (4) des diffraktiven Strichcodes (3) eine erste diffraktive Relief Struktur (16) aufweisen, dass die erste diffraktive Reliefstruktur (16) eine Überlagerung einer mikroskopisch feinen lichtstreuenden Reliefstruktur mit einer ersten Beugungsstruktur nullter Ordnung mit dem ersten Gittervektor (k1) ist und dass die Zwischenflächen (5) des Strichcodes (3) wenigstens eine weitere diffraktive Beugungsstruktur mit dem weiteren Gittervektor (k), dessen Azimut sich vom Azimut des ersten Gittervektors (k1 ) unterscheidet, oder eine spiegelnde Oberflächenstruktur aufweisen.
5. Etikett (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die weitere diffraktive Beugungsstruktur in den Zwischenflächen (5) eine zweite diffraktive Reliefstruktur (20) ist, dass die zweite diffraktive Relief Struktur (20) durch eine Überlagerung einer mikroskopisch feinen lichtstreuenden Relief Struktur mit einer zweiten Beugungsstruktur nullter Ordnung erzeugt ist, und dass der zweite Gittervektor (k2) der zweiten Beugungsstruktur gleich wie der weitere Gittervektor (k) gerichtet ist.
6. Etikett (1 ) nach einem der Ansprüche 2, 3, und 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Beugungsstrukturen nullter Ordnung bis auf die Richtung der Gittervektoren (k1 ; k2) gleiche Parameter aufweisen.
7. Etikett (1 ) nach einem der Ansprüche 2, 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Beugungsstrukturen nullter Ordnung bis auf die Richtung der Gittervektoren (k1 ; k2) gleiche Parameter aufweisen und dass die
Gittervektoren (k1 ; k2) senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
8. Etikett (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Beugungsstrukturen nullter Ordnung ein Profil mit einer geometrischen Tiefe (D) aufweisen, wobei der Wert der geometrischen Tiefe (D) im Bereich von 50 nm bis 350 nm liegt, und die Spatialfrequenzen der Beugungsstrukturen nullter Ordnung mehr als 2300 Linien pro Millimeter betragen.
Etikett (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass wenigstens eine der Schichten (10; 11) des Schichtverbunds (15) mit
Licht absorbierender Farbe aufgedruckte Indicia (18) aufweist.
10. Etikett (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass ein Teil der Indicia (18) Streifen (21) eines optisch maschinell lesbaren, drucktechnisch erzeugten Strichcodes bilden, wobei die Streifen (21) durch dazwischenliegende, farbfreie Zwischenräume getrennt sind und parallel zu den Feldern (4) und den Zwischenflächen (5) des diffraktiven Strichcodes (3; 24; 26) ausgerichtet sind.
11. Etikett (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass wenigstens eine der Schichten (10; 11) des Schichtverbunds (15) mit Licht absorbierender Farbe aufgedruckte Indicia (18) aufweist und dass ein Teil der Indicia (18) Streifen (21) eines optisch maschinell lesbaren, drucktechnisch erzeugten Strichcodes bilden, wobei die Streifen (21) durch dazwischenliegende, farbfreie Zwischenräume getrennt sind, und parallel zu den Feldern (4) und Zwischenflächen (5) des diffraktiven Strichcodes (3) ausgerichtet sind, dass der drucktechnisch erzeugte Strichcode über dem diffraktiven Strichcode (3) angeordnet ist und dass durch die farbfreien Zwischenräume hindurch wenigstens 30 % von jedem Feld (4) und jeder
Zwischenfläche (5) des diffraktiven Strichcodes (3) sichtbar sind.
12. Etikett (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mikroskopisch feine lichtstreuende Relief Struktur eine Struktur aus einer Gruppe ist, die aus isotrop streuenden Mattstrukturen, aus anisotrop streuenden Mattstrukturen, aus Kinoformen und aus Fourier Hologrammen gebildet ist.
13. Leseanordnung zum optischen Auslesen von Informationen aus einem Areal (2; 9; 25) auf einem Etikett (1 ) nach Anspruch 4 oder 10 bestehend aus a) einem ersten Strichcode - Lesegerät (32) mit einem transparenten Fenster (40), mit einem durch das Fenster (40) austretenden Ablesestrahl (34) zum optischen Abtasten eines Lesebereichs (35), mit einem ersten Photodetektor (37), der zum Empfangen von im Lesebereich (35) rückgestreutem Licht (35) des Ablesestrahls (34) eingerichtet ist, und mit einem vor dem ersten Photodetektor (37) angeordneten optischen ersten Polarisationsfilter (39) zum Ausfiltern des nicht vorbestimmt linear polarisierten rückgestreuten Lichts (35), b) einem identisch aufgebauten zweiten Strichcode - Lesegerät (42) mit dem transparenten Fenster (40), mit einer inaktiven Lichtquelle (44) und mit einem zweiten Photodetektor (43), wobei das zweite Strichcode - Lesegerät (42) zum Empfangen des im Lesebereich (35) rückgestreuten Lichts (35) des Ablesestrahls (34) des ersten Strichcode - Lesegeräts (32) eingerichtet ist, und mit einem vor dem zweiten Photodetektor (43) angeordneten, gegenüber dem ersten optischen Polarisationsfilter (39) um einen vorbestimmten Winkel verdreht ausgerichteten zweiten optischen Polarisationsfilter (41 ) zum Ausfiltern des nicht vorbestimmt linear polarisierten rückgestreuten Lichts (35) und c) einem ersten Ausgang (45) des ersten Photodetektors (37) und einem zweiten Ausgang (46) des zweiten Photodetektors (43), auf denen der
Intensität des auf die Photodetektoren (37; 43) rückgestreuten Lichts (35) proportionale elektrische Signale erscheinen, d) einem Signalanalysator (47), der mit dem ersten Ausgang (45) und mit dem zweiten Ausgang (46) verbunden ist, zum Erzeugen einer Kodezahl für die vom ersten zweiten Ausgang (45) und für die vom zweiten Ausgang (46) an den Signalanalysator (47) übermittelten elektrischen Signale der Photodetektoren (37; 43).
14. Leseanordnung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass weiter ein logisches Element (48) vorhanden ist, dass je ein Eingang des logischen Elements (48) mit den Ausgängen (45; 46) und ein Ausgang des logischen Elements (48) über eine Leitung (49) mit dem Signalanalysator (47) verbunden sind, dass das logische Element (48) beim gleichzeitigen Fehlen der elektrischen Signale der beiden Photodetektoren
(37; 43) an den Ausgängen (45; 46) ein Ausgangssignal über die Leitung (49) an den Signalanalysator (47) zum Erzeugen einer weiteren Kodezahl abgibt.
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