способ защиты объектов от подделки и их идентификации

Формула изобретения

1. Способ защиты объектов от подделки и их идентификации, включающий изготовление информационно-защитной метки с индивидуально заданными идентифицируемыми параметрами, занесение совокупности идентифицируемых параметров метки в виде кода в память идентификационного комплекса контрольного учреждения, оснащение метки дифракционным элементом защиты от копирования, нанесение метки на объект, последующую идентификацию объекта по метке в контрольном учреждении путем считывания идентифицируемых параметров метки и сравнения их с параметрами, занесенными в память идентификационного комплекса контрольного учреждения, отличающийся тем, что оснащение метки дифракционным элементом защиты от копирования осуществляют путем формирования дифракционного защитного элемента на каждой индивидуальной метке в процессе ее изготовления, с одновременным кодированием колориметрических параметров дифракционного элемента, при этом колориметрические параметры дифракционного элемента используют в качестве идентифицируемых параметров метки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что индивидуальная метка наносится на индивидуальный защищаемый объект.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что индивидуальная метка наносится на многофункциональную групповую тару, содержащую группу объектов.

4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве дифракционного элемента используют радужную голограмму (голограмму Бентона), формируемую на фоточувствительном слое, наносимом на метку в процессе ее изготовления.

5. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве дифракционного элемента используют электронно-лучевую голограмму.

6. Способ по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что в качестве колориметрических параметров дифракционного элемента метки принимаются пространственные координаты дифракционных цветов радужной голограммы, а кодирование их осуществляют исходными параметрами оптической схемы формирования радужной голограммы метки.

7. Способ по пп.1, 4 и 6, отличающийся тем, что дифракционный элемент метки формируют в виде радужной голограммы плоского транспаранта.

8. Способ по пп.4, 6 и 7, отличающийся тем, что формирование радужной голограммы метки осуществляют путем, по меньшей мере, двукратной экспозиции, по меньшей мере, одного участка фоточувствительного слоя метки, а каждую экспозицию производят с изменением, по меньшей мере, одного параметра из совокупности исходных параметров оптической схемы формирования радужной голограммы метки.

9. Способ по пп.4, 6-8, отличающийся тем, что в качестве совокупности исходных параметров оптической схемы формирования радужной голограммы метки принимаются угол между опорным и объектным пучками, расстояние от голографируемого объекта до фоточувствительного слоя метки, соотношение значений интенсивности объектного пучка при последовательных экспозициях, длина волны монохроматического излучения, используемого при формировании радужной голограммы метки.

10. Способ по пп.4, 6-9, отличающийся тем, что в качестве идентифицируемых параметров голографической метки дополнительно принимаются значения интенсивности монохроматических компонентов дифракционных цветов радужной голограммы.

11. Способ по пп.1-10, отличающийся тем, что в качестве идентифицируемого параметра голографической метки дополнительно принимается значение дифракционной эффективности голограммы метки.

12. Способ по пп.4, 6-11, отличающийся тем, что голограмма метки выполняется в виде многоцветной радужной голограммы.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что в качестве идентифицируемого параметра метки дополнительно принимается порядок расположения участков изображения многоцветной радужной голограммы метки с различными распределениями координат дифракционных цветов.

14. Способ по пп.1, 2, 4-13, отличающийся тем, что в код, по которому осуществляется идентификация метки, вносят данные о нормативных документах, относящихся к защищаемому объекту, и/или информацию, отражающую индивидуальные характеристики защищаемого объекта.

15. Способ по пп. 1, 3-13, отличающийся тем, что в код, по которому осуществляется идентификация метки, вносят данные о нормативных документах, относящихся к защищаемой группе объектов, и/или информацию, отражающую характеристики защищаемой группы объектов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к голографии, а также к полиграфии, и предназначено для защиты индивидуальных и групповых объектов от подделки, особенно объектов, представляющих собой большую материальную или культурную ценность, например ценных бумаг, документов, ювелирных изделий и произведений искусства. Изобретение может быть также использовано, например, в банковской и ломбардной сферах деятельности, в таможенной системе контроля и при изготовлении различных идентификационных карточек, этикеток, товарных знаков.

Известен способ защиты ценных бумаг от подделки, заключающийся в просвечивании в режиме сканирования ценных бумаг или документов световым лучом, регистрации значений физических параметров прошедшего излучения, промодулированного по интенсивности внутренней текстурой бумаги, преобразовании их в электрический сигнал и цифровой код текстуры бумаги, формировании по результатам регистрации метки, наносимой на поверхность ценных бумаг или документов. Метку формируют в виде штрихового кода в соответствии с полученным цифровым кодом текстуры бумаги (см. патент RU 2043201, МПК В 44 F 1/12, опубл. 10.09.1995 г., бюл. 25).

Недостатком известного технического решения является то, что область его применения ограничена защитой от подделки только объектов, содержащих бумажный носитель, в частности ценных бумаг, и не включает защиту других объектов других типов.

Известен также способ защиты ценных бумаг путем нанесения голографических меток, заключающийся в регистрации первичной голограммы метки, формировании радужной голограммы, фиксации ее на рабочем слое в виде рельефно-фазовой голограммы и переносе голографической метки на защищаемый документ путем контакта клеящего покрытия с поверхностью защищаемого документа. При этом до фиксации рельефно-фазовой голограммы последовательно наносят на гибкую диэлектрическую основу разделительный слой, защитный слой, отражающее покрытие, клеящее покрытие, а после переноса голограммы на защищаемый документ удаляют гибкую основу по разделительному слою, изменяя его физические параметры (см. патент GB 2211760, МПК В 44 F 1/12, опубл. 1987 г.).

Недостатком известного способа является его неприменимость для защиты индивидуальных и групповых объектов, так как голографическая метка не содержит индивидуально заданных параметров, по которым может быть идентифицирован конкретный защищаемый объект или группа объектов.

Известен способ защиты ценных бумаг от подделки путем нанесения голографических меток, заключающийся в последовательном нанесении на гибкую основу разделительного, защитного и рабочего слоев, формировании голограммы метки и ее фиксации в виде рельефно-фазовой голограммы на рабочем слое, нанесении отражающего покрытия, а затем маскирующего и клеящего слоев, переносе голографической метки на поверхность защищаемого объекта (ценной бумаги) и удалении гибкой основы. При этом рабочий слой выполнен из материала с фототермопластическими свойствами, формирование голограммы метки осуществляют на поверхности рабочего слоя до нанесения отражающего покрытия, а фиксацию голограммы проводят путем бесконтактной деформации непосредственно после формирования голограммы метки. Отражающее покрытие выполняют с изменяющимся от метки к метке коэффициентом отражения (см. патент RU 2035315, МПК В 44 F 1/12, 1/14, В 41 L 13/00, В 41 М 3/14, G 03 Н 1/00, G 09 F 19/00, опубл. 20.05.1995 г., бюл. 14).

Недостатками известного технического решения являются возможность повторения (подделки) голографической метки путем изготовления голограммы с аналогичным голографическим изображением, например, посредством изготовления аналогичного голографируемого объекта (логотипа) и формирования его голограммы по соответствующей оптической схеме с последующим подбором отражающего покрытия с соответствующим коэффициентом отражения, а также то, что данное техническое решение не включает процесс идентификации голографической метки.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является способ контролируемой реализации продукции и ее защиты от подделки, заключающийся в том, что каждую единицу продукции оснащают информационно-защитной меткой, выполненной в виде этикетки, на которую наносят штриховой код, содержащий идентификационную и содержательную информацию. При этом этикетку дополнительно оснащают дифракционным элементом защиты от копирования, содержащим поверхностный микрорельеф, создающий эффект оптической дифракции. Информацию, подлежащую внесению в штриховой код, первоначально заносят в память идентификационного комплекса контрольного учреждения из сопроводительных документов, предоставленных поставщиком на каждую поставляемую партию товара, при этом в качестве идентификационного комплекса используются компьютер и сканер. Затем путем компьютерного преобразования этой информации по заранее введенному алгоритму, преобразующему данные из сопроводительных документов по определенному правилу, которое задает конкретное ответственное лицо региона путем ввода пароля, в наборе символов формируют штриховой код и производят печатание партии этикеток в заявленном поставщиком количестве для наклейки на каждую единицу продукции с нанесением на каждую из этикеток штрихового кода. В контрольном (торговом) учреждении осуществляют проверку продукции путем визуального контроля наличия дифракционного элемента и считывания штрихового кода с этикетки проверяемой единицы продукции с одновременным обратным преобразованием по заранее введенному алгоритму занесенной в штриховой код информации и сравнения этой информации с информацией из сопроводительных документов, предоставленных поставщиком на каждую поставляемую партию товара (см. патент RU 2144220, МПК G 09 F 3/02, G 06 K 19/16, опубл. 10.01.2000 г.).

Недостатком известного технического решения является возможность повторения (подделки) информационно-защитной метки (этикетки) путем изготовления дифракционного элемента с аналогичным изображением и прямого копирования штрих-кода. Поскольку визуальный контроль наличия дифракционного элемента не является проверкой его подлинности, то неэффективно применение данного способа для защиты объектов, стоимость которых превышает затраты на изготовление в лабораторных условиях дифракционного элемента.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении степени защищенности информационно-защитной метки, наносимой на объект, и, соответственно, самого объекта от подделки.

Поставленная задача решается тем, что в способе защиты объектов от подделки и их идентификации, включающем изготовление информационно-защитной метки с индивидуально заданными идентифицируемыми параметрами, занесение совокупности идентифицируемых параметров метки в виде кода в память идентификационного комплекса контрольного учреждения, оснащение метки дифракционным элементом защиты от копирования, нанесение метки на объект, последующую идентификацию объекта по метке в контрольном учреждении путем считывания идентифицируемых параметров метки и сравнения их с параметрами, занесенными в память идентификационного комплекса контрольного учреждения, согласно изобретению оснащение метки дифракционным элементом защиты от копирования осуществляют путем формирования дифракционного защитного элемента на каждой индивидуальной метке в процессе ее изготовления с одновременным кодированием колориметрических параметров дифракционного элемента, при этом колориметрические параметры дифракционного элемента используют в качестве идентифицируемых параметров метки.

Метка с индивидуально заданными идентифицируемыми параметрами может наноситься на индивидуальный защищаемый объект либо на многофункциональную групповую тару, содержащую группу объектов. В качестве дифракционного элемента метки может быть использована радужная голограмма (голограмма Бентона), формируемая на фоточувствительном слое, наносимом на метку в процессе ее изготовления, либо электронно-лучевая голограмма. Если в качестве дифракционного элемента метки используется радужная голограмма, то в качестве колориметрических параметров дифракционного элемента метки могут приниматься пространственные координаты дифракционных цветов изображения радужной голограммы метки, а кодирование их осуществляют исходными параметрами оптической схемы формирования дифракционного элемента метки. Изготовление метки может осуществляться путем последовательного нанесения на гибкую основу разделительного, защитного и фоточувствительного слоев, формирования дифракционного элемента метки и его фиксацию в виде рельефно-фазовой голограммы на фоточувствительном слое, нанесение отражающего покрытия, а также маскирующего и клеящего слоев. Фоточувствительный слой может выполняться из материала с фототермопластическими свойствами, в этом случае перед формированием голограммы метки на него наносят электрический заряд, а фиксацию голограммы метки в виде рельефно-фазовой голограммы осуществляются путем нагрева рабочего слоя. Дифракционный элемент метки может быть сформирован в виде радужной голограммы плоского транспаранта. Радужная голограмма может быть сформирована путем, по меньшей мере, двукратной экспозиции, по меньшей мере, одного участка поверхности фоточувствительного слоя метки, а каждую экспозицию производят с изменением, по меньшей мере, одного из совокупности исходных параметров оптической схемы формирования голограммы метки. В качестве исходных параметров оптической схемы формирования радужной голограммы метки могут приниматься угол между опорным и объектным пучками, расстояние от голографируемого объекта до фоточувствительного слоя, соотношение значений интенсивности объектного пучка при последовательных экспозициях, длина волны монохроматического излучения, используемого при формировании голограммы метки. В качестве идентифицируемых параметров голографической метки дополнительно могут приниматься значения интенсивности монохроматических компонентов дифракционных цветов радужной голограммы, а также значение дифракционной эффективности голограммы метки. Отражающее покрытие может выполняться с изменяющимся от метки к метке коэффициентом отражения. Дифракционный элемент метки может выполняться в виде многоцветной радужной голограммы, при этом в качестве идентифицируемого параметра дополнительно принимается порядок расположения участков изображения многоцветной радужной голограммы с различными спектральными распределениями. В код, по которому осуществляется идентификация метки, могут вноситься данные о нормативных документах, относящихся к защищаемому объекту или группе объектов, а также информация, отражающая характеристики индивидуального объекта или группы объектов.

При осуществлении заявляемого способа достигается технический результат, заключающийся в том, что возможность идентификации информационно-защитной метки, нанесенной на индивидуальный объект или группу объектов, обеспечивается путем кодирования колориметрических параметров дифракционного элемента каждой индивидуальной метки, которые могут быть считаны в виде кода, что повышает степень защиты метки от подделки.

Использование в заявляемом способе многократной или, по меньшей мере, двукратной экспозиции при формировании дифракционного элемента метки в виде радужной голограммы позволяет получать различные "смешанные" цвета и оттенки и тем самым обеспечить многообразие вариантов индивидуальных голографических меток с заданным распределением пространственных координат дифракционных цветов, дополнительно повысить степень защищенности самой метки от подделки и улучшить ее эстетические качества.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявляемого технического решения, отсутствуют. Следовательно, заявленной техническое решение соответствует условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками, показали, что в патенте RU 2144220 используется признак, заключающийся в оснащении информационно-защитной метки дифракционным элементом, но в известном техническом решении дифракционный элемент используется в качестве элемента пассивной защиты, т.е. не содержит данных, по которым может быть идентифицирован конкретный индивидуальный объект или конкретная группа объектов, и при идентификации объекта в контрольном учреждении проверяется только наличие дифракционного элемента на метке.

В заявляемом техническом решении объект или группа объектов идентифицируются по параметрам, считываемым в виде кода с дифракционного элемента метки.

Кроме того, в патенте RU 2035315 используется признак, заключающийся в формировании дифракционного элемента защиты от копирования на каждой индивидуальной метке с целью оперативного введения в дифракционный элемент изменений, по которым возможна идентификация метки. При этом в качестве идентифицируемых параметров дифракционного элемента метки принимаются номер метки и коэффициент отражения отражающего покрытия, нанесенного на поверхность дифракционного элемента.

В заявляемом техническом решении дифракционный элемент формируется на каждой индивидуальной метке с целью кодирования колориметрических параметров дифракционного элемента исходными параметрами оптической схемы его формирования.

Таким образом, из анализа определенного заявителем уровня техники следует, что заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявляемый способ защиты индивидуальных объектов от подделки иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена оптическая схема устройства для формирования дифракционного элемента метки в виде радужной голограммы; на фиг. 2-10 - последовательность нанесения слоев в процессе формирования метки.

Заявляемый способ защиты индивидуальных объектов может быть осуществлен с помощью устройства для формирования дифракционного элемента метки в виде радужной голограммы, содержащего лазер 1, делитель 2 пучка лазерного излучения, разделяющий его на объектный 3 и опорный 4 пучки, зеркала 5, объективы 6 для преобразования объектного 3 и опорного 4 пучков, матовый пропускающий диффузор 7, непрозрачный экран 8 с оптической щелью 9, линзу 10 для формирования выходного зрачка системы в виде изображения 11 оптической щели 9, метку 12, набор плоских транспарантов 13 (фиг.1). Вместо набора транспарантов может быть использован жидкокристаллический затвор с меняющимся в зависимости от напряженности подающегося на него электрического поля коэффициентом пропускания.

Заявляемый способ защиты индивидуальных объектов может быть осуществлен следующим образом.

На гибкую диэлектрическую основу 14 (фиг.2), выполненную, например, из лавсана, наносят, например, посредством пропускания через поливочные машины, последовательно разделительный 15 (фиг.3), защитный 16 (фиг.4) и фоточувствительный 17 слои (фиг.5). После нанесения и застывания фоточувствительного слоя 17, его экспонируют опорным 4 и объектным 3 пучками когерентного излучения лазера 1 (фиг.1), образующими при падении на поверхность фоточувствительного слоя 17 между собой угол (фиг.1). После этого повторно экспонируют фоточувствительный слой 17, при этом изменяют угол между опорным 4 и объектным 3 пучками, например, путем изменения угла падения опорного пучка 4 на поверхность фоточувствительного слоя 17, а также расстояние d (фиг.1) между транспарантом 13 и меткой 12 и интенсивность объектного пучка, и фиксируют голограмму метки в виде рельефно-фазовой голограммы 18 (фиг.6). После фиксации рельефно-фазовой голограммы 18, на поверхность фоточувствительного слоя 17 наносят, например, напылением, отражающее покрытие 19 (фиг.7), маскирующий слой 20 (фиг. 8) и клеящий слой 21 (фиг.9), чувствительный к нагреву или давлению. Затем наносят готовую метку 11 на защищаемую поверхность 22 (фиг.10) и удаляют гибкую основу 14.

Разделительный слой 15 (фиг.3-10) представляет собой пленочную структуру, способную под воздействием внешних факторов (нагрев, механические напряжения) изменять свои физические свойства, обеспечивая легкое удаление гибкой основы после нанесения метки на защищаемый объект. Защитный слой 16 (фиг. 4-10) и маскирующий слой 20 (фиг.8-10) могут быть выполнены на основе лакового покрытия, причем защитный слой 16 должен быть выполнен прозрачным. Защитный слой 16 предохраняет голограмму метки от механических и химических воздействий.

Фоточувствительный слой 17 (фиг.5-10) наносится поверх защитного слоя 16 и может быть выполнен из прозрачного материала с фототермопластическими свойствами. В этом случае фиксацию голографического рельефа осуществляют следующим образом: перед формированием голограммы на его поверхность наносят электростатический заряд, а после экспонирования фоточувствительный 17 слой подвергают тепловой обработке. При экспонировании фоточувствительного слоя 17 под воздействием излучения однородное электростатическое поле на его поверхности изменяется пропорционально интенсивности излучения, формирующего голограмму. При последующей тепловой обработке фоточувствительного слоя локальные изменения поверхностного электрического поля, возникшие под воздействием излучения, трансформируются в геометрический рельеф, глубина которого пропорциональна локальной интенсивности когерентного излучения, формирующего голограмму. Прекращение тепловой нагрузки и застывание фоточувствительного слоя позволяет зафиксировать голограмму метки в виде рельефно-фазовой голограммы 18 на фоточувствительном слое 17.

При формировании дифракционного элемента метки в виде радужной голограммы плоского транспаранта 13 интенсивность объектного пучка 3 изменяют путем изменения коэффициента пропускания плоского транспаранта 13. Для этого после первой экспозиции заменяют один транспарант с заданным коэффициентом пропускания определенных его участков на другой, с другими значениями коэффициента пропускания соответствующих участков, и производят повторное экспонирование. Если транспарант выполнен в виде жидкокристаллического затвора, то требуемое изменение распределения участков с заданными коэффициентами пропускания для каждой экспозиции получают автоматически. Таким образом, по меньшей мере, на одном отдельном участке фоточувствительного слоя 17 формируется изображение, окрашенное в "смешанные" дифракционные цвета.

Кодирование колориметрических параметров дифракционного элемента метки производят с занесением их числовых значений в память идентифицирующего комплекса, который может состоять из блока считывания кода изображения и блока хранения общей совокупности кодов изображений и сравнения считываемого кода с имеющимися данными с целью идентификации. Блок считывания числовых значений колориметрических параметров голографической метки может содержать монохроматор типа МУМ, МХД - 2 или ЛМ - 3 и эталонный источник света с заданными характеристиками. В качестве блока хранения общей совокупности кодов изображений и сравнения считываемого кода с имеющимися данными может применяться ЭВМ.

Если в качестве колориметрических параметров дифракционного элемента метки выбираются пространственные координаты дифракционных цветов радужной голограммы плоского транспаранта, их числовые значения могут быть рассчитаны из колориметрического уравнения (см. Власов Н.Г., Заборов А.Н., Яновский А. Н. Получение образцов цвета методом радужной голографии // Оптика и спектроскопия, т. 67, в. 2, 1989, с.417-421), где они определяются как функция исходных параметров оптической схемы формирования голограммы метки (длины волны лазерного излучения, используемого для формирования радужной голограммы, линейных размеров голографируемого объекта, угла между опорным и объектным пучками, соотношения значений интенсивности объектного пучка при последовательных экспозициях) и фотометрических параметров восстанавливающего источника света. Таким образом, колориметрические параметры дифракционного элемента, исходные параметры оптической схемы формирования дифракционного элемента и фотометрические параметры восстанавливающего источника света, используемого в идентификационном комплексе контрольного учреждения, связаны единым алгоритмом, используемым при идентификации метки.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку оно может быть осуществлено с помощью известных устройств и использовано в определенных сферах экономики. Кроме того, способ идентификации, используемый в заявляемом техническом решении, не усложняя экспертизу аутентификации метки, не занимает много времени и не требует дорогостоящего оборудования.