专利名称：一种记载机读信息的方法
技术领域：
01]本发明涉及在其上具有光栅图案的光学薄片。特别是，本发明涉及使用这种光学 薄片记载片几读信息的方法。
背景技术：
于1992年3月31日授权给Antes的美国专利第5101184号公开了 一种衍射元件， 其具有成对的关于相应的浮雕结构的方向镜像对称的表面部分。读出装置生成入射光束 并含有光传感器以输出成对的衍射光束之间强度差。然而，包含单一的、大尺寸(macro-size)的衍射表面的文件需要适当的布置，使得 激光束不会漏过所述的衍射表面。 一个单一的、大尺寸的衍射元件是容易识别的 (noticeable),因此它是用于将有效文件转成伪造文件的伪造者的目标。05本发明的目的是克服现有技术的缺点并提供一种使用包含分散在其中的光栅薄片 的油墨涂层来记载机读信息的经济有效的方法。
发明简述本发明的另一方面涉及一种从物品获取信息的方法，包括以下步骤提供具有使 用如上所限定的分束光栅图案记载的信息的物品，其中所述物品包括在其上具有分束光栅图案的薄片，并且其中所述薄片被平行于倾斜面排列，所述倾斜面与所述物品的所迷 表面形成相同的倾斜角度；用电磁辐射光束照射所述物品，由此所述光束的第一部分从 所述物品的所述表面被反射，形成了表面反射，所述光束的第二部分从所述分束光栅图 案被反射，形成了子光束的排列，其中所述倾斜角度提供了所述子光束的排列和所述表 面反射之间的空间间隔；以及，从子光束的排列获得所述的信息。
08本发明的另一个特征提供了具有隐蔽的特征的印刷物品。所述的物品具有分散在 油墨载体或栽体层中的磁性薄片，该磁性薄片具有分束光栅的显微结构，并且使用磁场 排列来形成结构化的薄片的阵列，用于将相干光的入射光束分成由所述的分束结构所限 定的图案。
附图简述
图1是描述记载机读信息的方法的流程"I图2A是根据现有技术的第一顺序的分束达曼(Dammann)光栅的光栅轮廓；12图2B是聚酯小片的等轴侧视图的示意图，该聚酯小片涂覆有磁性和反射层并具有 浮雕在其表面上的分束光栅图案；
13]图3是用光栅的、已排列的薄片印刷并用电磁辐射光束照射的物品的等轴侧视图； [14图4是从物品获取信息的方法的方框图；图5是用光栅的、不倾斜的薄片印刷并用电磁辐射光束照射的物品的透视图；16]图6A和6B是举例的分束光栅图案的示意图； [17图6C是从图6B中所示的光栅反射的光的强度图； [18图7是具有如图6所示的分光光栅薄片的透视图；19图8是照射到物体表面上的光束斑的俯视图；图IO是举例的分束光栅图案的图示；以及， [22]图11是使用两步印刷方法制造的物品的透视图。具体实施例可替代地，所迷分束光栅图案是提供了 二维光斑图案的正交光栅(cross-grating) 衍射图案。例如，正交衍射光栅由两个具有相同周期的常规的、正弦的、相互正交的光 栅制得。当然，这两个光栅可以是非常规的和诸如矩形、三角形等非正弦的或具有不同 的周期。
26可选择的薄片制作步骤115包括制造在其上具有所述预定分束光栅的薄片。可替 代地，所述薄片可以从预存库存中选取。例如，所述薄片包括几个真空沉积到聚酯基底 上并从基底上剥离和磨碎成所需尺寸的薄膜层，诸如公开在于2005年1月4日授权给 Phillips等人的美国专利第6,838,166号中，于2004年11月16日授权给Phillips等人 的专利第6,818,299号中，于2004年10月26日授权给Phillips等人的专利第6,808,806 号中，于2005年1月11日授权给Argoitia等人的专利第6,841,238号中，于2005年6 月7日授权给Argoitia等人的专利第6,902,807号中，和于2007年7月10日授权给 Argoitia等人的专利第7,241,489号中，这些专利在此通过参考并入本申请中。27可替代地，所述薄片以Argoitia等人的于2006年10月12日公布的美国专利申请 第20060228553号中所教4更的方式被制造，该专利申请在此通过参考并入本申请中， 这种方式是一层或多层薄膜层被沉积到用所述分束衍射光栅浮雕的基底上，并且所述已 涂覆的基底被切割成预定的尺寸和形状。参考图2B，这种薄片通过将磁性材料410沉 积到用所述分束衍射光栅浮雕的薄的聚酯基底400上，并随后沉积金属反射层或者沉积 变色光学堆叠420来制造。疏水或疏油材料层430作为最后一层被沉积。具有真空沉积 层410-430的所述聚酯基底400被切成尺寸大小50微米到750微米的薄片。 [28]现在参考图3来描述图1所示的所述方法的进一步骤。在涂覆步骤120中，具有 分歉在其中的薄片2的载体3被提供到所述物品1的表面上。优选地，所述载体3和所 述薄片2形成了油墨，该油墨被印刷到所述物品1上。所述薄片2在其上具有所述的分 束光栅图案。
29在排列步骤130中，所述的薄片2被彼此平行排列并且平行于与所述物品1的所 #面形成倾斜角度16的可能的倾斜面。优选地，所述薄片包括磁性响应材料并使用 具有磁场线的^f兹场排列，所述f兹场线被定向在与所述物品1的所述表面成倾斜角度16。 可替代地，所述薄片使用静电场定向。参考图4所示的照射步骤160将更详细地讨论所 述薄片的排列。表面反射可能产生图5所示的问题，其中具有与图3中所示的薄片2相同的光栅 图案的薄片92被平行于物品91的表面排列。光束4的一部分从物品91的表面被反射， 形成了表面反射子光束13和屏幕6上的表面反射光斑14。表面反射光斑14扭曲了由 子光束排列所形成的图形并可能引起读取信息的错误。在图4所示的信息步骤170中，所述信息从子光束的排列获取。子光束和在屏幕 上的光斑的图案由分束光栅图案预先设定。参考图3，由子光束的排列产生在屏幕6上 的光斑8-12通过光斑8-12的阵列的存在或缺失、光斑的相互布置和亮度等与所述信息 相联系。当然，如下面讨论形成的更复杂的图像包含比光斑的阵列更多的信息。所述信 息可以通itA们观察或通过光学传感器获得，因此使所述信息可以机读。可选择地，将 所获取的信息与存储在读取器中的信息进行比较来验证所获得的信息和物品的真实性。[41]例如，图6A和6B中示出了两个分束光栅图案，其中白色区域对应光栅的具有凹 陷的区域，也是指凹槽，而黑色区域对应浮雕区域。图6A的光栅具有一维达曼光栅图 案，而图6B中所示的光**具有二维达曼光栅图案。在X-方向，4个像素是状态0，或 "凹陷形的"，接着的4个像素是状态1，或"浮雕形的"。这个图案在X方向重复， 其是对应图6B的行的方式，使得交替的行的相邻区域具有相反的状态。在Y-方向，1 个像素是状态O，下一个像素是状态1,下两个像素是状态O,紧接着的一个像素是状 态l， 一个像素是状态O，以及2个像素是状态1。这个图案在Y方向重复，其中如图 6B所示两个相邻的列通过2个像素偏移(offset)。在图1所示的排列步骤130中的有利于所述薄片排列的磁性响应材料是软的或硬 的磁性金属或合金，诸如铁、钴、镍；合金诸如Ni-Co或Nd-Fe-B;钐钴(SmCo)合 金，诸如三氧化二铁(Fe203),四氧化三铁(Fe304) 、 二氧化铬(Cr02),铁氧体MFe204 (M是一个离子或选自Mg2+、 Ca2+、 S一+、 Ba2+、 Mn2+、 Co2+、 Fe2+、 Ni2+、 Cu2+、 Zn2+ 等组成的组的离子混合)的无机氧化物，石榴石A3B50i2 (A =三价稀土离子或三价稀土离子与离子B的混合或选自Al3+、 Cr3+、 Fe3+、 Ga3+、 B产等组成的组的离子混合)， 六角铁氧体MFen0！9 (M选自二价离子Ca2+、 S,、 Ba2+等的组)，钙钛矿等。 [45可选择地，图7所示的薄片的一侧用疏水或疏油材料涂覆，或另一种依赖油墨载 体材料的载体排斥材料，以利于薄片这一侧朝上排列，如公开在2008年3月19日提交 的同时待审的美国专利申请12/051,164中，并由本发明的共同发明人共同署名。所述的 载体排斥材料对用在7jc基载体中的薄片来说是疏水材料，而对于用在油基载体或另外的 有机栽体中的薄片来说是疏油材料。通常，所述栽体排斥材料的选取是基于载体的类型， 以使载体排斥材料的表面不能被载体润湿，即所述表面和液体载体之间的接触角度大于 90度。例如，疏水材料是氟化钪或Merck公司制造的WR1 Patinal 。 [46如图7所示的一个所述的光栅衍射薄片的平均尺寸在5x5 ^t米到500x500微米范 围内，并且平均厚度在0.05到10微米范围内。例如，激光束的直径大约2毫米，因此 多个薄片同时被相同的激光束照射。每个在其上具有分束光栅的光栅薄片对投射到这个 薄片的表面的光束的一部分提供了分束效果。如图3所示，屏幕或探测器上的反射光斑 是从不同薄片反射的光束的不同部分的累积结果。在一个实施例中，物品上光斑尺寸区域内的所有薄片具有相同的光栅图案，例如 如图7中所示的一个，用于在探测器上提供可见的或不可见的强的、易读的图像。当然， 其它类型的薄片也可以存在于载体中，例如薄膜变色薄片。
48]现在参考图1来描述本发明的一个可替代的实施例。在光栅图案步骤110中选取 两个或更多不同的分束图案，并且在其上具有所述已选取的分束图案的两个或更多类型 的光栅薄片，在涂覆步骤120中，被提供到物品表面上的载体内。在薄片排列步骤130 中，所有的薄片以相同的倾斜角度排列。因此，当物品用光束或用不可见的电磁辐射照 射时，光束被分成子光束的排列，所述子光束的排列是由每个所选的光栅图案提供的子 光束排列的组合。参考图8，投射到区域300内的物品上的激光束，被在其上具有不同 分束光栅图案的第一薄片310和第二薄片320反射。所述第一薄片310在屏幕330上提 供第一阵列光斑340,而第二薄片320提供第二阵列光斑350。可替代地，所阐述的图像可以由在两步印刷方法中使用稀油墨所形成的印刷物品 反射的光产生。在第一印刷层内，薄片沿一个方向排列以在屏幕上形成第一点线。印刷 在第一层上面的第二层包含垂直于第一层内的薄片排列的薄片，以形成垂直于第一线的 第二点线。这个两层结构示意性地显示在图11中。基底201用载体的第一油墨层202 涂覆，所述载体包含沿第一方向204磁性定向的具有分束光栅图案的第一磁性薄片203。 相同油墨的第二油墨层205被印刷在第一油墨层202上，该第二油墨层包含与第一薄片 203相似的第二薄片206,但是该第二薄片沿着与第一方向204垂直的第二方向207被 磁性定向。当用激光束照射时，所述物品提供了成网格图案的点的排列。可选择地，所 述第一薄片203的分束光栅图案与所述第二薄片206的分束光栅图案不同。52前述物品可以被用于通过朝屏幕反射电磁辐射光束在屏幕上形成图像。物品上的 信息可以由读取器探测，该读取器具有照明子系统以将电磁辐射光束引导到物品上，并 且图像探测子系统接收和处理从物品反射的辐射。例如，所述的照明子系统包括商业上 可获得的激光器，而图像探测子系统包括电荷耦合器件的阵列(CCD array)。
权利要求
1.一种在物品上记载机读信息的方法，包括以下步骤(a)提供涂覆在所述物品的表面上的具有多个分散在其中的薄片的载体，其中所述的多个薄片具有在其上编码所述信息的相同的分光光栅图案；(b)排列所述多个薄片中的每一个，使其平行于与所述物品的所述表面形成倾斜角度的倾斜面；以及，(c)固化所述载体；由此所述排列步骤是这样的，即当所述物品用电磁光束照射时，所述电磁光束的第一部分从所述物品的所述表面被反射，形成表面反射，所述光束的第二部分从所述分束光栅图案被反射，形成子光束的排列，以及所述倾斜角度提供了所述子光束的排列和所述表面反射之间的空间间隔，使能够机读。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的分束光栅图案是超光栅图案。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的分束光栅图案是正交光栅衍 射图案。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的薄片包括磁性响应材料，并 且所述的步骤(b)包括使用磁场以排列所述多个薄片。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的多个薄片通过切割浮雕基底 而形成，所述浮雕基底在其上具有磁性响应材料。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的多个薄片的每一个包括在所 述分束光栅图案上的载体排斥材料。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(a)包括将所述载体和分 散在其中的所述多个薄片印刷到所述物品的所述表面上。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的步骤(b)中排列所述多个薄 片，使得所有所述多个薄片的凹槽以与所述物品的所述表面形成的所述倾斜角度被排 列。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的倾斜角度大于5度并小于45度。
10. —种从物品获取信息的方法，包括以下步骤提供具有所述信息的所述物品，如权利要求1所限定的使用分束光栅图案来记载所其中，所述物品包括在其上具有所述分束光栅图案的薄片，以及其中，所述的薄片被平行于倾斜面排列，所述倾斜面与所述物品的所述表面形 成相同的倾4牛角度；用电磁辐射光束照射所述物品，由此所述光束的第一部分从所述物品的所述表面被反射，形成了表面反射， 所述光束的第二部分从所述分束光栅图案被反射，形成了子光束的排列，其中，所述的倾斜角度提供了所述子光束的排列和所述表面反射之间的空间间隔； 以及，从子光束的排列获取所述信息。
11. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，所述的电磁辐射是单色辐射。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的电磁辐射光束由激光器提供。
13. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，获取所述信息的所述步骤是自动的。
14. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，由所述子光束的排列在屏幕或探 测器上产生的图像包括3个或更多的光斑。
15. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，还包括的步骤是将所述信息与 存储的信息进行比较来检验其真实性。
全文摘要
本发明涉及一种在物品上记载机读信息的方法，包括以下步骤提供被涂覆到所述物品的表面上的具有分散在其中的薄片的载体，其中所述薄片具有在其上编码了信息的相同的分束光栅图案；排列所述薄片使其平行于与所述物品的所述表面形成一定倾斜角度的倾斜面；以及，固化所述载体。当所述物品用电磁光束形式的电磁射线照射时，所述电磁光束的第一部分从所述物品的所述表面被反射，形成了表面反射，所述光束的第二部分从所述的分束光栅图案被反射，形成了子光束的排列，并且所述倾斜角度提供了所述子光束的排列和所述表面反射之间的空间间隔，使之可机读。
文档编号B42D15/10GK101293443SQ20081009394
公开日2008年10月29日 申请日期2008年4月23日 优先权日2007年4月23日
发明者凡拉帝米尔·P.·瑞克沙, 罗杰·W.·菲利普, 谭金龙 申请人:Jds尤尼弗思公司