用于读取基于固有无序的认证信息的集成单元的制作方法
用于读取基于固有无序的认证信息的集成单元的制作方法
【专利摘要】本申请提供一种用于自标签或物体读取识别和/或认证信息的认证单元。其包括：近场阅读器，配置为读取基于固有无序的第一识别特征；以及远场阅读器，配置为读取第二识别特征，例如条形码、光学特性或RFID标签。近场和远场阅读器可以被组合在单个集成扫描模块中，单个集成扫描模块也包括用于接收来自阅读器的信号的电路以及用于与主机装置通信的接口。
【专利说明】用于读取基于固有无序的认证信息的集成单元[0001]相关申请的交叉引用[0002]本申请要求于2010年9月8日向美国专利商标局递交的美国临时申请 61/380, 735的优先权以及于2010年9月8日向美国专利商标局递交的美国临时申请 61/380，746的优先权，为所有目的，上述两件临时申请的全部内容均并入本文。【技术领域】[0003]本申请的实施例涉及用于读取基于固有无序的认证和识别特征的装置的领域。具 体地，本申请涉及可读取基于固有无序的第一识别特征组、以及第二识别和/或认证特征 组的集成单元。【背景技术】[0004]识别特征诸如条形码、光学特性、射频识别(RFID)、磁条或光学条以及其它识别或 认证物体的装置已被用于识别、认证以及跟踪和追踪。近来，基于“固有无序”的物体特征 也已被单独或与其它识别特征组合地使用，以唯一地识别物体并提供用于防伪目的的物体 认证。基于“固有无序”的特征是基于无序材料的特征，其中无序的结构用于识别物体。所 述无序材料可以是物体本身的一部分，或者可以是附缀在物体上的标签的一部分。此外，所 述无序材料可以包括无序的涂层、组分或结构。[0005]存在许多先前已知的将固有无序用于识别和认证目的的示例。例如，英国伦敦 的Ingenia Technology Limited描述了一种系统，该系统使用以激光斑干涉测量法测绘 的纸张内纤维的固有无序，以唯一地识别所述纸张。该技术的更完整的说明可在PCT申请 W02006/016114 中找到。[0006]另一先前已知的固有无序的使用见于转让给法国Montauben的Novatec, SA的美 国专利7，380，128。该专利示出将透明聚合物内的随机气泡用于识别和认证的用法。光学 方法用于读取聚合物内的气泡的三维布置。可以使用该信息提供很难或不可能复制的“气 泡标签”的独特标志。[0007]其它基于固有无序的识别和认证技术包括随机分布的量子点或纳米条形码 的使用，包含以无序样式设置的磁性粒子的墨水的使用，信用卡的磁条中的随机“抖动 (jitter)”的使用，以及物品上的肉眼不可见的标签粒子的随机分布的使用(见PCT申请 W02005/104008)。[0008]本 申请人:(Bilcare Technologies (比尔凯科技))报告了附加的基于固有无序 的标签，所述附加的基于固有无序的标签使用磁性粒子和/或可磁化粒子和/或导体粒子 和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒子的组合。在共有的PCT申请 TO2005/008294、TO2006/078220、TO2007/133164、W02007/133163 和 W02009/105040 中进一 步详述了这些技术。[0009]使用基于光学效应、磁性效应和磁光效应的各种信号检测系统来读取这些固有无 序特征。一旦被读取，固有无序特征的信息就可以在读取装置本身中或在后端计算机系统中被处理，以将该信息用于识别和/或认证目的。[0010]大多数情况下，这些固有无序特征是自极短的范围(通常使阅读器或检测器与要 自其中读取特征的表面进行物理接触)读取。这(部分地)是因为许多固有无序特征的较 小的尺寸，及其读取典型地必须使用的较高的精度。[0011]在防伪和认证【技术领域】，有利的是将技术的组合用于强化的保护。因此有利的是 将固有无序特征与其它识别或认证特征(例如条形码、磁条、光学特性、RFID)或其它识别 技术组合。
【发明内容】
[0012]在一个实施例中，本申请提供一种认证单元，包括:近场阅读器，配置为读取一个 或多个基于固有无序的第一识别特征；以及远场阅读器，配置为读取一个或多个第二识别 特征。在一些实施例中，所述认证单元进一步包括外壳，所述近场阅读器和所述远场阅读器 均包含在所述外壳内。[0013]在一些实施例中，所述近场阅读器包括光学元件，所述远场阅读器包括光学元件， 且至少一个光学元件在所述近场阅读器和所述远场阅读器之间共享。在一些实施例中，所 述至少一个共享的光学元件包括分束器。在一些实施例中，所述至少一个共享的光学元件 包括可切换反射镜。在一些实施例中，所述至少一个共享的光学元件包括透镜。在一些实 施例中，所述透镜配置为可以在用于近场读取的位置和用于远场读取的位置之间移动。[0014]在一些实施例中，所述认证单元进一步包括由所述近场阅读器和所述远场阅读器 共享的图像传感器。在一些实施例中，所述图像传感器可为CMOS图像传感器或CCD图像传 感器。在一些实施例中，所述图像传感器配置为相对于所述认证单元的近场部分和所述认 证单元的远场部分机械地移动。在一些实施例中，所述图像传感器配置为在所述认证单元 的近场部分的光学路径中的位置和所述认证单元的远场部分的光学路径中的位置之间可 滑动地移动。在一些实施例中，所述图像传感器配置为具有沿着所述认证单元的近场部分 的光学路径中的位置和所述认证单元的远场部分的光学路径中的位置之间的角路径的相 对移动。[0015]在一些实施例中，所述认证单元包括第一图像传感器和第二图像传感器，所述第 一图像传感器配置为被所述近场阅读器用来读取所述第一识别特征，且所述第二图像传感 器配置为被所述远场阅读器用来读取所述第二识别特征。这些图像传感器中的每一个图像 传感器可为CMOS图像传感器或CXD图像传感器[0016]在一些实施例中，所述近场阅读器包括第一透镜，所述远场阅读器包括第二透镜。 所述第一透镜和所述第二透镜可以以相对于彼此的固定的空间关系被设置。[0017]在一些实施例中，所述认证单元进一步包括近距离传感装置。此处其将被称为“近 距离传感器”，虽然其可以是在所述阅读器被推向表面时被按下的触觉(tactile)开关或 其他开关。当所述近距离传感器处于第一状态时启动所述近场阅读器，并且当所述近距离 传感器处于第二状态时启动所述远场阅读器。在一些实施例中，所述近距离传感可为按键 (例如触觉开关或其它开关)。当所述按键处于被按下的状态时启动所述近场阅读器，并且 当所述按键处于未被按下的状态时启动所述远场阅读器。[0018]在一些实施例中，所述认证单元包括第一发光元件和第二发光元件，所述第一发光元件配置为当所述近场阅读器被使用时被启动，所述第二发光元件配置为当所述远场阅 读器被使用时被启动。[0019]在一些实施例中，所述近场阅读器配置为将用于读取所述第一识别特征的光线沿 第一光学轴线投射，所述远场阅读器配置为将用于读取所述第二识别特征的光线沿第二光 学轴线投射。所述第二光学轴线的至少一部分是不与所述第一光学轴线重合的。[0020]在一些实施例中，所述基于固有无序的第一识别特征包括包含在标签或物体的磁 性指纹区域中的磁性粒子或可磁化粒子的无序设置。在一些这些实施例中，所述近场阅读 器包括磁光衬底，所述磁光衬底允许所述磁性指纹区域中的磁性粒子或可磁化粒子的无序 设置被光学地检测到。所述近场阅读器可以进一步适用于读取与所述标签或物体上的所述 磁性指纹区域重叠的光学特征。在一些实施例中，所述光学特征可包括条形码。在一些实 施例中，所述认证单元可以包括磁光衬底，所述磁光衬底配置为允许光线通过所述磁光衬 底，以读取所述光学特征以及所述第一识别特征。所述近场阅读器可包括:第一发光元件， 配置为发射具有用于读取所述第一识别特征的第一波长的光线；以及第二发光元件，配置 为发射具有用于读取所述光学特征的第二波长的光线。所述磁光衬底可包括波长选择反射 镜(例如分色反射镜或介电反射镜)，所述波长选择反射镜配置为反射所述第一波长的光 线，并允许所述第二波长的光线通过所述波长选择反射镜。本文以下可互换地使用术语“分 色”和“介电”反射镜，以指能选择性地反射可见光谱的一部分的反射镜。替换或附加地，所 述磁光衬底可包括未遮盖整个视场的反射镜，使得存在用于使光线通过所述反射镜并被所 述图像传感器检测到的孔。[0021]在一些实施例中，配置为至少读取基于固有无序的第一识别特征的所述近场阅读 器选自:读取纸张内纤维的固有无序的特征的阅读器、气泡标签阅读器、用于随机分布的量 子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或弱磁性矩阵 材料的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于对于不借助外力的肉眼可 为不可见的随机分布的标签粒子的阅读器、以及用于磁性粒子和/或可磁化粒子和/或导 体粒子和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒子的阅读器。在一些 实施例中，所述远场阅读器选自条形码阅读器、光学特性阅读器以及射频识别(RFID)阅读 器。[0022]本申请的一些实施例提供一种扫描模块，包括:与电路组合起来的如前述实施例 之一的认证单元，所述电路配置为接收来自所述认证单元的信号；以及接口，配置为与主机装置通信。[0023]在一些实施例中，所述认证单元、所述电路以及所述接口均安装在单个印制电路 板(PCB)上。在其它实施例中，所述认证单元通过电缆连接到上面配备有所述电路和接口 的PCB上。[0024]在一些实施例中，所述电路包括微控制器和存储器。所述存储器可包含指令，当所 述微控制器执行所述指令时，使所述扫描模块以选中的操作模式操作。[0025]本申请的进一步的实施例提供一种认证单元，包括:第一近场阅读器，配置为读取 基于固有无序的第一识别特征；以及第二近场阅读器，配置为读取第二识别特征，其中所述 第一识别特征和所述第二识别特征以相对于彼此的预定的非重叠的空间关系被设置。[0026]在一些实施例中，配置为读取基于固有无序的第一识别特征的所述第一近场阅读器为以下所列之一:读取纸张内纤维的固有无序的特征的阅读器、气泡标签阅读器、用于随 机分布的量子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或 弱磁性矩阵材料(例如墨水)的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于对 于不借助外力的肉眼可为不可见的随机分布的标签粒子的阅读器、以及用于磁性粒子和/ 或可磁化粒子和/或导体粒子和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒 子的阅读器。在一些实施例中，所述第二近场阅读器可为这些固有无序阅读器中的任意一 个、磁条阅读器、近场条形码阅读器或近场RFID阅读器。[0027]在一些实施例中，所述认证单元适用于读取来自第一识别特征组的第一信号和来 自第二识别特征组的第二信号，所述识别特征组封装在待识别的标签或物体之上、之中或 其附近，所述第一识别特征组包括无序材料，并且自所述第一识别特征组读取的所述第一 信号依赖于所述材料的内在无序。在一些这样的实施例中，所述第二识别特征组可包括条 形码、光学特性、射频识别(RFID)标签、智能芯片和/或写在磁性介质上的磁性信息。在一 些这样的实施例中，所述认证单元包括适用于至少读取来自所述第一识别特征组的所述第 一信号和来自所述第二识别特征组的所述第二信号的读取元件，而在其它实施例中，所述 认证单元包括:第一读取元件，适用于至少读取来自所述第一识别特征组的所述第一信号； 以及第二读取元件，适用于读取来自所述第二识别特征组的所述第二信号。[0028]在一些实施例中，所述认证单元进一步包括配置为至少部分地处理所述第一信号 和所述第二信号的处理元件。所述处理器可配置为:根据读取所述第一信号和/或所述第 二信号的顺序和/或时机，联结所述第一信号和所述第二信号，或仅读取所述第二信号。所 述处理器可配置为:根据对所述第一信号和/或所述第二信号在读取中存在与否的确定， 一起或分别处理所述第一信号和/或所述第二信号。在一些实施例中，所述认证单元进一 步包括通信元件，所述通信元件适用于与封装所述认证单元的装置的其它组成部分可通信 地联结，或者与远程/外部装置或远程/外部系统直接通信。[0029]本申请的一些实施例提供一种系统，用于读取并识别适用于被识别的标签或物 体，所述系统包括:装置；所述装置包含上述的认证单元，以及下述中的一项或多项:键盘、 CPU、屏幕、用于外部通信的电路、电池、一个或多个按键、存储器、以及固件。用于识别所述 标签或物体的数据可被存储在所述认证单元或所述装置的存储器中。替换地，所述系统可 包括存储用于识别所述标签或物体的数据的后端服务器，所述装置与所述后端服务器通 信，以识别所述标签或物体。【专利附图】
【附图说明】[0030]附图中，同样的附图标记在不同视图中通常指相同的部件。附图不一定是按比例 的，相反重点通常放在显示本申请的原理。在随后的说明中，参考以下【专利附图】
【附图说明】了本申请的 各种实施例，附图中:[0031]图1A和图1B分别示出根据本申请的实施例的作为固有无序特征的在待读出的标 签中使用的磁性粒子的俯视图和透视图；[0032]图2A和图2B示出根据本申请的实施例的具有可以被读取的识别特征的进一步的 示例标签；[0033]图3A至图3E示出根据本申请的实施例的可以被读取的磁性信息和光学信息重叠于其上的示例标签的各种视图；
[0034]图4示出用于读取标签的磁性特征的示例读取元件的横截面视图；
[0035]图5示出根据本申请的实施例的具有近场固有无序阅读器和远场识别和/或认证特征阅读器的认证单元的横截面视图；
[0036]图6A和图6B示出根据本申请的实施例的认证单元的另一示例的横截面视图；
[0037]图7A和图7B示出根据本申请的实施例的认证单元的进一步的示例的横截面视图；
[0038]图8示出根据本申请的实施例的认证单元的又一示例的横截面视图；
[0039]图9A和图9B示出根据本申请的实施例的认证单元的另一示例的横截面视图；
[0040]图1OA和图1OB示出根据本申请的实施例的认证单元的进一步的示例的横截面视图，所述示例通过透镜系统的机械移动，以在读取近场固有无序特征和读取远场特征之间切换；
[0041]图1lA和图1lB示出针对图1OA和图1OB的示例实施例的光学路径；
[0042]图12A和图12B示出根据本申请的实施例的认证单元的另一示例的横截面视图；
[0043]图13A至图13D示出根据本申请的实施例的认证单元的又一示例的视图；
[0044]图14A和图14B示出包括根据本申请的实施例的认证单元的集成扫描装置；
[0045]图15示出利用包括根据本申请的实施例的扫描模块的读取装置的防伪系统的整体视图；
[0046]图16示出包括近场固有无序阅读器和远场识别和/或认证阅读器的认证单元的替换实施例；
[0047]图17示出包括近场固有无序阅读器和远场识别和/或认证阅读器的认证单元的进一步的替换实施例；
[0048]图18示出包括第一近场固有无序阅读器和第二近场识别和/或认证阅读器的认证单元的替换实施例；
[0049]图19A和图19B示出根据本申请的进一步的替换实施例的包括近场固有无序阅读器和远场识别和/或认证阅读器的读取装置；以及
[0050]图20示出包括根据本申请的实施例的认证单元的系统的框图。
【具体实施方式】
[0051]如上所述，在识别、认证和防伪系统中使用一种以上的识别技术以强化保护将是有用的。因此，本申请提供一种单独的集成单元，其包括固有无序型阅读器和用于至少一种其它识别和/或认证特征的阅读器。通过将这两种阅读器置入同一集成电路，能取得效益，例如共享部分光学器件。针对各种应用，可以由更大的主机装置的制造商将包含这样的阅读器和解码所述阅读器提供的信号的电子装置的单个集成单元(本文中称为“扫描模块”)集成到所述更大的主机装置中，而不要求这样的应用特有的主机装置的制造商完全理解、设计或制造用于所述固有无序特征或所述至少一种其它识别和/或认证特征的阅读器。
[0052]鉴于固有无序特征的读取通常是近距离地(典型地在IOcm以下处，更典型地在小于3cm处)完成的，由于特征的尺寸和希望的读取精度，根据本申请的实施例的扫描模块中的第一阅读器能用于近距离处，或(在一些实施例中)所述阅读器与待读取的特征接触。这样的阅读器将被称作“近场”阅读器，因为其在近距离处读取特征，即在读取所述特征的过程中的某一阶段，所述阅读器的至少一部分距离所述特征IOcm以内。
[0053]鉴于其它识别特征(例如条形码或RFID)典型地可在略远的距离(例如对于条形码，典型地在6cm到60cm之间；且对于RFID，根据RFID标签的类型，通常在I米或更远)处读取，根据本申请的实施例的扫描模块中的第二阅读器可以是更远距离的阅读器。这样的阅读器将被称作“远场”阅读器，因为其在更远的距离处读取特征。
[0054]替换地，在一些实施例中，固有无序阅读器和第二阅读器均可以为近场阅读器，所述近场阅读器读取具有预定的非重叠的空间关系的特征。
[0055]使用既具有近场阅读器又具有远场阅读器的实施例允许根据本申请的实施例的读取装置用作例如“正常的”条形码阅读器，在显示这样的额外的安全认证可能有用时，该“正常的”条形码阅读器也能读取基于空间固有无序的认证或防伪特征。例如，如果扫描条形码或RFID标签的用户注意到附着于物体的标签可能已被篡改，根据本申请的实施例，则可以使用包含同一集成扫描模块的阅读器使用基于固有无序的特征来进行复核，所述基于固有无序的特征是更难或实际上不可能篡改或伪造的。
[0056]本申请的第一示例实施例读取固定区域中的基于磁性粒子的随机位置的固有无序特征，使得所述区域以高分辨率拥有这样的磁性粒子的独特样式。如下所示，使用本实施例的标签包括形成磁性指纹区域的可磁化粒子或磁性粒子。
[0057]图1A和图1B分别示出根据本申请的实施例的作为固有无序特征的在要读取的标签102中使用的磁性粒子104 (优选具有高磁矫顽力的)的俯视图和透视图。为获得清楚的磁光信号，应该使用形成磁性指纹区域106的具有高磁通量的高矫顽力磁性材料的粒子104。图1B显示，在本实施例中，磁性粒子104形成夹在基层108和覆盖层110之间的层。基层108和覆盖层110通常由材料薄膜形成，基层108提供对磁性粒子104的支撑，覆盖层110提供抵抗环境和磨损的防护。可用于覆盖层110的最大厚度依赖于磁性粒子104产生的磁场强度(磁场强度本身是例如磁性粒子104的残留磁化强度、其尺寸、磁性粒子104的取向以及磁取向的函数)、粒子之间的距离和尺寸、用于读取磁场的读取元件的敏感度以及所期望的整个系统的分辨率。
[0058]磁性粒子104可以分布在非磁性或弱磁性矩阵材料(例如聚合物材料、金属材料、玻璃材料或陶瓷材料)内。非磁性或弱磁性矩阵材料提供以下中的一种或多种:粒子防护(尤其是对水汽的防护，如果粒子容易受到腐蚀的话)；存在的其它层和粒子之间的凝聚力(即非磁性材料将磁性粒子锁定在位置上——例如一种粘合剂形式)；以及便于将粒子应用于所述基层或覆盖层。此时“磁性粒子104”理解为在适用的情况下包括非磁性或弱磁性矩阵材料。在某些情况下，可能没有特定的基层108，磁性粒子104可以直接与标签底部处的粘合层接触，或者磁性粒子104可以是暴露的。
[0059]磁性粒子104可以包括高矫顽力材料。这样的高矫顽力材料的示例是包括NcUFe和B的钕磁铁。磁性粒子104可以包括铁氧磁(ferrimagnetic)材料、反铁磁材料、铁磁材料或在连续材料内的磁性质变化的域(包括引起可变磁性质的空隙)及其组合。铁磁材料可以选自由以下材料组成的组:MnBi ；CrTe ；EuO ；Cr02 ；MnAs ；Fe ；Ni ；Co ；Gd ；Dy ;Fe、N1、Co、Sm、Gd、Dy及其组合的相应合金和氧化物。
[0060]图2A和图2B示出根据本申请的实施例的具有可以被读取的识别特征的标签102的进一步的示例。由于附加的识别特征提供附加的安全性或信息，因此可采用多项识别 特征。根据本申请的实施例可以被读取的这些附加识别特征中的一些包括但不限于:磁 性条形码、磁性边界、磁性字母数字字符、磁性框标、光学条形码(包括各种产业规范例如 DataMatrix的线性和二维的)、光学框标、光学字母数字字符以及其它可视标记。如进一步 的示例，标签102可包括射频识别(RFID)芯片、安全墨水或全息图。条形码202在图2A中 显示为与磁性指纹区域106重叠。条形码202可以以常规墨水印制，或在一些实施例中可 以使用隐形墨水例如紫外或红外“光学”墨水印制，所述“光学”墨水不能被肉眼在白色光 线下轻易检测到、但能使用适当改造的读取装置或通过用电磁谱的一个或多个具体波长照 亮标签102而被检测到并读取。磁性和光学识别特征可以通过使用多层而相对于扫描区域 被定位在同一位置处，或可以以任何其它预定的相对于彼此的空间关系(包括重叠构形和 非重叠构形)被定位。[0061]图2A显示具有磁性指纹区域106的标签102。二维条形码202与磁性指纹区域 106部分重叠，多个磁性字母数字字符206被定位在二维条形码202的四个角处。注意虽然 磁性指纹区域106在图2A和图2B中示出，但指纹区域106可以处在印制有条形码202的 不透明覆盖层后。因此，用户不一定实际见到指纹区域106。此外，当被放置在标签102的 相同或不同的层上时，磁性和光学特征可以重叠。[0062]图2B显示具有磁性指纹区域106的标签102的另一示例。二维条形码202与磁 性指纹区域106重叠。二维条形码202被边界208包围，第一框标210定位在边界208的 右上角处。第二框标212定位在左上角处，邻近第二框标208。磁性字母数字字符214定位 在边界208附近。[0063]在一些实施例中，读取元件可读取标签102的重叠的光学和磁性特征。重叠以及 类似术语理解为指处于相同的区域、重叠或在彼此上面。标签102的光学和磁性特征可以 在标签102的相同或不同的层上重叠。读取重叠的光学和磁性特征可以允许更小的标签 102。还可以提供磁性和光学特征之间的更精确的相关，因为用作磁性特征的指纹匹配的参 考的光学特征在物理上与磁性特征更接近了。以下说明用于读取光学和磁性特征的集成扫 描模块。在一些实施例中，可以使用集成扫描模块的长程读取部分在一距离处读取标签102 的光学特征，同时可使用集成扫描模块的短程或接触的读取部分读取标签102的磁性特征 (即标签的固有无序特征)。在一些实施例中，至少一些光学特征可以被集成扫描模块的短 程和长程部分读取。[0064]图3A至图3E示出磁性信息和光学信息重叠于其上的示例标签102的各种视图。 在图3A中，标签102可包括:覆盖层110，在其上表面印制有光学条形码(未示出)(本文 中“条形码”视为包括数据矩阵码和其它机器可读的光学信息)；磁性指纹区域106，其为定 位在覆盖层110下的层；以及定位在磁性指纹区域106下的粘合层302。注意仅出于示意 而将光学标记显示为条形码。本图和其它图的以下说明应视为是一般性的，并不仅限于条 形码。[0065]图3B显示标签102的俯视光学视图。可以从标签102的俯视图中见到印制在标 签102的表面上的条形码202的光学信息。[0066]图3C显示标签102的俯视磁性视图。如果用户能摄取标签102的磁性图像，用户 能有效地看“穿”覆盖层110和光学信息202，并“见到”包含在磁性指纹区域106内的磁场或磁性粒子304。[0067]图3D显示合成图像(即彼此叠加的光学和磁性特征)的俯视图。当俯视时可清 除见到，条形码202和磁性粒子304彼此重叠。[0068]当标签102被仅能读取给定区域中的光学或磁性特征的读取元件扫描时，图3E显 示得到的扫描，其中为了说明的目的，扫描磁性指纹区域106的一半，扫描光学条形码202 的另一半。当光学条形码202为数据矩阵码(如所示)或另一二维条形码符号时，仅扫描 所述区域的一半可能不足以完全解释条形码中编码的信息。[0069]根据本申请的实施例，可以使用例如读取条形码的常规方法在一距离处读取所述 光学特征(即条形码202)。例如，LED (发光二极管)或其它光源可以用于照亮条形码202， 并且可以将条形码202的图像投射到电荷稱合器件(charge-coupled device, CCD)或互补 金属氧化物半导体(complementary metal-oxi de-semi conductor, CMOS)图像传感器上。 然后可以解析来自所述图像传感器的图像，以读取存储在条形码中的信息。这种或其它种 类的条形码阅读器在领域中是已知的，并且可在根据本申请的实施例的集成扫描模块的一 部分中使用任何远场条形码读取技术。这种条形码阅读器一般适于读取:多个一维条形码 码制(symbology)，包括(但不限于):EAN/UPC、RSS、编码 39、编码 128、UCC/EAN128、ISBN、 ISBT、交织(Interleaved)、矩阵(Matrix)、工业和规范(Industrial and Standard) 5 之 2、 条形码(Codabar)、编码93/931、编码11、MS1、Plessey、Telepen和邮政编码；以及二维条 形码码制，包括(但不限于):数据矩阵(Data Matrix)、PDF417、Micro PDF417、Maxicode、 QR、Aztec 以及 ΕΑΝ.UCC 复合体。[0070]图4显示用于读取如图1至图3中示出的标签的磁性特征(即固有无序特征)的 示例读取元件402的横截面视图。将理解，参考图4所述的读取元件402是为了解释读取 所述磁性特征的过程。以下显示并描述这样的读取元件的更加紧凑的设计，所述读取元件 与根据本申请的实施例的至少用于第二识别或认证特征的读取元件一起组合为集成认证单元。[0071]图4中的读取元件402包括光学处理单元404和磁光衬底406。光学处理单元404 包括多个组成部分，所述组成部分包括光源408、两个偏振器410和412、分束器414、透镜系 统416 (虽然图4中仅示出了一个透镜，但将理解，一般而言，可以使用一系列透镜元件，以 实现良好品质的图像)以及光学检测器418 (例如CCD或CMOS图像传感器)。[0072]针对图4显示并描述的构形仅用于示意，并且所述构形可以变化。例如，透镜系统 416和偏振器412的定位可以互换，或偏振器412可以被放置在透镜系统416内。此外，透 镜系统416内的一些透镜可以被定位在分束器414前面，或分束器414可以位于透镜系统 416中的系列透镜内。此外，如果光源408发射偏振光线，则可能仅需要一个偏振器，或例如 可以使用一个与偏振分束器组合起来的偏振器。[0073]磁光衬底406包括光学透明衬底420和多个磁光涂层，例如第一涂覆层422、第二 涂覆层424和保护层426。可以有各种适合的设置。例如，如在美国专利号5，920，538中所公 开的，光学透明衬底420可以是诸如可以进一步包含其它组成部分例如钪(scandium)的钆 嫁石槽石(gadolinium gallium garnet)的单晶石槽石(mono-crystalIine garnet)，所述 第一涂覆层或磁光薄膜422可以是包括例如铁氧体石槽石(ferrite-garnet)薄膜的法拉 第旋转器，所述第二涂覆层或反射层424可以为包括例如礼铁氧体(gadolinium ferrite)的克尔旋转器，并且可以用反射或透明保护层426进一步涂覆第二涂覆层424。
[0074]光源408可以为偏振源或非偏振源。偏振源的一些示例包括某些类型的激光器，非偏振光源的一些示例包括发光二极管(light emitting diode,LED)。此外,光源408可以是单色的，尽管其它可选方案例如白色光源也可以是适合的。来自光源408的光线通过第一偏振器410，然后入射到分束器414上。所述光线的相当大的部分被分束器414朝磁光衬底406反射。该光线的至少一部分被一个或多个磁光涂层422、424和426反射，并向分束器414折回。在抵达光学检测器418之前，所述光线的相当大的部分通过分束器414，穿过透镜系统416和第二偏振器412行进，光学检测器418捕获代表在磁光涂覆层422、424和426处存在的磁场的图像。注意尽管在图4中光路一般以箭头代表，但这并不意味着光线仅沿该单个路径行进。一般而言，光线可以在这样的区域上，所述区域的宽度足以成像磁光衬底406的希望的区域。进一步注意，第二偏振器412相对于入射光线的偏振被转动(在图4中“入射光线的偏振”是指刚通过第一偏振器410之后的光线的偏振)。可以相对于入射光线的偏振来调谐第二偏振器148 (或反之)，以根据被测量的磁场来确保最大图像对比度。注意当使用偏振源时，仅需要一个偏振器。
[0075]本文中所有图像均不是按比例的。例如，较之其它图，图4(以及其它图)中示出的磁光衬底通常被加厚，以允许各种涂覆层的清楚划界。
[0076]保护层426用于保护所述第一涂覆层或磁光薄膜422和所述第二涂覆层或反射层424不受任何损害。保护层426可以是硬而薄的涂层例如类金刚石碳(diamond likecarbon, DLC)或四面体无定形碳(tetrahedral amorphous carbon, ta_C),或可以是透明的，例如氧化铝(A1203)，但不限于此。根据所选材料及其内部应力，保护层426的厚度在几个纳米至几个微米的范围内，但不限于此。
[0077]光学处理单元404中的组成部分和磁光衬底406中的层设置可以具有相对于彼此固定的空间关系。这是指，至少主要光学组成部分(例如光学检测器418、透镜系统416、偏振器410和412、分束器414以及磁光衬底406)均相对于彼此固定，使得它们可以被视为形成固体组件，即读取元件402。
[0078]读取元件402可以使用标签102的磁光读取，其中光线被磁光衬底406在读取元件402内内部地反射。这是指，用于解析磁场的光线不反射出标签102的表面。如果是这样，因为磁光衬底406仅允许极少或不允许光线通过，则处在标签102表面上的光学信息就不能被读取。
[0079]替换地，至少一些光线通过第一涂覆层422、第二涂覆层424和保护层426。假设标签102的表面是充分地反射性的，则光线还将自标签102表面的至少一些部分被反射，并折回通过读取元件402，以被光学检测器150捕获。即，至少一部分光线自标签102表面被反射，并且不在读取元件402内被内部地反射。假设标签102的至少一部分是充分地反射性的，则光学检测器150将检测被磁性特征和光学特征改变的光线的组合。
[0080]可以使用进一步的替换的设置用相同的读取元件读取磁性以及光学特征。例如，可以使用用于解释条形码和磁性特征的不同波长的光线。如果所述磁光衬底优先在绿色域中工作，则可以使用该域读取所述磁性信息，同时红色域例如可以被用于解释所述光学信息。可以通过在所述读取元件中使用两个不同光源(例如绿色光源被偏振，而红色光源未被偏振)而进一步改善这种系统。此外，可以使用波长选择性的第二涂覆层424，诸如分色或介电反射镜。分色和介电反射镜是薄的薄膜反射镜，其反射所选(或一范围的)波长的光线，同时允许其它波长透射通过所述反射镜。因此，第二涂覆层424可以包括反射绿色光线、但允许红色光线透射的波长选择性的反射镜。该构形允许所述图像的红色域为光学图像，同时绿色域为所述磁性特征的图像。
[0081]现在参考图5描述根据本申请的实施例的集成认证单元500的第一示意性实施例。光学处理单元(例如CMOS图像传感器)520安装在印制电路板(printed circuitboard，PCB) 510上。分束器540在与所述成像的表面成45°处安装在光学处理单元520前面。自上方通过分束器540的光线来自设计为获取远程物体或表面的光学图像的光学器件。这些光学器件包括一系列透镜元件570、571和572以及小孔560。优选所述远程物体或表面由发光元件550和551照亮(这些发光元件可以例如是发光二极管，即“LED”)。
[0082]被分束器540朝光学处理单元520反射的光线来自设计为自接触或贴近磁光衬底580的物体或表面获取(例如可以包含条形码信息、框标等的)磁性和光学信息的认证单元500的磁光/光学成像部分。所述认证单元的该部分包括处在(可为LED的)发光元件553前面的第一偏振器590 ;还可以包括第二发光兀件552 (其可为与发光兀件553波长不同的LED)。反射镜表面545 (可替换地为棱镜的)用于再投射光线。所述认证单元500的该部分还包括一系列透镜兀件573、574和575以及小孔561。还有第二偏振器591和磁光衬底580。此外，认证单元500具有保护性外壳530，外壳530保护该外壳的各个组成部分，同时确保使至少一些所述组成部分保持相对于彼此基本固定的空间关系。
[0083]注意分束器540可以是任何类型的分束器，例如平板分束器或立方分束器。替换地，分束器540可以被可切换反射镜取代，并可使用可切换反射镜、分束器、电子快门，棱镜等的各种组合获得相似的效应。该构形使认证单元500能远程地读取光学信息(例如条形码)，并还能贴近或接触磁光衬底580读取磁性/光学信息(即固有无序特征)。
[0084]此外，在图5和随后的说明中，构思了磁光衬底580的外表面可以涂覆各种层，包括法拉第旋转层、保护层和反射镜层。反射镜层可以是分色(或介电)反射镜层，使得一范围的波长的光线能通过所述涂层，同时另一范围的波长被所述涂层反射。例如，所述分色反射镜涂层可以选为基本透射波长长于?590nm的光线(例如橘红色/红色光线)，同时基本反射波长低于?590nm的光线(例如黄色/绿色/蓝色/紫色光线)。通过控制自发光元件552和553发射的光线，该分色反射镜涂层能同时提供同一衬底的干净的磁性和光学图像。例如，如果发光元件552 (优选其前面不具有偏振器)选择为红色(即高于?590nm的波长)，则该无偏振红色光线将通过所述分色反射镜，并被所述磁光衬底前面的标签或表面反射。该反射光线将再次通过分色反射镜，并被投射至光学处理单元520。因此，(自该光学路径)照射光学处理单元520的红色光线将仅包含关于在磁光衬底580前面的表面或物体的光学信息。如果发光兀件553被选为发射(波长小于?590nm的)绿色光线,则该绿色光线将被偏振器590偏振，并将被所述分色反射镜层反射。因此，照射光学处理单元520的该反射绿色光线将不携带关于在磁光衬底580前面的表面或物体的任何光学信息。相反，照射光学处理单元520的绿色光线携带关于在磁光衬底180前面的表面或物体的磁性信息。
[0085]通过相对于偏振器590的旋转来旋转偏振器591的偏振角而强化该“信息”。例如，让我们假定理想的情况，其中如果在该点处存在强局域磁北场，则所述磁光衬底将所述反射绿色光线顺时针局域地旋转5°，但如果存在强局域磁南场，则所述磁光衬底将所述反 射绿色光线逆时针局域地旋转5°。如果不存在局域磁场，则反射绿色光线保持其偏振角 并且不转动。假设例如偏振器591的偏振角相对于偏振器590顺时针转动85°。如果不 存在磁场，则照射偏振器591的反射绿色光线将在自偏振器591的偏振角85°处偏振，因 此将几乎没有光线通过。但如果有局域南场，则所述反射绿色光线会被逆时针转动5° ;因 此当照射偏振器591时，所述反射绿色光线将在与偏振器591成90°处偏振。这意味着即 便有也仅有极少光线会通过。但如果局域北场存在，则所述反射绿色光线将会顺时针转动 5° ;当照射偏振器591时，所述反射绿色光线因此将会仅在自偏振器591的偏振方向80° 处偏振。因此，北磁场将会显现为光学处理单元520摄取的图像上的亮斑，南磁场将会显现 为局域暗色/黑色区域，非磁性区域将会显现为暗色(但并不非常黑)的背景。使用这种 构形，所述反射绿色光线可以用于获取来自与磁光衬底580接触或贴近的表面或衬底的磁 性信息。[0086]注意某些光学处理单元例如CMOS传感器非常适于将所述图像分裂为红色、绿色 和蓝色组成部分，因为所述光学处理单元的表面是单个红色、绿色和蓝色光线传感器的阵 列。因此以这样的CMOS传感器摄取的图像被固有地分裂为所述图像的各种红色、绿色和蓝 色组成部分(实际上，来自这样的传感器的全色图像多少是这三个组成部分的人为组合)。 因此，如果将CMOS传感器用于光学处理单元520，则缘于CMOS传感器的性质，来自红色光线 和绿色光线的图像是自动地分裂的。应理解，自CMOS被测量的红色、绿色和蓝色信号不一 定分别是各红色、绿色和蓝色光线组成部分的纯粹表征，可能需要一些数学减法/归一化 步骤。这些技术是熟知的，因为该效应是许多CMOS传感器中固有的，所以其制造商典型地 提供如何实现这一点的记录文档。[0087]但以上可能发生的一个问题是来自两个不同光路的信号之间的串音(一个光路 适用于光学地成像远程表面和物体，另一个光路适用于成像在磁光衬底580前面的磁性/ 光学表面和物体)。该问题能以各种方式得到解决，包括以下相对于替换的实施例讨论的一 些方式。应对该问题的方式包括例如当希望读取远程光学表面或物体时，使发光元件550 和551发射绿色光线，使发光元件552和553关闭。此时，假设磁光衬底580涂覆有以上所 述的分色反射镜层，则基本所有抵达光学处理单元520的绿色光线都将来自希望的远程成 像光学路径。此时为了成像所述衬底，可以忽略红色和其它光线，因为其将包含来自包含 磁光衬底180的光学路径的串音。当希望获取来自包括所述磁光学衬底的光学路径的信息 时，则可以关闭发光元件550和551，并可以(同时或相继地)使用发光元件552和553照 射在磁光衬底580前面的表面/物体。快门(图5中未不出)可以用于关闭小孔560。替 换地，如前所述，分束器540实际上可以为被激活为变得完全反射性的可切换反射镜。[0088]注意在图5和其它图示中，各种非关键组成部分被故意地略去，以有助于关键组 成部分的清楚描述。图5中故意地省去的组成部分的示例为使印制电路板510能与封装认 证单元500的装置中的另一母板(mother board)通信的柔性电路/电缆。还可以对设计 作各种变型。例如，尽管发光元件550、551、552和553被显示为单个发光元件，但应理解， 可以使用多个发光元件取代这些发光元件中的每一个。此外还可以使用不同类型的照明器 (例如环形照明器)。此外，可以使用(例如示出在图7A和图7B中的)离轴设计，或其它 离轴照明器，从而不需要再使用分束器540。[0089]图6A和6B显示认证单元600的另一示例实施例，能远程地读取光学信息(例如条 形码)，并能在与磁光衬底580贴近或接触处读取磁性/光学信息。在该实施例中，缺少反 射镜545 (图5中所示)，因此用于读取远程光学信息和接触/贴近的磁性/光学信息的光 学路径彼此成90°。认证单元600进一步包括外部外壳630、弹簧610和传感器元件620。[0090]在图6A中，在标准位置上示出所述认证单元，即弹簧元件610伸长，保护性外壳 530及其内包含物被弹簧610自传感器元件620推离。在该位置上，设计为获取远程物体 或表面的光学图像的光学器件(其包括如参照图5所述的相同的透镜元件和发光元件等) 是在成像远程物体/表面的位置上。如图6A中可见，在该位置中小孔560和发光元件550、 551与在外部外壳630中的孔或缝隙对齐。这允许对远程物体或表面作照明和成像。[0091]图6B显示认证单元600被向标签640推。标签640包括至少一组磁性或可自其 得到磁性信号的识别特征。标签640附着于贵重物体650。当认证单元600被向标签640 推时，弹簧610压缩，直至最终具有足够的推力，传感器620由于贴近或接触外壳530而被 激活。传感器元件620可以是任何种类的贴近或接触传感器、开关或接触按钮，例如接触外 壳530时被激活的按钮。如果传感器元件620不是机械或按键的"贴近传感器"，而是传 感外壳530的距离的电子贴近传感器，则可将传感器元件620设定为当外壳抵达距离传感 器元件620的某个预定距离时则被激活。此时，用于成像远程表面或物体的光学器件被外 部外壳630阻挡。如可见，小孔560及发光元件550和551被外部外壳630阻挡。因此，在 该位置中，基本所有抵达光学处理单元520的光线均来自设计为获取来自与磁光衬底580 接触或贴近的物体或表面的磁性/光学信息的光学器件。[0092]图7A和7B显示认证单元700的另一示例实施例。如图7A中所示,该单元利用离 轴光学设计，其中用于读取接触/贴近磁性/光学信息的光学路径与磁光衬底580和前透 镜元件573、574的轴线不一致。在图7B中示出用于自磁光衬底580向光学处理单元520 反射的光线的示意性光学路径710。如可见，用于远程光学成像(光线通过小孔560)的光 学路径与用于读取接触/贴近磁性/光学信息的光学路径成锐角地设置。图7中所示构形 可以以各种方式做变型。例如，可以利用快门、可切换反射镜等，以确保远程成像系统和贴 近成像系统之间基本没有串音。此外，可以做不同锐角或其它变型。[0093]图8显示认证单元800的进一步示例实施例，其使用两个光学处理单元802和 804 (可以为例如CMOS图像传感器)，以在同一集成单元中读取近场和远场认证和/或识别 特征。认证单元800进一步包括在近场和远场光学路径中的透镜806和808，和仅在远场 光学路径中的透镜810和812。分束器814 (其可以可选地为可切换分束器或可切换反射 镜)将光线投射至用于近场(即固有无序特征)的读取的光学处理单元802 (并通过偏振 器816)以及用于远场读取识别或认证特征(例如条形码)的光学处理单元804。[0094]当认证单元800用于近场读取光学和磁性特征时，发光元件552和553可以被打 开，并且发光兀件550和551可以被关闭。来自发光兀件553的光线通过偏振器590,并携 带着磁光衬底580附近的磁性特征的信息被磁光衬底580 (其包括如上所述的分色或介电 反射镜层)反射。该反射光线的至少一部分通过分束器814，然后通过偏振器816，以被光 学处理单元802读取。来自发光元件552的光线通过磁光衬底580，并自被读取的标签或物 体的表面被反射。该光线的至少一部分通过分束器814，然后通过偏振器816，并也被光学 处理单元802读取。图示中许多组成部分的位置仅是为了方便和清楚。例如偏振器816示出为附着于光学处理单元802前表面处，但任何光学器件技术人员会清楚，该位置不一定是偏振器816的最佳位置，因为所述偏振器上的任何缺陷或划痕均会被光学处理单元锐利地成像。留出一些间隙可以是更好的解决方案，但更难清楚地示出。
[0095]当认证单元800用于远场读取时，发光元件550和551可以被打开，发光元件552和553可以被关闭。光线自在一距离处被读取的特征(例如条形码)被反射，并通过磁光衬底580。该光线的至少一部分被分束器814反射，并通过透镜810和812，以被光学处理单元804读取。
[0096]图9A和9B显示认证单元900的进一步的实施例，其中分色反射镜902和903以及反射镜905和907将来自远场读取的光线沿光学路径901 (如图9A中所示)投射，并将来自近场读取的光线沿光学路径920 (如图9B中所示)投射。
[0097]当认证单元900用于远场读取时，如图9A中所示，发光元件550和551可以被打开，发光元件552和553可以被关闭。分色反射镜902和903配置为使得它们允许来自发光元件550和551的光线通过(以投射到光学处理单元910上)，同时反射来自发光元件552和553的光线。
[0098]当认证单元900用于近场读取时，如图9B中所示，发光元件552和553可以被打开，发光兀件550和551可以被关闭。来自发光兀件552和553的光线自磁光衬底580的分色或反射层反射出，并被分色反射镜902反射，以在被反射镜905和907和分色反射镜903投射到光学处理单元910之前，通过透镜系统575和偏振器591。
[0099]尽管在图9A和9B中示出的实施例中，在磁光衬底580中示出了可选的小孔560，但将会认识到，通过在磁光衬底580中使用分色反射镜层，特定波长的光线可以在远场读取期间通过磁光衬底560，可以没有小孔560。应理解，图9A和9B的实施例为示例，并可以以各种方式做变型，和/或与参考其它实施例所述的元件组合。
[0100]还可以使用机械装置，以在近场读取固有无序特征和远场读取其它特征之间切换。图1OA和IOB显示认证单元1000的实施例，其中透镜系统1002的位置确定所述系统是用于近场读取还是远场读取。
[0101]当认证单元1000用于远场读取时，如图1OA中所示，发光元件550和551可以被打开，发光元件552和553可以被关闭。透镜系统1002可以机械地被定位在距离磁光衬底580相对较远的位置处。透镜系统1002的位置可以被预定，以允许在预定的距离处远场扫描，或在一范围内可调，以允许所述系统聚焦在用于远场扫描的一系列距离处。此外，自动聚焦系统(未被示出)可以用于确定在远场扫描期间透镜系统1002的适合位置。通过透镜系统1002的光线被第二透镜系统1004聚焦到光学处理单元1010上。
[0102]当认证单元1000用于近场读取时，如图1OB中所示，发光元件552和553可以被打开，发光元件550和551可以被关闭。透镜系统1002可以被机械地定位在距离磁光衬底580相对较近的位置处，使得自磁光衬底580被反射的光线(即携带着磁光衬底580附近的磁场信息的光线)，以及自磁光衬底580附近的或与磁光衬底580接触的物体被反射的光线被适当地聚焦到光学处理单元1010上。
[0103]图1lA和IlB显示光束1102和1104通过如以上参考图1OA和IOB所述的认证1000的透镜系统1002和1004的路径。图1lA和IlB仅显示相关的光学元件，光束聚焦到其上的光学处理单元1010和用于近场读取的光束聚焦到其上的磁光衬底580 (如图1OB和IlB中所示)。如图1lA中可见，当远场读取发生时，透镜系统1002在距离磁光学衬底580 相对较远的位置处，并将光束1102在一距离处(图中仅示出自通过磁光衬底580)聚焦到 光学处理单元1010上。在图1lB中，当系统配置为用于近场读取时，透镜系统1002被定位 在距离磁光衬底580相对较近处,并可以将光束1104自磁光衬底580聚焦到光学处理单兀 1010 上。[0104]如图12A和12B中所示实施例中可见，还可以使用其它机械装置。在图12A中显示 的认证单元1200中，使用电动机械组成部分例如螺线管或马达来改变光学处理单元1220 的位置。光学处理单元1220安装在PCB510上，而PCB510安装在移动结构1202上。螺线 管1204在光学处理单元1220用于近场读取固有无序特征的位置和光学处理单元1220用 于远场读取另一特征(例如条形码)的位置之间、在滑动侧面轮廓1206内移动所述移动结 构1202。检测器开关1208和1210可以用于确定光学处理单元1220的位置，并在光学处理 单元1220在适当的位置上时停止螺线管1204。可以激活螺线管1204，以例如基于所述扫 描装置上的扫描触发按钮或基于所述扫描装置上的模式选择而在用于读取远场特征的位 置以及用于读取近场固有无序特征的位置之间移动所述光学处理单元。[0105]如图12A中所示，当用于近场读取固有无序特征时，光学处理单元1220(安装在 PCB510上)在允许其近距离读取固有无序特征的位置上。图12B显示处于允许光学处理单 元1220用于读取远场特征(例如条形码)的位置上的光学处理单元1220。[0106]图13A至图13D显示另一实施例，其中使用旋转移动来定位用于在光学处理单元 1320上近场或远场扫描的光学设置。如图13A和13B中所示，认证单元1300的近场部分 1302和远场部分1304配备在可转体1306上。可转体1306由步进马达1308和齿轮组1310 转动。如图13A和13B中所示，对于固有无序特征的近场扫描，使近场部分1302转动到光 学处理单元1320上。如图13B中所示的检测器开关1312可以用于确定所述装置的“本来 (home) ” 位置。[0107]如图13C和13D中所示，对于例如条形码的远场扫描，远场部分1304可以转动到 光学处理单元1320上方的位置上。步进马达1308可以用于控制旋转可转体1306，以将远 场部分1304定位在光学处理单兀1320上方的正确位置处。[0108]如以上所述各示例实施例中可见，基于固有无序的近场阅读器(在这些示例中为 用于读取磁性特征的阅读器)与用于另一类型的特征的远场阅读器(例如光学条形码阅读 器)被组合在同一集成扫描模块内。通过将两个阅读器放置在同一集成模块内，可以共享 两个阅读器均具有的各种部件，例如参考图5-7、图9、图12和图13所述的实施例中的光学 处理单元520，和/或图8的实施例中的光学路径的部分。进一步地，至少包含固有无序阅 读器和用于另一认证或识别特征的第二阅读器的集成扫描模块提供方便的单元，以可以容 易地集成为设计用于所述应用的其它装置的形式包含了基本所有的用于各种各样的应用 的认证/识别读取能力。[0109]除参考以上示例实施例所述的组成部分外，附加的电子装置可以用于接收来自光 学处理单元的信号并输出指示例如编码在条形码或固有无序特征中的数据的信号。如图 14A和14B中所示，在一些实施例中，集成扫描模块1400可以包括认证单元1402(例如参考 图5-13所述的认证单元)和包括电子组成部分的PCB1404，所述电子组成部分用于控制认 证单元1402,并解码和传达被认证单元1402接收的信号。在这些示例实施例中，PCB1404包括微控制器1406、存储器1408和接口 1410。存储器1408和接口 1410通过总线(未示出)连接到微控制器1406上。存储器1408能存储可被微控制器1406执行的指令，以及自认证单元1402接收的数据和用于在解码或与外部装置通信期间使用的数据。接口 1410可以例如为具有明确定义的通信协议的标准通信接口，例如RS232接口、USB接口或I2C接口。接口 1410用于与外部装置通信，其中所述扫描模块1400被集成到所述外部装置中。在一些实施例中，可以通过接口 1410提供用于扫描模块1400的电力。在其它实施例中，可以通过单独的电源连接器(未示出)向扫描模块1400提供电力。
[0110]如图14A中所示，认证单元1402可以直接地连接到PCB1404上，以形成完整的集成扫描模块。替换地，如图14B中所示，认证单元1402可以通过电缆1412连接到上PCB1404。电缆1412在中图14B示出为带状电缆，不过应理解，也可以使用包括柔性电缆或柔性电路的其它类型的电缆。替换地，可以以其它方式连接认证单元1402和PCB1404，例如,通过在与认证单元1402相关的PCB或用于球形网格(ball-grid)阵列的PCB1404上提供焊盘(未示出)，或提供其它已知的要在认证单元1402和PCB1404之间形成的连接。
[0111]图15示出利用包括根据本申请的实施例的扫描模块的读取装置1504的防伪系统1500的整体视图。注意，尽管这里示出的系统1500显示了通过移动装置1506(例如移动电话)或计算机1510与数据服务器1508通信的基本的读取装置1504，但也构思了读取装置1504本身可以更加精细，并可以例如通过下述方法与数据库或数据服务器1508通信；所述方法例如是使用数据电缆、局域网，蓝牙，W1-F1、用于微波接入的全球互操作性(Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX)技术，或甚至包括使用内置通用分组无线服务(General Packet Radio Service, GPRS)芯片或3G/通用移动电信系统(UniversalMobile Telecommunication System,UMTS)芯片，以使读取装置 1504 本身作为移动电话装置，以与数据服务器1508通信。尽管数据服务器1508示为一个计算机，但也理解，数据服务器1508实际上可以是其可以或不一定通过路由器或路由协议联结的一系列计算机或服务器，因此构思了存储数据和处理进来的认证信号的任何适合的方法。读取装置1504还可以包括用于与用户直接通信的方法，例如屏幕和键盘，其可以允许用户在读取装置1504本身上读取和输入信息。防伪系统1500可以包括至少一个标签1502、读取装置1504、移动装置1506或计算机1510 (如果读取装置1504和数据服务器1508之间不存在直接通信装置)、和远程数据服务器1508。各标签1502包括至少两组识别特征，包括一个固有无序特征，例如:磁性或可磁化粒子的无序阵列，随机分布标签或微条形码，可以读取纸张纤维的构形的区域，具有随机分布的气泡的一片透明聚合物，或另一固有无序特征。所述标签还包括至少一个其它识别特征，例如:条形码、光学可读序列号、全息图、RFID标签或磁条。
[0112]如图15中所示的示例识别特征包括形成磁性指纹区域1512的磁性或可磁化粒子的无序阵列，以及条形码。各标签1502附着于要被识别的物体或贵重物1562。读取装置1504 一般用于在一距离处读取标签1502上的条形码。如果显示标签1502所附着的物体1562可能为伪造的，或标签1502曾被改变或篡改，则可以贴近或接触标签1502使用读取装置1504，以读取磁性指纹区域来核验标签1502。标签1502的固有无序特征较之其它特征(例如条形码)一般更难于伪造、改变或篡改。
[0113]读取装置1504能将自读取所述两种识别特征或其中之一所产生的信号发送至移动装置1506或计算机1510。可以通过无线连接或有线连接将来自读取装置1504的加密 信号向外发送至移动装置1506或计算机1510。无线连接的一些示例包括蓝牙和W1-Fi，有 线连接的一些示例包括推荐标准232 (Recommended Standard232, RS232)和通用串行总线 (UniversalSerialBus, USB)。计算机1510可以是个人计算机、工作站、笔记本电脑或掌上 电脑。移动装置1506可以例如为移动(手机)电话或个人数字助理(PDA)。移动装置1506 或计算机1510可以通过互联网连接到远程数据服务器1508上。可以例如使用3G/UTMS技 术或GPRS通过局域网来连接移动装置1506。[0114]在申请的一些实施例中，所述扫描模块中有一定程度的内置智能(例如基于被微 控制器执行的编程代码)，这允许根据读取操作的顺序以不同方式处理自所述识别特征读 取的所述信号。例如，假定标签具有两组识别特征，其中第一组识别特征包括无序材料，第 二组识别特征包括条形码。进一步假定，标准读取程序是用户将读取元件推向所述标签，使 得所述装置或认证单元传感(例如通过压力开关/传感器)自己应该开始读取来自所述第 一组识别特征的信号。然后，用户通过按压所述阅读器上的开关并将所述阅读器在适于读 取条形码的距离处指向所述标签，而扫描所述条形码。如果以上述顺序使用所述阅读器，且 用于读取条形码的开关在读取来自第一组识别特征的信号的一秒内被按下，则所述扫描模 块可以将自所述第一组识别特征得到的信号与自条形码(即所述第二组识别特征)得到 的信号联结。这样，所述扫描模块能将所述第一组识别特征与印制在所述标签上的条形码 号码联结。所述扫描模块将该组合信息传达给集成有所述扫描模块的读取装置，而所述读 取装置将所述信息发送给远程服务器，所述远程服务器能自其数据库核验出(通过使用所 述标签的条形码号码作为主要检索关键词)自第一组识别特征得到的信号与在之前的(参 考)读取中针对该标签读取的信号是一致的。PCT申请W02009/105040提供了示例，显示来 自第一组识别特征的信号可如何与来自第二组识别特征的信号一起使用，以及可以作为标 志被存储在远程数据库内，以及这些标志可如何被用于认证目的的检索和匹配。[0115]继续上述示例，如果使用的顺序与以上所述的不同在于，用户首先不试图读取所 述第一组识别特征，而是首先按下用于条形码读取的按钮，则所述扫描模块的内置智能把 所述读取当作独立的条形码读取，而不期待读取来自所述第一组识别特征的信号。然后，将 携带有标识(例如不同的标头)的所述数据发送给所述读取装置，所述标识指示所述数据 将被不同地处理(例如条形码号码被展示给用户)而不传达任何信息给附加的装置。[0116]在扫描模块的内置智能的另一实施例中，所述扫描模块基本同时读取所述两组识 别特征。扫描模块中的内置智能确定何时成功获取来自识别特征组的信号(例如对于条形 码，可以是确定何时自条形码信号成功解码出号码)。如果在预定时间未解码出条形码号 码，则扫描模块推断不存在所述第二组识别特征(该示例中的条形码)。所述内置智能配置 为使得所述扫描模块评估来自第一组识别特征的信号强度，并在所述信号强度超出视为成 功读取和识别以待进一步处理的预设阈值时，才会处理该信号。类似地，扫描模块的内置智 能评估来自第二组识别特征的信号强度，并在所述信号强度超出视为成功读取和识别以待 进一步处理的预设阈值时，才会处理该信号。例如，如果确定两组识别特征均存在，则可以 一并处理。[0117]在另一实施例中，只要检测和识别出第一组识别特征存在，则例如提示用户确认 的确仅第一组识别特征存在。如果确认，则发送所述信号至用于进一步处理的附加的装置(例如所述附加的装置可以是远程服务器和数据库，其将所述信号与所述数据库内存在的所有信号做匹配)。
[0118]在操作模式的另一实施例中，提示用户通过所述装置上的键盘手动输入号码(与第一组识别特征相关)，其中所述号码用作主要关键词，来检索远程数据库中的数据，以便找出匹配标志。如果用户不确认仅第一组识别特征存在，则所述系统/扫描模块立即重置以便再次扫描。
[0119]在操作模式的另一实施例中，只要条形码存在，则系统使用报警装置(例如哔哔声)，以通知用户条形码被成功读取，且条形码号码可以被传达给附加的装置进行存储或处理。
[0120]上述非限制性的实施例示出改编和利用扫描模块的内置智能以使用来自多组识别特征的信号来执行操作的一些模式。要理解，可以为扫描模块中的内置智能配备多种预设值，以响应操作要求(可以例如通过配置文件在开机时限定这样的设定值，或可以被传达给所述装置，而所述装置通过由用户设定的拨动开关而被指令哪种设定值是适合的)。类似地，所述装置配备有内置智能，以与和扫描模块相关的附加的装置可操作地联结，以读取和识别来自标识组的信号。
[0121]尽管上述示例强调了需要匹配所述标志的数据被存储在远程数据库中的情况，其它配置也是可能的。例如所述扫描模块可以具有足够的内存，以存储至少一些参考标志或数据，以便在所述认证单元本身内处理读取标志的匹配。本文中，术语“闭合回路”系统描述不需要为了发生匹配而将来自自第一组识别特征得到的信号的数据传达给附加的装置的任何系统(例如以上所述的系统)。换言之，在闭合回路系统中，匹配发生在扫描模块内(在一些实施例中，甚至在所述认证单元内)，或所述装置内。另一闭合回路系统的示例是所述扫描模块适用于能自外部存储器装置例如安全数字记忆卡(也称为SD卡或SD记忆卡)读取标志匹配信息，所述外部存储器装置被插入到所述扫描模块或读取装置内的插槽中，使得所述扫描模块能获取所需的数据或被传递所需的数据。替换地，所述装置本身可以配备有足够的存储空间，以将该信息传递给所述扫描模块。又一替换方案用于使读取装置能完成所述匹配，此时获得的数据被自所述扫描模块传递给所述读取装置以便进行匹配。
[0122]闭合回路系统的又一示例是匹配必需的信息被存储在所述识别特征之一本身内。例如，足够大的数据矩阵条形码能存储相当多的信息，其中部分信息可以是用于匹配自与数据矩阵码相关的同一标签或物体相关的第一组识别特征得到的标志的加密数据。例如RFID标签也适用于存储这样的数据并按照匹配所需而提供给所述扫描模块或装置。
[0123]如上所述，本申请的实施例可以使用在集成扫描模块内组合起来的各种各样的近场和远场阅读器。图16显示一个这样的附加的组合。图16的认证单元1600包括类似于以上参考图8所述的阅读器的用于读取光学和磁性特征的近场阅读器1602。与参考图8示出的阅读器不同，阅读器1602不包括用于远场照明的发光元件或分束器，因为没有与远场阅读器共享的光学路径。但阅读器1602的确包括发光兀件1652和1653、配备在发光兀件1653前面的偏振器1690、透镜1606和1608、磁光衬底1680、小孔1661、第二偏振器1616和光学处理单元1618。这些部件以类似于图8中示出的方式设置，并以与认证单元1600用作近场阅读器时类似的方式操作，以读取磁性固有无序特征。
[0124]认证单元1600中的第二阅读器为RFID阅读器1604。RFID阅读器1604包含在包括近场阅读器1602的同一外壳1650中。RFID阅读器1604包括用于在一距离处读取RFID 标签的已知的电路(未示出)。RFID阅读器1604可以连接到天线(未示出)上。[0125]当在单个单元例如认证单元1600中使用光学阅读器和非光学阅读器的组合时， 一般不可能在所述阅读器之间共享光学组成部分，因为所述阅读器之一(即RFID阅读器 1604)并不使用光学组成部分。但这样的组合仍能共享用于解码信号的扫描模块的电子组 成部分(见以上图14A和14B)以及共同的外壳。此外，这样的组合可以提供相似的便于将 所述组合单元集成到应用特定的读取装置中的益处，以及相似的认证益处，因为当基于远 场读取的识别或真实性有任何问题时，则可以读取固有无序特征，以认证标签或物体。[0126]本申请的实施例还包括具有用于读取固有无序特征的各种近场阅读器的实施例。 例如，图17显示包括近场阅读器1702的认证单元1700 ;如例如在转让给法国Montauben, SA的Novatec的美国专利7，380, 128中所述，近场阅读器1702读取一片透明聚合物内(“气 泡标签”)的随机分布气泡的样式。如在美国专利7，380，128中更详细地描述的，所述阅读 器可以包括穹窿形部分1720，穹窿形部分1720包括配备在穹窿形部分1720的周边上的发 光元件1722和1724。当读取气泡标签时，点亮发光元件1722和1724，以提供漫射照明，这 提供气泡的轮廓的图像。之后马上摄取另一图像，其中仅点亮发光元件1724，而发光元件 1722不亮，以给出提供气泡阴影的图像的直接照明。然后可以解析这些图像，以提供独特的 识别和/或认证信息。[0127]在图17中示出的实施例中，上述包括气泡标签的图像的光线通过透镜系统1725， 并被反射镜1726向分束器1744反射，分束器1744将所述光线的至少一部分投射至光学处 理单元1742，光学处理单元1742读取气泡标签的图像。光学处理单元1742与集成到认证 单元1700中的用于在一距离处读取条形码的第二阅读器1704共享。[0128]第二阅读器1704类似于以上参考图5所述的远场条形码阅读器。其包括发光元 件1746和1748和透镜系统1750。当读取条形码时，条形码被发光元件1746和1748照亮。 自条形码反射的光线通过透镜系统1750，且所述光线的至少一部分通过分束器1744，被光 学处理单元1742读取。[0129]尽管认证单元1700显示近场气泡标签阅读器与远场条形码阅读器的组合，由上 述示例可以理解，可以使用许多替换的组合。根据本申请的实施例，可以使用各种近场基于 固有无序的阅读器，例如使用纸张内纤维的固有无序的阅读器、气泡标签阅读器、用于随机 分布的量子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或弱 磁性矩阵材料的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于很难被不借助外 力的肉眼检测到的随机分布的标签粒子的阅读器、和/或用于磁性粒子和/或可磁化粒子 和/或导体粒子和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒子的阅读器。 类似地，用于各种识别和/或认证特征的各种其它远场阅读器可以与任何一个上述固有无 序阅读器组合，包括用于条形码、光学特性、RFID、或其它识别技术的阅读器。一般而言，可 使本申请的实施例把这些近场固有无序阅读器中任意一个与这些远场识别和/或认证特 征阅读器中任意一个组合使用。[0130]本申请另一实施例涉及两个近场阅读器的组合，所述两个近场阅读器中至少一个 为用于固有无序特征的阅读器，使得所述近场阅读器读取以预定的相对彼此非重叠的空间 关系放置的特征。图18中示出这样的阅读器。认证单元1800包括:第一固有无序阅读器1802，其例如如上所述地读取磁性粒子的配置。第二近场阅读器1804(此处为如图17中所示用于读取气泡标签的第二固有无序阅读器)与同一认证单元1800内的近场阅读器1802组合。
[0131]第一固有无序阅读器1802包括发光元件1852和1853、配备在发光元件1853前面的偏振器1890、偏振器1891、磁光衬底1880、透镜系统1873、透镜系统1875、小孔1861、反射镜1845、分束器1840和光学处理单元1820。这些元件设置为使得能如以上参考图5所示读取与条形码重叠或在其下的近场磁性样式。
[0132]第二近场阅读器1804包括穹窿形部分1830，穹窿形部分1830包括配备在穹窿形部分1830的周边上的发光元件1832和1834。透镜系统1836使来自读取气泡标签的光线通过分束器1840，以被光学处理单元1820读取。这样的气泡标签阅读器的操作如以上参考图17所述。
[0133]被认证单元1800读取的标签可以包括(例如如以上参考图3所述)具有条形码的磁性标签和气泡标签，即包含随机分布气泡的一片透明聚合物。为用于认证单元1800，应将所述标签以非重叠空间设置放置，使得当与所述标签的磁性粒子部分贴近或接触地放置第一固有无序阅读器1802时，可以与所述气泡标签贴近或接触地放置所述第二近场阅读器。因此，在认证单元1800，所述阅读器之间的间距符合标签上近场特征的间距。
[0134]应理解，尽管认证单元1800包括磁性粒子阅读器和气泡标签阅读器，但还可以组合其它类型的近场阅读器。根据本申请实施例，固有无序阅读器(例如使用纸张内纤维的固有无序的阅读器、气泡标签阅读器、用于随机分布的量子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或弱磁性矩阵材料的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于很难被不借助外力的肉眼检测到的随机分布的标签粒子的阅读器、和/或用于磁性粒子和/或可磁化粒子和/或导体粒子和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒子的阅读器)可以与另一近场阅读器(例如用于上列固有无序特征的阅读器，或用于其它近场特征的阅读器，例如磁条阅读器、近场条形码阅读器或近场RFID阅读器)组合。根据本申请实施例，所述阅读器配置为读取相对于彼此以预定的非重叠的空间关系设置的第二近场特征和近场固有无序特征。
[0135]一般而言，本申请实施例可以包括适用于读取来自第一组识别特征的第一信号和来自第二组识别特征的第二信号的认证单元(其中识别特征组封装在适合被识别的标签或物体之上、之中或其附近)，并包括无序材料，自所述第一组识别特征得到的信号依赖于材料的内在无序。所述第二组识别特征可以是基于或不基于固有无序的任何类型的识别特征。例如，所述第二组识别特征可以包括条形码、光学特性、射频识别(RFID)标签、智能芯片、写在磁性介质上的磁性信息等。
[0136]根据本申请实施例，所述认证单元可以包括至少一个读取元件、处理元件和通信元件。如果所述认证单元仅包括一个读取元件，则该读取元件适用于至少读取自所述第一组识别特征得到的第一信号和自所述第二组识别特征得到的第二信号。替换地，所述认证单元可以包括多于一个的读取元件，而根据第二组识别特征，所述第二读取元件为例如条形码扫描器、RFID扫描器、智能芯片扫描器、适用于光学特性识别的传感器或磁性读取头。在一些实施例中，一些组成部分可以在所述第一和第二读取元件之间共享。
[0137]各种实施例中，所述处理元件配置为至少部分地处理自识别特征组得到的信号。一般而言所述处理元件至少包括具有微处理器单元的印制电路板组件(“PCBA”)、存储器和 固件，以如上述智能地处理信号。所述认证单元还包括通信元件，以与封装所述认证单元的 装置的其它组成部分可通信地联结，或所述认证单元可以适用于直接与远程/外部装置或 系统(例如互联网和远程服务器)通信。根据通信的模式，所述通信元件可以包括蓝牙模 块、以太网模块、W1-Fi模块、USB接口、GPIO接口、SPI接口、I2C接口、UART接口或RS232 接口。在一些变型中，所述通信元件封装在包括所述处理元件的同一 PCBA上，并在一些实 施例中可被封装在所述处理单元的微处理器中(即所述通信单元和所述处理单元为同一 单元)。[0138]根据各种实施例的认证单元适用于封装在装置内。在最简单的形式中，所述装置 包括电源和容纳所述认证单元的外壳。在另一实施例中，所述装置可以包括具有用户界面 (例如a屏幕、键盘、指示灯、按钮、喇叭/蜂鸣器等)的外壳、中央处理单元、内存、电力管 理、电源和控制所述装置功能的处理逻辑(其包括固件和/或软件)。在又一实施例中所述 装置可以包括通信模块或接口，以与其它装置例如计算机和互联网通信。对于移动装置，所 述电源通常为电池或电池组。对于桌面或固定的装置，所述电源一般为标准线源。在一些 实施例中，所述认证单元与所述装置通信，而所述装置与用户和/或外部装置通信，如上所 述。替换地，所述装置可以为如上所述的“闭合回路”系统。[0139]如上所述，在许多实施例中，所述认证单元可以封装在单个集成包或扫描模块中， 所述阅读器以及其它扫描相关的电路共享单个外壳或其它模块化设置。但在一些实施例 中，所述阅读器可以设置在单个装置内，但不在单个集成模块内。图19A显示这样的设置， 其中单个读取装置1900(在图19B中示出其外壳)包括远场条形码扫描器1902和如上所述 读取磁性粒子的设置的近场固有无序阅读器1904。所述两个阅读器仍共享共同的外壳(即 所述装置的外壳)，并可以共享用于解码来自所述两个阅读器的信号的扫描模块的电子组 成部分(未不出)。[0140]所述认证单元、所述装置以及(适合的话)附加的装置(例如外部计算机系统、月艮 务器或包括数据库或分布式数据库的服务器网)可通信地联结，以形成用于读取/认证/ 核验适用于被识别的标签或物体的“系统”。在图20中示出这样的系统，其中所述附加的装 置在图中示出为后端服务器。如图可见，系统2000包括读取装置2010和后端服务器2020。 读取装置2010可以包括组成部分2030，例如用户界面、键盘、PCB、CPU、屏幕、用于外部通信 的电路、电池或其它电源、按钮和/或其它用户界面元件、固件或其它存储器等。所述读取 装置还包括如上述的适用于读取来自第一组基于固有无序识别特征的第一信号和来自第 二组识别特征的第二信号的认证单元2040。[0141]虽然本申请是参考具体实施例具体地示出并描述的，本领域技术人员会理解，可 以就本文做各种形式和细节的改变，而不违背本申请所附权利要求的精神和范围。本申请 的范围因此由所附权利要求指示，且因此应包括所附权利要求的等价方案的范围和含义所 涵盖的所有改变。
【权利要求】
1.一种认证单元，包括:近场阅读器，配置为读取基于固有无序的第一识别特征；以及远场阅读器，配置为读取第二识别特征。
2.根据权利要求1所述的认证单元，其中该认证单元进一步包括外壳，所述近场阅读器和所述远场阅读器均包含在所述外壳内。
3.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，其中所述近场阅读器包括光学元件， 所述远场阅读器包括光学元件，且至少一个光学元件在所述近场阅读器和所述远场阅读器之间共享。
4.根据权利要求3所述的认证单元，其中在所述近场阅读器和所述远场阅读器之间共享的所述至少一个光学元件包括下述中的至少一项:分束器、可切换反射镜、以及棱镜。
5.根据权利要求4所述的认证单元，其中在所述近场阅读器和所述远场阅读器之间共享的所述至少一个光学元件进一步配置为影响光线的偏振。
6.根据权利要求3所述的认证单元，其中在所述近场阅读器和所述远场阅读器之间共享的所述至少一个光学元件包括透镜。
7.根据权利要求6所述的认证单元，其中所述透镜配置为可以在用于近场读取的位置和用于远场读取的位置之间移动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，进一步包括由所述近场阅读器和所述远场阅读器共享的图像传感器。
9.根据权利要求7所述的认证单元，其中所述图像传感器包括CMOS图像传感器或CCD 图像传感器。
10.根据权利要求8或9所述的认证单元，其中所述图像传感器配置为相对于所述认证单元的近场部分和所述认证单元的远场部分机械地移动。
11.根据权利要求10所述的认证单元，其中所述图像传感器配置为在所述认证单元的近场部分的光学路径中的位置和所述认证单元的远场部分的光学路径中的位置之间可滑动地移动。
12.根据权利要求10所 述的认证单元，其中所述图像传感器配置为具有沿着所述认证单元的近场部分的光学路径中的位置和所述认证单元的远场部分的光学路径中的位置之间的角路径的相对移动。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的认证单元，进一步包括第一图像传感器和第二图像传感器，所述第一图像传感器配置为被所述近场阅读器用来读取所述第一识别特征， 且所述第二图像传感器配置为被所述远场阅读器用来读取所述第二识别特征。
14.根据权利要求13所述的认证单元，其中所述第一图像传感器包括CMOS图像传感器或CXD图像传感器，并且所述第二图像传感器包括CMOS图像传感器或CXD图像传感器。
15.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，其中所述近场阅读器包括第一透镜， 所述远场阅读器包括第二透镜，并且所述第一透镜和所述第二透镜以相对于彼此的固定的空间关系被设置。
16.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，进一步包括具有第一状态和第二状态的近距离传感器，所述认证单元配置为当所述近距离传感器处于所述第一状态时启动所述近场阅读器，并且当所述近距离传感器处于所述第二状态时启动所述远场阅读器。
17.根据权利要求16所述的认证单元，其中所述近距离传感器包括按键。
18.根据权利要求17所述的认证单元，配置为当所述按键处于被按下的状态时启动所述近场阅读器，并且当所述按键处于未被按下的状态时启动所述远场阅读器。
19.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，进一步包括第一发光元件和第二发光元件，所述第一发光元件配置为当所述近场阅读器被使用时被启动，所述第二发光元件配置为当所述远场阅读器被使用时被启动。
20.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，其中所述近场阅读器配置为将用于读取所述第一识别特征的光线沿第一光学轴线投射，所述远场阅读器配置为将用于读取所述第二识别特征的光线沿第二光学轴线投射，所述第二光学轴线的至少一部分与所述第一光学轴线不一致。
21.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，其中所述基于固有无序的第一识别特征包括包含在标签或物体的磁性指纹区域中的磁性粒子或可磁化粒子的无序设置。
22.根据权利要求21所述的认证单元，其中该认证单元包括磁光衬底，所述磁光衬底配置为允许所述磁性指纹区域中的磁性粒子或可磁化粒子的无序设置被光学地检测到。
23.根据权利要求21或22所述的认证单元，其中所述近场阅读器进一步适用于读取与所述标签或物体上的所述磁性指纹区域重叠的光学特征。
24.根据权利要求23所述的认证单元，其中所述光学特征包括条形码。
25.根据权利要求23或24所述的认证单元，其中该认证单元包括磁光衬底，所述磁光衬底配置为允许光线通过所述磁光衬底，以读取所述光学特征以及所述第一识别特征。
26.根据权利要求25所述的认证单元，其中所述近场阅读器包括:第一发光元件，配置为发射具有用于读取所述第一识别特征的第一波长的光线；以及第二发光元件，配置为发射具有用于读取所述光学特征的第二波长的光线。
27.根据权利要求26所述的认证单元，其中所述磁光衬底包括波长选择反射镜，所述波长选择反射镜配置为反射所述第一波长的光线，并允许所述第二波长的光线通过所述波长选择反射镜。
28.根据权利要求26所述的认证单元，其中所述波长选择反射镜包括分色反射镜或介电反射镜。
29.根据权利要求1或2所述的认证单元，其中配置为读取基于固有无序的第一识别特征的所述近场阅读器选自:读取纸张内纤维的固有无序的特征的阅读器、气泡标签阅读器、 用于随机分布的量子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或弱磁性矩阵材料的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于很难被不借助外力的肉眼检测到的随机分布的标签粒子的阅读器、以及用于磁性粒子和/或可磁化粒子和/或导体粒子和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒`子的阅读器。
30.根据权利要求29所述的认证单元，其中所述远场阅读器选自条形码阅读器、光学特性阅读器、以及射频识别(RFID)阅读器。
31.一种扫描模块，包括:如前述权利要求中任一项所述的认证单元；电路，配置为接收来自所述认证单元的信号；以及接口，配置为与主机装置通信。
32.根据权利要求31所述的扫描模块，其中所述认证单元、所述电路以及所述接口均安装在单个PCB上。
33.根据权利要求31所述的扫描模块，其中所述认证单元通过电缆连接到上面配备有所述电路和接口的PCB上。
34.根据权利要求31至33中任一项所述的扫描模块，其中所述电路包括微控制器和存储器。
35.根据权利要求34所述的扫描模块，其中所述存储器包含指令，所述指令当被所述微控制器执行时，使所述扫描模块以选中的操作模式操作。
36.一种认证单元,包括:第一近场阅读器，配置为读取基于固有无序的第一识别特征；以及第二近场阅读器，配置为读取第二识别特征，其中所述第一识别特征和所述第二识别特征以相对于彼此的预定的非重叠的空间关系被设置。
37.根据权利要求36所述的认证单元，其中配置为读取基于固有无序的第一识别特征的所述第一近场阅读器选自:读取纸张内纤维的固有无序的特征的阅读器、气泡标签阅读器、用于随机分布的量子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或弱磁性矩阵材料的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于很难被不借助外力的肉眼检测到的随机分布的标签粒子的阅读器、以及用于磁性粒子和/或可磁化粒子和/或导体粒子和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒子的阅读器。
38.根据权利要求37所述的认证单元，其中所述第二近场阅读器选自:读取纸张内纤维的固有无序的特征的阅读器、气泡标签阅读器、用于随机分布的量子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或弱磁性矩阵材料的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于很难被不借助外力的肉眼检测到的随机分布的标签粒子的阅读器、用于磁性粒子和/或可磁化粒子和/或导体粒子和/或半导体粒子和 /或光学活性粒子和/或光学可辨识粒子的阅读器、磁条阅读器、近场条形码阅读器以及近场RFID阅读器。
39.一种认证单元，配置为识别适于被识别的标签或其它物体，所述认证单元适用于读取来自第一识别特征组的第一信号和来自第二识别特征组的第二信号，所述识别特征组封装在待识别的标签或物体之上、之中、或其附近，所述第一识别特征组包括无序材料，并且自所述第一识别特征组读取的所述第一信号依赖于所述材料的内在无序。
40.根据权利要求39所述的认证单元，其中所述第二识别特征组包括条形码、光学特性、射频识别(RFID)标签、智能芯片和/或写在磁性介质上的磁性信息。
41.根据权利要求39或40所 述的认证单元，包括适用于至少读取来自所述第一识别特征组的所述第一信号和来自所述第二识别特征组的所述第二信号的读取元件。
42.根据权利要求39或40所述的认证单元，包括:第一读取元件，适用于至少读取来自所述第一识别特征组的所述第一信号；以及第二读取元件，适用于读取来自所述第二识别特征组的所述第二信号。
43.根据权利要求39至42中任一项所述的认证单元，其中所述认证单元进一步包括配置为至少部分地处理所述第一信号和所述第二信号的处理元件。
44.根据权利要求43所述的认证单元，其中所述处理器配置为:根据读取所述第一信号和/或所述第二信号的顺序和/或时机，联结所述第一信号和所述第二信号，或仅读取所述第二信号。
45.根据权利要求43或44所述的认证单元，其中所述处理器配置为:根据对所述第一信号和/或所述第二信号在读取中存在与否的确定，一起或分别处理所述第一信号和/或所述第二信号。
46.根据权利要求39至45中任一项所述的认证单元，其中该认证单元进一步包括通信元件，所述通信元件适用于与封装所述认证单元的装置的其它组成部分可通信地联结，或者与远程/外部装置或远程/外部系统直接通信。
47.一种系统，用于读取并识别适用于被识别的标签或物体，所述系统包括:装置；所述装置包含:根据权利要求39至46中任一项所述的认证单元，以及下述中的一项或多项: 键盘、CPU、屏幕、用于外部通信的电路、电池、一个或多个按键、存储器、以及固件。
48.根据权利要求47所述的系统，其中用于识别所述标签或物体的数据被存储在所述认证单元或所述装置的存储器中。
49.根据权利要求47所述的系统，其中该系统进一步包括存储用于识别所述标签或物体的数据的后端服务器，所述装置与所述后端服务器通信，以识别所`述标签或物体。
【文档编号】G06K9/00GK103503003SQ201180043484
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2011年9月8日 优先权日:2010年9月8日
【发明者】P·M·莫兰, 那拉杨·纳布德利, 马博, 李祈伟 申请人:比尔凯科技新加坡有限公司
【专利摘要】本申请提供一种用于自标签或物体读取识别和/或认证信息的认证单元。其包括：近场阅读器，配置为读取基于固有无序的第一识别特征；以及远场阅读器，配置为读取第二识别特征，例如条形码、光学特性或RFID标签。近场和远场阅读器可以被组合在单个集成扫描模块中，单个集成扫描模块也包括用于接收来自阅读器的信号的电路以及用于与主机装置通信的接口。
【专利说明】用于读取基于固有无序的认证信息的集成单元[0001]相关申请的交叉引用[0002]本申请要求于2010年9月8日向美国专利商标局递交的美国临时申请 61/380, 735的优先权以及于2010年9月8日向美国专利商标局递交的美国临时申请 61/380，746的优先权，为所有目的，上述两件临时申请的全部内容均并入本文。【技术领域】[0003]本申请的实施例涉及用于读取基于固有无序的认证和识别特征的装置的领域。具 体地，本申请涉及可读取基于固有无序的第一识别特征组、以及第二识别和/或认证特征 组的集成单元。【背景技术】[0004]识别特征诸如条形码、光学特性、射频识别(RFID)、磁条或光学条以及其它识别或 认证物体的装置已被用于识别、认证以及跟踪和追踪。近来，基于“固有无序”的物体特征 也已被单独或与其它识别特征组合地使用，以唯一地识别物体并提供用于防伪目的的物体 认证。基于“固有无序”的特征是基于无序材料的特征，其中无序的结构用于识别物体。所 述无序材料可以是物体本身的一部分，或者可以是附缀在物体上的标签的一部分。此外，所 述无序材料可以包括无序的涂层、组分或结构。[0005]存在许多先前已知的将固有无序用于识别和认证目的的示例。例如，英国伦敦 的Ingenia Technology Limited描述了一种系统，该系统使用以激光斑干涉测量法测绘 的纸张内纤维的固有无序，以唯一地识别所述纸张。该技术的更完整的说明可在PCT申请 W02006/016114 中找到。[0006]另一先前已知的固有无序的使用见于转让给法国Montauben的Novatec, SA的美 国专利7，380，128。该专利示出将透明聚合物内的随机气泡用于识别和认证的用法。光学 方法用于读取聚合物内的气泡的三维布置。可以使用该信息提供很难或不可能复制的“气 泡标签”的独特标志。[0007]其它基于固有无序的识别和认证技术包括随机分布的量子点或纳米条形码 的使用，包含以无序样式设置的磁性粒子的墨水的使用，信用卡的磁条中的随机“抖动 (jitter)”的使用，以及物品上的肉眼不可见的标签粒子的随机分布的使用(见PCT申请 W02005/104008)。[0008]本 申请人:(Bilcare Technologies (比尔凯科技))报告了附加的基于固有无序 的标签，所述附加的基于固有无序的标签使用磁性粒子和/或可磁化粒子和/或导体粒子 和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒子的组合。在共有的PCT申请 TO2005/008294、TO2006/078220、TO2007/133164、W02007/133163 和 W02009/105040 中进一 步详述了这些技术。[0009]使用基于光学效应、磁性效应和磁光效应的各种信号检测系统来读取这些固有无 序特征。一旦被读取，固有无序特征的信息就可以在读取装置本身中或在后端计算机系统中被处理，以将该信息用于识别和/或认证目的。[0010]大多数情况下，这些固有无序特征是自极短的范围(通常使阅读器或检测器与要 自其中读取特征的表面进行物理接触)读取。这(部分地)是因为许多固有无序特征的较 小的尺寸，及其读取典型地必须使用的较高的精度。[0011]在防伪和认证【技术领域】，有利的是将技术的组合用于强化的保护。因此有利的是 将固有无序特征与其它识别或认证特征(例如条形码、磁条、光学特性、RFID)或其它识别 技术组合。
【发明内容】
[0012]在一个实施例中，本申请提供一种认证单元，包括:近场阅读器，配置为读取一个 或多个基于固有无序的第一识别特征；以及远场阅读器，配置为读取一个或多个第二识别 特征。在一些实施例中，所述认证单元进一步包括外壳，所述近场阅读器和所述远场阅读器 均包含在所述外壳内。[0013]在一些实施例中，所述近场阅读器包括光学元件，所述远场阅读器包括光学元件， 且至少一个光学元件在所述近场阅读器和所述远场阅读器之间共享。在一些实施例中，所 述至少一个共享的光学元件包括分束器。在一些实施例中，所述至少一个共享的光学元件 包括可切换反射镜。在一些实施例中，所述至少一个共享的光学元件包括透镜。在一些实 施例中，所述透镜配置为可以在用于近场读取的位置和用于远场读取的位置之间移动。[0014]在一些实施例中，所述认证单元进一步包括由所述近场阅读器和所述远场阅读器 共享的图像传感器。在一些实施例中，所述图像传感器可为CMOS图像传感器或CCD图像传 感器。在一些实施例中，所述图像传感器配置为相对于所述认证单元的近场部分和所述认 证单元的远场部分机械地移动。在一些实施例中，所述图像传感器配置为在所述认证单元 的近场部分的光学路径中的位置和所述认证单元的远场部分的光学路径中的位置之间可 滑动地移动。在一些实施例中，所述图像传感器配置为具有沿着所述认证单元的近场部分 的光学路径中的位置和所述认证单元的远场部分的光学路径中的位置之间的角路径的相 对移动。[0015]在一些实施例中，所述认证单元包括第一图像传感器和第二图像传感器，所述第 一图像传感器配置为被所述近场阅读器用来读取所述第一识别特征，且所述第二图像传感 器配置为被所述远场阅读器用来读取所述第二识别特征。这些图像传感器中的每一个图像 传感器可为CMOS图像传感器或CXD图像传感器[0016]在一些实施例中，所述近场阅读器包括第一透镜，所述远场阅读器包括第二透镜。 所述第一透镜和所述第二透镜可以以相对于彼此的固定的空间关系被设置。[0017]在一些实施例中，所述认证单元进一步包括近距离传感装置。此处其将被称为“近 距离传感器”，虽然其可以是在所述阅读器被推向表面时被按下的触觉(tactile)开关或 其他开关。当所述近距离传感器处于第一状态时启动所述近场阅读器，并且当所述近距离 传感器处于第二状态时启动所述远场阅读器。在一些实施例中，所述近距离传感可为按键 (例如触觉开关或其它开关)。当所述按键处于被按下的状态时启动所述近场阅读器，并且 当所述按键处于未被按下的状态时启动所述远场阅读器。[0018]在一些实施例中，所述认证单元包括第一发光元件和第二发光元件，所述第一发光元件配置为当所述近场阅读器被使用时被启动，所述第二发光元件配置为当所述远场阅 读器被使用时被启动。[0019]在一些实施例中，所述近场阅读器配置为将用于读取所述第一识别特征的光线沿 第一光学轴线投射，所述远场阅读器配置为将用于读取所述第二识别特征的光线沿第二光 学轴线投射。所述第二光学轴线的至少一部分是不与所述第一光学轴线重合的。[0020]在一些实施例中，所述基于固有无序的第一识别特征包括包含在标签或物体的磁 性指纹区域中的磁性粒子或可磁化粒子的无序设置。在一些这些实施例中，所述近场阅读 器包括磁光衬底，所述磁光衬底允许所述磁性指纹区域中的磁性粒子或可磁化粒子的无序 设置被光学地检测到。所述近场阅读器可以进一步适用于读取与所述标签或物体上的所述 磁性指纹区域重叠的光学特征。在一些实施例中，所述光学特征可包括条形码。在一些实 施例中，所述认证单元可以包括磁光衬底，所述磁光衬底配置为允许光线通过所述磁光衬 底，以读取所述光学特征以及所述第一识别特征。所述近场阅读器可包括:第一发光元件， 配置为发射具有用于读取所述第一识别特征的第一波长的光线；以及第二发光元件，配置 为发射具有用于读取所述光学特征的第二波长的光线。所述磁光衬底可包括波长选择反射 镜(例如分色反射镜或介电反射镜)，所述波长选择反射镜配置为反射所述第一波长的光 线，并允许所述第二波长的光线通过所述波长选择反射镜。本文以下可互换地使用术语“分 色”和“介电”反射镜，以指能选择性地反射可见光谱的一部分的反射镜。替换或附加地，所 述磁光衬底可包括未遮盖整个视场的反射镜，使得存在用于使光线通过所述反射镜并被所 述图像传感器检测到的孔。[0021]在一些实施例中，配置为至少读取基于固有无序的第一识别特征的所述近场阅读 器选自:读取纸张内纤维的固有无序的特征的阅读器、气泡标签阅读器、用于随机分布的量 子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或弱磁性矩阵 材料的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于对于不借助外力的肉眼可 为不可见的随机分布的标签粒子的阅读器、以及用于磁性粒子和/或可磁化粒子和/或导 体粒子和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒子的阅读器。在一些 实施例中，所述远场阅读器选自条形码阅读器、光学特性阅读器以及射频识别(RFID)阅读 器。[0022]本申请的一些实施例提供一种扫描模块，包括:与电路组合起来的如前述实施例 之一的认证单元，所述电路配置为接收来自所述认证单元的信号；以及接口，配置为与主机装置通信。[0023]在一些实施例中，所述认证单元、所述电路以及所述接口均安装在单个印制电路 板(PCB)上。在其它实施例中，所述认证单元通过电缆连接到上面配备有所述电路和接口 的PCB上。[0024]在一些实施例中，所述电路包括微控制器和存储器。所述存储器可包含指令，当所 述微控制器执行所述指令时，使所述扫描模块以选中的操作模式操作。[0025]本申请的进一步的实施例提供一种认证单元，包括:第一近场阅读器，配置为读取 基于固有无序的第一识别特征；以及第二近场阅读器，配置为读取第二识别特征，其中所述 第一识别特征和所述第二识别特征以相对于彼此的预定的非重叠的空间关系被设置。[0026]在一些实施例中，配置为读取基于固有无序的第一识别特征的所述第一近场阅读器为以下所列之一:读取纸张内纤维的固有无序的特征的阅读器、气泡标签阅读器、用于随 机分布的量子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或 弱磁性矩阵材料(例如墨水)的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于对 于不借助外力的肉眼可为不可见的随机分布的标签粒子的阅读器、以及用于磁性粒子和/ 或可磁化粒子和/或导体粒子和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒 子的阅读器。在一些实施例中，所述第二近场阅读器可为这些固有无序阅读器中的任意一 个、磁条阅读器、近场条形码阅读器或近场RFID阅读器。[0027]在一些实施例中，所述认证单元适用于读取来自第一识别特征组的第一信号和来 自第二识别特征组的第二信号，所述识别特征组封装在待识别的标签或物体之上、之中或 其附近，所述第一识别特征组包括无序材料，并且自所述第一识别特征组读取的所述第一 信号依赖于所述材料的内在无序。在一些这样的实施例中，所述第二识别特征组可包括条 形码、光学特性、射频识别(RFID)标签、智能芯片和/或写在磁性介质上的磁性信息。在一 些这样的实施例中，所述认证单元包括适用于至少读取来自所述第一识别特征组的所述第 一信号和来自所述第二识别特征组的所述第二信号的读取元件，而在其它实施例中，所述 认证单元包括:第一读取元件，适用于至少读取来自所述第一识别特征组的所述第一信号； 以及第二读取元件，适用于读取来自所述第二识别特征组的所述第二信号。[0028]在一些实施例中，所述认证单元进一步包括配置为至少部分地处理所述第一信号 和所述第二信号的处理元件。所述处理器可配置为:根据读取所述第一信号和/或所述第 二信号的顺序和/或时机，联结所述第一信号和所述第二信号，或仅读取所述第二信号。所 述处理器可配置为:根据对所述第一信号和/或所述第二信号在读取中存在与否的确定， 一起或分别处理所述第一信号和/或所述第二信号。在一些实施例中，所述认证单元进一 步包括通信元件，所述通信元件适用于与封装所述认证单元的装置的其它组成部分可通信 地联结，或者与远程/外部装置或远程/外部系统直接通信。[0029]本申请的一些实施例提供一种系统，用于读取并识别适用于被识别的标签或物 体，所述系统包括:装置；所述装置包含上述的认证单元，以及下述中的一项或多项:键盘、 CPU、屏幕、用于外部通信的电路、电池、一个或多个按键、存储器、以及固件。用于识别所述 标签或物体的数据可被存储在所述认证单元或所述装置的存储器中。替换地，所述系统可 包括存储用于识别所述标签或物体的数据的后端服务器，所述装置与所述后端服务器通 信，以识别所述标签或物体。【专利附图】
【附图说明】[0030]附图中，同样的附图标记在不同视图中通常指相同的部件。附图不一定是按比例 的，相反重点通常放在显示本申请的原理。在随后的说明中，参考以下【专利附图】
【附图说明】了本申请的 各种实施例，附图中:[0031]图1A和图1B分别示出根据本申请的实施例的作为固有无序特征的在待读出的标 签中使用的磁性粒子的俯视图和透视图；[0032]图2A和图2B示出根据本申请的实施例的具有可以被读取的识别特征的进一步的 示例标签；[0033]图3A至图3E示出根据本申请的实施例的可以被读取的磁性信息和光学信息重叠于其上的示例标签的各种视图；
[0034]图4示出用于读取标签的磁性特征的示例读取元件的横截面视图；
[0035]图5示出根据本申请的实施例的具有近场固有无序阅读器和远场识别和/或认证特征阅读器的认证单元的横截面视图；
[0036]图6A和图6B示出根据本申请的实施例的认证单元的另一示例的横截面视图；
[0037]图7A和图7B示出根据本申请的实施例的认证单元的进一步的示例的横截面视图；
[0038]图8示出根据本申请的实施例的认证单元的又一示例的横截面视图；
[0039]图9A和图9B示出根据本申请的实施例的认证单元的另一示例的横截面视图；
[0040]图1OA和图1OB示出根据本申请的实施例的认证单元的进一步的示例的横截面视图，所述示例通过透镜系统的机械移动，以在读取近场固有无序特征和读取远场特征之间切换；
[0041]图1lA和图1lB示出针对图1OA和图1OB的示例实施例的光学路径；
[0042]图12A和图12B示出根据本申请的实施例的认证单元的另一示例的横截面视图；
[0043]图13A至图13D示出根据本申请的实施例的认证单元的又一示例的视图；
[0044]图14A和图14B示出包括根据本申请的实施例的认证单元的集成扫描装置；
[0045]图15示出利用包括根据本申请的实施例的扫描模块的读取装置的防伪系统的整体视图；
[0046]图16示出包括近场固有无序阅读器和远场识别和/或认证阅读器的认证单元的替换实施例；
[0047]图17示出包括近场固有无序阅读器和远场识别和/或认证阅读器的认证单元的进一步的替换实施例；
[0048]图18示出包括第一近场固有无序阅读器和第二近场识别和/或认证阅读器的认证单元的替换实施例；
[0049]图19A和图19B示出根据本申请的进一步的替换实施例的包括近场固有无序阅读器和远场识别和/或认证阅读器的读取装置；以及
[0050]图20示出包括根据本申请的实施例的认证单元的系统的框图。
【具体实施方式】
[0051]如上所述，在识别、认证和防伪系统中使用一种以上的识别技术以强化保护将是有用的。因此，本申请提供一种单独的集成单元，其包括固有无序型阅读器和用于至少一种其它识别和/或认证特征的阅读器。通过将这两种阅读器置入同一集成电路，能取得效益，例如共享部分光学器件。针对各种应用，可以由更大的主机装置的制造商将包含这样的阅读器和解码所述阅读器提供的信号的电子装置的单个集成单元(本文中称为“扫描模块”)集成到所述更大的主机装置中，而不要求这样的应用特有的主机装置的制造商完全理解、设计或制造用于所述固有无序特征或所述至少一种其它识别和/或认证特征的阅读器。
[0052]鉴于固有无序特征的读取通常是近距离地(典型地在IOcm以下处，更典型地在小于3cm处)完成的，由于特征的尺寸和希望的读取精度，根据本申请的实施例的扫描模块中的第一阅读器能用于近距离处，或(在一些实施例中)所述阅读器与待读取的特征接触。这样的阅读器将被称作“近场”阅读器，因为其在近距离处读取特征，即在读取所述特征的过程中的某一阶段，所述阅读器的至少一部分距离所述特征IOcm以内。
[0053]鉴于其它识别特征(例如条形码或RFID)典型地可在略远的距离(例如对于条形码，典型地在6cm到60cm之间；且对于RFID，根据RFID标签的类型，通常在I米或更远)处读取，根据本申请的实施例的扫描模块中的第二阅读器可以是更远距离的阅读器。这样的阅读器将被称作“远场”阅读器，因为其在更远的距离处读取特征。
[0054]替换地，在一些实施例中，固有无序阅读器和第二阅读器均可以为近场阅读器，所述近场阅读器读取具有预定的非重叠的空间关系的特征。
[0055]使用既具有近场阅读器又具有远场阅读器的实施例允许根据本申请的实施例的读取装置用作例如“正常的”条形码阅读器，在显示这样的额外的安全认证可能有用时，该“正常的”条形码阅读器也能读取基于空间固有无序的认证或防伪特征。例如，如果扫描条形码或RFID标签的用户注意到附着于物体的标签可能已被篡改，根据本申请的实施例，则可以使用包含同一集成扫描模块的阅读器使用基于固有无序的特征来进行复核，所述基于固有无序的特征是更难或实际上不可能篡改或伪造的。
[0056]本申请的第一示例实施例读取固定区域中的基于磁性粒子的随机位置的固有无序特征，使得所述区域以高分辨率拥有这样的磁性粒子的独特样式。如下所示，使用本实施例的标签包括形成磁性指纹区域的可磁化粒子或磁性粒子。
[0057]图1A和图1B分别示出根据本申请的实施例的作为固有无序特征的在要读取的标签102中使用的磁性粒子104 (优选具有高磁矫顽力的)的俯视图和透视图。为获得清楚的磁光信号，应该使用形成磁性指纹区域106的具有高磁通量的高矫顽力磁性材料的粒子104。图1B显示，在本实施例中，磁性粒子104形成夹在基层108和覆盖层110之间的层。基层108和覆盖层110通常由材料薄膜形成，基层108提供对磁性粒子104的支撑，覆盖层110提供抵抗环境和磨损的防护。可用于覆盖层110的最大厚度依赖于磁性粒子104产生的磁场强度(磁场强度本身是例如磁性粒子104的残留磁化强度、其尺寸、磁性粒子104的取向以及磁取向的函数)、粒子之间的距离和尺寸、用于读取磁场的读取元件的敏感度以及所期望的整个系统的分辨率。
[0058]磁性粒子104可以分布在非磁性或弱磁性矩阵材料(例如聚合物材料、金属材料、玻璃材料或陶瓷材料)内。非磁性或弱磁性矩阵材料提供以下中的一种或多种:粒子防护(尤其是对水汽的防护，如果粒子容易受到腐蚀的话)；存在的其它层和粒子之间的凝聚力(即非磁性材料将磁性粒子锁定在位置上——例如一种粘合剂形式)；以及便于将粒子应用于所述基层或覆盖层。此时“磁性粒子104”理解为在适用的情况下包括非磁性或弱磁性矩阵材料。在某些情况下，可能没有特定的基层108，磁性粒子104可以直接与标签底部处的粘合层接触，或者磁性粒子104可以是暴露的。
[0059]磁性粒子104可以包括高矫顽力材料。这样的高矫顽力材料的示例是包括NcUFe和B的钕磁铁。磁性粒子104可以包括铁氧磁(ferrimagnetic)材料、反铁磁材料、铁磁材料或在连续材料内的磁性质变化的域(包括引起可变磁性质的空隙)及其组合。铁磁材料可以选自由以下材料组成的组:MnBi ；CrTe ；EuO ；Cr02 ；MnAs ；Fe ；Ni ；Co ；Gd ；Dy ;Fe、N1、Co、Sm、Gd、Dy及其组合的相应合金和氧化物。
[0060]图2A和图2B示出根据本申请的实施例的具有可以被读取的识别特征的标签102的进一步的示例。由于附加的识别特征提供附加的安全性或信息，因此可采用多项识别 特征。根据本申请的实施例可以被读取的这些附加识别特征中的一些包括但不限于:磁 性条形码、磁性边界、磁性字母数字字符、磁性框标、光学条形码(包括各种产业规范例如 DataMatrix的线性和二维的)、光学框标、光学字母数字字符以及其它可视标记。如进一步 的示例，标签102可包括射频识别(RFID)芯片、安全墨水或全息图。条形码202在图2A中 显示为与磁性指纹区域106重叠。条形码202可以以常规墨水印制，或在一些实施例中可 以使用隐形墨水例如紫外或红外“光学”墨水印制，所述“光学”墨水不能被肉眼在白色光 线下轻易检测到、但能使用适当改造的读取装置或通过用电磁谱的一个或多个具体波长照 亮标签102而被检测到并读取。磁性和光学识别特征可以通过使用多层而相对于扫描区域 被定位在同一位置处，或可以以任何其它预定的相对于彼此的空间关系(包括重叠构形和 非重叠构形)被定位。[0061]图2A显示具有磁性指纹区域106的标签102。二维条形码202与磁性指纹区域 106部分重叠，多个磁性字母数字字符206被定位在二维条形码202的四个角处。注意虽然 磁性指纹区域106在图2A和图2B中示出，但指纹区域106可以处在印制有条形码202的 不透明覆盖层后。因此，用户不一定实际见到指纹区域106。此外，当被放置在标签102的 相同或不同的层上时，磁性和光学特征可以重叠。[0062]图2B显示具有磁性指纹区域106的标签102的另一示例。二维条形码202与磁 性指纹区域106重叠。二维条形码202被边界208包围，第一框标210定位在边界208的 右上角处。第二框标212定位在左上角处，邻近第二框标208。磁性字母数字字符214定位 在边界208附近。[0063]在一些实施例中，读取元件可读取标签102的重叠的光学和磁性特征。重叠以及 类似术语理解为指处于相同的区域、重叠或在彼此上面。标签102的光学和磁性特征可以 在标签102的相同或不同的层上重叠。读取重叠的光学和磁性特征可以允许更小的标签 102。还可以提供磁性和光学特征之间的更精确的相关，因为用作磁性特征的指纹匹配的参 考的光学特征在物理上与磁性特征更接近了。以下说明用于读取光学和磁性特征的集成扫 描模块。在一些实施例中，可以使用集成扫描模块的长程读取部分在一距离处读取标签102 的光学特征，同时可使用集成扫描模块的短程或接触的读取部分读取标签102的磁性特征 (即标签的固有无序特征)。在一些实施例中，至少一些光学特征可以被集成扫描模块的短 程和长程部分读取。[0064]图3A至图3E示出磁性信息和光学信息重叠于其上的示例标签102的各种视图。 在图3A中，标签102可包括:覆盖层110，在其上表面印制有光学条形码(未示出)(本文 中“条形码”视为包括数据矩阵码和其它机器可读的光学信息)；磁性指纹区域106，其为定 位在覆盖层110下的层；以及定位在磁性指纹区域106下的粘合层302。注意仅出于示意 而将光学标记显示为条形码。本图和其它图的以下说明应视为是一般性的，并不仅限于条 形码。[0065]图3B显示标签102的俯视光学视图。可以从标签102的俯视图中见到印制在标 签102的表面上的条形码202的光学信息。[0066]图3C显示标签102的俯视磁性视图。如果用户能摄取标签102的磁性图像，用户 能有效地看“穿”覆盖层110和光学信息202，并“见到”包含在磁性指纹区域106内的磁场或磁性粒子304。[0067]图3D显示合成图像(即彼此叠加的光学和磁性特征)的俯视图。当俯视时可清 除见到，条形码202和磁性粒子304彼此重叠。[0068]当标签102被仅能读取给定区域中的光学或磁性特征的读取元件扫描时，图3E显 示得到的扫描，其中为了说明的目的，扫描磁性指纹区域106的一半，扫描光学条形码202 的另一半。当光学条形码202为数据矩阵码(如所示)或另一二维条形码符号时，仅扫描 所述区域的一半可能不足以完全解释条形码中编码的信息。[0069]根据本申请的实施例，可以使用例如读取条形码的常规方法在一距离处读取所述 光学特征(即条形码202)。例如，LED (发光二极管)或其它光源可以用于照亮条形码202， 并且可以将条形码202的图像投射到电荷稱合器件(charge-coupled device, CCD)或互补 金属氧化物半导体(complementary metal-oxi de-semi conductor, CMOS)图像传感器上。 然后可以解析来自所述图像传感器的图像，以读取存储在条形码中的信息。这种或其它种 类的条形码阅读器在领域中是已知的，并且可在根据本申请的实施例的集成扫描模块的一 部分中使用任何远场条形码读取技术。这种条形码阅读器一般适于读取:多个一维条形码 码制(symbology)，包括(但不限于):EAN/UPC、RSS、编码 39、编码 128、UCC/EAN128、ISBN、 ISBT、交织(Interleaved)、矩阵(Matrix)、工业和规范(Industrial and Standard) 5 之 2、 条形码(Codabar)、编码93/931、编码11、MS1、Plessey、Telepen和邮政编码；以及二维条 形码码制，包括(但不限于):数据矩阵(Data Matrix)、PDF417、Micro PDF417、Maxicode、 QR、Aztec 以及 ΕΑΝ.UCC 复合体。[0070]图4显示用于读取如图1至图3中示出的标签的磁性特征(即固有无序特征)的 示例读取元件402的横截面视图。将理解，参考图4所述的读取元件402是为了解释读取 所述磁性特征的过程。以下显示并描述这样的读取元件的更加紧凑的设计，所述读取元件 与根据本申请的实施例的至少用于第二识别或认证特征的读取元件一起组合为集成认证单元。[0071]图4中的读取元件402包括光学处理单元404和磁光衬底406。光学处理单元404 包括多个组成部分，所述组成部分包括光源408、两个偏振器410和412、分束器414、透镜系 统416 (虽然图4中仅示出了一个透镜，但将理解，一般而言，可以使用一系列透镜元件，以 实现良好品质的图像)以及光学检测器418 (例如CCD或CMOS图像传感器)。[0072]针对图4显示并描述的构形仅用于示意，并且所述构形可以变化。例如，透镜系统 416和偏振器412的定位可以互换，或偏振器412可以被放置在透镜系统416内。此外，透 镜系统416内的一些透镜可以被定位在分束器414前面，或分束器414可以位于透镜系统 416中的系列透镜内。此外，如果光源408发射偏振光线，则可能仅需要一个偏振器，或例如 可以使用一个与偏振分束器组合起来的偏振器。[0073]磁光衬底406包括光学透明衬底420和多个磁光涂层，例如第一涂覆层422、第二 涂覆层424和保护层426。可以有各种适合的设置。例如，如在美国专利号5，920，538中所公 开的，光学透明衬底420可以是诸如可以进一步包含其它组成部分例如钪(scandium)的钆 嫁石槽石(gadolinium gallium garnet)的单晶石槽石(mono-crystalIine garnet)，所述 第一涂覆层或磁光薄膜422可以是包括例如铁氧体石槽石(ferrite-garnet)薄膜的法拉 第旋转器，所述第二涂覆层或反射层424可以为包括例如礼铁氧体(gadolinium ferrite)的克尔旋转器，并且可以用反射或透明保护层426进一步涂覆第二涂覆层424。
[0074]光源408可以为偏振源或非偏振源。偏振源的一些示例包括某些类型的激光器，非偏振光源的一些示例包括发光二极管(light emitting diode,LED)。此外,光源408可以是单色的，尽管其它可选方案例如白色光源也可以是适合的。来自光源408的光线通过第一偏振器410，然后入射到分束器414上。所述光线的相当大的部分被分束器414朝磁光衬底406反射。该光线的至少一部分被一个或多个磁光涂层422、424和426反射，并向分束器414折回。在抵达光学检测器418之前，所述光线的相当大的部分通过分束器414，穿过透镜系统416和第二偏振器412行进，光学检测器418捕获代表在磁光涂覆层422、424和426处存在的磁场的图像。注意尽管在图4中光路一般以箭头代表，但这并不意味着光线仅沿该单个路径行进。一般而言，光线可以在这样的区域上，所述区域的宽度足以成像磁光衬底406的希望的区域。进一步注意，第二偏振器412相对于入射光线的偏振被转动(在图4中“入射光线的偏振”是指刚通过第一偏振器410之后的光线的偏振)。可以相对于入射光线的偏振来调谐第二偏振器148 (或反之)，以根据被测量的磁场来确保最大图像对比度。注意当使用偏振源时，仅需要一个偏振器。
[0075]本文中所有图像均不是按比例的。例如，较之其它图，图4(以及其它图)中示出的磁光衬底通常被加厚，以允许各种涂覆层的清楚划界。
[0076]保护层426用于保护所述第一涂覆层或磁光薄膜422和所述第二涂覆层或反射层424不受任何损害。保护层426可以是硬而薄的涂层例如类金刚石碳(diamond likecarbon, DLC)或四面体无定形碳(tetrahedral amorphous carbon, ta_C),或可以是透明的，例如氧化铝(A1203)，但不限于此。根据所选材料及其内部应力，保护层426的厚度在几个纳米至几个微米的范围内，但不限于此。
[0077]光学处理单元404中的组成部分和磁光衬底406中的层设置可以具有相对于彼此固定的空间关系。这是指，至少主要光学组成部分(例如光学检测器418、透镜系统416、偏振器410和412、分束器414以及磁光衬底406)均相对于彼此固定，使得它们可以被视为形成固体组件，即读取元件402。
[0078]读取元件402可以使用标签102的磁光读取，其中光线被磁光衬底406在读取元件402内内部地反射。这是指，用于解析磁场的光线不反射出标签102的表面。如果是这样，因为磁光衬底406仅允许极少或不允许光线通过，则处在标签102表面上的光学信息就不能被读取。
[0079]替换地，至少一些光线通过第一涂覆层422、第二涂覆层424和保护层426。假设标签102的表面是充分地反射性的，则光线还将自标签102表面的至少一些部分被反射，并折回通过读取元件402，以被光学检测器150捕获。即，至少一部分光线自标签102表面被反射，并且不在读取元件402内被内部地反射。假设标签102的至少一部分是充分地反射性的，则光学检测器150将检测被磁性特征和光学特征改变的光线的组合。
[0080]可以使用进一步的替换的设置用相同的读取元件读取磁性以及光学特征。例如，可以使用用于解释条形码和磁性特征的不同波长的光线。如果所述磁光衬底优先在绿色域中工作，则可以使用该域读取所述磁性信息，同时红色域例如可以被用于解释所述光学信息。可以通过在所述读取元件中使用两个不同光源(例如绿色光源被偏振，而红色光源未被偏振)而进一步改善这种系统。此外，可以使用波长选择性的第二涂覆层424，诸如分色或介电反射镜。分色和介电反射镜是薄的薄膜反射镜，其反射所选(或一范围的)波长的光线，同时允许其它波长透射通过所述反射镜。因此，第二涂覆层424可以包括反射绿色光线、但允许红色光线透射的波长选择性的反射镜。该构形允许所述图像的红色域为光学图像，同时绿色域为所述磁性特征的图像。
[0081]现在参考图5描述根据本申请的实施例的集成认证单元500的第一示意性实施例。光学处理单元(例如CMOS图像传感器)520安装在印制电路板(printed circuitboard，PCB) 510上。分束器540在与所述成像的表面成45°处安装在光学处理单元520前面。自上方通过分束器540的光线来自设计为获取远程物体或表面的光学图像的光学器件。这些光学器件包括一系列透镜元件570、571和572以及小孔560。优选所述远程物体或表面由发光元件550和551照亮(这些发光元件可以例如是发光二极管，即“LED”)。
[0082]被分束器540朝光学处理单元520反射的光线来自设计为自接触或贴近磁光衬底580的物体或表面获取(例如可以包含条形码信息、框标等的)磁性和光学信息的认证单元500的磁光/光学成像部分。所述认证单元的该部分包括处在(可为LED的)发光元件553前面的第一偏振器590 ;还可以包括第二发光兀件552 (其可为与发光兀件553波长不同的LED)。反射镜表面545 (可替换地为棱镜的)用于再投射光线。所述认证单元500的该部分还包括一系列透镜兀件573、574和575以及小孔561。还有第二偏振器591和磁光衬底580。此外，认证单元500具有保护性外壳530，外壳530保护该外壳的各个组成部分，同时确保使至少一些所述组成部分保持相对于彼此基本固定的空间关系。
[0083]注意分束器540可以是任何类型的分束器，例如平板分束器或立方分束器。替换地，分束器540可以被可切换反射镜取代，并可使用可切换反射镜、分束器、电子快门，棱镜等的各种组合获得相似的效应。该构形使认证单元500能远程地读取光学信息(例如条形码)，并还能贴近或接触磁光衬底580读取磁性/光学信息(即固有无序特征)。
[0084]此外，在图5和随后的说明中，构思了磁光衬底580的外表面可以涂覆各种层，包括法拉第旋转层、保护层和反射镜层。反射镜层可以是分色(或介电)反射镜层，使得一范围的波长的光线能通过所述涂层，同时另一范围的波长被所述涂层反射。例如，所述分色反射镜涂层可以选为基本透射波长长于?590nm的光线(例如橘红色/红色光线)，同时基本反射波长低于?590nm的光线(例如黄色/绿色/蓝色/紫色光线)。通过控制自发光元件552和553发射的光线，该分色反射镜涂层能同时提供同一衬底的干净的磁性和光学图像。例如，如果发光元件552 (优选其前面不具有偏振器)选择为红色(即高于?590nm的波长)，则该无偏振红色光线将通过所述分色反射镜，并被所述磁光衬底前面的标签或表面反射。该反射光线将再次通过分色反射镜，并被投射至光学处理单元520。因此，(自该光学路径)照射光学处理单元520的红色光线将仅包含关于在磁光衬底580前面的表面或物体的光学信息。如果发光兀件553被选为发射(波长小于?590nm的)绿色光线,则该绿色光线将被偏振器590偏振，并将被所述分色反射镜层反射。因此，照射光学处理单元520的该反射绿色光线将不携带关于在磁光衬底580前面的表面或物体的任何光学信息。相反，照射光学处理单元520的绿色光线携带关于在磁光衬底180前面的表面或物体的磁性信息。
[0085]通过相对于偏振器590的旋转来旋转偏振器591的偏振角而强化该“信息”。例如，让我们假定理想的情况，其中如果在该点处存在强局域磁北场，则所述磁光衬底将所述反射绿色光线顺时针局域地旋转5°，但如果存在强局域磁南场，则所述磁光衬底将所述反 射绿色光线逆时针局域地旋转5°。如果不存在局域磁场，则反射绿色光线保持其偏振角 并且不转动。假设例如偏振器591的偏振角相对于偏振器590顺时针转动85°。如果不 存在磁场，则照射偏振器591的反射绿色光线将在自偏振器591的偏振角85°处偏振，因 此将几乎没有光线通过。但如果有局域南场，则所述反射绿色光线会被逆时针转动5° ;因 此当照射偏振器591时，所述反射绿色光线将在与偏振器591成90°处偏振。这意味着即 便有也仅有极少光线会通过。但如果局域北场存在，则所述反射绿色光线将会顺时针转动 5° ;当照射偏振器591时，所述反射绿色光线因此将会仅在自偏振器591的偏振方向80° 处偏振。因此，北磁场将会显现为光学处理单元520摄取的图像上的亮斑，南磁场将会显现 为局域暗色/黑色区域，非磁性区域将会显现为暗色(但并不非常黑)的背景。使用这种 构形，所述反射绿色光线可以用于获取来自与磁光衬底580接触或贴近的表面或衬底的磁 性信息。[0086]注意某些光学处理单元例如CMOS传感器非常适于将所述图像分裂为红色、绿色 和蓝色组成部分，因为所述光学处理单元的表面是单个红色、绿色和蓝色光线传感器的阵 列。因此以这样的CMOS传感器摄取的图像被固有地分裂为所述图像的各种红色、绿色和蓝 色组成部分(实际上，来自这样的传感器的全色图像多少是这三个组成部分的人为组合)。 因此，如果将CMOS传感器用于光学处理单元520，则缘于CMOS传感器的性质，来自红色光线 和绿色光线的图像是自动地分裂的。应理解，自CMOS被测量的红色、绿色和蓝色信号不一 定分别是各红色、绿色和蓝色光线组成部分的纯粹表征，可能需要一些数学减法/归一化 步骤。这些技术是熟知的，因为该效应是许多CMOS传感器中固有的，所以其制造商典型地 提供如何实现这一点的记录文档。[0087]但以上可能发生的一个问题是来自两个不同光路的信号之间的串音(一个光路 适用于光学地成像远程表面和物体，另一个光路适用于成像在磁光衬底580前面的磁性/ 光学表面和物体)。该问题能以各种方式得到解决，包括以下相对于替换的实施例讨论的一 些方式。应对该问题的方式包括例如当希望读取远程光学表面或物体时，使发光元件550 和551发射绿色光线，使发光元件552和553关闭。此时，假设磁光衬底580涂覆有以上所 述的分色反射镜层，则基本所有抵达光学处理单元520的绿色光线都将来自希望的远程成 像光学路径。此时为了成像所述衬底，可以忽略红色和其它光线，因为其将包含来自包含 磁光衬底180的光学路径的串音。当希望获取来自包括所述磁光学衬底的光学路径的信息 时，则可以关闭发光元件550和551，并可以(同时或相继地)使用发光元件552和553照 射在磁光衬底580前面的表面/物体。快门(图5中未不出)可以用于关闭小孔560。替 换地，如前所述，分束器540实际上可以为被激活为变得完全反射性的可切换反射镜。[0088]注意在图5和其它图示中，各种非关键组成部分被故意地略去，以有助于关键组 成部分的清楚描述。图5中故意地省去的组成部分的示例为使印制电路板510能与封装认 证单元500的装置中的另一母板(mother board)通信的柔性电路/电缆。还可以对设计 作各种变型。例如，尽管发光元件550、551、552和553被显示为单个发光元件，但应理解， 可以使用多个发光元件取代这些发光元件中的每一个。此外还可以使用不同类型的照明器 (例如环形照明器)。此外，可以使用(例如示出在图7A和图7B中的)离轴设计，或其它 离轴照明器，从而不需要再使用分束器540。[0089]图6A和6B显示认证单元600的另一示例实施例，能远程地读取光学信息(例如条 形码)，并能在与磁光衬底580贴近或接触处读取磁性/光学信息。在该实施例中，缺少反 射镜545 (图5中所示)，因此用于读取远程光学信息和接触/贴近的磁性/光学信息的光 学路径彼此成90°。认证单元600进一步包括外部外壳630、弹簧610和传感器元件620。[0090]在图6A中，在标准位置上示出所述认证单元，即弹簧元件610伸长，保护性外壳 530及其内包含物被弹簧610自传感器元件620推离。在该位置上，设计为获取远程物体 或表面的光学图像的光学器件(其包括如参照图5所述的相同的透镜元件和发光元件等) 是在成像远程物体/表面的位置上。如图6A中可见，在该位置中小孔560和发光元件550、 551与在外部外壳630中的孔或缝隙对齐。这允许对远程物体或表面作照明和成像。[0091]图6B显示认证单元600被向标签640推。标签640包括至少一组磁性或可自其 得到磁性信号的识别特征。标签640附着于贵重物体650。当认证单元600被向标签640 推时，弹簧610压缩，直至最终具有足够的推力，传感器620由于贴近或接触外壳530而被 激活。传感器元件620可以是任何种类的贴近或接触传感器、开关或接触按钮，例如接触外 壳530时被激活的按钮。如果传感器元件620不是机械或按键的"贴近传感器"，而是传 感外壳530的距离的电子贴近传感器，则可将传感器元件620设定为当外壳抵达距离传感 器元件620的某个预定距离时则被激活。此时，用于成像远程表面或物体的光学器件被外 部外壳630阻挡。如可见，小孔560及发光元件550和551被外部外壳630阻挡。因此，在 该位置中，基本所有抵达光学处理单元520的光线均来自设计为获取来自与磁光衬底580 接触或贴近的物体或表面的磁性/光学信息的光学器件。[0092]图7A和7B显示认证单元700的另一示例实施例。如图7A中所示,该单元利用离 轴光学设计，其中用于读取接触/贴近磁性/光学信息的光学路径与磁光衬底580和前透 镜元件573、574的轴线不一致。在图7B中示出用于自磁光衬底580向光学处理单元520 反射的光线的示意性光学路径710。如可见，用于远程光学成像(光线通过小孔560)的光 学路径与用于读取接触/贴近磁性/光学信息的光学路径成锐角地设置。图7中所示构形 可以以各种方式做变型。例如，可以利用快门、可切换反射镜等，以确保远程成像系统和贴 近成像系统之间基本没有串音。此外，可以做不同锐角或其它变型。[0093]图8显示认证单元800的进一步示例实施例，其使用两个光学处理单元802和 804 (可以为例如CMOS图像传感器)，以在同一集成单元中读取近场和远场认证和/或识别 特征。认证单元800进一步包括在近场和远场光学路径中的透镜806和808，和仅在远场 光学路径中的透镜810和812。分束器814 (其可以可选地为可切换分束器或可切换反射 镜)将光线投射至用于近场(即固有无序特征)的读取的光学处理单元802 (并通过偏振 器816)以及用于远场读取识别或认证特征(例如条形码)的光学处理单元804。[0094]当认证单元800用于近场读取光学和磁性特征时，发光元件552和553可以被打 开，并且发光兀件550和551可以被关闭。来自发光兀件553的光线通过偏振器590,并携 带着磁光衬底580附近的磁性特征的信息被磁光衬底580 (其包括如上所述的分色或介电 反射镜层)反射。该反射光线的至少一部分通过分束器814，然后通过偏振器816，以被光 学处理单元802读取。来自发光元件552的光线通过磁光衬底580，并自被读取的标签或物 体的表面被反射。该光线的至少一部分通过分束器814，然后通过偏振器816，并也被光学 处理单元802读取。图示中许多组成部分的位置仅是为了方便和清楚。例如偏振器816示出为附着于光学处理单元802前表面处，但任何光学器件技术人员会清楚，该位置不一定是偏振器816的最佳位置，因为所述偏振器上的任何缺陷或划痕均会被光学处理单元锐利地成像。留出一些间隙可以是更好的解决方案，但更难清楚地示出。
[0095]当认证单元800用于远场读取时，发光元件550和551可以被打开，发光元件552和553可以被关闭。光线自在一距离处被读取的特征(例如条形码)被反射，并通过磁光衬底580。该光线的至少一部分被分束器814反射，并通过透镜810和812，以被光学处理单元804读取。
[0096]图9A和9B显示认证单元900的进一步的实施例，其中分色反射镜902和903以及反射镜905和907将来自远场读取的光线沿光学路径901 (如图9A中所示)投射，并将来自近场读取的光线沿光学路径920 (如图9B中所示)投射。
[0097]当认证单元900用于远场读取时，如图9A中所示，发光元件550和551可以被打开，发光元件552和553可以被关闭。分色反射镜902和903配置为使得它们允许来自发光元件550和551的光线通过(以投射到光学处理单元910上)，同时反射来自发光元件552和553的光线。
[0098]当认证单元900用于近场读取时，如图9B中所示，发光元件552和553可以被打开，发光兀件550和551可以被关闭。来自发光兀件552和553的光线自磁光衬底580的分色或反射层反射出，并被分色反射镜902反射，以在被反射镜905和907和分色反射镜903投射到光学处理单元910之前，通过透镜系统575和偏振器591。
[0099]尽管在图9A和9B中示出的实施例中，在磁光衬底580中示出了可选的小孔560，但将会认识到，通过在磁光衬底580中使用分色反射镜层，特定波长的光线可以在远场读取期间通过磁光衬底560，可以没有小孔560。应理解，图9A和9B的实施例为示例，并可以以各种方式做变型，和/或与参考其它实施例所述的元件组合。
[0100]还可以使用机械装置，以在近场读取固有无序特征和远场读取其它特征之间切换。图1OA和IOB显示认证单元1000的实施例，其中透镜系统1002的位置确定所述系统是用于近场读取还是远场读取。
[0101]当认证单元1000用于远场读取时，如图1OA中所示，发光元件550和551可以被打开，发光元件552和553可以被关闭。透镜系统1002可以机械地被定位在距离磁光衬底580相对较远的位置处。透镜系统1002的位置可以被预定，以允许在预定的距离处远场扫描，或在一范围内可调，以允许所述系统聚焦在用于远场扫描的一系列距离处。此外，自动聚焦系统(未被示出)可以用于确定在远场扫描期间透镜系统1002的适合位置。通过透镜系统1002的光线被第二透镜系统1004聚焦到光学处理单元1010上。
[0102]当认证单元1000用于近场读取时，如图1OB中所示，发光元件552和553可以被打开，发光元件550和551可以被关闭。透镜系统1002可以被机械地定位在距离磁光衬底580相对较近的位置处，使得自磁光衬底580被反射的光线(即携带着磁光衬底580附近的磁场信息的光线)，以及自磁光衬底580附近的或与磁光衬底580接触的物体被反射的光线被适当地聚焦到光学处理单元1010上。
[0103]图1lA和IlB显示光束1102和1104通过如以上参考图1OA和IOB所述的认证1000的透镜系统1002和1004的路径。图1lA和IlB仅显示相关的光学元件，光束聚焦到其上的光学处理单元1010和用于近场读取的光束聚焦到其上的磁光衬底580 (如图1OB和IlB中所示)。如图1lA中可见，当远场读取发生时，透镜系统1002在距离磁光学衬底580 相对较远的位置处，并将光束1102在一距离处(图中仅示出自通过磁光衬底580)聚焦到 光学处理单元1010上。在图1lB中，当系统配置为用于近场读取时，透镜系统1002被定位 在距离磁光衬底580相对较近处,并可以将光束1104自磁光衬底580聚焦到光学处理单兀 1010 上。[0104]如图12A和12B中所示实施例中可见，还可以使用其它机械装置。在图12A中显示 的认证单元1200中，使用电动机械组成部分例如螺线管或马达来改变光学处理单元1220 的位置。光学处理单元1220安装在PCB510上，而PCB510安装在移动结构1202上。螺线 管1204在光学处理单元1220用于近场读取固有无序特征的位置和光学处理单元1220用 于远场读取另一特征(例如条形码)的位置之间、在滑动侧面轮廓1206内移动所述移动结 构1202。检测器开关1208和1210可以用于确定光学处理单元1220的位置，并在光学处理 单元1220在适当的位置上时停止螺线管1204。可以激活螺线管1204，以例如基于所述扫 描装置上的扫描触发按钮或基于所述扫描装置上的模式选择而在用于读取远场特征的位 置以及用于读取近场固有无序特征的位置之间移动所述光学处理单元。[0105]如图12A中所示，当用于近场读取固有无序特征时，光学处理单元1220(安装在 PCB510上)在允许其近距离读取固有无序特征的位置上。图12B显示处于允许光学处理单 元1220用于读取远场特征(例如条形码)的位置上的光学处理单元1220。[0106]图13A至图13D显示另一实施例，其中使用旋转移动来定位用于在光学处理单元 1320上近场或远场扫描的光学设置。如图13A和13B中所示，认证单元1300的近场部分 1302和远场部分1304配备在可转体1306上。可转体1306由步进马达1308和齿轮组1310 转动。如图13A和13B中所示，对于固有无序特征的近场扫描，使近场部分1302转动到光 学处理单元1320上。如图13B中所示的检测器开关1312可以用于确定所述装置的“本来 (home) ” 位置。[0107]如图13C和13D中所示，对于例如条形码的远场扫描，远场部分1304可以转动到 光学处理单元1320上方的位置上。步进马达1308可以用于控制旋转可转体1306，以将远 场部分1304定位在光学处理单兀1320上方的正确位置处。[0108]如以上所述各示例实施例中可见，基于固有无序的近场阅读器(在这些示例中为 用于读取磁性特征的阅读器)与用于另一类型的特征的远场阅读器(例如光学条形码阅读 器)被组合在同一集成扫描模块内。通过将两个阅读器放置在同一集成模块内，可以共享 两个阅读器均具有的各种部件，例如参考图5-7、图9、图12和图13所述的实施例中的光学 处理单元520，和/或图8的实施例中的光学路径的部分。进一步地，至少包含固有无序阅 读器和用于另一认证或识别特征的第二阅读器的集成扫描模块提供方便的单元，以可以容 易地集成为设计用于所述应用的其它装置的形式包含了基本所有的用于各种各样的应用 的认证/识别读取能力。[0109]除参考以上示例实施例所述的组成部分外，附加的电子装置可以用于接收来自光 学处理单元的信号并输出指示例如编码在条形码或固有无序特征中的数据的信号。如图 14A和14B中所示，在一些实施例中，集成扫描模块1400可以包括认证单元1402(例如参考 图5-13所述的认证单元)和包括电子组成部分的PCB1404，所述电子组成部分用于控制认 证单元1402,并解码和传达被认证单元1402接收的信号。在这些示例实施例中，PCB1404包括微控制器1406、存储器1408和接口 1410。存储器1408和接口 1410通过总线(未示出)连接到微控制器1406上。存储器1408能存储可被微控制器1406执行的指令，以及自认证单元1402接收的数据和用于在解码或与外部装置通信期间使用的数据。接口 1410可以例如为具有明确定义的通信协议的标准通信接口，例如RS232接口、USB接口或I2C接口。接口 1410用于与外部装置通信，其中所述扫描模块1400被集成到所述外部装置中。在一些实施例中，可以通过接口 1410提供用于扫描模块1400的电力。在其它实施例中，可以通过单独的电源连接器(未示出)向扫描模块1400提供电力。
[0110]如图14A中所示，认证单元1402可以直接地连接到PCB1404上，以形成完整的集成扫描模块。替换地，如图14B中所示，认证单元1402可以通过电缆1412连接到上PCB1404。电缆1412在中图14B示出为带状电缆，不过应理解，也可以使用包括柔性电缆或柔性电路的其它类型的电缆。替换地，可以以其它方式连接认证单元1402和PCB1404，例如,通过在与认证单元1402相关的PCB或用于球形网格(ball-grid)阵列的PCB1404上提供焊盘(未示出)，或提供其它已知的要在认证单元1402和PCB1404之间形成的连接。
[0111]图15示出利用包括根据本申请的实施例的扫描模块的读取装置1504的防伪系统1500的整体视图。注意，尽管这里示出的系统1500显示了通过移动装置1506(例如移动电话)或计算机1510与数据服务器1508通信的基本的读取装置1504，但也构思了读取装置1504本身可以更加精细，并可以例如通过下述方法与数据库或数据服务器1508通信；所述方法例如是使用数据电缆、局域网，蓝牙，W1-F1、用于微波接入的全球互操作性(Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX)技术，或甚至包括使用内置通用分组无线服务(General Packet Radio Service, GPRS)芯片或3G/通用移动电信系统(UniversalMobile Telecommunication System,UMTS)芯片，以使读取装置 1504 本身作为移动电话装置，以与数据服务器1508通信。尽管数据服务器1508示为一个计算机，但也理解，数据服务器1508实际上可以是其可以或不一定通过路由器或路由协议联结的一系列计算机或服务器，因此构思了存储数据和处理进来的认证信号的任何适合的方法。读取装置1504还可以包括用于与用户直接通信的方法，例如屏幕和键盘，其可以允许用户在读取装置1504本身上读取和输入信息。防伪系统1500可以包括至少一个标签1502、读取装置1504、移动装置1506或计算机1510 (如果读取装置1504和数据服务器1508之间不存在直接通信装置)、和远程数据服务器1508。各标签1502包括至少两组识别特征，包括一个固有无序特征，例如:磁性或可磁化粒子的无序阵列，随机分布标签或微条形码，可以读取纸张纤维的构形的区域，具有随机分布的气泡的一片透明聚合物，或另一固有无序特征。所述标签还包括至少一个其它识别特征，例如:条形码、光学可读序列号、全息图、RFID标签或磁条。
[0112]如图15中所示的示例识别特征包括形成磁性指纹区域1512的磁性或可磁化粒子的无序阵列，以及条形码。各标签1502附着于要被识别的物体或贵重物1562。读取装置1504 一般用于在一距离处读取标签1502上的条形码。如果显示标签1502所附着的物体1562可能为伪造的，或标签1502曾被改变或篡改，则可以贴近或接触标签1502使用读取装置1504，以读取磁性指纹区域来核验标签1502。标签1502的固有无序特征较之其它特征(例如条形码)一般更难于伪造、改变或篡改。
[0113]读取装置1504能将自读取所述两种识别特征或其中之一所产生的信号发送至移动装置1506或计算机1510。可以通过无线连接或有线连接将来自读取装置1504的加密 信号向外发送至移动装置1506或计算机1510。无线连接的一些示例包括蓝牙和W1-Fi，有 线连接的一些示例包括推荐标准232 (Recommended Standard232, RS232)和通用串行总线 (UniversalSerialBus, USB)。计算机1510可以是个人计算机、工作站、笔记本电脑或掌上 电脑。移动装置1506可以例如为移动(手机)电话或个人数字助理(PDA)。移动装置1506 或计算机1510可以通过互联网连接到远程数据服务器1508上。可以例如使用3G/UTMS技 术或GPRS通过局域网来连接移动装置1506。[0114]在申请的一些实施例中，所述扫描模块中有一定程度的内置智能(例如基于被微 控制器执行的编程代码)，这允许根据读取操作的顺序以不同方式处理自所述识别特征读 取的所述信号。例如，假定标签具有两组识别特征，其中第一组识别特征包括无序材料，第 二组识别特征包括条形码。进一步假定，标准读取程序是用户将读取元件推向所述标签，使 得所述装置或认证单元传感(例如通过压力开关/传感器)自己应该开始读取来自所述第 一组识别特征的信号。然后，用户通过按压所述阅读器上的开关并将所述阅读器在适于读 取条形码的距离处指向所述标签，而扫描所述条形码。如果以上述顺序使用所述阅读器，且 用于读取条形码的开关在读取来自第一组识别特征的信号的一秒内被按下，则所述扫描模 块可以将自所述第一组识别特征得到的信号与自条形码(即所述第二组识别特征)得到 的信号联结。这样，所述扫描模块能将所述第一组识别特征与印制在所述标签上的条形码 号码联结。所述扫描模块将该组合信息传达给集成有所述扫描模块的读取装置，而所述读 取装置将所述信息发送给远程服务器，所述远程服务器能自其数据库核验出(通过使用所 述标签的条形码号码作为主要检索关键词)自第一组识别特征得到的信号与在之前的(参 考)读取中针对该标签读取的信号是一致的。PCT申请W02009/105040提供了示例，显示来 自第一组识别特征的信号可如何与来自第二组识别特征的信号一起使用，以及可以作为标 志被存储在远程数据库内，以及这些标志可如何被用于认证目的的检索和匹配。[0115]继续上述示例，如果使用的顺序与以上所述的不同在于，用户首先不试图读取所 述第一组识别特征，而是首先按下用于条形码读取的按钮，则所述扫描模块的内置智能把 所述读取当作独立的条形码读取，而不期待读取来自所述第一组识别特征的信号。然后，将 携带有标识(例如不同的标头)的所述数据发送给所述读取装置，所述标识指示所述数据 将被不同地处理(例如条形码号码被展示给用户)而不传达任何信息给附加的装置。[0116]在扫描模块的内置智能的另一实施例中，所述扫描模块基本同时读取所述两组识 别特征。扫描模块中的内置智能确定何时成功获取来自识别特征组的信号(例如对于条形 码，可以是确定何时自条形码信号成功解码出号码)。如果在预定时间未解码出条形码号 码，则扫描模块推断不存在所述第二组识别特征(该示例中的条形码)。所述内置智能配置 为使得所述扫描模块评估来自第一组识别特征的信号强度，并在所述信号强度超出视为成 功读取和识别以待进一步处理的预设阈值时，才会处理该信号。类似地，扫描模块的内置智 能评估来自第二组识别特征的信号强度，并在所述信号强度超出视为成功读取和识别以待 进一步处理的预设阈值时，才会处理该信号。例如，如果确定两组识别特征均存在，则可以 一并处理。[0117]在另一实施例中，只要检测和识别出第一组识别特征存在，则例如提示用户确认 的确仅第一组识别特征存在。如果确认，则发送所述信号至用于进一步处理的附加的装置(例如所述附加的装置可以是远程服务器和数据库，其将所述信号与所述数据库内存在的所有信号做匹配)。
[0118]在操作模式的另一实施例中，提示用户通过所述装置上的键盘手动输入号码(与第一组识别特征相关)，其中所述号码用作主要关键词，来检索远程数据库中的数据，以便找出匹配标志。如果用户不确认仅第一组识别特征存在，则所述系统/扫描模块立即重置以便再次扫描。
[0119]在操作模式的另一实施例中，只要条形码存在，则系统使用报警装置(例如哔哔声)，以通知用户条形码被成功读取，且条形码号码可以被传达给附加的装置进行存储或处理。
[0120]上述非限制性的实施例示出改编和利用扫描模块的内置智能以使用来自多组识别特征的信号来执行操作的一些模式。要理解，可以为扫描模块中的内置智能配备多种预设值，以响应操作要求(可以例如通过配置文件在开机时限定这样的设定值，或可以被传达给所述装置，而所述装置通过由用户设定的拨动开关而被指令哪种设定值是适合的)。类似地，所述装置配备有内置智能，以与和扫描模块相关的附加的装置可操作地联结，以读取和识别来自标识组的信号。
[0121]尽管上述示例强调了需要匹配所述标志的数据被存储在远程数据库中的情况，其它配置也是可能的。例如所述扫描模块可以具有足够的内存，以存储至少一些参考标志或数据，以便在所述认证单元本身内处理读取标志的匹配。本文中，术语“闭合回路”系统描述不需要为了发生匹配而将来自自第一组识别特征得到的信号的数据传达给附加的装置的任何系统(例如以上所述的系统)。换言之，在闭合回路系统中，匹配发生在扫描模块内(在一些实施例中，甚至在所述认证单元内)，或所述装置内。另一闭合回路系统的示例是所述扫描模块适用于能自外部存储器装置例如安全数字记忆卡(也称为SD卡或SD记忆卡)读取标志匹配信息，所述外部存储器装置被插入到所述扫描模块或读取装置内的插槽中，使得所述扫描模块能获取所需的数据或被传递所需的数据。替换地，所述装置本身可以配备有足够的存储空间，以将该信息传递给所述扫描模块。又一替换方案用于使读取装置能完成所述匹配，此时获得的数据被自所述扫描模块传递给所述读取装置以便进行匹配。
[0122]闭合回路系统的又一示例是匹配必需的信息被存储在所述识别特征之一本身内。例如，足够大的数据矩阵条形码能存储相当多的信息，其中部分信息可以是用于匹配自与数据矩阵码相关的同一标签或物体相关的第一组识别特征得到的标志的加密数据。例如RFID标签也适用于存储这样的数据并按照匹配所需而提供给所述扫描模块或装置。
[0123]如上所述，本申请的实施例可以使用在集成扫描模块内组合起来的各种各样的近场和远场阅读器。图16显示一个这样的附加的组合。图16的认证单元1600包括类似于以上参考图8所述的阅读器的用于读取光学和磁性特征的近场阅读器1602。与参考图8示出的阅读器不同，阅读器1602不包括用于远场照明的发光元件或分束器，因为没有与远场阅读器共享的光学路径。但阅读器1602的确包括发光兀件1652和1653、配备在发光兀件1653前面的偏振器1690、透镜1606和1608、磁光衬底1680、小孔1661、第二偏振器1616和光学处理单元1618。这些部件以类似于图8中示出的方式设置，并以与认证单元1600用作近场阅读器时类似的方式操作，以读取磁性固有无序特征。
[0124]认证单元1600中的第二阅读器为RFID阅读器1604。RFID阅读器1604包含在包括近场阅读器1602的同一外壳1650中。RFID阅读器1604包括用于在一距离处读取RFID 标签的已知的电路(未示出)。RFID阅读器1604可以连接到天线(未示出)上。[0125]当在单个单元例如认证单元1600中使用光学阅读器和非光学阅读器的组合时， 一般不可能在所述阅读器之间共享光学组成部分，因为所述阅读器之一(即RFID阅读器 1604)并不使用光学组成部分。但这样的组合仍能共享用于解码信号的扫描模块的电子组 成部分(见以上图14A和14B)以及共同的外壳。此外，这样的组合可以提供相似的便于将 所述组合单元集成到应用特定的读取装置中的益处，以及相似的认证益处，因为当基于远 场读取的识别或真实性有任何问题时，则可以读取固有无序特征，以认证标签或物体。[0126]本申请的实施例还包括具有用于读取固有无序特征的各种近场阅读器的实施例。 例如，图17显示包括近场阅读器1702的认证单元1700 ;如例如在转让给法国Montauben, SA的Novatec的美国专利7，380, 128中所述，近场阅读器1702读取一片透明聚合物内(“气 泡标签”)的随机分布气泡的样式。如在美国专利7，380，128中更详细地描述的，所述阅读 器可以包括穹窿形部分1720，穹窿形部分1720包括配备在穹窿形部分1720的周边上的发 光元件1722和1724。当读取气泡标签时，点亮发光元件1722和1724，以提供漫射照明，这 提供气泡的轮廓的图像。之后马上摄取另一图像，其中仅点亮发光元件1724，而发光元件 1722不亮，以给出提供气泡阴影的图像的直接照明。然后可以解析这些图像，以提供独特的 识别和/或认证信息。[0127]在图17中示出的实施例中，上述包括气泡标签的图像的光线通过透镜系统1725， 并被反射镜1726向分束器1744反射，分束器1744将所述光线的至少一部分投射至光学处 理单元1742，光学处理单元1742读取气泡标签的图像。光学处理单元1742与集成到认证 单元1700中的用于在一距离处读取条形码的第二阅读器1704共享。[0128]第二阅读器1704类似于以上参考图5所述的远场条形码阅读器。其包括发光元 件1746和1748和透镜系统1750。当读取条形码时，条形码被发光元件1746和1748照亮。 自条形码反射的光线通过透镜系统1750，且所述光线的至少一部分通过分束器1744，被光 学处理单元1742读取。[0129]尽管认证单元1700显示近场气泡标签阅读器与远场条形码阅读器的组合，由上 述示例可以理解，可以使用许多替换的组合。根据本申请的实施例，可以使用各种近场基于 固有无序的阅读器，例如使用纸张内纤维的固有无序的阅读器、气泡标签阅读器、用于随机 分布的量子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或弱 磁性矩阵材料的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于很难被不借助外 力的肉眼检测到的随机分布的标签粒子的阅读器、和/或用于磁性粒子和/或可磁化粒子 和/或导体粒子和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒子的阅读器。 类似地，用于各种识别和/或认证特征的各种其它远场阅读器可以与任何一个上述固有无 序阅读器组合，包括用于条形码、光学特性、RFID、或其它识别技术的阅读器。一般而言，可 使本申请的实施例把这些近场固有无序阅读器中任意一个与这些远场识别和/或认证特 征阅读器中任意一个组合使用。[0130]本申请另一实施例涉及两个近场阅读器的组合，所述两个近场阅读器中至少一个 为用于固有无序特征的阅读器，使得所述近场阅读器读取以预定的相对彼此非重叠的空间 关系放置的特征。图18中示出这样的阅读器。认证单元1800包括:第一固有无序阅读器1802，其例如如上所述地读取磁性粒子的配置。第二近场阅读器1804(此处为如图17中所示用于读取气泡标签的第二固有无序阅读器)与同一认证单元1800内的近场阅读器1802组合。
[0131]第一固有无序阅读器1802包括发光元件1852和1853、配备在发光元件1853前面的偏振器1890、偏振器1891、磁光衬底1880、透镜系统1873、透镜系统1875、小孔1861、反射镜1845、分束器1840和光学处理单元1820。这些元件设置为使得能如以上参考图5所示读取与条形码重叠或在其下的近场磁性样式。
[0132]第二近场阅读器1804包括穹窿形部分1830，穹窿形部分1830包括配备在穹窿形部分1830的周边上的发光元件1832和1834。透镜系统1836使来自读取气泡标签的光线通过分束器1840，以被光学处理单元1820读取。这样的气泡标签阅读器的操作如以上参考图17所述。
[0133]被认证单元1800读取的标签可以包括(例如如以上参考图3所述)具有条形码的磁性标签和气泡标签，即包含随机分布气泡的一片透明聚合物。为用于认证单元1800，应将所述标签以非重叠空间设置放置，使得当与所述标签的磁性粒子部分贴近或接触地放置第一固有无序阅读器1802时，可以与所述气泡标签贴近或接触地放置所述第二近场阅读器。因此，在认证单元1800，所述阅读器之间的间距符合标签上近场特征的间距。
[0134]应理解，尽管认证单元1800包括磁性粒子阅读器和气泡标签阅读器，但还可以组合其它类型的近场阅读器。根据本申请实施例，固有无序阅读器(例如使用纸张内纤维的固有无序的阅读器、气泡标签阅读器、用于随机分布的量子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或弱磁性矩阵材料的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于很难被不借助外力的肉眼检测到的随机分布的标签粒子的阅读器、和/或用于磁性粒子和/或可磁化粒子和/或导体粒子和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒子的阅读器)可以与另一近场阅读器(例如用于上列固有无序特征的阅读器，或用于其它近场特征的阅读器，例如磁条阅读器、近场条形码阅读器或近场RFID阅读器)组合。根据本申请实施例，所述阅读器配置为读取相对于彼此以预定的非重叠的空间关系设置的第二近场特征和近场固有无序特征。
[0135]一般而言，本申请实施例可以包括适用于读取来自第一组识别特征的第一信号和来自第二组识别特征的第二信号的认证单元(其中识别特征组封装在适合被识别的标签或物体之上、之中或其附近)，并包括无序材料，自所述第一组识别特征得到的信号依赖于材料的内在无序。所述第二组识别特征可以是基于或不基于固有无序的任何类型的识别特征。例如，所述第二组识别特征可以包括条形码、光学特性、射频识别(RFID)标签、智能芯片、写在磁性介质上的磁性信息等。
[0136]根据本申请实施例，所述认证单元可以包括至少一个读取元件、处理元件和通信元件。如果所述认证单元仅包括一个读取元件，则该读取元件适用于至少读取自所述第一组识别特征得到的第一信号和自所述第二组识别特征得到的第二信号。替换地，所述认证单元可以包括多于一个的读取元件，而根据第二组识别特征，所述第二读取元件为例如条形码扫描器、RFID扫描器、智能芯片扫描器、适用于光学特性识别的传感器或磁性读取头。在一些实施例中，一些组成部分可以在所述第一和第二读取元件之间共享。
[0137]各种实施例中，所述处理元件配置为至少部分地处理自识别特征组得到的信号。一般而言所述处理元件至少包括具有微处理器单元的印制电路板组件(“PCBA”)、存储器和 固件，以如上述智能地处理信号。所述认证单元还包括通信元件，以与封装所述认证单元的 装置的其它组成部分可通信地联结，或所述认证单元可以适用于直接与远程/外部装置或 系统(例如互联网和远程服务器)通信。根据通信的模式，所述通信元件可以包括蓝牙模 块、以太网模块、W1-Fi模块、USB接口、GPIO接口、SPI接口、I2C接口、UART接口或RS232 接口。在一些变型中，所述通信元件封装在包括所述处理元件的同一 PCBA上，并在一些实 施例中可被封装在所述处理单元的微处理器中(即所述通信单元和所述处理单元为同一 单元)。[0138]根据各种实施例的认证单元适用于封装在装置内。在最简单的形式中，所述装置 包括电源和容纳所述认证单元的外壳。在另一实施例中，所述装置可以包括具有用户界面 (例如a屏幕、键盘、指示灯、按钮、喇叭/蜂鸣器等)的外壳、中央处理单元、内存、电力管 理、电源和控制所述装置功能的处理逻辑(其包括固件和/或软件)。在又一实施例中所述 装置可以包括通信模块或接口，以与其它装置例如计算机和互联网通信。对于移动装置，所 述电源通常为电池或电池组。对于桌面或固定的装置，所述电源一般为标准线源。在一些 实施例中，所述认证单元与所述装置通信，而所述装置与用户和/或外部装置通信，如上所 述。替换地，所述装置可以为如上所述的“闭合回路”系统。[0139]如上所述，在许多实施例中，所述认证单元可以封装在单个集成包或扫描模块中， 所述阅读器以及其它扫描相关的电路共享单个外壳或其它模块化设置。但在一些实施例 中，所述阅读器可以设置在单个装置内，但不在单个集成模块内。图19A显示这样的设置， 其中单个读取装置1900(在图19B中示出其外壳)包括远场条形码扫描器1902和如上所述 读取磁性粒子的设置的近场固有无序阅读器1904。所述两个阅读器仍共享共同的外壳(即 所述装置的外壳)，并可以共享用于解码来自所述两个阅读器的信号的扫描模块的电子组 成部分(未不出)。[0140]所述认证单元、所述装置以及(适合的话)附加的装置(例如外部计算机系统、月艮 务器或包括数据库或分布式数据库的服务器网)可通信地联结，以形成用于读取/认证/ 核验适用于被识别的标签或物体的“系统”。在图20中示出这样的系统，其中所述附加的装 置在图中示出为后端服务器。如图可见，系统2000包括读取装置2010和后端服务器2020。 读取装置2010可以包括组成部分2030，例如用户界面、键盘、PCB、CPU、屏幕、用于外部通信 的电路、电池或其它电源、按钮和/或其它用户界面元件、固件或其它存储器等。所述读取 装置还包括如上述的适用于读取来自第一组基于固有无序识别特征的第一信号和来自第 二组识别特征的第二信号的认证单元2040。[0141]虽然本申请是参考具体实施例具体地示出并描述的，本领域技术人员会理解，可 以就本文做各种形式和细节的改变，而不违背本申请所附权利要求的精神和范围。本申请 的范围因此由所附权利要求指示，且因此应包括所附权利要求的等价方案的范围和含义所 涵盖的所有改变。
【权利要求】
1.一种认证单元，包括:近场阅读器，配置为读取基于固有无序的第一识别特征；以及远场阅读器，配置为读取第二识别特征。
2.根据权利要求1所述的认证单元，其中该认证单元进一步包括外壳，所述近场阅读器和所述远场阅读器均包含在所述外壳内。
3.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，其中所述近场阅读器包括光学元件， 所述远场阅读器包括光学元件，且至少一个光学元件在所述近场阅读器和所述远场阅读器之间共享。
4.根据权利要求3所述的认证单元，其中在所述近场阅读器和所述远场阅读器之间共享的所述至少一个光学元件包括下述中的至少一项:分束器、可切换反射镜、以及棱镜。
5.根据权利要求4所述的认证单元，其中在所述近场阅读器和所述远场阅读器之间共享的所述至少一个光学元件进一步配置为影响光线的偏振。
6.根据权利要求3所述的认证单元，其中在所述近场阅读器和所述远场阅读器之间共享的所述至少一个光学元件包括透镜。
7.根据权利要求6所述的认证单元，其中所述透镜配置为可以在用于近场读取的位置和用于远场读取的位置之间移动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，进一步包括由所述近场阅读器和所述远场阅读器共享的图像传感器。
9.根据权利要求7所述的认证单元，其中所述图像传感器包括CMOS图像传感器或CCD 图像传感器。
10.根据权利要求8或9所述的认证单元，其中所述图像传感器配置为相对于所述认证单元的近场部分和所述认证单元的远场部分机械地移动。
11.根据权利要求10所述的认证单元，其中所述图像传感器配置为在所述认证单元的近场部分的光学路径中的位置和所述认证单元的远场部分的光学路径中的位置之间可滑动地移动。
12.根据权利要求10所 述的认证单元，其中所述图像传感器配置为具有沿着所述认证单元的近场部分的光学路径中的位置和所述认证单元的远场部分的光学路径中的位置之间的角路径的相对移动。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的认证单元，进一步包括第一图像传感器和第二图像传感器，所述第一图像传感器配置为被所述近场阅读器用来读取所述第一识别特征， 且所述第二图像传感器配置为被所述远场阅读器用来读取所述第二识别特征。
14.根据权利要求13所述的认证单元，其中所述第一图像传感器包括CMOS图像传感器或CXD图像传感器，并且所述第二图像传感器包括CMOS图像传感器或CXD图像传感器。
15.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，其中所述近场阅读器包括第一透镜， 所述远场阅读器包括第二透镜，并且所述第一透镜和所述第二透镜以相对于彼此的固定的空间关系被设置。
16.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，进一步包括具有第一状态和第二状态的近距离传感器，所述认证单元配置为当所述近距离传感器处于所述第一状态时启动所述近场阅读器，并且当所述近距离传感器处于所述第二状态时启动所述远场阅读器。
17.根据权利要求16所述的认证单元，其中所述近距离传感器包括按键。
18.根据权利要求17所述的认证单元，配置为当所述按键处于被按下的状态时启动所述近场阅读器，并且当所述按键处于未被按下的状态时启动所述远场阅读器。
19.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，进一步包括第一发光元件和第二发光元件，所述第一发光元件配置为当所述近场阅读器被使用时被启动，所述第二发光元件配置为当所述远场阅读器被使用时被启动。
20.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，其中所述近场阅读器配置为将用于读取所述第一识别特征的光线沿第一光学轴线投射，所述远场阅读器配置为将用于读取所述第二识别特征的光线沿第二光学轴线投射，所述第二光学轴线的至少一部分与所述第一光学轴线不一致。
21.根据前述权利要求中任一项所述的认证单元，其中所述基于固有无序的第一识别特征包括包含在标签或物体的磁性指纹区域中的磁性粒子或可磁化粒子的无序设置。
22.根据权利要求21所述的认证单元，其中该认证单元包括磁光衬底，所述磁光衬底配置为允许所述磁性指纹区域中的磁性粒子或可磁化粒子的无序设置被光学地检测到。
23.根据权利要求21或22所述的认证单元，其中所述近场阅读器进一步适用于读取与所述标签或物体上的所述磁性指纹区域重叠的光学特征。
24.根据权利要求23所述的认证单元，其中所述光学特征包括条形码。
25.根据权利要求23或24所述的认证单元，其中该认证单元包括磁光衬底，所述磁光衬底配置为允许光线通过所述磁光衬底，以读取所述光学特征以及所述第一识别特征。
26.根据权利要求25所述的认证单元，其中所述近场阅读器包括:第一发光元件，配置为发射具有用于读取所述第一识别特征的第一波长的光线；以及第二发光元件，配置为发射具有用于读取所述光学特征的第二波长的光线。
27.根据权利要求26所述的认证单元，其中所述磁光衬底包括波长选择反射镜，所述波长选择反射镜配置为反射所述第一波长的光线，并允许所述第二波长的光线通过所述波长选择反射镜。
28.根据权利要求26所述的认证单元，其中所述波长选择反射镜包括分色反射镜或介电反射镜。
29.根据权利要求1或2所述的认证单元，其中配置为读取基于固有无序的第一识别特征的所述近场阅读器选自:读取纸张内纤维的固有无序的特征的阅读器、气泡标签阅读器、 用于随机分布的量子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或弱磁性矩阵材料的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于很难被不借助外力的肉眼检测到的随机分布的标签粒子的阅读器、以及用于磁性粒子和/或可磁化粒子和/或导体粒子和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒`子的阅读器。
30.根据权利要求29所述的认证单元，其中所述远场阅读器选自条形码阅读器、光学特性阅读器、以及射频识别(RFID)阅读器。
31.一种扫描模块，包括:如前述权利要求中任一项所述的认证单元；电路，配置为接收来自所述认证单元的信号；以及接口，配置为与主机装置通信。
32.根据权利要求31所述的扫描模块，其中所述认证单元、所述电路以及所述接口均安装在单个PCB上。
33.根据权利要求31所述的扫描模块，其中所述认证单元通过电缆连接到上面配备有所述电路和接口的PCB上。
34.根据权利要求31至33中任一项所述的扫描模块，其中所述电路包括微控制器和存储器。
35.根据权利要求34所述的扫描模块，其中所述存储器包含指令，所述指令当被所述微控制器执行时，使所述扫描模块以选中的操作模式操作。
36.一种认证单元,包括:第一近场阅读器，配置为读取基于固有无序的第一识别特征；以及第二近场阅读器，配置为读取第二识别特征，其中所述第一识别特征和所述第二识别特征以相对于彼此的预定的非重叠的空间关系被设置。
37.根据权利要求36所述的认证单元，其中配置为读取基于固有无序的第一识别特征的所述第一近场阅读器选自:读取纸张内纤维的固有无序的特征的阅读器、气泡标签阅读器、用于随机分布的量子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或弱磁性矩阵材料的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于很难被不借助外力的肉眼检测到的随机分布的标签粒子的阅读器、以及用于磁性粒子和/或可磁化粒子和/或导体粒子和/或半导体粒子和/或光学活性粒子和/或光学可辨识粒子的阅读器。
38.根据权利要求37所述的认证单元，其中所述第二近场阅读器选自:读取纸张内纤维的固有无序的特征的阅读器、气泡标签阅读器、用于随机分布的量子点或纳米条形码的阅读器、用于包含以无序样式设置的磁性粒子的非磁性或弱磁性矩阵材料的阅读器、用于信用卡的磁条中的随机抖动的阅读器、用于很难被不借助外力的肉眼检测到的随机分布的标签粒子的阅读器、用于磁性粒子和/或可磁化粒子和/或导体粒子和/或半导体粒子和 /或光学活性粒子和/或光学可辨识粒子的阅读器、磁条阅读器、近场条形码阅读器以及近场RFID阅读器。
39.一种认证单元，配置为识别适于被识别的标签或其它物体，所述认证单元适用于读取来自第一识别特征组的第一信号和来自第二识别特征组的第二信号，所述识别特征组封装在待识别的标签或物体之上、之中、或其附近，所述第一识别特征组包括无序材料，并且自所述第一识别特征组读取的所述第一信号依赖于所述材料的内在无序。
40.根据权利要求39所述的认证单元，其中所述第二识别特征组包括条形码、光学特性、射频识别(RFID)标签、智能芯片和/或写在磁性介质上的磁性信息。
41.根据权利要求39或40所 述的认证单元，包括适用于至少读取来自所述第一识别特征组的所述第一信号和来自所述第二识别特征组的所述第二信号的读取元件。
42.根据权利要求39或40所述的认证单元，包括:第一读取元件，适用于至少读取来自所述第一识别特征组的所述第一信号；以及第二读取元件，适用于读取来自所述第二识别特征组的所述第二信号。
43.根据权利要求39至42中任一项所述的认证单元，其中所述认证单元进一步包括配置为至少部分地处理所述第一信号和所述第二信号的处理元件。
44.根据权利要求43所述的认证单元，其中所述处理器配置为:根据读取所述第一信号和/或所述第二信号的顺序和/或时机，联结所述第一信号和所述第二信号，或仅读取所述第二信号。
45.根据权利要求43或44所述的认证单元，其中所述处理器配置为:根据对所述第一信号和/或所述第二信号在读取中存在与否的确定，一起或分别处理所述第一信号和/或所述第二信号。
46.根据权利要求39至45中任一项所述的认证单元，其中该认证单元进一步包括通信元件，所述通信元件适用于与封装所述认证单元的装置的其它组成部分可通信地联结，或者与远程/外部装置或远程/外部系统直接通信。
47.一种系统，用于读取并识别适用于被识别的标签或物体，所述系统包括:装置；所述装置包含:根据权利要求39至46中任一项所述的认证单元，以及下述中的一项或多项: 键盘、CPU、屏幕、用于外部通信的电路、电池、一个或多个按键、存储器、以及固件。
48.根据权利要求47所述的系统，其中用于识别所述标签或物体的数据被存储在所述认证单元或所述装置的存储器中。
49.根据权利要求47所述的系统，其中该系统进一步包括存储用于识别所述标签或物体的数据的后端服务器，所述装置与所述后端服务器通信，以识别所`述标签或物体。
【文档编号】G06K9/00GK103503003SQ201180043484
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2011年9月8日 优先权日:2010年9月8日
【发明者】P·M·莫兰, 那拉杨·纳布德利, 马博, 李祈伟 申请人:比尔凯科技新加坡有限公司
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