專利名稱：掃描裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于從一個或多個不同的方向測定某一標志的幾何圖形的裝置，該標志是以隨機的方式三維成形并置入透明材料中且牢固地固定在一目的物上。
由國際專利申請WO-A-91/19614已知，提供了用于安全目的目的物或物品，其具有由大量隨機疊壓的纖維的形狀為代表的獨特標志。這些纖維為任何所需的材料，例如塑料、金屬或類似材料，它們被置入一種相對使用的特定輻射光線是透明的材料，例如塑料、玻璃或類似材料中，并牢固地固定到目的物例如文件、鈔票、卡片或護照，或者還可為藝術(shù)品、汽車或其它任何貴重物品上。目的物通過纖維圖形而使其各個完全互不相同，因此，特定纖維圖形的存在能夠有效地用于保護該目的物不被偽造或仿制，以及用于防止該目的物被盜。為此目的，對由各個纖維形成的圖形進行光學掃描，以便確定各纖維的幾何形狀。這種掃描可以通過從一個方向檢驗實質(zhì)上為三維的纖維圖形來實現(xiàn)，不過也可以從幾個方向掃描該纖維圖形，因此得到數(shù)量或多或少的，仍集聚在一起的不同圖形的組合，其提供了高度的可靠性。除了纖維圖形以外，也可以使用其它具有本質(zhì)上為三維隨機成形的其它標志，例如砂粒、一個或多個晶體等等，以保護目的物不被偽造或仿制。
上述隨機成形的三維標志可以非常簡單地置于目的物之上或之中，且成本低廉，因此特別適合于廣泛地使用，例如用于保護鈔票、護照、信用卡或具有廣泛的不同用途的類似卡片。無須說，對于這些廣泛的應用，需要大量的用于掃描該標志的設備。迄今為止還沒有一種能經(jīng)濟地使這種需要得到滿足的設備已經(jīng)實用。
本發(fā)明的目的是能夠提供一種在前段提到的簡單、價廉類型的裝置，以便得到有限尺寸的牢固可靠的儀器，為此本發(fā)明提供的裝置包含至少一個輻射源，其設計用來向輻射探測器的矩陣發(fā)射輻射光線；用于將帶有標志的目的物放在輻射光線的通路上的裝置，由該或各輻射源將標志的廓影投影到輻射探測器的矩陣上。在這種情況下，一般會產(chǎn)生廓影的幾何尺寸模糊不清和偏轉(zhuǎn)造成的模糊不清。然而，這種模糊不清利用對由輻射探測器得到的圖像信息進行適當?shù)奶幚砜梢院唵蔚匦Ｕ虼死帽景l(fā)明的裝置可以采集該標志的非常有用的投影。為了得到由該標志導出的一個或多個可靠特征，可將得到的圖像信息利用計算裝置作進一步處理。用于處理圖像信息的方法和裝置可以由熟練人員進行選擇以滿足其需要，因此不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。
輻射探測器的矩陣一般是由若干行和列均勻間隔的探測器構(gòu)成的規(guī)則配置。然而，探測器的其它配置例如圓形配置也是可行的。
用于將帶有標志的目的物放在輻射光路上的裝置在本技術(shù)領域是公知的，例如在金融用機器檢驗信用卡，因此將不進行更詳細的介紹。
應當指出，美國專利說明書US-A-4682794和歐洲專利申請EP-A-0384274公開了用于利用光纖讀取卡片內(nèi)置有的代碼的裝置。該光纖以隨機的方式從卡片的側(cè)邊上的隨機的第一點運行到卡片側(cè)邊上的隨機的第二點。通過由卡片的側(cè)面向光纖傳入輻射光線，在纖維輸出側(cè)處的卡片側(cè)邊上產(chǎn)生反映該特定卡片的特征的光點圖形。在這些裝置中，由各個纖維所確定的幾何形狀不起任何作用。
還應當指出，歐洲專利說明書EP-B-0054071公開了一種裝置，在其中對可能存在一些纖維的片狀材料例如紙片的一區(qū)域的半透明度進行測定。在測量含有大量纖維的區(qū)域的平均半透明度的一個問題是，由各個纖維確定的幾何形狀不起任何作用。
最好該裝置至少包含兩個輻射源，它們設計用于從不同的方向向輻射探測器矩陣發(fā)射輻射光線。在這種配置中，其優(yōu)點來源于這樣一個事實，該標志是三維的，同一標志的廓影由不同位置投影在輻射探測器的矩陣上產(chǎn)生不同的幾何形狀。這些不同的幾何形狀的組合完全反映了標志的特證，因而不可能偽造。假如保證由輻射源射出的輻射光線的波長彼此不同，可以同時采集不同的廓影，利用適當?shù)膱D像處理技術(shù)可以容易地使之彼此分辯開來，因此可以由不同的方向迅速的實現(xiàn)對該標志的掃描。
在一優(yōu)選的實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置包含用于改變相對輻射探測器的輻射源位置的裝置。因此輻射源可以置于例如兩個不同的位置上，在其中的每一個位置上，對在輻射探測器矩陣上的標志的廓影進行測定。
在另一個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的裝置包含一個或多個平面鏡或棱鏡，用于將來自輻射源的輻射光線反射經(jīng)過該標志照到輻射探測器上。這些平面鏡或棱鏡可用于定向偏轉(zhuǎn)輻射光線，因此對裝置的形狀提供了更大的自由度。平面鏡或棱鏡還可以用于使一個輻射源產(chǎn)生幾個輻射光束。
最好將輻射源設計為發(fā)射近紅外線波長的輻射光線。利用這樣一種方式，例如對各輻射探測器使用一分光濾光器或使目的物本身阻止使漫射光，可以實現(xiàn)由輻射源發(fā)射的輻射光線和來自裝置外側(cè)的漫射光很好地分離。這種測量還使得可將標志結(jié)合在透明材料中，該材料可以對近紅外的輻射光線是透明的，而吸收可見光。這意指可以在目的物中隱蔽該標志。輻射光線的波長為800-1000nm都是適宜的，950nm是優(yōu)選的。
特別適合的輻射源是輻射光二極管(發(fā)光二極管(LED)；紅外發(fā)光二極管(IED))。這種輻射源小巧、簡單且價廉。
標志和輻射源之間的距離最好小于3毫米，特別是小于1毫米。這意味著，在輻射探測器上可以所產(chǎn)生期望的即使是非常細微的細節(jié)例如0.04毫米級的橫向尺寸都足夠清晰的廓影，要記住本可產(chǎn)生幾何尺寸模糊不清和偏轉(zhuǎn)造成模糊不清。
由實驗已經(jīng)表明，在最佳的構(gòu)形中輻射源和標志之間的距離至少接近等于標志和輻射探測器之間的距離。采用這種方式避免了使廓影尺寸被放大而遠大于原有標志的尺寸，因此，對輻射探測器到目的物的距離及輻射探測器到輻射源的距離這兩者來說，裝置的靈敏度可以做得很低。
在一簡單、牢固和價廉的實施例中，輻射探測器可由CCD(電荷耦合器件)構(gòu)成。
假如所述裝置具有由固體材料構(gòu)成的光導體，就會使本發(fā)明的裝置具有特別緊湊的結(jié)構(gòu)，該光導體可將來自輻射源的光線導向標志的位置，和/或?qū)碜詷酥疚恢玫墓饩€導向輻射探測器。
在優(yōu)選的實施例中，該裝置被用于掃描由大量隨機疊壓的纖維所形成的標志。
下面參照附圖，解釋本發(fā)明，其中

圖1表示以較大比例放大的一種標志的幾何圖形，該標志是由大量隨機疊壓的各個纖維的圖形構(gòu)成的；圖2表示具有纖維圖形的卡片；圖3表示具有纖維圖形的畫；圖4表示本發(fā)明的裝置用于掃描圖2所示卡片的纖維圖形的側(cè)視圖；圖5表示本發(fā)明的裝置用于掃描圖3所示的畫的纖維圖形的側(cè)視的局部剖面圖；圖6表示本發(fā)明裝置的另一實施例的側(cè)視的局部剖面圖；圖7表示本發(fā)明裝置的再一實施例的側(cè)視的局部剖面圖；圖8表示本發(fā)明裝置的再一實施例的側(cè)視的局部剖面圖；圖9表示本發(fā)明裝置的一可選實施例的側(cè)視的局部剖面圖。
在不同的圖中，相同的參照編號指相同的元件或具有相同功能的元件。盡管在下文中，標志是按照纖維構(gòu)成的圖形限定的，應當理解，本質(zhì)上為隨機三維成形的其它標志也可以采用，以保護目的物不被偽造。所有這些標志都可以利用本發(fā)明的裝置進行掃描。
圖1表示彼此隨機疊壓的纖維4的圖形2。纖維4可以由彼此不同的材料構(gòu)成，纖維4的橫向尺寸也可以彼此不同。纖維4確定了大量的不同的固定的幾何圖形。事實在于，它們包含在一種透明基體材料5中，該材料封閉和固定了各纖維。由載體材料5的表面可見纖維4，為了確定纖維4的幾何形狀，可以通過透明材料5對所述表面進行光學檢測。在一種特定應用中，纖維的橫向尺寸為0.04毫米，例如由帶有聚酸胺涂層的聚酯芯線制成。纖維4可以由部分非紡織品構(gòu)成。
圖2表示一卡片6，例如為一信用卡，出入證或類似物，在其窗口8內(nèi)具有纖維圓形。窗口8由纖維4置入其中的透明材料5充滿。通過在卡片6的對面放一光源，從卡片6的前方和后方，可以對纖維圖形2進行檢測。
圖3表示一幅畫10，其中纖維圖形2設置于一角的附近的一凹口12中。畫10中的纖維圖形2僅能由圖中所示的一面進行檢測，為此目的，提供了一個位于纖維圖形后面與纖維4作對比的背景。
圖4表示圖2中的卡片6的側(cè)面的放大的局部。該裝置包括一外殼13，卡片6放置在其中，包括一輻射源14，例如為LED，可以將均勻輻射的光束16投射到輻射探測器20的矩陣18上?？ㄆ?以這樣一種方式放置在輻射源14和輻射探測器矩陣18之間，使得輻射光束指向卡片的窗口8中的纖維圖形2，因此，在輻射探測器矩陣18上產(chǎn)生纖維圖形的廓影并可被讀取。假如希望，通過沿箭頭22中的一個所指的方向移動輻射源，可以將三維的纖維圖形2的不同廓影投影到輻射探測器18上。輻射源14和纖維圖形2之間的距離例如約為80毫米，同時纖維圖形2和輻射探測器矩陣18之間的距離例如約為1毫米，平均的纖維橫向尺寸為0.04毫米，纖維圖形表面面積為1平方毫米數(shù)量級。
圖5表示畫10的在具有纖維圖形2的凹口12的位置處的放大的局部剖面圖。輻射源14將輻射光束16投射到纖維圖形2上，該輻射光束在纖維圖形后的反射表面24上被反射并在輻射探測器矩陣18上被截取。由于視差現(xiàn)象，就反射表面24來說，會有兩個彼此相對錯開的纖維圖像的廓影出現(xiàn)在輻射探測器矩陣18上。
圖6表示的裝置的結(jié)構(gòu)與圖4相似，然而在圖6中，使用兩個輻射源14a和14b。通過分別來自輻射源14a和14b的輻射光束16a和16b，在輻射探測器矩陣18上所得到的纖維圖形的廓影可以接連地或者同時被采集。假如同時采集，適當?shù)膱D像處理操作可以使兩個廓影彼此分開。還可以使輻射源14a和14b各自發(fā)射具有不同波長的輻射光線，因此，當輻射探測器適合于具有不同波長的輻射光線之間進行分辨時，廓影的分離被簡化。
在圖7中使用單個的輻射源14，它的輻射光線朝向在不同地點設置的兩個平面鏡或棱鏡26和28。采用這種方式像圖6一樣，得到兩個指向纖維圖形2的輻射光束16a和16b。
在圖8所示的實施例中，通過在平面鏡30處對來自輻射源14的輻射光束進行定向偏轉(zhuǎn)，得到輻射光束16a和16b，該平面鏡30可從所示位置傾斜到用虛線所表示的位置，因此，來自輻射源14的光線可以交替地指向平面鏡26和平面鏡28。
如圖9所示可以明顯看出，來自輻射源14c的光線還可利用固態(tài)光導體32和34例如光纖傳輸?shù)嚼w維圖形2所處的位置上，并由纖維圖形2所處的位置傳輸?shù)捷椛涮綔y器矩陣18上。
權(quán)利要求
1.一種用于從一個或多個不同的方向確定某一標志(2)的幾何圖形的裝置，該標志(2)是以三維方式隨機成形的并置于透明材料(5)中且牢固地固定到目的物(6；10)上，其特征在于，至少有一個輻射源(14；14a、14b；14c)，設計用來向輻射探測器(20)的矩陣(18)發(fā)射輻射光束(16；16a、16b)，用于將帶有標志(2)的目的物(6；10)放在輻射光線的通路上的裝置，利用該或各輻射源使標志的廓影投影到輻射探測器矩陣上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置至少包含兩個輻射源(14a、14b)，它們設計用來從不同的方向向輻射探測器(20)的矩陣(18)發(fā)射光線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，由各輻射源(14；14a、14b；14c)發(fā)射的光線的波長彼此不同。
4.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，有一用于相對于輻射探測器(20)改變輻射源(14)的位置的裝置。
5.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，有一個或多個平面鏡或棱鏡(26、28、30)，用于將來自輻射源(14)的光線(16；16a、16b)反射經(jīng)過標志(2)到輻射探測器(20)。
6.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，輻射源(14；14a、14b；14c)設計用來發(fā)射近紅外波長的光線(16；16a、16b)。
7.根據(jù)權(quán)利要6所述的裝置，其特征在于，該光線的波長為800-1000nm，最好為950nm。
8.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，輻射源(14；14a、14b；14c)是輻射光二極管。
9.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，標志(2)和輻射探測器(20)之間的距離小于3mm，最好小于1mm
10.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，輻射源(14；14a、14b；14c)和標志(2)之間的距離至少接近等于標志(2)和輻射探測器(20)之間的距離。
11.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，輻射探測器(20)由電荷耦合器件(CCD)構(gòu)成。
12.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，提供一種固體材料的光導體(32)，用于將來自輻射源(14c)的光線導向標志(2)的位置。
13.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，提供一種固體材料的光導體(34)，用于將來自標志(2)位置處的光導向輻射探測器(20)。
14.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，是對由很多隨機疊壓的纖維(4)構(gòu)成的標志(2)使用的。
全文摘要
一種用于從一個或多個不同的方向確定某一標志的幾何圖形的裝置，該標志是以三維方式隨機成形的并被置于一透明材料中且牢固地固定到一目的物上。輻射源設計用來向輻射探測器的矩陣發(fā)射光線。提供裝置，用于將帶有標志目的物放在光線的通路上，輻射源射出的光線將該標志的廓影投影到輻射探測器矩陣上。
文檔編號G07D7/00GK1121220SQ9510603
公開日1996年4月24日 申請日期1995年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月11日
發(fā)明者魯?shù)婪颉だ麏W波德·范·勒內(nèi)斯, 托伊尼斯·特爾, 巴特·斯奈杰德斯 申請人:尤尼凱特公司