CN102473235A - 能够对标签或被适配为有待识别的物品进行识别的读取装置、相关方法及系统 - Google Patents

Abstract

在此披露了一种用于对标签或者被适配为有待识别的物品进行识别的读取装置。该读取装置包括一个读取元件，该读取元件用于读取位于该标签或该被适配为有待识别的物品中的一个第一组识别特征，其中该读取元件是一个磁光读取元件。该读取元件还读取位于该标签或该被适配为有待识别的物品中的一个第二组识别特征；其中该读取装置被配置为使得从读取该第一组识别特征而产生的一个第一信号与从读取该第二组识别特征而产生的一个第二信号被独立地用于导出用来识别该标签或物品的一个第一签名和一个第二签名。

Description

能够对标签或被适配为有待识别的物品进行识别的读取装置、相关方法及系统

相关申请的交叉引用

本申请引用于2009年7月9日在美国专利和商标局提交的美国临时专利申请61/224,128并要求其优先权利益。所述美国临时专利申请61/224,128的内容为所有目的通过引用以其全文结合在此。

技术领域

本发明的多个实施方案涉及读取装置的领域。通过举例，本发明的多个实施方案涉及一种能够对标签或有待识别的物品进行识别的读取装置、相关方法及系统。

背景技术

近来，将磁场用于识别的目的已经是非常广泛并且极为重要的。这可以在大量的利用磁性图案或磁性颗粒作为它们的识别手段的安全物品中看出。一些实例包括典型地使用磁性墨或磁条来存储加密的安全信息的安全文件，如支票、信用卡或票据。其他实例包括使用磁性颗粒来生成一种随机排列用作磁性指纹的防伪标签。此外，作为磁性安全特征，磁性条形码与磁性图案也正在获得普及。

将磁场用于识别是受欢迎的，因为它是能够快速并且可靠读取的不可视识别的一种负担得起的形式。此外，使用磁场的识别标签通常不需要任何额外的功率来运行，因为磁场是这些磁性材料的一种固有特征。

然而，在安全特征领域中用于检测磁场的手段是非常有限的。大多数磁性的安全物品(尤其是安全卡和文件)通常采用一种检测手段，它涉及将这些物品的磁性面在一个槽缝中滑动来获取一个磁信号。在这种刷卡式应用中，在被读取的物件与读取器之间一般需要有一个物理引导件以便确保所读取的信息轨道是所希望的轨道。而且，这种机械的刷卡式作用会逐渐磨损安全物品和读取器传感器或引导件两者，并且使得碎片能够陷落在引导件中并且使得在安全物品上出现划痕。如果分辨率要求高分辨率的读取，那么这些被读取的轨道是较窄的并且可能要求非常精确的对准才能正确地进行读取。尽管如此，增强的安全性常常要求磁场信号的分辨率达到一个高水准。这鼓励了对于用户具有改进的可用性的新的高分辨率区域检测手段的开发。

高分辨率检测方法的一个实例是磁光检测。在磁光盘和类似的数据存储装置的情况下，磁光检测是通过使偏振光从该磁光盘的一个反射表面返回而实现的。由于在该反射表面处或其附近存在一个磁场，反射光的偏振被改变(通常偏振的这种旋转是由于磁光克尔效应)。通过测量偏振中的改变，检测器能够得到在反射表面处的磁场强度的一个度量。因为盘的形状因素(平坦而且圆形的)并且盘所处的环境一般较温和，所以这个系统工作良好。然而，安全标牌和标记在它们的使用寿命的过程中可能遭受严重的擦伤以及其他严酷的情况。因此，对于安全标牌和标记来说，使用要求被读取的基片(例如，该标牌)包含一种平坦、洁净的镜面式最终处理的反射表面的一种读取方法并不总是实用的。

幸运的是，存在用于磁光检测的替代装置。一个解决方案是使反射表面成为读取装置自身的一部分，因此在该装置之内进行内部的光反射。该反射表面与有待读取的基片进行紧密接触，这样来自基片的磁场可以影响该装置内由反射表面反射的光线。这意味着被读取的基片不受必须有一个平坦反射镜面的约束。

许多集团已经开发了用于存储装置领域的内部反射的磁光读取器，但是为了识别的目的对它们的使用是非常有限的。以下详细说明磁光读取器的一些实例。

美国专利号3,512,866披露了一种磁光手持式观察器。这种手持式观察器专门针对一种装置，该装置被构造为利用磁光原理来工作从而提供磁媒质(如磁带)中的磁状态的一种视觉展现。该手持式观察器利用克尔和法拉第磁光效应来提供视觉展现。克尔磁光效应使得从一个磁性表面反射的光束的光线偏振的主方向产生一种旋转。法拉第磁光效应使得穿过一个磁媒质的光束的光线偏振的主方向产生一种旋转。这种磁光手持式观察器利用克尔和法拉第磁光效应的组合来提供光束的光线旋转的最大幅度。

美国专利号5,742,036披露了一种利用磁光成像技术来标记、捕获以及解码机器可读矩阵符号的方法。该专利涉及通过添加可磁化材料来增强基片材料上的机器可读矩阵符号标记，并且然后在一个后来时间借助于与该矩阵符号标记相关的磁特性使用一个磁光读取装置来读取该标记。然而，该专利中所述的方法主要针对或其他的通过沉积一种粘性磁化合物形成的机器可读矩阵符号的检测。此外，该专利描述了一种磁防伪符号的检测，但是它没有考虑将磁光装置应用在非符号应用中；例如，用于分散的磁性颗粒的固有随机性的成像。换言之，该专利中的磁光读取器识别用磁性颗粒写成的符号但是并不读取单个的颗粒，并且其考虑了它们在一个固定区域中的随机位置，这样该区域具有一个不可重复的高分辨率图案。

美国专利号5,920,538披露了一种用于读取存储数据的磁光读出方法、一种磁光读出头及其制作方法。该专利描述了一种磁光读出头，该读出头与具有一个波长的照明光源一起读取磁性存储数据。这种磁光读出头包括：一个光学透明的基片，该基片具有一个被适配为面对磁存储媒质的表面；一个光透法拉第效应旋转器，该法拉第效应旋转器具有一个配置在所述基片的所述表面上的法拉第系数θ_F，并且具有一个被适配为面对所述磁存储媒质的法拉第效应旋转器表面；以及一个光反射性克尔效应旋转器，该克尔效应旋转器具有一个配置在所述法拉第旋转器表面上的克尔系数θ_K，其中θ_K和θ_F在所述照明光的所述波长处具有一个相同的运算符号。

在防伪技术领域，还发现使用多种技术的组合用于增强的保护是极为有利的，例如，读取磁性数据及光学数据二者。以下将详细描述光学传感器和磁传感器相结合的一些实例。

美国专利号3,612,835披露了一种光和磁结合的传感器，该传感器用于感测一个物品的光学特性及磁特性二者，该物品例如是一张纸币或者具备有待测试或读取的可见的及磁性的标记的其他文件、一个信息承载媒质(如有待读取的数据记录带)、或者诸如此类。该传感器包括一个磁感测头，该磁感测头具有一个透明间隙，该透明间隙将该磁头的磁芯的两极隔离开；以及一个光电元件，该光电元件被置于该磁头中与该间隙对准。在该磁头之外，该物品的一侧与该间隙处的这些磁极接触或者与其紧密地靠近，并且用一个光源照射该物品，这样可以在该物品与传感器的相对运动过程中同时检测该物品的磁特性及光性质二者。

美国专利号3,876,981披露了一种字符辨识系统以及一种用于辨识用磁墨印刷的字符的方法，其中通过利用磁传感器和光传感器二者来感测这些字符而增强了辨识。在该辨识阶段中或者在其之前，将从该磁传感器的输出信号中导出的至少一个信号与从该光传感器的输出信号中导出的至少一个信号相结合。

美国专利号6,745,942披露了一种磁性符号读取器，该读取器具有一个外壳，该外壳包含一个偏振光源，该光源将光指引通过一个磁光传感器而到达一个反射器上，该反射器将光通过该磁光传感器反射回来并且然后通过至少一个分析器并且进入至少一个相机。当一个处理器与一个可能的第二相机连接时，一个取景器允许用户监视该磁光传感器上的图像(如一个取景器式相机中所看)，这样当检测到一个图像时，来自相机的图像可以由一个处理器进行处理，以便向一个外部源输出与该符号相关的信息。该分析器和偏振光源提供了由该传感器检测到的这些图像的对比度。位于该磁光传感器周围的一个偏压或擦除线圈可以增强或擦除该传感器上的图像。

可以在美国专利号3,755,730中找到磁可读识别的一项早期使用。美国专利号3,755,730披露了一种具有多个可磁化识别戳的工具、器具或者器械，这些戳被一个不透明的保护层(如涂料)所隐藏。可以使用一个磁读取器来读取这些戳。

在PCT公开号WO 2004/013735中披露了另一个实例。该公开文件披露了一种提供有待应用于商品的材料标记的系统及其相关方法。在一个实施方案中，以一种预定的图案来施用磁材性料。磁材性料在跨越该结构化图案的一个方向上的积累可以提供一个自动可感测的值。可以将磁可读材料提供为一个预定的、可重复的图案，其中该磁材性料被施用在一个表面上，该表面的分辨率在每英寸至少10,000至100个点的范围内。

以下描述了另外的关于在文件和制造物品上的可重复的磁性图案的现有技术：

美国专利号3,878,367披露了一种安全文件，该安全文件具有一个磁记录层，该磁记录层包含均匀分布的、具有磁各向异性的可磁化材料，其中该材料相对于一个参考位置在多个被选定的位置上是不同地实体性地对齐的，以提供一种磁性可检测的永久性固定的信息图案，如用于文件验证的一种编码图案。

美国专利号4,081,132披露了一种安全文件，该安全文件具有一个载体和两层可磁化材料，一层覆盖另一层，该载体与这两个层都粘合在一起。一个层是用于记录信息，而另一个层具有一种可以被检查以用于验证目的的磁结构。该专利披露了制作该结构化层的一种优选方法是在来自该信息层上一个记录的磁场的影响下沉积可磁化材料从而形成该层，该层具有该结构的形式。当已经形成该结构化层时，该记录被擦除。该安全文件可以是信用卡、纸币或其他有价值的纸件。

美国专利号3,803,634披露了一种用于磁印刷的装置及方法，其中在一个主磁媒质的基板中形成了一个或多个穿孔用于磁性图案印刷，并且一个或多个磁化元件(示例性地由永磁体形成)被置于这些穿孔中，其中它们的端面从基板的表面上突出一个小的距离。用于复制的一个从磁媒质的一个磁薄膜的表面与这些磁化元件的端面紧密接触，并且一个外部磁场被印记在这些接触部分上。通过安排这些磁化元件的或者通过所述磁化元件关于该用于复制的从磁媒质的相对运动形成所期望的磁性图案；其结果是，所述磁性图案被复制在从磁媒质的磁薄膜上。

美国专利号4,183,989披露了一种安全纸件，该安全纸件包含一种安全装置，例如条、线或画板，其上具有至少两个机器可验证的安全特征，其中一个是一种磁性材料，可以用一个预先确定的图案将该磁性材料磁编码或印刷在该装置上，而其中第二个是一种发光材料、一种X射线吸收剂或一种金属。在一个装置上供给若干个特征提供了更高的文件安全性。

美国专利号3,701,165披露了被形成为带有标记或缝线的外衣，这些标记或缝线携带一种可以被磁检测装置检测的物质。当在制作外衣的过程中检测到该外衣部分上的磁化物质时，响应于检测到该缝线而驱动后续的衣服制作步骤。

美国专利号4,180,207披露了一种安全文件，该安全文件是通过将一个本体牢固地附装在一个支持物上来生成的，该本体包括一种安全特征并且具有一种形状，该形状将信息传送到眼睛里。例如，该本体是一个可磁化材料的层，该可磁化材料层具有字母、数字以及诸如此类的孔径。该文件可以由磁检查装置与光检查装置二者检查，以便交叉核对没有做出任何改变。该专利还描述了一种制作安全文件及检查装置的方法。该安全特征可以是固定在该材料中的磁各向异性的一种图案。

美国专利号3,755,730披露了一种具有多个可磁化识别戳的工具、器具或者器械，这些戳被一个不透明的保护层(如涂料)所隐藏。这些戳可以使用一个磁读取器来读取。

在创建优选的防伪磁性指纹时，磁性颗粒需要以一种特定的方式对准以便给出可区分的信号。在美国专利申请号20060081151中披露了一种方法。该专利申请披露了一种使用糊剂用于印刷的方法及装置，该糊剂例如是墨(如在凹版印刷中所使用的那些)，其中该墨包括一些特殊的薄片，例如薄膜状光学可变薄片，或衍射薄片。该专利申请还披露了一种具有能源的装置，该能源例如一个热源用于在墨内的薄片对准过程中暂时降低墨的粘度。

还可以在美国专利号7,047,883中找到一种类似的方法。美国专利号7,047,883披露了一种装置及多种相关的方法来对准一个载体(如墨载体或涂料载体)中的多个磁性薄片，以便在一个高速、线性的印刷操作中创建光学可变的图像。图像可以在高价值的文件(如银行票据)上提供安全特征。在线性印刷操作中，利用磁体将墨中的磁性薄片对准。磁性颜料薄片的选定的朝向可以实现多种虚幻的光学效应，它们对于装饰或安全应用而言是有用的。

然而，对用于对标签或被适配为有待识别的物品进行识别的一种读取装置、系统及方法仍然存在一种需要，该装置、系统及方法提供足够的验证安全性，即，在其中识别的可靠性是足够高的。

本发明的一个目的是提供这样一种读取装置、系统及方法。这个目的以及其他的目的是由对应的独立权利要求所限定的读取装置、方法及系统所解决的。

发明内容

在本发明的一个实施方案中，提供了一种能够读取磁性信息和光学信息的读取装置。这种读取装置包括一个读取元件，该读取元件包括一个被适配为读取重叠的磁性识别特征和光学识别特征的磁光基片，其中该磁光基片是至少部分透明的。注意，此处当介词“中”或“上”用于说明识别特征相对于标签或物品的位置时，我们还考虑到了使用另一个介词(例如，“在一个标签中”也应该被认为是“在一个标签上”，并且反之亦然)。该读取装置被配置为使得从读取的第一组识别特征中生成的一种第一信号以及通过读取该第二组识别特征生成的一种第二信号被独立地用于导出用于识别该标签或物品的一个第一签名和一个第二签名。

在另一个实施方案中，该磁光基片包括一种层状安排，该层状安排包括：一个光学透明的基片、一个第一涂覆层、以及一个第二涂覆层。该磁光基片进一步包括一个保护层。

在另一个实施方案中，该第二涂覆层是部分地透明的并且是部分地反射性的。该第二涂覆层可以反射至少一部分光，其中这种光是单色的。在此“单色”光源不仅是指严格的单色(即一种颜色)光源，而且认为它还包括了任何非白色光源(即基本上排除至少一个颜色或波长谱带的光源)和任何在限定的波长范围内发射电磁辐射的光源，例如，发射波长在450nm与495nm之间的光的光源通常被认为是单色蓝光源，而单色绿光源通常被认为是在495nm与570nm之间发射。依照当发射的辐射在一个(预先)确定的波长范围内即为单色的这种定义，例如，包括蓝色和绿色、并且由一个在450nm与570nm范围内的光源发射的青色光也被认为是单色光。如此处的另一个实例，术语“单色”并不局限于经典的光谱颜色，而是还包括任何种类的适当的、预先定义的波长范围，例如600nm-750nm在此被认为是一种“单色”光源。该第二涂覆层可以包括一种双色反射镜或一种介电反射镜。该第二涂覆层还可以被配置为改变其反射特性。在一个实施方案中，第二涂覆层是一种可切换的反射镜。

在另一个实施方案中，该第二涂覆层包括至少两个区域，一个第一区域用于读取光学识别特征，而一个第二区域用于读取磁性识别特征，其中图案化的第二涂覆层包括多个第一区域和多个第二区域，这些区域被安排在第一和第二区域交替的一个阵列中。

在另一个实施方案中，该读取装置被配置为产生一个交变电流，以便与磁性识别特征一起感应出一个磁场。在另一个实施方案中，读取装置包括一个或多个磁体(这些磁体可以是例如永磁体或螺线管磁体)，这些磁体被配置为在磁性识别特征的区域中产生磁场。

在另一个实施方案中，该读取装置包括一个或多个光源，这些光源被配置为产生至少两个单色的光信号，这两个单色光信号中的至少一个具有能够产生这些光学识别特征的一个图像的波长，并且其中的至少另一个具有能够产生这些磁性识别特征的一个图像的波长。该至少两个单色信号之一可以穿过一个偏光器。在此，“波长”并不严格受限于一个单一的光波长；而是应将其理解为，在适当情况下还包括一个波长范围(例如，“波长”还可以指从620nm到750nm的波长范围)。在此，单词如“偏振的”和“偏光器”一般是指线偏振，但是还包括其他形式的偏振作用，如在适当情况下的圆偏振。

在另一个实施方案中，该读取元件包括一个接合元件，该接合元件用于对该磁光基片进行定位于该第一组识别特征的一个区域上。该接合元件实质上包围了该磁光基片。该接合元件在形状上与该标签或物品中的一个接合轨道是实质上互补的，从而形成一种互锁装置。该接合元件可以被形成为一个腔或一个凹陷，并且该凹陷的高度为至少大约50微米、至少大约150微米、至少大约200微米、或至少250微米。该接合元件也可以被形成为一个突起。该突起的高度为至少大约50微米、至少大约150微米、至少大约200微米、或至少250微米。该接合元件具有在在截面上是一个圆的形状或一个多边形的截面形状。

在另一个实施方案中，至少该读取元件被适配为当与该标签或有待识别的物品相接触时与该标签或有待识别的物品相符合。该读取元件包括一个符合元件，当使该读取元件与该标签或有待识别的物品相接触时，该符合元件协助至少该读取元件与该标签或有待识别的物品相符合。该符合元件包括至少一个弹簧、海绵、抽吸系统、液压系统、或气压系统。在读取过程中，该符合元件将至少该读取元件推到一个有待读取的区域上，并且该符合元件被适配为在该读取装置掉落或与硬表面接触时保护该读取元件的表面免受损伤。该符合元件还被设计为如果该读取元件被推动则允许该读取元件下沉到该接合元件的水平以下。该读取元件在不使用时被容纳在该接合元件的水平以下，但是当它与该标签或有待读取的物品接合时，该接合元件将该读取元件推到有待读取的区域的表面上。至少该读取元件在被置于同该标签或有待识别的物品相接触时是与该接合元件有距离的，从而允许该读取元件与该标签或有待识别的物品相符合。

在本发明的一个第二实施方案中，提供了一种用于读取磁性信息和光学信息的读取装置。该读取装置包括一个读取元件，该读取元件包括一个磁光基片，该磁光基片包括一个被配置为反射光的一个第一部分的反射层、以及一个被配置为使光的一个第二部分透过的透明层，其中该反射层和该透明层重叠以便形成一个重叠区域，该重叠区域能够读取一个物品的磁性信息和光学信息两者。

在本发明的一个第三实施方案中，披露了一种用于对标签或被适配为有待识别的物品进行识别的读取装置。该读取装置包括一个读取元件，该读取元件用于读取位于该标签或该被适配为有待识别的物品中的一个第一组识别特征，其中该读取元件是一个磁光读取元件，该磁光读取元件包括至少一个磁光基片。该读取元件包括一个接合元件，该接合元件用于将该读取元件定位于该第一组识别特征的一个区域上，其中该接合元件实质上包围了该读取元件，并且该接合元件在形状上与该标签或与被适配为有待识别的物品中的一个接合轨道是实质上互补的，从而形成一种互锁装置。该接合元件被形成为一个凹陷或突起。

在本发明的一个第四实施方案中，披露了一种用于对标签或被适配为有待识别的物品进行识别的方法。该方法包括仅通过对位于该标签或该被适配为有待识别的物品中的一个第一组识别特征的一个磁光读取来生成一种第一信号，其中该第一组识别特征包括多个磁性的或可磁化的颗粒的一种无序安排，这些颗粒被包括在该标签或物品的一个识别层中。从读取该第一组识别特征所生成的该第一信号原样地被用于导出一个用于识别该标签或物品的第一签名。该方法还包括从读取一个第二组识别特征来产生一个第二信号，其中该第二组识别特征包括多个光学识别特征，并且该第一组识别特征和该第二组识别特征可以至少部分地重叠。

在另一个实施方案中，这些磁性的或者可磁化的颗粒的无序安排包括多个随机分布的、磁性的或者可磁化的颗粒。这些磁性颗粒包括一种铁氧体磁性材料、一种反铁磁性材料、一种铁磁性材料、或在一种连续材料中具有变化的磁特性的多个磁畴(包括造成可变磁特性的多个空隙)、以及它们的多种组合。铁磁性材料是选自下组，其组成为：MnBi、CrTe、EuO、CrO₂、MnAs、Fe、Ni、Co、Gd、Dy、Nd，与Fe、Ni、Co、Sm、Gd、Dy相对应的多种合金以及氧化物，以及它们的多种组合。一种示例性高矫顽性材料是包括Nd、Fe以及B的钕磁体。

在另一个实施方案中，该方法进一步包括从读取的第二组识别特征中生成一种第二信号。从读取的第一组识别特征中所生成的该第一信号以及从读取的该第二组识别特征中所生成的该第二信号被独立地用于导出用于识别该标签或物品的一个第一签名和一个第二签名。该第二组识别特征包括一个芯片、一个磁条、一个序列号、或一个光学标识。该芯片是一个射频识别标签或一个基于接触的存储器芯片。该光学标识是线性条形码、2D条形码(如PDF416标准)、矩阵条形码(如数据矩阵(DataMatrix)、QR编码以及代表数字或字母数字序列的其他开源或专有的图案)或全息图。该光学标识可以是对裸的人眼是不可见的，但是在电磁谱的紫外线或红外线状态下是可检测的。

在另一个实施方案中，该第一组识别特征与该第二组识别特征位于该标签或该被适配为有待识别的物品中的一个接合轨道之中。该第一组识别特征与该第二组识别特征可以在同一个平面上。可替代地，该第一组识别特征与该第二组识别特征可以在不同的平面上。

在本发明的一个第五实施方案中，披露了一种用于对标签或被适配为有待识别的物品进行的方法。该方法包括通过对位于该标签或该被适配为有待识别的物品中的一个第一组识别特征的磁光读取生成一种第一信号，通过读取位于该标签或该被适配为有待识别的物品中的一个第二组识别特征生成一种第二信号，其中从读取该第一组识别特征所生成的该第一信号与从读取该第二组识别特征所生成的该第二信号用于导出用于识别该标签或该物品的一个第一签名和一个第二签名。

在一个实施方案中，该第一组识别特征包括多个磁性的或可磁化的颗粒的一种无序安排。这些磁性的或者可磁化的颗粒的无序安排包括多个随机分布的磁性的或者可磁化的颗粒。这些磁性颗粒包括一种铁氧体磁性材料、一种反铁磁性材料、一种铁磁性材料、或在一种连续材料中具有变化的磁特性的多个磁畴(包括造成可变磁特性的多个空隙)、以及它们的多种组合。铁磁性材料是选自下组，其组成为MnBi、CrTe、EuO、CrO₂、MnAs、Fe、Ni、Co、Gd、Dy，与Fe、Ni、Co、Sm、Gd、Dy相对应的多种合金以及氧化物，以及它们的多种组合。一种示例性高矫顽性材料是包括Nd、Fe以及B的钕磁体。

在另一个实施方案中，该第一组识别特征与该第二组识别特征位于该标签或该被适配为有待识别的物品中的一个接合轨道之中。该第一组识别特征与该第二组识别特征可以在同一个平面上。可替代地，该第一组识别特征与该第二组识别特征可以在不同的平面上。

在本发明的一个第六实施方案中，披露了一种用于对标签或被适配为有待识别的物品进行的识别系统。该系统包括用于识别一个物品的一种标签，该标签可以被附装在该物品上；以及用于读取位于该标签或被适配为有待识别的物品中的至少一个第一组和一个第二组识别特征的一种读取装置。

在一个实施方案中，从该读取元件获得的该第一信号相对于没有一个实质性磁场时从该同一个读取元件获得的一个信号而被归一化。该归一化是通过从在与被读取区域相接合时的该读取元件获得的信号中减去在没有一个实质性磁场时从该读取元件获得的信号而实现的。该归一化进一步包括对正在被读取的信号中的数据的多个部分进行识别，因为在该读取元件中的损坏或改变，这些数据部分的可靠性可能低于其他数据的可靠性，以与其他数据不同的方式对所述具有更低可靠性的数据进行处理。

在另一个实施方案中，通过以下方式对从该读取元件获得的该第一信号进行处理，即：将该信号中低于一个预定阈值的所有数据设置为一个预定的值，或者忽略这些数据，并且仅存储在该预定阈值之上的数据(包括这些数据的实体定位)。

在另一个实施方案中，该识别系统进一步包括一个数据存储媒质，其中存储了从对该识别标签的一个参考读取中获得的一个参考签名。用于该预先存储的参考签名的数据存储媒质是相对于该读取装置远程的一个数据存储媒质，或者该数据存储媒质可以是位于该读取装置自身之内。用于该预先存储的参考签名的该数据存储媒质可以位于附装在该物品上的标签之中。可替代地，用于该预先存储的参考签名的该数据存储媒质可以位于该物品之中。该数据存储媒质是磁条、存储器芯片、媒体盘、硬盘、智能卡、RAM模块、磁带、或常规的光学装置，如2D条形码或位图。

在另一个实施方案中，该识别系统进一步包括相对于该读取装置远程的一个数据处理装置，其中该数据处理装置被适配为执行该数据处理，以便使所读取的签名与该预先存储的参考签名相匹配。在这个实施方案中，该数据存储媒质可以与该远程数据处理装置定位在一起，或者与其相同。

在另一个实施方案中，该读取装置用于获得关于任何发射或可以使之发射磁场的物件的信息。例如，可以使用多个磁场来获得关于在结构性物品或电子装置中的裂纹或其他缺陷(例如夹杂物和空隙)的信息，例如电流在其中产生了局部磁场，一个实际的例子是对电子电路进行非破坏性测试。

附图说明

在这些附图中，贯穿不同视图相似的参考字符通常指代的相同的部分。这些附图不一定是按比例的，相反通常将重点放在阐明本发明的原理。在下述说明中，对本发明的不同实施方案参照以下附图予以说明，在这些附图中：

图1示出了一种防伪系统，该系统利用了根据本发明的一个实施方案的读取装置；

图2示出了一个流程图，该流程图展示了一种使用根据本发明的一个实施方案的读取装置的验证过程；

图3示出了根据本发明的一个实施方案的读取装置；

图4示出了基于现有技术的一种适当的读取元件的截面图；

图5A与图5B分别示出了在根据本发明的一个实施方案的标签中使用的磁性颗粒的俯视图和透视图；

图6A与图6B示出了在根据本发明的一个实施方案的标签中使用的磁性颗粒的不同密度；

图7A和图7B示出了根据本发明的一个实施方案的具有多个识别特征的多个标签的进一步的实例；

图8A至图8E示出了一种磁性信息与光学信息在其中重叠的标签的截面图；

图9示出了根据本发明的另一个实施方案的读取元件的截面图；

图10A示出了具有光学条形码和磁颗粒的标签的一个扫描区域，其中读取元件是灰度光学检测器；

图10B示出了具有蓝绿色条形码和磁颗粒的标签的一个扫描区域，其中读取元件如图9中所示；

图11A示出了根据本发明的一个实施方案的一种读取装置，其中红光传播通过第二涂覆层并且通过保护层；

图11B示出了图11A的、根据本发明一个实施方案的读取装置，其中绿光被第二涂覆层反射；

图12A示出了根据本发明的一个实施方案具有人为叠加的光学特征和磁性特征的标签的俯视图；

图12B示出了根据本发明的一个实施方案用读取元件获得的标签的红色光谱图像；

图12C示出了根据本发明的一个实施方案用读取元件获得的标签的绿色光谱图像；

图13A示出了具有人为叠加的光学特征和磁性特征的一个标签的俯视图；

图13B示出了根据本发明的一个实施方案利用一个读取元件获得的一个标签的成像区域的一种配置；

图13C示出了根据本发明的一个实施方案来自于利用该读取元件获得的该标签的一个成像中的光标签信息；

图13D示出了根据本发明的一个实施方案来自于利用该读取元件获得的该标签的一个成像中的磁标签信息；

图14A示出了根据本发明的一个实施方案的一个正在制造的标签的光俯视图；

图14B示出了根据本发明的一个实施方案的一个正在制造的标签的磁俯视图；

图14C示出了根据本发明的一个实施方案的可以被用于读取该标签上的光学信息和磁性信息的一种读取元件的配置；

图14D示出了根据本发明的一个实施方案的利用图14C中的读取元件获得的该标签的一个图像；

图15A示出了根据本发明的一个实施方案的一个网格图案；

图15B示出了根据本发明的一个实施方案的一个数据矩阵码；

图15C示出了根据本发明的一个实施方案的来自图15A的网格图案与来自图15B的数据矩阵码的一个叠加；

图16A示出了根据本发明的一个实施方案的一个正在制造的标签的光俯视图；

图16B示出了根据本发明的一个实施方案的一个正在制造的标签的磁俯视图(与光学数据矩阵编码相关的栅格图案是人为地叠加在磁视图上的)；

图16C示出了根据本发明的一个实施方案的可以被用于读取该标签上的光学信息和磁性信息的一种读取元件的配置；

图16D示出了根据本发明的一个实施方案的利用图16C中的读取元件获得的该标签的一个图像；

图17示出了根据本发明的一个实施方案的对一个标签的光学读取和磁读取；

图18A示出了根据本发明的一个实施方案的读取元件的截面图；

图18B示出了根据本发明的一个实施方案的光在该读取元件内部中央式地穿行的方向；

图18C示出了根据本发明的一个实施方案光从该磁光基片的不同区域被反射；

图19A示出了根据本发明的一个实施方案的读取元件的截面图；

图19B示出了根据本发明的一个实施方案，光在该读取元件内部从一个光源开始行进并从磁光基片的不同区域进行反射；

图19C示出了根据本发明的一个实施方案的读取元件的截面图；

图20A到20D是根据本发明的一个实施方案的一个读取元件的多个元器件及其与两组偏振光的交互作用的简化图形表示；

图21A示出了根据本发明的一个实施方案具有人为叠加的光学特征和磁性特征的标签的俯视图；

图21B示出了根据本发明的一个实施方案用读取元件拍摄的标签的绿色光谱图像；

图21C示出了根据本发明的一个实施方案用读取元件拍摄的标签的红色光谱图像；

图22示出了根据本发明的一个实施方案，使用一个磁光读取元件读取一个水平面上的标签的一种方法；

图23示出了根据本发明的一个实施方案的磁光读取元件及一个标签；

图24示出了根据本发明的另一个实施方案，使用一个磁光读取元件读取一个水平面上的标签的一种方法；

图25A至25D示出了根据本发明的另一个实施方案，使用一个磁光读取元件读取一个粗糙表面上的标签的一种方法，该读取元件与该标签表面相符合；

图26示出了根据本发明的一个实施方案，使用一个磁光读取元件读取一个柔顺标牌中包含的一个指纹的一种方法；

图27示出了根据本发明的一个实施方案，当一个有价值的物件(其上粘贴了一个标牌)具有一个粗糙的表面时，该柔顺标牌可以怎样提供帮助；

图28示出了根据本发明的一个实施方案的另一个柔顺标牌的信息；

图29A示出了根据本发明的一个实施方案的包含指纹区的一个标签的截面图；

图29B示出了根据本发明的一个实施方案的一个标签和一个指纹区的平面图；

图30A示出了根据本发明的一个实施方案将一个磁光读取元件与一个厚标牌相接合之前的情况；

图30B示出了根据本发明的一个实施方案当读取一个标签时一个磁光读取元件被压缩抵靠在一个厚标牌上；

图31示出了根据本发明的一个实施方案，使用一个磁光读取元件读取具有对准特征的一个标牌的一种方法；

图32示出了根据本发明的一个实施方案读取一个包含指纹的标签的一种方法；以及

图33示出了根据本发明的一个实施方案的在一个有待识别的物品的凹槽中的一个标签。

具体实施方式

尽管已经参考特定的实施方案示出并描述了本发明的实施方案，本领域的普通技术人员应当理解的是可以在此做出形式和细节上的不同改变，而不背离由所附权利要求所定义的本发明的精神和范围。本发明的范围由所附权利要求所表明，并且因此旨在包括落入权利要求的等效物的意义和范围内的所有改变。

在本发明的一个实施方案中，提供了一种读取装置，该读取装置从多个单独的磁性颗粒上获取信息，并且考虑了例如它们在一个固定区域内的随机位置，这样该区域拥有一个具有良好分辨率的独特图案。

图1示出了根据本发明的一个实施方案利用读取装置104的一种防伪系统100。注意，尽管在此示出的系统100示出了通过移动装置106(如移动电话)或计算机110与数据服务器108通信的基本读取装置104，还在此想到，读取装置104其自身可以是更精巧的并且可以例如通过很多方法(如使用数据缆线、局域网、蓝牙、Wi-Fi、微波存取全球互通(WiMAX)技术、或甚至包括使用内置的通用分组无线电服务(GPRS)芯片或3G/通用移动电信系统(UMTS)芯片其自身作为与数据服务器108通信的一种移动电话装置)与数据库或数据服务器108通信。读取装置104还可以包括用于同用户直接通信的方法，例如，可以允许用户在读取装置104自身上读取和键入信息的屏幕以及键盘。防伪系统100可以包括至少一个标签102、一个读取装置104、一个移动装置106或一台计算机110(如果读取装置104与数据服务器108之间不存在任何直接的通信装置)、以及一台远程数据服务器108。每个标签102包括至少一组识别特征。识别特征的一些实例包括磁性颗粒或可磁化颗粒的一种无序阵列、磁条、序列号、光学标记(如条形码或全息图)。

如图1所示的识别特征包括形成一个磁性指纹区112的磁性颗粒或可磁化颗粒的一种无序阵列。每个标签102被附装到有待识别或被适配为有待识别的一个物品或一个有价值的物件262上。读取装置104用于读取标签102上的至少一组识别特征。读取装置104有能力将从读取该组识别特征所生成的一个信号发送到移动装置106或计算机110上。来自读取装置104的加密信号可以或者通过无线连接或者有线连接被发送到移动装置106或计算机110上。无线连接的一些实例包括蓝牙以及Wi-Fi，并且有线连接的一些实例包括推荐标准232(RS232)以及通用串行总线(USB)。计算机110可以是个人计算机、工作站、膝上计算机或掌上计算机。例如，移动装置106可以是移动(蜂窝)电话或个人数字助理(PDA)。移动装置106或计算机110可以经由互联网连接到一个数据服务器108，该数据服务器可以是一个远程数据服务器(或者可以被链接到该远程服务器)。例如，移动装置106使用通用分组无线业务(GPRS)或3G/UTMS技术通过一个局域网络来连接。

图2示出了一个流程图200，该流程图示出了根据本发明的一个实施方案使用读取装置104的一个验证过程。首先，在202中，读取装置104被用于扫描一个第一组识别特征以及一个第二组识别特征。可以在一个单一的步骤或在两个步骤中执行该第一组识别特征以及该第二组识别特征的扫描。该第一组识别特征可以包括磁性信息(如磁性指纹区112)，并且该第二组识别特征可以包括光学信息，如线性条形码、2D条形码、或矩阵条形码(如数据矩阵)(所有这些类型的条形码在此通指条形码)。该第一组识别特征以及该第二组识别特征的扫描考虑了与该第二组识别特征相关的该第一组识别特征的相对位置。虽然这个实例描述了本质为磁性的第一组特征和本质为光学性的第二组特征，然而各个相应的组中的读取顺序或存在的特征类型是可以互换的。

在204处，读取装置104检查所读取信号以确定是否可以在这些读取中检测到任何错误。如果读取装置104检测到错误，在210，它为用户提供一个提示来选择或者重新扫描第一组识别特征以及第二组识别特征、或者(在错误不致命的情况下)带着错误标志继续传输数据。如果用户选择继续数据传输，例如，还可以提示用户使用移动装置或计算机键盘手动键入一些数据(例如，如果误读了一个条形码，用户可以选择键入条形码编号而不是重新扫描)。其后，在206中，至少对从读取第一组识别特征(如磁性指纹区112)中生成的信号或数据进行加密。可任选地，同样对从读取第二组识别特征而产生的这些信号或数据进行加密。然而，在本发明中还包含了用一种不同的算法或密钥加密这个机器可读的信号，这种算法或密钥可以对人可读的识别特征进行加密。这协助保护加密不受损害。在208中，至少部分地加密的数据经由有线或无线连接被发送到一个移动装置106或一台计算机110。在212中，移动装置106使用例如GPRS通过互联网连接到远程数据服务器108上或者计算机110通过一种互联网连接而连接到远程服务器108上。

在214中，远程服务器108对一个数据库上的存储的信号(来自该磁性指纹区的一次先前扫描和/或光学信息)与来自该磁性指纹区的已扫描信号进行比较。在216中，服务器确定所存储的信号与所扫描的信号是否可以匹配(在此使用了一个匹配阈值来确定该数据是否匹配到一个适当程度的确定性)。如果对应的信号不匹配，在218中，将一个失败的验证通知发送到移动装置106或计算机110上。如果信息匹配，在220中，移动装置106或计算机110接收一个成功匹配的通知。这个通知还可以伴随着关于该标签或物品的额外信息，这可能对用户是有用的。注意，在图1中，在此想到，读取装置104可以是更精巧的，并且其自身能够在没有外围移动装置或计算机的情况下与远程数据服务器108进行通信。这个更加精巧的读取装置104可以包括用于和用户直接通信的键盘以及显示屏。进一步注意，术语“信号”或“多个信号”是指从识别特征中读取的数据，因此信号可以例如是代表指纹区的磁性特征的一个图像。

图3示出了根据本发明的一个实施方案的读取装置104。读取装置104包括一个读取元件114、一个开关118、两个发光二极管(LED)指示器120、两个微控制器芯片122、一个便携式电源124以及通信电子设备与软件(例如一个蓝牙模块、Wi-Fi模块、USB模块或RS232模块)。读取元件114用于读取标签102上的一个第一组识别特征。读取单元114可以读取磁和光识别特征两者。开关118用于驱动或者解除驱动读取装置104并且可以被定位在读取装置104上的任何适当的位置(例如符合人体工程学的位置)。LED指示器120提供读取装置104的状态指示，例如，如果它接通，则读取数据、传输数据、或遇到错误。每个微控制器芯片122是一个单一的集成电路，包括例如处理单元、输入和输出接口、串行通信接口、存储装置。所要求的微控制器芯片122或LED指示器120的数目取决于读取装置104的要求。便携式电源124典型地是例如一种一次性电池或一种可充电的电池(但是如果使用了如USB的通信装置，则可以通过USB连接线对读取装置104供电)。

图4示出了基于现有技术的读取元件134的截面图。图4中的读取元件134包括一个光学处理单元136以及一个磁光基片138。光学处理单元136包括多个元器件，这些元器件包括一个光源140、两个偏光器142和148(例如，如果该光源不发出偏振光，那么所示出的两个偏光器都是必要的，或者例如在特定环境下有可能使用与一个偏振分束器相结合的偏光器)、一个分束器144、一个透镜系统146(尽管在图4中只示出了一个透镜，然而对本领域的任何普通技术人员而言清楚的是总体上可能需要一系列的透镜元件来实现一个高质量的图像)以及一个光学检测器150(例如电荷耦合器件(CCD)、或能够采集图像的互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片)。注意，与图4、9、11、18和19相关而示出并描述的这些配置仅仅用于解说并且精确的配置可能变化，例如偏光器148和透镜系统146的位置可以互换或者偏光器148可以被放置在透镜系统146之间。此外，透镜系统146中的一些透镜可以被定位在分束器144的前面或者分束器144可以在透镜系统146的一系列透镜之中。

磁光基片138包括一个光学透明的基片154以及多个磁光涂覆层(如一个第一涂覆层156、一个第二涂覆层158以及一个保护层160)。多种适当的安排是可能的，例如在美国专利号5,920,538中所披露的，光学透明的基片154可以是单晶石榴石(如钆镓石榴石，它可以进一步包括如钪的其他组分)，第一涂覆层或磁光膜156可以是一个法拉第转子(包括例如铁氧体石榴石膜)，第二涂覆层或反射层158可以是一个克尔转子(包括例如钆的铁氧体)，第二涂覆层158可以进一步被一个反射性的或透明的保护层160所涂覆。

光源140可以是一个偏振光源或非偏振光源。偏振光源的一些实例包括某些类型的激光器，而非偏振光源的一些实例包括发光二极管(LED)。此外，光源140可以是单色的，尽管如白色光源等其他选项也可以是合适的。来自光源140的光穿过第一偏光器142并且然后入射在分束器144上。光的很大一部分被分束器144反射到磁光基片138上。这个光被这些磁光涂覆层156、158以及160中的一个或多个反射并且传播返回到分束器144。光的相当大的一部分穿过分束器144，在它到达光学检测器150之前在透镜系统146以及第二偏光器148中传播，该光学检测器捕获代表在磁光涂覆层156、158、160处存在的磁场的一个图像。注意，尽管在图4、9、11、18和19中光路总体上由一个单一的箭头(或少数几个箭头/线)表示，这无意暗示光只沿该单一路径传播，总体上光可以在一个足够宽的区域上以便使磁光基片138的所希望的区域成像。进一步注意，第二偏光器148相对于入射光线的偏振被旋转(在图4中“入射光线的偏振”指光刚刚穿过第一偏光器142后的偏振)。第二偏光器148可以相对于入射光线的偏振被调谐(或反之亦然)以确保测量到取决于磁场的最大图像对比度。注意，当使用了一种偏振源时，只需要一个偏光器。在此的所有图像都不是按比例的。例如，图4(以及其他图)中所示的磁光基片通常是与图中其余部分一起增厚的，以便允许清晰地界定不同的涂覆层。

保护层160用于保护第一涂覆层或磁光膜156以及第二涂覆层或反射层158免于任何损坏。保护层160优选地是一个坚硬的薄涂层，如类金刚石碳(DLC)或四面体无定形碳(ta-C)，或者它可以是透明的，如氧化铝(Al₂O₃)，但是不限于此。保护层160的厚度在几纳米到几微米范围内，取决于所选择的材料及其内应力，但并不局限于此。

光学处理单元136中的元器件和磁光基片138中的层安排可以彼此相对具有一种固定的空间关系。这在此是指优选地至少这些主光学元器件(例如光学检测器150、透镜系统146、偏光器142和148、分束器144和磁光基片138)全都是相对彼此而固定的，这样它们可以被认为是形成了一个牢固的单元或模块，即读取元件134。注意，读取元件134利用标签102的磁光读取，其中光通过磁光基片138而在读取元件134内部被反射。这意味着被用于分析磁场的光不是从标签102的表面上反射的。

因为磁光基片138允许很少甚至不允许光通过，所以位于标签102表面上的光学信息无法被读取。因此，如果光学信息和磁性信息位于标签102的同一区域中(即叠加)，读取元件134也不能够产生光学信息和磁性信息的一个组合信号。包括一个磁光基片(该磁光基片被配置为读取光学信息和磁性信息两者)的一个读取元件是在本发明的范围之内的，并且例如将在图18、19和20的说明中对其进行进一步讨论。

图5A和图5B分别示出了根据本发明的一个实施方案用在标签102中的磁性颗粒176(优选地具有高磁性矫顽性)的俯视图以及透视图。为了获取清晰的磁光信号，应当使用具有高矫顽性的磁性材料的颗粒176来形成磁性指纹区112。图5B示出了在这个实施方案中，磁性颗粒176形成了夹在基底层192与覆盖层194之间的一个层。基底层192和覆盖层194总体上由膜材料形成，基底层192为磁性颗粒176提供一个支持件并且覆盖层194提供免于环境以及磨损的保护。可以使用的覆盖层194的最大厚度取决于由磁性颗粒176生成的磁场强度(磁场强度其自身是例如磁性颗粒176的剩磁、它们的大小、磁性颗粒176的定向以及磁化方向的函数)、用于读取磁场的读取元件的敏感性以及整个系统的预期分辨率。在此应理解的是磁颗粒176可以分布在一个非磁性的(或弱磁性的)矩阵材料之内，如一种聚合物材料、金属材料、玻璃材料或陶瓷材料，所述非磁性或弱磁性的材料提供了以下的一项或多项：保护这些颗粒、在这些颗粒与存在的其他层之间的内聚(即这种非磁性材料将这些磁性颗粒锁定在位，例如以一种粘合剂的形式)以及将这些颗粒到这些基底或覆盖层的施加进行简化。在这些情况下，“磁性颗粒176”应被理解为在可应用的情况下包括非磁性矩阵材料。在某些情况下，可能没有任何特定的基底层192，并且磁性颗粒176可以直接与在标签基部的一个粘合剂层相接触，或者它们可以被暴露出来。

磁性颗粒176可以包括一种高矫顽性材料。一种示例性高矫顽性材料是包括Nd、Fe以及B的钕磁体。磁性颗粒176可以包括铁氧体磁性材料、反铁磁性材料、铁磁性材料、或一种连续材料(包括导致不同磁性的空隙)中的不同磁性的多个磁畴、以及它们的多种组合。铁磁性材料是选自下组，其组成为MnBi、CrTe、EuO、CrO2、MnAs、Fe、Ni、Co、Gd、Dy，与Fe、Ni、Co、Sm、Gd、Dy相对应的多种合金以及氧化物，以及它们的多种组合。

为了合适，标签102上有待读取元件读取的区域可以包含一个适当的颗粒密度。图6A和图6B示出了在根据本发明的一个实施方案有待读取的两个标签102的区域内包含的不同的磁性颗粒密度。图6A示出了非常低的磁性颗粒密度176而图6B示出了非常高的磁性颗粒密度176。如果有待读取的平均标签102的区域包括太少的磁性颗粒176，如图6A中的情况，可能难以实现具有唯一可识别指纹的大量标签102。类似地，如果有待读取的平均标签102的区域包括太多磁性颗粒176，如图6B中的情况，同样可能难以实现具有唯一可识别指纹的大量标签102。结果，总体上令人希望的是确保所使用的标签102具有适当的磁性颗粒密度176，例如有可能的是设置一个阈值，使得所使用的全部标签102都必须具有20到50个至少具备特定大小的磁性颗粒176。具有过多或过少磁性颗粒176的标签102可以在生产线上就被淘汰，例如在首次读取和储存信号的时候。

由于大多数成像芯片(例如CMOS芯片)实际上是图像的数字表示(即它们是像素化的)，在某些情况下，如以下所说明的，将接受标准直接基于图像的像素是更简单的。例如，假设磁光读取元件被配置为使得一个更强的磁场带来更亮的图像并且成像感应器在0到255(255表示最亮)的范围内记录这个亮度。然后另一种确保存在一个适当的磁性指纹的方法是对记录某一阈值(例如在0到255范围内的128阈值以上)以上的亮度值的像素数目进行计数。如果足够多的像素是在阈值以上，那么可以假设标签102具有足够多的磁性颗粒176(或者至少存在的那些磁性颗粒176是特别大的，即，有足够部分区域被磁化)。另一方面，为了核查标签102不包含太多的磁性颗粒176，核查在阈值以上像素不超过一个最大数目就足够了(类似地这将实际上检查该磁化区域是否在阈值之内)。另一个适合的质量控制步骤是确保在一个确定的阈值之上的一定数目的像素是被在一个确定的阈值之下的一定数目的像素所包围的，因此确保了存在的多个离散区域代表了在空间上被解析的特征。

图7A和图7B示出了根据本发明的一个实施方案的具有识别特征的标签102的多个进一步的实例。因为额外的识别特征提供额外的安全性或信息，所以可以采用多重识别特征。这些额外的识别特征的一些包括磁性条形码、磁性边界、磁性字母数字符、磁性基准标记、光学条形码(线性的和2维的，包括不同的工业标准如数据矩阵)、光学基准标记、光学字母数字符、可见标记，但不限于此，例如标签102可以包括射频识别(RFID)芯片、安全墨或全息图。第一条形码184或第二条形码186可以使用隐形墨(如紫外线或红外线“光学”墨)来打印，这种墨无法被人的裸眼检测到但是可以通过使用一个适当适配的读取装置104或用电磁波谱的一个或多个特定的波长照亮标签102来检测和读取。可以通过使用多个层相对于扫描区域将磁性识别特征和光学识别特征定位在同一个位置。

图7A示出了具有磁性指纹区112的一个标签102。一个第二两维条形码186部分地覆盖磁性指纹区112并且多个磁性字母数字符182被定位在该第二两维条形码186的四个角落。注意，虽然在图7A和图7B中示出了磁性指纹区域112，但指纹区域112优选地可以是位于一个不透明的覆盖层的后面，在该覆盖层上印刷有第二条形码186。因此，用户实际上不能看到指纹区域112。另外，当放置在标签102的相同层或不同层上时，磁性特征和光学特征可以重叠。

图7B示出了具有磁性指纹区112的一个标签102。一个第二两维条形码186覆盖该磁性指纹区112。第二两维条形码186被一个第二基准标记180所包围，并且一个第一基准标记178被定位在磁性边界180的右上角。一个第三基准标识190被定位在左上角，与第二基准标识180相邻。磁性字母数字符182被定位为与第二基准标识180相邻。

在形成磁性指纹区112中使用的磁性颗粒176通常具有高矫顽性。此类高矫顽性磁性颗粒176的一种形式是薄片式几何体。

可能有利的是使一个读取元件读取标签102的重叠的光学特征和磁性特征。“重叠的”以及类似术语应理解为是指定位在同一个区域的、叠加的、或在彼此顶部的。标签102的光学特征和磁性特征可以覆盖在标签102的相同层或不同层上。在此，读取重叠的光学特征和磁性特征所存在的一个优点是它允许标签102更小。它还提供了在磁性特征和光学特征之间的更精确的相关性以便进行匹配，因为作为磁性特征的指纹匹配的参考物的光学特征是在物理上更接近磁性特征的。以下详细描述了这样一种读取元件以及相关的装置、标签和方法。

图8A至图8E示出了一种磁性信息与光学信息重叠的标签102的截面图。在图8A中，标签102可以包括一个覆盖层194，该覆盖层具有打印在其顶部表面上的光学条形码(未示出)(在此，“条形码”旨在包括数据矩阵码和其他机器可读光学信息)，包括一个可以是处于位于覆盖层194下面的层的形式的磁性指纹区112以及一个位于磁性指纹区112下面的粘合剂层4210。注意，条形码被示出为仅仅用于说明性目的的光学标记。随后的用于本图和其他图的说明应当被认为是通用的并且不限于条形码。

图8B示出了标签102的一个顶部光学视图。可以从标签102的俯视图看到已经被打印在标签102的表面上的条形码184形式的光学信息。

图8C示出了标签102的一个顶部磁性视图。如果用户能够采集标签102的磁性图像，那么用户就可以有效地“看穿”覆盖层194和光学信息184并且“看到”包含在磁性指纹区112内的磁性颗粒4220。

虽然磁性颗粒4220被描述为是具有某一种“颜色”，然而这些颜色是在黑白色附图的背景下说明的。此外，磁性颗粒4220的“颜色”是随所使用的光源140、磁光基片138的性质以及读取元件的光学构造而变的。此外，作为磁性颗粒4220的结果被检测的光的“颜色”或亮度还取决于在层156、158和160区域内因为磁性颗粒4220而造成的磁场。例如，北磁场可能导致亮(光)区域，同时南磁场可能导致暗(或没那么亮)区域。磁场的强度(除其他因素外)将会决定光的亮度。因此，当磁场的强度改变时光的亮度将横贯一个磁性颗粒4220而改变。因此，在图8C中示出的磁性颗粒4220可以在每个磁性颗粒4220上的光强度或颜色上改变，而不是均匀的。

图8D示出了合成图像的俯视图(即光学特征和磁性特征彼此叠加)。清楚的是，当从顶部观看，条形码184和磁性颗粒4220彼此重叠。

当用一个仅能够读取给定区域内的光学特征或磁性特征的读取元件扫描标签102时，图8E展示了所产生的扫描，其中磁指纹区域112的一半被扫描，而光学条形码184的另一半被扫描。在所示出的光学条形码184是数据矩阵码的情况中，仅扫描一半区域可能不一定足以完全地解读该数字(或完整的数据矩阵信息)。因此，可能无法完全解读光学信息。

图9示出了根据本发明的另一个实施方案的读取元件167的截面图。读取元件167被适配为同时读取磁性信息和光学信息两者。在一种适当的配置中，读取元件167包括一个单一的偏光器142和148、一个共用透镜系统146、一个分束器144以及一个单一的光源140。

在一个实施方案中，至少部分光透过第一涂覆层156、第二涂覆层158和保护层160。假设标签102的表面是足够反射性的，光仍将从标签102的表面的至少一部分上被反射并且向回穿过读取元件167而被光学检测器150所捕获。也就是说，至少一部分光从标签102的表面上被反射并且不是在读取元件167的之内进行内部反射。假设图8A中所示的标签102的至少一部分是足够反射性的(很清楚，光学条形码184的黑色区域将不如其他区域反射得那么多)，光学检测器150将检测被磁性特征和光学特征所改变的光的组合。在一个实施方案中，磁光基片138可以基本上跨过读取元件167的整个宽度。在一个实施方案中，磁光基片138可以基本上跨过标签102的整个扫描区域。在一个实施方案中，读取元件167可以包括多个线圈(未示出)或其他结构用于传导电信号，其中该电信号将致使标签102的磁性颗粒4220产生磁场(在这种情况下优选的磁性材料是软的、低矫顽磁性的磁性材料，如基于铁的铁磁性材料)。在一个实施方案中，读取元件167可以包括多个磁体(未示出)，其中这些磁体可以形成一个相对于标签102的扫描区域而言基本上均匀的磁场。

图10A示出了具有光学条形码184和磁性颗粒4220(来自图8A)的标签102的一个扫描区域，其中使用了图9中的、涉及灰度光学检测器150的读取元件167。在一些实施方案中，使用了单色光源。如在图10A中可以看到的，结果是光学条形码184和磁性颗粒4220的组合。在图10A中示出的实例中，所有在光学上黑色的区域不反射足够的光，并且因此被视为黑色，无论该位置处是否存在磁性颗粒4220。然而，在标签102至少在一定程度上是反射性的地方(即在黑色标记之间的区域)，存在磁性颗粒4220的区域中的反射光显得更强(即更白)。发生这种情况是因为反射性区域反射了相同量的光，而无论在该位置处是否存在磁性颗粒4220。然而，如果存在磁性颗粒4220，那么光的偏振被略微改变，并且取决于光学构造，更多的这种改变的光可以通过偏光器148且因此对光学检测器150将显现为明亮的光斑。注意，当标签的反射性区域是光亮的或类似反射镜时，这种系统/配置可以最佳地进行工作，因为如果它们无光泽的或以其他方式散射的，它们可以改变击中它们的光的偏振，这可能降低读取元件检测磁性特征的能力。可以采用其许多的变体，例如使用不同颜色的单色光源以及标签102自身的表面上所打印的信息的不同颜色方案。在此和其他实例中要注意，取决于所选择的光学配置和磁性颗粒4220的偏振，使磁性颗粒4220显现为明亮或阴暗的区域、或者(如果使用多种偏振的组合)作为变化的明亮和阴暗区域可能是容易的。通过使用这种配置，可以更容易地将磁性特征在标签的反射性区域中的位置与用于制造参考签名的那些位置进行比较。在这种情况下，匹配只考虑与标签的反射性区域相对应的磁性信息，并且在阴暗(黑色)区域之内的磁性信息被忽略。其结果是，由于磁性信息的存在，数据矩阵可能更难解读，因为在图像上这些反射性区域将在亮度上变化，但是这一般容易通过如下方法来克服：设定亮度阈值并假设所有比阈值更明亮的像素都被认为是它们反射性区域的一部分，而不论它们实际上是多明亮。

图10B示出了一个标签102的扫描区域，其中将图9中的读取元件167与具有印刷在反射性表面上的一个蓝绿色条形码的标签102结合使用在此假定光源140是一个白色光源。白色光源与一个磁光基片138结合使用，假定该基片在绿光区域中的响应最佳。因此，当使用白色光时，因为磁光基片的特性，一个磁性区域对光学检测器150显现为绿色。虽然标签102的扫描区域对读取元件167显现为不同色调的绿色，但这些绿色色调将由黑白附图来表示。因此，所看到的是，磁性颗粒4220显现为亮斑，而光学条形码184显得更暗。当光学条形码184的一部分的同一位置存在磁性颗粒4220时，光学条形码184的绿色和磁性颗粒4220的绿色将互相作用以便形成绿色的另一种变体，但是出于更好地说明本发明实施方案的目的，未示出这些变体。虽然在(以上和以下的)说明中使用了图9中的读取元件167为例，然而这些概念不局限于图9的读取元件167、并且应认为是适用于所有读取元件的通用概念(特别是在图11、18、19和20中示出的那些)。在这种情况下，可能有利地是使用不同波长的光以便解读条形码，例如，若磁光基片优选地在绿色区域中工作，那么该领域可以用于读取磁性信息，而例如红色区域可以用于解读光学信息(在图像中蓝绿色条形码在红色区域中将显示为黑色，而反射性表面的其他部分将显得明亮)。如果希望的话，可以通过在读取元件中使用两个不同的光源而进一步改进这种系统，例如对绿色光源进行偏振而例如不对红色光源进行偏振(图20提供了适合于此的一种读取元件配置)。这种配置允许图像的红色区域是纯粹的光图像，而完全没有任何磁性信息。在此，词语如“纯粹的”和“没有”以及其他绝对性的术语不应认为是处于其绝对的形式下，而是作为指示性的形式(即，“基本上没有”)。例如，虽然说到“纯粹的光学图像而完全没有任何磁性信息”，实际上CMOS成像装置(例如)在红、绿和蓝色传感器之间具有某种串扰，这样使得这些来自成像装置的“红色区域”确实包括了来自绿色和蓝色区域的某个输入，这是一种公知的现象并且有不同的方法试图通过从红色中减去一部分绿色和蓝色的图像来产生纯粹的红色图像而将其最小化。于是当说到纯粹的图像时应理解的是通常不能在实践中实现绝对的纯粹，然而，它旨在为了在本发明背景中使用的目的的上下文中的“纯粹”。

在另一个实施方案中，使用了部分反射性的第二涂覆层158。图9还用作本实施方案中的读取元件167的一个实例。通过调整被第二涂覆层158所反射的光的量以及调整允许通过第二涂覆层158的光的量，可以优化在由光学检测器150捕捉的最终图像上的磁性颗粒4220与光学特征184的相对贡献。例如，在图8A中，部分反射性的第二涂覆层158可以被配置为使得足够的光在条形码的黑色标记的区域上方反射，并且因此使得能够检测覆盖条形码的磁性特征4220的存在。在此，一个“部分反射性的第二涂覆层158”被理解为包括一个反射性的偏振膜，这个膜已经被定向为使得其偏振已经被磁光基片138(特别是第一涂覆层156和第二涂覆层158)改变的光优选地被反射。这意味着与其他非选择性的但部分反射性的反射镜相比，这些磁性信息将被增强。

在另一个实施方案中，使用了波长选择性的第二涂覆层158。用于获得对同一区域的光学特征184和磁性颗粒4220的同时扫描的另一种方法是使用一种波长选择性的第二涂覆层158或滤波器系统。例如双色反射镜和介电反射镜是薄膜反射镜，它们在允许其他波长传播通过反射镜的同时反射选定波长(或波长范围)的光。注意，图11A和图11B中所示的对应的读取元件171或光学构造再次是纯粹用于解释的目的并且精确的配置将取决于所希望的光学和反射镜特性。在图11A和图11B两者中，假定第二涂覆层158是反射绿光但允许红光透过的波长选择性反射镜(图11A示出了红光传播通过第二涂覆层158并且穿过保护层160(虽然未示出标签，但光是在标签的表面被反射的)，并且图11B示出了绿光被选择性第二涂覆层158所反射)。注意，如在所有实例中一样，虽然第二涂覆层158(或其他各层)被描述为一个单层，但这是为了解释的目的并且假定这包括该“层”实际上是多个层的情况，例如在具有多个波长选择性反射镜、其中每个波长选择性反射镜一般都包括一系列层的情况下。图11A和图11B还假设磁光基片138比光处理单元136的光学观察区域更小，这并不必然总是所希望的，并且磁光基片可以替代性地在读取元件的整个正面部分上伸展。读取元件171内的其他元器件与图9中一样。

图12A示出了标签102的一个俯视图，标签102带有其人为重叠的光学特征184和磁性特征4220。图12B示出了使用如图11A和图11B所述的读取元件171获得的标签102的红色光谱图像。图12C示出了使用如图11A和图11B所述的读取元件171获得的标签的绿色光谱图像。在图12B和图12C两者中，磁光基片138之外的图像区域被标记为4610，而磁光基片138存在的图像区域被标记为4620。注意，如果光学检测器150例如是一个CMOS图像传感器，那么有可能(对于大多数商用的CMOS成像芯片而言)同时获得红色和绿色光谱的图像。这是因为在大多数商用CMOS传感器中，成像光电管是被划分为多个具有四光电管的集群，每个光电管感应一种颜色，它们一般是按照以下形式，即一个红色传感光电管、两个绿色传感光电管和一个蓝色传感光电管。这通常被称为“RGGB”配置，它代表红色、绿色、绿色、蓝色。如果用户希望全色彩的图像，那么可以将来自所有光电管的信号结合起来以重新造出全色彩光谱，然而，这是与将光谱彼此分离并分别地处理红色、绿色和蓝色光谱一样容易的。

如在图12B中示出的，有磁光基片138存在的红色光谱图像的区域(以黑白色表示)不是纯粹的光学图像，它还包括一些更亮的区域，这些区域中存在磁性颗粒4220。这是因为尽管大多数红色光谱的光穿过了第二涂覆层158并且被标签102的表面所反射(即标签102的表面上的光学标记的图像)，然而这些光仍然穿过了(一个或多个)第一涂覆层156(在通向标签102的路径上以及在从标签102的表面反射之后)，并且由于磁场的存在，这些光的偏振在其穿过第二涂覆层158时被改变。这意味着有磁光基片138存在处的红色光谱图像实际上是磁性特征4220和光学特征184的组合。然而，如果有必要的话，可以使用如图12C所示的、来自绿色光谱图像(以黑白色表示)的信息将磁性特征4220去除，因为绿色光谱图像提供了没有光学特征的磁性特征4220的图像(在磁光基片138的区域中)。用这种方法，来自光学检测器150的“抓拍(snap-shot)”能够提供来自标签102的磁性特征4220和光学特征184两者，并且重要的是，非常精确地测量了磁性特征4220和光学特征184相对彼此的空间位置。

在另一个实施方案中，用一个偏光器142来对在一个光谱图像中磁性特征4220和光学特征184的主导状况进行调整(例如图12B和图12C)。也就是说，偏光器142可以被配置为使得在一个光谱图像中磁性特征4220和光学特征184是被增强和/或抑制的。用于获得对同一区域的光学特征184和磁性颗粒4220的同时扫描的另一种方法是将一种选定波长(或波长范围)的光进行偏振而不对其他波长进行偏振。例如，图19C中所示的读取元件可以读取处于上述形式中的磁光学信息。这是同时读取磁性信息和光学信息的高度有效的手段，因为如果红色光谱的光没有被偏振，那么磁性特征将完全不会影响红色图像并且图12B中所示的模糊的磁性特征将不存在，即在磁光区域4620之内的光学图像是“干净的”。这也与图19C相关联地进行了披露。在偏振过的和未偏振过的光从磁光基片138和/或标签102上反射之后，可以将所获得的两个图像(例如图12B和图12C)分别地或结合地使用，这样使得仅显示光学特征184或磁性特征4220。

在一个实施方案中，还使用了一个可切换的反射镜。图9还用作本实施方案中的读取元件167的一个实例。第二涂覆层158被制成一个可切换的反射镜，即能够基于一种输入(如电场)而改变其光学反射率或透射率特性的一个膜。可切换反射镜的一个实例在“通过反应性DC磁控管溅射沉积的、用于全固态可切换反射镜的光子传导性氧化钽薄膜，K Tajima，Y Yamada，SBao，M Okada and K Yoshimura，物理学杂志：会议序号100(2008)082017(数字物品识别号：10.1088/1742-6596/100/8/082017)(Proton ConductiveTantalum Oxide Thin Film Deposited by Reactive DC Magnetron Sputtering forAll-Solid-State Switchable Mirror，K Tajima，Y Yamada，S Bao，M Okada and KYoshimura，Journal of Physics：Conference Series 100(2008)082017(doi：10.1088/1742-6596/100/8/082017))”，然而有许多将不同技术用作可切换反射镜的实例，例如美国专利6,647,166和美国专利7,042615以及美国专利申请2008/0186560。通过使用可切换的反射器，可以在略微不同的时间对完全相同区域的磁性信息和光学信息进行扫描(例如拍摄图片)。通过在拍摄连续的图像之间快速切换该反射镜，有可能在不增加额外复杂性的情况下获得具有光学信息和磁性信息两者的全区域图像。通过若干次的切换，还有可能确保原始的(一个或多个)光参考物在图像获取序列结束时仍然处于相同的位置上，并且由此确保该装置在处理过程中没有不利地移动。

因此，该第二涂覆层可以被配置为改变反射特性。反射特性包括但不限于：偏振特性和波长特性。也就是说，第二涂覆层可以基于光的偏振或波长而改变它所反射或穿过的光。能够实现这种效果的层的实例在本领域中是已知的，如“基于拉伸对齐的聚阴离子的电致变色可切换偏光器，应用物理杂志83，1307(2003)(Switchable optical polarizer based on electrochromism instretch-aligned polyaniline，Appl.Phys.Lett.83，1307(2003))”。

在一个实施方案中，可以将一个图案化反射镜用作第一涂覆层156和/或第二涂覆层158。将第二涂覆层158(并且如果有必要第一涂覆层156)图案化，这样使得磁光基片138的表面的某些区域是反射性的而某些区域是透明的。图13A示出了标签102的一个俯视图，标签102被示出为具有人为重叠的光学特征184和磁性特征4220。将用读取元件来读取标签102，该读取元件具有一个磁光基片138，磁光基片138具有在其表面上作为一个或多个图案化反射镜层的第一涂覆层156和/或第二涂覆层。

图13B示出了使用读取元件采集的标签的成像区域的配置。图像的大部分是一个纯粹的光学图像区域5210。磁光基片138被分为多个小正方形区域，它们中一些专用于光学成像5220并且另一些5230专用于磁性特征成像。磁性成像4220和光学成像184正方形遍布在磁光基片138的区域上以阵列形式安排。图13C只示出了来自使用图13A中示出的读取元件采集的该标签的图像的光学标签信息。磁光基片138的轮廓被示出为一条细线，这样使得观看者能够容易地看到磁光基片138相对于图像剩余部分的位置。在此，光学信息是从整个区域5210以及还从磁光基片138的光学部分5220获得的。在图13C中，磁光基片的磁性部分5230被示出为纯白色区域。由CMOS传感器捕获的同一图像同样包括这些磁性特征4220，它们对应于磁光基片138的这些磁性成像正方形5230。在图13D中示出了图像的这个部分。这个图像的光学部分保留为纯白色，并且仅示出了与磁性信息相关的图像部分。磁光基片138的轮廓被示出为一条细线，这样使得观看者能够容易地看到磁光基片138相对于图像剩余部分的位置。

注意，由CMOS成像芯片采集的实际图像事实上是图13C和图13D中示出的两个图像的总和。然而，将这些图像的这些部分分开以强调可以分别对从图像的这些部分获得的数据进行处理。由于磁光基片相对于CMOS成像芯片的相对位置是固定的，因此这很容易做到。因此校准哪些图像部分与标签102中的磁性特征4220有关以及哪些图像部分与标签的光学信息184有关是很简单的。注意，通过正确地选择磁光基片138的磁性区域5230或光学区域5220，即使由于磁性成像区域使其一些部分是不可见的，仍然有可能解译标签102的数据矩阵码。

在图13B和图13C中，磁光基片138的光学部分和磁性部分已经被选择为大约是数据矩阵元件的四分之一面积。这意味着对每个数据矩阵元件的一部分进行采样并且这足以辨别这个具体的数据矩阵元件是黑色还是白色(除非对数据矩阵元件有实质性的损坏)。这个配置提供了一种简单的方法来实现标签102的磁特征4220和光特征184的同时读取，并且提供了足够的信息以解译数据矩阵码并且在标签102上相对于光学标记184准确地映射至少某些磁性特征4220的位置。这种方法可以提供用于对磁性特征4220采样的更小的区域，并且因此当设计该系统时需要注意标签102包含足够密集的磁性特征4220的填装度，这样使得用户将有很大可能性对足够的磁性特征4220进行采样以便允许产生精确和可靠的匹配。类似地，光学信息184部分地被磁成像区域5230所阻挡，并且因此在选择标签102的光学特征时必须注意要使得它们可以较容易地解码并且使图像具有使足够的光学特征184被采样的较大可能性，以便确保磁性特征4220相对于标签102的光学标记的精确映射。

注意，在这个方法中，磁光基片138的第一涂覆层156和/或磁光基片138的第二涂覆层158和/或保护层160可以被图案化以允许在光学成像区域中发生最佳的光学成像。这些区域不应当过小以致衍射造成读取问题。可以通过多种标准平版印刷技术(如使用光刻图案技术)结合(例如)剥离图案法、湿式化学蚀刻、或干式蚀刻(如反应性离子蚀刻)中的一种或多种来形成这些区域的图案。可以使用上述发明的不同的组合，例如一种图案化可切换反射镜。注意，对于人可以透过第一涂覆层156看到标签102上的光学特征184的所有配置而言，保护层160必须是至少部分透明的。

存在很多方法使用上述读取元件基于标签上的光学信息来使标签102上的磁性信息归一化。通过这一点，我们的意思是印刷在标签102上的光学信息可以被用来相对于标签102的某些参考读取而准确地定位磁性特征。以下说明了使用数据矩阵标记作为光学参考的一种方法。

图14A示出了正在生产的标签102的一个光学俯视图。在标签102的表面印刷有数据矩阵184，并且在数据矩阵184周围有四个向外放射的光学基准标记4710。图14B示出了正在生产的同一个标签102的一个磁性俯视图。在标签102的表面下方有包括磁性特征4220的磁性指纹区112。

图14C示出了可以被用来读取标签102上的数据矩阵184和磁性特征4220读取元件173的配置。在生产线上，存在至少一个读取元件173，并且这个读取元件173可以被用来获得标签102的参考读取，从而允许标签102的参考签名被存储到数据库中。这个读取元件173具有比被用来读取磁场中标签的读取元件更大的扫描区域，并且此外它可以被不同地配置。大部分扫描区域专用于扫描磁区域(扫描区域4730)，而只有外围区域4720专用于扫描光学信息。

当这个读取元件173被放置在正在生产的标签102上时，获得了如图14D所示的图像。这个图像可以被用来导出被存储在数据库中的标签102的参考签名。在此，基准标记4710的一部分穿过外围光学观察区域是可见的，同时图像的大部分示出了标签102的磁性特征4220。假设基准标记4710和数据矩阵184是在同一个印刷步骤中印刷的、并且因此彼此相对是准确地对准的(即人们能够可靠地推断出位置以及包括数据矩阵184的光学特征)，图14D中示出的图像可以被用来相对于光学数据矩阵特征184的位置准确地映射每个磁性特征4220的位置。如果基准标记4710和数据矩阵特征184的相对位置彼此相对是不准确或不可靠的，那么可以用一个高分辨率光学相机测量这些相对距离，并且这可以被用来相对于数据矩阵特征184映射每个磁性特征4220的位置和定向。

注意，结合上面图14A至图14D所述的获得参考图像的方法只是实现这一点的一种方法。其他的方法包括将分离的图像缝接在一起，总体上这些分离的图像可以至少在某些区域上重叠，但这并不是严格必需的。再另一种方法是在磁光基片上使用双色反射镜，这将允许即使在被磁光基片覆盖的区域之内也同时读取磁性信息和光学信息。

图15A至图15C展示出数据矩阵编码实际上很适合于用作参考光学标记以便对磁性特征的位置进行映射，因为它基于一种规则的栅格格式。图15A示出了一个14x14元素的栅格图案4910。图15B示出了一个标准的14x14元素的ECC 200数据矩阵码4920。在这种情况下，码4920表示16位数“1234567890123456”。图15C示出了来自图15A的栅格图案4910和图15B中示出的数据矩阵码4920的叠加。可以容易从图15C中看出数据矩阵码4920是一个简单的栅格图案，其中某些元素已经被填入黑色并且其他的保留为白色。这意味着这样一个数据矩阵码4920可以被用作映射磁性特征的栅格图案。选择这个实例是因为它非常容易理解，然而，对于本领域的普通技术人员清楚的是很多不同的光学标记可以用作参考标记而将其用于映射这些磁性特征。可以使用内插(通常用于光学标记区域内的磁性特征)和外插(通常用于该区域外的特征)两者。

图16A示出了如在图14A至图14D中示出的在其制造过程中的标签102的一个光学俯视图。在此，标签102已经被模切，这样使得在图14A中示出的基准标记4710不再存在并且唯一留在标签102的表面上的光学标记是数据矩阵码4920。以下的讨论假设结合图14A至图14D所述的标签102的参考读取已经发生，这样使得最终标签102(在图16B中示出)内的所有磁性特征4220在参考读取中已经被扫描。

图16B示出了同一标签102的一个磁性俯视图。磁性指纹区112被示出为很大程度上覆盖标签102的整个区域。磁性指纹区112内有很多磁性颗粒4220，并且标记了一个这样的磁性颗粒4220。图16B还示出了来自数据矩阵码4920的栅格图案4910如何人为地重叠在磁性颗粒4220上从而允许它们的位置相对于光学数据矩阵码4920被准确地映射。

图16C示出了用在磁场中的读取元件171的一种配置。在此，光学扫描区域4930实质上比磁性扫描区域4940更大。光学扫描区域4930的外周长以及磁性扫描区域4940的外周长被标记出。使用具有例如图11A和图11B中所示格式的读取元件171可以实现具有比光学扫描区域4930更小的磁扫描区域4940。

图16D示出了当读取元件171被定位在图16A和图16B中示出的标签102的中心时标签102的图像。读取元件171能够同时扫描来自标签102的磁性颗粒4220和数据矩阵码4920二者。光学扫描区域4930的外周长以及磁性扫描区域4940的外周长被再一次标记出。如在图16B中，来自数据矩阵码4920的栅格图案4910被人为地重叠在磁性扫描区域4940内的磁性特征4220上。通过人为地重叠栅格图案4910，人们能够以图解方式来展示在标签102的读取中成像的磁性特征4220的位置如何可以与来自标签102的参考读取的磁性特征4220的位置相关联，即从这次读取中获得的签名如何可以与已经存储在数据库中的参考签名(结合图14A至图14D说明了参考读取)进行比较。

在图17中示出了标签102的另一次读取。在此，读取元件相对于标签102的对准较差。读取元件没有被定中心，并且它相对于标签102旋转。光学扫描区域4930的外周长以及磁性扫描区域4940的外周长再一次被标记出。如在图16D中，来自数据矩阵码4920的栅格图案4910被人为地重叠在磁性扫描区域4940内的磁性特征4220上。通过人工地重叠栅格图案4910，人们能够以图解方式来展示在标签102的读取中成像的磁性特征4220的位置如何可以与来自标签102的参考读取的磁性特征4220的位置相关联，即从这次读取中获得的签名如何可以与已经存储在数据库中的参考签名(结合图14A至图14D说明了参考读取)进行比较。这示出了即使是对于对准非常差的读取，该系统也能够相对于参考物的读取而准确地映射正在被读取的磁性特征4220的位置。进一步注意，在读取中正在被扫描的磁性特征4220与图14D中示出的读取中正在被扫描的那些不同，但是在两种情况下，正在被扫描的磁性特征4220在参考读取(结合图14A至图14D说明了)中已经扫描了，其中使用了一个更大的磁性扫描区域。

因此在磁场中的读取对于匹配而言是足够的，前提是扫描了足够的光学信息使得磁性特征4220的位置可以在扫描中被准确地映射，并且正在读取中扫描的足够量的磁性特征4220在标签102的参考读取中可以还被扫描，这样使得可以实现足够准确的匹配。在前一句中的“足够量”和“足够准确”是主观性术语并且仅被用来表示可以设置的阈值水平，例如，“足够量”可以通过出现在扫描区域中的累积磁性强度或磁性颗粒4220的数目来确定，并且“足够准确”可以是匹配结果中的统计置信度的一个阈值。

关于从磁场中的读取对比参考读取的磁性特征4220的映射，应当注意的是光学特征4920可以被用作在两个读取中映射磁性特征4220的位置的一个第一步骤，并且对于非常准确的映射可能需要一个第二映射步骤。在此解释了这种两步映射的一个实例：在使用光学信息4920完成定位或归一化以后，然后可以完成一个第二步骤，其中磁性特征4220被用来实现相对于从识别标签102的参考读取中获得的已存储参考签名的一个更准确的定位。这可以通过从光学定位步骤中获得的匹配进行一个关联来完成，其后将所获得的磁性特征4220的图像可以在特定的容许范围内左右上下移位，并且在每步移位后，数据可以被再次进行关联以获得最佳匹配。这将允许使磁性特征4220相对于参考签名而准确定位；然而，为了防止数据被移动到如此程度以致丢失与光学标记4920的相关性并且可能导致错误的阳性匹配，必须设置在每个方向上移动量的限制。

在此示出的实例仅是以举例的方式，其中将一个与参考读取相比更小的磁光扫描区域用于在磁场中进行读取。实际上可以使用任何所要求的尺寸和配置，前提是在参考读取和后续的读取中被读取的磁性特征中有足够的重叠，这样使得有可能获得充分的匹配。

图18A至图18C示出了读取元件134的一个截面图。在图18A中，读取元件134可以包括多个元器件或光学元件，例如，可以看到一个磁光基片138、一个光源140、一个第一偏光器142以及一个第二偏光器148、一个分束器144、以及一个光学检测器150。例如，在图9中作为仅一个元件示出的透镜系统146现在被示出为多个凸或凹透镜元件5111、5112、5113、5114以及5115。这些元器件被容纳在保护管5120之中。两个透镜元件5113和5114与一个针孔5140一起被安排在外壳5130内，该外壳相对于其他元器件(它们相对于保护管5120是固定的)是可移动的。这个可移动的外壳5130允许调整焦距，这样使得因为组装或元器件的任何不完美不会导致图像聚焦不良。这意味着在最终的组装步骤中，可以调整焦距并且外壳5130(及其相关联的元器件)可以被设置到最优位置，这样使得图像焦距是清晰的。

如在一个标准光学安排中，针孔5140允许景深得到控制，即一个小针孔5140将会生成比一个大针孔5140更大的景深。然而，一个小针孔将会挡掉更多的光，并且因此图像可能不够亮、或者需要使用更亮的光源。具有更大的景深在多种设计中可能是重要的，其中光学信息和磁性信息两者同时在进行成像(例如图11A和图11B中示出的配置)。示出了一个光学吸收器5150。这用于吸收可能穿过分束器144的杂散光。光学吸收器5150可以由任何光学吸收材料制成，例如黑毡。保护管5120的内壁和外壳5130可以被制成黑色以吸收杂散光。

图18B示出了从光源140的中心传播到分束器144的中心的光路5170。至少一部分光被反射向磁光基片138(光路5171)，其后至少一部分光被反射回分束器并且到达分束器144的至少一部分光穿过分束器144并且传播到光学检测器150(光路5172)上。

光可能不仅仅在图18B中示出的中心路径中传播。图18C示出了从磁光基片138的不同区域反射的光如何可以传播通过读取元件134并且在光学检测器150处被收集。获得清晰图像的基本的光学成像概念和光学元件设计在文献中是已知的。

这仅仅是用于读取元件配置的一个实际的设计，并且很多其他配置(它们中某些不包括两个偏光器的配置，以及其他不包括分束器的配置)都是可行的。

例如，图19A至图19C描绘了不包括分束器的一个读取元件134的截面图。在此读取元件134采用了一种偏离轴线(off-axis)的设计。也就是说，入射光源140略微偏离管的中央轴线。这个具体的实施方案可以包括两个偏光器。偏光器142放置在光源140的前面。偏光器148放置在光学检测器150的前面。这个具体实施方案包括三个透镜：透镜1910、透镜1920和透镜1930。还包括有针孔5140和保护管5120。保护管5120被适配为容纳读取元件134的不同元器件并且保持它们固定在它们的相应位置上。磁光基片138覆盖读取元件134的整个前面部分；然而，替代实施方案包括更小或更大的磁光基片138的尺寸。此外，替代实施方案包括将磁光基片138放置在相对于读取元件134的正面而言的不同位置和定向。

图19B根据本发明的一个实施方案示出了从光源140发射的光从磁光基片的不同区域被反射。光从光源140放射出来。光穿过第一偏光器142，并且然后在从磁光基片138的反射镜层反射之前通过这些前透镜1920和1910。在某些实施方案中，磁光基片138可以包括一个双色反射镜层。在某些实施方案中，磁光基片138不包括双色反射镜层。在某些实施方案中，至少一些光穿过磁光基片138并且在一个标签(未示出)上反射。

在光从反射镜层、标签或其组合上反射之后，光穿过这些前透镜1920和1910并且通过针孔5140到达最终透镜1930。然后光穿过第二偏光器148并且到达光学检测器150上。因此，这个实施方案被配置为使从磁光基片138反射的光聚焦到光学检测器150的表面上。第二偏光器148相对于第一偏光器142的旋转将影响由光学检测器150获得的图像的磁分量与光分量的比。

图19C示出了根据本发明的另一个实施方案的读取元件的截面图。在某些实施方案中，附加的光源1950和1960可以装配有或不装配有偏光器。在某些实施方案中，装配到这些附加的光源中的这些偏光器不是在相同方向上定向的。光源1950和1960可以被放置在读取元件134之内的任何适当的位置上。这种安排适合与具有双色反射镜的磁光基片一起使用。

在一个包括双色反射镜的实施方案中，该反射镜可以被设计为例如在绿色到蓝色波长中进行反射，但是允许红色波长中的光传播通过反射镜。在一个实施方案中，第一光源140被偏光器142偏振，并且产生了绿色/蓝色(即青色)的光。未被偏振的光源1950和1960可以是红色光源。除其他因素之外，这样一种配置提供了独立地优化用于磁读取和光读取的光照环境的能力。例如，可以为蓝色/绿色和红色光源选择不同的强度，其中磁性信息可以通过所反射的绿色/蓝色光谱的光而代表，而光学信息可以通过所反射的红色光谱的光而代表。在这个实施方案中，红色光谱主要用于获得光学信息。由于这个红色光谱是未偏振的，所以它不受第二偏光器148的定向的影响，并且可以将该偏光器的定向选择为优化该磁图像(它主要地基于偏振的青色光)。

图20A至图20D是根据本发明一个实施方案的读取元件的一个简化图形表示。应理解的是，图20A至图20D是简化的，以便帮助更好地理解本发明的各实施方案。因此在图20A至图20D中描绘的读取元件还可以包含在图19C中描绘的多个元器件(从图20A至图20D中省略了例如透镜和其他元器件，因为它们并不直接地与关于这些图的讨论相关)。在图20A至图20D中示出的元器件的相对位置是用于解释的目的，并且在其他实施方案中可以是不同的。

在图20A至图20D中描绘的实施方案被配置为读取一个标签102的光学信息和磁性信息，而在磁光基片138的表面上没有反射镜层(虽然这个概念也可以用于增强存在反射镜层情况下的图像)。在某些实施方案中，大多数光穿过磁光基片138并且在基片138之下被标签102反射。在这种实施方案中，可能希望的是高度反射性的标签表面。如果标签102的表面是足够反射性的，那么光可以从标签102的表面的至少一部分反射并且穿过偏光器148而被光学检测器150所捕获。在替代实施方案中，磁光基片138可以被配置为部分或全部地反射来自一个光源的光。

图20A至图20D示出了光学检测器150、磁光基片138、偏光器148、以及对应地放置在一个绿色光源(未示出)和一个红色光源(未示出)前面的偏光器2010和2020。在其他实施方案中，该光源的颜色可以是任何适当的颜色。偏光器2010相对于偏光器148的定向逆时针地旋转。偏光器2020相对于偏光器148的定向顺时针地旋转。

在图20B中，在绿光穿过偏光器2010时，绿光的偏振平面2030相对于偏光器148的定向逆时针地旋转。类似地，在红光穿过偏光器2020时，红光的偏振平面2040相对于偏光器148的定向顺时针地旋转。要注意，在图20B至图20D中，所示的这些箭头代表所讨论的光的偏振角度，并且无需代表光的传播方向。绿光和红光都朝向磁光基片138传播。

在图20C中，绿光和红光在磁光基片138之下从标签102上反射并且朝向偏光器148传播。来自标签102的磁场致使绿光和红光的至少一部分的偏振平面对应地相对于它们的初始偏振平面2030和2040顺时针地旋转。在旋转之后，新的偏振平面由箭头2050(对绿光而言)和2060(对红光而言)来描绘。为了解释的目的，偏振平面的旋转并非旨在是按比例的并且可能是夸大的。标签102的光学特征在绿光和红光两者的至少一部分上发生改变(例如黑色区域将吸收光，而发亮的区域将反射光)；因此，这两者都承载有光学信息。

图20D示出了穿过偏光器148后的绿光2070和红光2080的偏振平面的一个图形表示。穿过偏光器148的绿光比例比红光比例更大，因为绿光被更好地定向为穿过偏光器148。确切而言，在本实施方案中，更好地定向以穿过偏光器148的绿光部分被定向为逆时针(由于偏光器2010)并且在标签102的磁场存在下经历顺时针旋转。粗体箭头代表每种光线能够穿过偏光器148的比例。因此，假定绿光和红光以相同的亮度进入偏光器148，那么绿光离开偏光器148时的亮度比红光更亮。

到达光学检测器150的绿光和红光的差分用于分析标签102的光学信息和磁性信息。在某些实施方案中，光学检测器150将处理绿光和红光以形成绿色通道信息和红色通道信息。因此，这些通道可以用于形成基于绿色通道信息和红色通道信息的图像。可以将这些图像结合以增强磁性信息或光学信息(在此“结合的”或“结合”是指涉及这两组信息的任何形式的数学运算，例如“结合的”还可以表示减去、或者与一种线性或非线性方程一起使用以便用这两组信息一起来提取某些信息)。

图21A根据本发明的一个实施方案示出了具有人为叠加的光学特征184和磁性特征4220的标签102的俯视图。图21B示出了使用如图20A至图20D中所说明的读取元件获得的标签102的绿色光谱图像102a。图21C示出了使用如图20A至图20D中所述的读取元件获得的标签102的红色光谱图像102b。在此假定磁光基片没有反射镜层，并且光是在一个发亮的标签表面上反射的(除了有黑色光学标记处，在这些地方假定光被完全吸收)。对本领域的普通技术人员而言明显的是，图21B和图21C中的理想化的图像是高度依赖于光学构造的，并且如果光学条件或标签表面条件改变的话将获得非常不同的图像。

在某些实施方案中，如果光学信息以类似方式影响红光和绿光，那么产生绿色光谱图像102a和红色光谱图像102b的一种不同的图像可能去除、或至少减少光学特征184但增强磁性特征4220。也就是说，绿色光谱图像102a和红色光谱图像102b类似地传送光学特征184，但是在磁性特征4220所在之处，绿色光谱图像102a将具有与红色光谱图像102b不同的值。产生绿色光谱图像102a和红色光谱图像102b的总和图像可能造成光学特征184变得更突出；这部分地是因为总和图像可能造成(由于磁性特征4220在绿色光谱图像102a和红色光谱图像102b中的值不同)磁性特征4220减少或消失。

本领域的普通技术人员将理解的是可能需要更复杂的分析以便适当地解析光学特征184和磁性特征4220。例如，绿色光谱图像102a和红色光谱图像102b可以包含以下信息，该信息为在磁性特征4220和光学特征184重叠处的磁性特征4220和光学特征184的结合。另外，虽然所有的磁性特征4220被显示为具有均匀的光色或强度，然而在每个磁性特征4220上可能出现光强度或颜色上的变化。如在本披露中其他地方一样，术语“差”或“总和”应理解为包括用于“减”或“加”图像以便增强所研究的特征的复杂非线性方程。例如，通过在实践中不可能获得像贯穿本披露所展示的图像那样具有完全均匀光照条件的图像。在多数情况下，在某些区域中的光照将比其他区域更明亮(例如在图像中央比边缘处更亮)。这种不均匀的光照影响所研究的光学信息和磁性信息两者。例如，假定有等磁场强度的两个磁性特征，一个在图像中央(在此光亮度为100单位)，而另一个在图像边缘(在此光亮度较低，假定为10单位的亮度)。假定已从图像中减去了背景。为了简单起见，假定由于这些磁性特征该磁光基片使光的偏振旋转，从而使得所存在的光中的额外10％穿过该第二偏光器。10％在明亮区域中是10单位的光，而在较昏暗的边缘仅为1单位的光。因此，在已经减去背景之后，在图像中央的磁性特征将显得比在图像边缘的磁性特征更亮。其结果是，贯穿本发明，术语“总和”、“结合”、“加”以及其他数学术语应理解为包括比简单的线性加减更加复杂的运算。

图22示出了根据本发明的一个实施方案使用磁光读取元件114读取嵌入在一个有价值的物件的水平面268上的标签102上的指纹区112。读取元件114是一种磁光读取元件，并且由磁光基片138和光学处理单元136结合组成以形成该读取元件114。读取元件114由保护读取元件114不受损坏的护套2210包围。护套2210可以由非磁性材料(如非磁性金属(如铝)、非磁性陶瓷或塑胶)制成。在某些情况下，令人希望的是使护套2210(或读取原件周围或其自身的其它元器件)具有微弱的磁性，因为这可以增强正在被读取元件114检测的磁场。例如，如果标签102是已磁化的，这样在读取过程中指纹区112的磁性特征使其北极朝向读取元件114，使读取元件114或读取元件114附近的某个元器件微弱地磁化可以是有利的，这样读取元件114仿佛是一个磁体的南极。这可以增强正在被检测的磁场，由于读取元件114的南极将会吸引这些特征的北极，由此使磁通线变形，这样使它们进一步延伸出标签102的平面。可替代地，例如，使读取元件114的左侧作为微弱的北极以及右侧作为微弱的南极可以是有利的。这可以使磁通线在磁体的平面内变形(显著地)并且可能意味着读取可以是取决于读取器的(即取决于所使用的读取元件的具体磁化强度)。这可以被用来确保不同的扫描仪可能无法读取某些标签(由于指纹可能不匹配)。图22的左侧示出了与磁性指纹112接触前的读取元件114并且图22的右侧示出了与磁性指纹112相接触的读取元件114。读取水平面268上的指纹区112的方法是通过首先使磁光读取元件114与磁性指纹区112相接触并且然后驱动读取装置104上的一个按钮来实现的。一旦该按钮被驱动，可以获得一个图像信号并且完成读取过程。

图23示出了根据本发明的一个实施方案的磁光读取元件114和标签102。在图23的左侧，这些元器件已经被放大，这样易于观看到它们是怎样装配在一起的。在一个实施方案中，护套2210可以起到一个接合元件的作用，用于将磁光基片138定位在标签102上的磁性指纹的一个区域上。同样，为了使磁光读取元件114上的潜在损坏最小化，磁光读取元件114可以被设计为处于护套2210的表面之下。如果标签102或标签102的一部分是至少50微米厚，那么由护套2210和读取元件114形成的凹陷可以被用作一种实体性对准方法以允许用户将读取元件114对准到标签102上。读取元件114位于护套2210的表面之下(例如)至少大约50微米、至少大约150微米、至少大约200微米或至少250微米。通常，为此使用的标签102可以被设计为具有至少50微米的厚度，并且若不是比读取元件114在护套2210的表面之下的距离更厚的话至少可以是一样厚。注意，在某些情况下，通过仅使护套2210的一侧位于读取元件114的水平面之上可以实现有效的实体性对准，在这种情况下，在读取元件114的水平面之上伸出的由护套2210形成的边缘可以被用来将读取元件的边沿引导到标签102的边沿上或者在标签102、或者标牌上、或者有价值的物件上的表面中所形成的其他实体性台阶上。

图24示出了根据本发明的另一个实施方案使用磁光读取元件114读取水平面268上的标签102的方法。磁光读取元件114能够通过一个符合元件266(示出了为一套简单的弹簧)在保护性护套2210内滑动。图24的左侧示出了与标签102接触前的读取元件114并且图24的右侧示出了与标签102相接触的读取元件114。当使读取装置104与标签102进行接触时，将读取元件114推靠到标签102的表面上。符合元件266确保读取元件114对标签102施加一定的压力，但是不要太多的压力以致损坏读取元件114或标签102的关键指纹区112。这是因为符合元件266的设计限定了读取元件114将对标签102施加的最大压力，即使非常用力地推动读取装置104，读取元件114将会退回到护套2210中并且最终护套2210的外壁将承受多余的压力。符合元件266可以包括一个弹簧系统、一个海绵系统、一个抽吸系统、一个液压系统和/或一个气动系统。符合元件266允许磁光读取头114和标签102在读取过程中处于持续的接触，即使用户在读取过程中施加了不均匀的力。

图25A至图25D示出了根据本发明的另一个实施方案使用磁光读取元件114读取不平的平面268上的标签102的方法。图25A示出了与周围的保护性护套2210有一个小间隙267的磁光读取元件114。此外，磁光读取元件头114通过一个符合元件266(例如一种弹簧机制)连接到护套2210上。当读取位于不平的表面268上的磁性指纹区112或标签102时，间隙267和弹簧机制266均提供一定程度的补偿。图25A示出了与标签102接合之前的读取元件114。在图25B中，如图25A所示的磁光读取元件114与不平坦表面268上的标签102进行接触，磁光读取元件114能够在护套2210内移动，以便与不平坦表面268上的标签102相符合。在图25C和图25D中，间隙267可以被一个柔顺层269替代以补偿磁光读取头114的移动(图25C示出了接触之前的情形并且图25D示出了与标签102接触过程中的情形)。注意，指纹区112内磁性特征的磁场强度随距离迅速地衰减。假设两个磁性特征位于标签内的相同深度(该深度从标签表面开始测量)并且这两个特征具有它们的磁场的完全相同的磁场强度以及定向。如果一个这样的特征位于标签102上的位置2510处并且另一个位于2520处，由于(因为表面268的形貌)位置2520处的磁性特征在实体上比2510处的磁性特征离读取元件114更近，如图25D所示的标签的读取将产生读取元件114从位置2520处测量的磁性作用强于从位置2510处的磁性作用。结果是，这种读取将实际上是标签102的磁性特征与标签102或表面268的形貌特征相混绕的一种测量。在某些情况中，由于如果将标签102从一个表面上移除并且被定位在另一个表面上，那么指纹读取将会随着指纹在其上定位的形貌的改变而改变，这可以被作为一种有力的防篡改或抗篡改机制。在其他情况下，特别是在被施加到一个有价值的物件的表面上之前初始地在生产线上对标签进行读取的情形中，这可能导致问题，因为标签102的初始读取由于这种形貌而可能与标签102的后续读取不能很好地匹配。在这样的环境下，使用一种柔顺的标签可能是有利的。另一种方法可以是使用标签102，它们可以进行模制来使其反面与它们所施加的表面的轮廓相配合，然而标签的前表面应当保持是平面的。这样一个标签102的实例可以是具有一个硬平面前层和由热塑材料制成的一个底层(在指纹区之下)的一种多层式标签。当标签102被施加到有价值的物件上时，将其加热，这样使得热塑层融化或至少软化，使得热塑层可以与有价值的物件的表面相符。

图26示出了根据本发明的一个实施方案使用磁光读取元件114读取包含在一个柔顺标牌260内的指纹112的方法。在此，柔顺标牌260被示出为附装到一个具有圆形截面的有价值的物件262上。因为该有价值的物件262的形状，柔顺标牌260的表面在与读取元件114接合之前也被弯曲(如图的左侧所示)。因为其柔顺性，当其被读取元件114接合时(如图的右侧所示)，标牌260的表面能够变形为平表面。这允许标牌的指纹区112与读取元件114之间的良好接触。然而，重要的是标牌260不是太厚或太柔顺以致使指纹区112在读取过程中在标牌260的表面内被严重变形，严重变形可能允许指纹区112内的磁性特征彼此相对被移位，并且这可能减少所存储的指纹信号与所读取的指纹信号之间的匹配。

图27示出了当有价值的物件262(其上固定了标牌260)具有一个粗糙的表面时柔顺标牌260可以如何进行帮助。图27的左侧示出了与读取元件114接合之前的情形。标牌260与有价值的物件262的表面相符导致标牌的表面起伏。总体上，首先在生产线上(其中标牌260是平的)读取指纹112。如果当标牌260具有起伏的表面时进行后续的读取，如果标牌260不是柔顺的，指纹区112的某些磁性特征可能进一步地远离读取元件114的表面。然而，在用柔顺标牌260读取的过程中(通过对读取元件114施加一些压力与读取元件114接合)，如右侧所示，指纹区112的表面能够与读取元件114相符，由此协助指纹区112的准确读取。

图28示出了根据本发明的一个实施方案的另一种柔顺标牌的构造。在此，标牌260被构造成使得指纹区112的表面相对于包围指纹区112的标牌260的剩余表面略微升高。如图的右侧所示，当在与读取元件114接合之前被附装到一个平的有价值的物件262上时，指纹区112的表面比标牌260边沿处的表面高出距离X₁。如图28的左侧所示，在接合过程中，这个距离被压缩到X₂，即指纹区112的表面被压缩到离周围表面的平面更近。取决于读取元件114的形状和大小以及在读取过程中对读取元件114所施加的压力，X₂可能是零(即位于周围表面的平面内)或者甚至是负的(即指纹区的表面被推到周围表面之下)。由于对读取元件114施加的所有压力都集中在使指纹区112的表面平坦，并且如果标牌260的其他部分略微升高(例如因为在模切过程中形成的毛边或边缘、或者因为损坏)，或者如果其他部分上有灰尘，那么他们将不会对指纹区112的读取有显著的作用，这个标牌260的设计协助指纹区112与读取元件114之间的良好接触。

图29A示出了根据本发明的一个实施方案的包含一个指纹区112的标签102的截面图。根据本发明的一个实施方案，标签102被嵌入有待识别的有价值的物品262(例如戒指)内以及磁光读取元件114之中。包含标签102的环262的表面已经变平以确保标签102的表面与读取元件114之间的良好接触。使磁光读取元件114与标签102进行接触用于读取磁性指纹112。图29B示出了根据本发明的一个实施方案的标签102和指纹区112的一个俯视图。在此，标签102是矩形的以便配合在戒指表面上的可用空间。指纹区112是包含指纹材料的一个狭长凹槽。为美观目的(例如与周围的戒指看起来一样)，将一个薄金属层镀到标签102上可能是可行的并且可能是令人希望的，例如如果环是金色的，那么戒指262的镀层可以是金色的。这个镀层(或其他涂覆层)还可以用于保护标签102和指纹区112不受环境影响(例如刮痕和腐蚀)。在这个实施方案中突出强调了本发明的一个重要特征：即具有一个标准读取元件的一个单一扫描仪能够读取不同形状和大小以及包含在或附装到多种有价值的物件的表面上的指纹区。如果标准读取装置104(以及相关联的磁光读取元件)能够读取指纹区112的一个足够大的比例以便确保一个可接受的阈值之上的指纹匹配，那么所有的指纹区112具有相同的形状和大小就不是必要的。这在商业上是非常重要的，因为它允许使用标准读取装置104或扫描仪同很多不同的产品一起使用。

图30A和图30B示出了根据本发明的一个实施方案当读取标签102时磁光读取元件114的截面图。磁光读取元件114由一个保护性护套2210所包围。磁光读取头114通过一种弹簧机制266连接到护套2210上。护套2210的内壁实质上在形状上与厚标牌258(其中定位了具有一组识别特征的标签102)的周长互补。

图30A示出了在使磁光读取元件114与厚标牌258接合之前的情形。弹簧266处于一种未压缩状态。图30B示出了当读取标签102时在厚标牌258上被压缩的磁光读取元件114。保护性护套2210实质上包围着厚标牌258。当在厚标牌258上压缩磁光读取头114时，弹簧266被压缩并且磁光读取元件114被推入护套2210中。护套2210的内壁包围着标牌258并且提供给用户一种实体接合机制以确保读取装置与标牌258正确地对准(并且因此与标签102及其指纹区112对准)。标牌258和护套2210可以具有任何适当的形状(例如正方形、长方形、三角形或多边形)，然而，优选地是该形状不是完全对称的，即形状唯一地限定了读取装置104或扫描仪相对于标牌258的定向。在以下所述的图31中示出了这样的一个标牌258和护套2210的配置。

图31示出了根据本发明的一个实施方案使用磁光读取元件114读取具有对准特征222的标牌284的方法。标牌284包含由一个薄覆盖层160覆盖的嵌入的指纹区112(指纹区112由于被覆盖层160隐藏而未示出)。数据矩阵条形码186以及人可读的序列号182被印刷在覆盖层160的表面上。为了实现用于读取标牌284上的指纹的所希望的对准，可以使用在磁光读取元件114周围或与其相邻的外壳282上的缺口280以及标牌284上的插头222的组合来提供一种互锁装置。当磁光读取元件114被置于在标牌284上时，磁光读取元件114的外壳282上的缺口280提供了一种机械性导向以确保相对于标签的扫描仪的准确对准和定向。这种互锁提示用户以一种优选的对准方式将磁光读取元件114调整到标牌284上。注意，外壳282可以是如参考之前的图所说明的一个保护性护套。

图32示出了根据本发明的一个实施方案读取包含一个指纹112的标签102的方法。标签102被嵌入一个有价值的物件262的表面中。有价值的物件262具有与标签102相邻的一个或多个突起3210。这些突起3210被设计为引导或与磁光读取元件114的外壳282互锁。图32A示出了读取元件114与标签102间的接合之前的情形。图32B示出了接合过程中的情形。在此，磁光读取元件114被向下移动，这样使得磁性读取元件114接触到(或者至少很接近)标签102的表面。突起3210相对于标签102引导读取元件114的位置。注意，突起3210可以完全包围标签102或外壳282，并且突起3210还可以形成在标签102本身上或形成在标牌上以帮助引导这种对齐。

图33示出了根据本发明的一个实施方案包含在有待识别的物品262的凹槽264中的磁性指纹112的标签102。用于标签102的凹槽264的内壁可以被用来帮助对准读取装置104或扫描仪以及结合图18所述的标签102。如果有待识别的物品262没有适当的平表面来附装标签102，那么这样一个凹槽264也可以是有利的。此类物品包括柱形物品但并不限于此。这样的凹槽264还具有的优点是它帮助保护标签102不受机械摩擦以及与物品的不经意的接触。注意，凹槽264不需要是如图33所示的末端开口的槽，任何凹穴(如四壁方形截面凹穴)都可以是合适的。

尽管已经参考具体的实施方案示出了以及说明了本发明的实施方案，本领域的普通技术人员应当理解的是可以在此做出形式和细节上的不同改变，而不背离由所附权利要求所定义的本发明的精神和范围。本发明的范围由所附权利要求所表明，并且因此旨在包括落入权利要求的等效物的意义和范围内的所有改变。

Claims (91)

1.一种用于读取磁性信息和光学信息的读取装置，该读取装置包括一个读取元件，该读取元件包括一个被适配为读取多个重叠的磁性识别特征和光学识别特征的磁光基片，其中该磁光基片是至少部分地光学透明的。

2.如权利要求1所述的读取装置，其中该磁光基片包括一种层安排，该层安排包括：

一个光学透明的基片；

一个第一涂覆层；以及

一个第二涂覆层。

3.如权利要求2所述的读取装置，其中该第二涂覆层是部分地光学透明的并且是部分地反射性的。

4.如权利要求3所述的读取装置，其中该第二涂覆层反射至少一部分光，其中这种光是单色的。

5.如权利要求3所述的读取装置，其中该第二涂覆层包括一个双色反射镜。

6.如权利要求3所述的读取装置，其中该第二涂覆层包括一个介电反射镜。

7.如权利要求2所述的读取装置，其中该第二涂覆层被配置为改变一种反射特性。

8.如权利要求7所述的读取装置，其中该第二涂覆层是一种可切换的反射镜。

9.如权利要求7所述的读取装置，其中该反射特性是选自下组，该组由以下各项组成：一种偏振特性以及一种波长特性。

10.如权利要求1所述的读取装置，其中该读取装置被配置为产生一种交变电流以便与这些磁性识别特征一起感应出一个磁场。

11.如权利要求10所述的读取装置，其中该读取装置包括多个导电线圈。

12.如权利要求1所述的读取装置，其中该读取装置包括一个或多个磁体，这个或这些磁体被配置为产生相对于这些磁性识别特征的一个基本上均匀的磁场。

13.如权利要求1所述的读取装置，其中该读取装置包括一个光源，该光源被配置为产生至少两种单色光信号，该至少两种单色光信号具有一种波长，这种波长能够产生这些光学识别特征的一个图像或这些磁性识别特征的一个图像。

14.如权利要求13所述的读取装置，其中该至少两种单色信号之一穿过了一个偏光透镜。

15.如权利要求14所述的读取装置，其中该读取装置被配置为产生一个图像，该图像是基于这些光学识别特征的这个图像以及这些磁性识别特征的这个图像。

16.如权利要求1所述的读取装置，其中该读取装置包括两个或多个光源，其中一个第一光源被配置为产生一种单色光信号，这种单色光信号能够产生这些光学识别特征的一个图像，而一个第二光源被配置为产生一种单色光信号，这种单色光信号能够产生这些磁性识别特征的一个图像。

17.如权利要求16所述的读取装置，其中这些单色信号中的至少一种穿过一个偏光透镜。

18.如权利要求17所述的读取装置，其中该读取装置被配置为产生一个图像，该图像是基于这些光学识别特征的这个图像与这些磁性识别特征的这个图像。

19.一种用于读取磁性信息和光学信息的读取装置，该读取装置包括：

一个读取元件，该读取元件包括一个磁光基片，该磁光基片包括：

一个反射层，该反射层被配置为反射光线的一个第一部分；以及

一个透明层，该透明层被配置为使光线的一个第二部分穿过其中；

其中该反射层与该透明层重叠，以便形成一个重叠区域，该重叠区域能够读取一个物品的磁性信息和光学信息两者。

20.如权利要求19所述的读取装置，其中该磁光基片包括一种层安排，该层安排包括：

一个光学透明的基片；

一个第一涂覆层；以及

一个第二涂覆层，其中该第二涂覆层是部分地光学透明的并且是部分地反射性的。

21.如权利要求21所述的读取装置，其中该第二涂覆层反射至少一部分光，其中这些光是单色的。

22.如权利要求21所述的读取装置，其中该第二涂覆层包括一个双色反射镜。

23.如权利要求21所述的读取装置，其中该第二涂覆层包括一个介电反射镜。

24.如权利要求20所述的读取装置，其中该第二涂覆层被配置为改变一种反射特性。

25.如权利要求24所述的读取装置，其中该第二涂覆层是一种可切换的反射镜。

26.如权利要求24所述的读取装置，其中该反射特性选自下组，该组由以下各项组成：一种偏振特性以及一种波长特性。

27.如权利要求19所述的读取装置，其中该读取装置被配置为产生一种交变电流以便与这些磁性识别特征一起感应出一个磁场。

28.如权利要求27所述的读取装置，其中该读取装置包括多个导电线圈。

29.如权利要求19所述的读取装置，其中该读取装置包括一个或多个磁体，这个或这些磁体被配置为产生相对于这些磁性识别特征的一个基本上均匀的磁场。

30.如权利要求19所述的读取装置，其中该读取装置包括一个光源，该光源被配置为产生至少两个单色光信号，该至少两个色光信号具有一种波长，这种波长能够产生这些光学识别特征的一个图像或这些磁性识别特征的一个图像。

31.如权利要求30所述的读取装置，其中该至少两个单色信号之一穿过了一个偏光透镜。

32.如权利要求30所述的读取装置，其中该读取装置被配置为产生一个图像，该图像是基于这些光学识别特征的这个图像以及这些磁性识别特征的这个图像。

33.如权利要求19所述的读取装置，其中该读取装置包括两个或多个光源，其中一个第一光源被配置为产生一个单色光信号，这个单色光信号能够产生这些光学识别特征的一个图像，而一个第二光源被配置为产生一个单色光信号，这个单色光信号能够产生这些磁性识别特征的一个图像。

34.如权利要求33所述的读取装置，其中这些单色信号中的至少一个穿过了一个偏光透镜。

35.如权利要求34所述的读取装置，其中该读取装置被配置为产生一个图像，该图像是基于这些光学识别特征的这个图像以及这些磁性识别特征的这个图像。

36.如权利要求2所述的读取装置，其中该第一涂覆层是一个磁光薄膜。

37.如权利要求2所述的读取装置，其中该磁光基片进一步包括一个保护层。

38.如权利要求1所述的读取装置，其中该读取元件包括一个接合元件用于对该磁光基片进行定位。

39.如权利要求38所述的读取装置，其中该接合元件基本上包围了该磁光基片。

40.如权利要求38所述的读取装置，其中该接合元件在形状上与该标签或物品中的一个接合轨道是实质上互补的，从而形成一种互锁装置。

41.如权利要求38所述的读取装置，其中该接合元件被形成为一个腔或一个凹陷。

42.如权利要求41所述的读取装置，其中该凹陷的高度为至少大约50微米、至少大约150微米、至少大约200微米、或至少250微米。

43.如权利要求38所述的读取装置，其中该接合元件被形成为一个突起。

44.如权利要求43所述的读取装置，其中该突起的高度为至少大约50微米、至少大约150微米、至少大约200微米、或至少250微米。

45.如权利要求38所述的读取装置，其中该接合元件具有在截面上的一个圆的形状或一个多边形的截面形状。

46.如权利要求1所述的读取装置，其中该读取元件被适配为当与该标签或有待识别的物品相接触时与该标签或有待识别的物品相符合。

47.如权利要求46所述的读取装置，其中该读取元件包括一个符合元件，当使该读取元件与该标签或有待识别的物品进行接触时，该符合元件协助该读取元件与该标签或有待识别的物品相符合。

48.如权利要求47所述的读取装置，其中该符合元件包括至少一个弹簧、海绵、抽吸系统、液压系统、或气动系统。

49.如权利要求47所述的读取装置，其中该符合元件在读取过程中至少将该读取元件推靠在一个有待读取的区域上。

50.如权利要求47所述的读取装置，其中该符合元件被适配为如果该读取装置掉落在或者碰到一个硬的表面上则保护该读取元件的表面不被损坏。

51.如权利要求47所述的读取装置，其中该符合元件被设计为如果该读取元件被推动则允许该读取元件下沉到该接合元件的水平以下。

52.如权利要求47所述的读取装置，其中该读取元件在不使用时被容纳在该接合元件的水平以下，但是当它与该标签或有待读取的物品接合时，该接合元件将该读取元件推到有待读取的区域的表面上。

53.如权利要求47所述的读取装置，其中至少该读取元件在被置于同该标签或有待识别的物品进行接触时是与该接合元件有距离的，从而允许该读取元件与该标签或有待识别的物品相符合。

54.一种用于对标签或者被适配为有待识别的物品进行识别的方法，该方法包括：

仅从位于该标签或被适配为有待识别的物品中的一个第一组识别特征的一个磁光读取中生成一个第一信号，其中一个第一组识别特征包括磁性的或可磁化的颗粒的一种无序安排，这些颗粒被包括在该标签或物品的一个识别层中，其中从读取该第一组识别特征而产生的该第一信号原样地被用于导出一个用来识别该标签或物品的第一签名；并且

从读取一个第二组识别特征来产生一个第二信号，其中该第二组识别特征包括多个光学识别特征，并且该第一组识别特征与该第二组识别特征至少部分地重叠。

55.如权利要求54所述的方法，其中这些磁性的或者可磁化的颗粒的无序安排包括多个随机分布的磁性的或者可磁化的颗粒。

56.如权利要求55所述的方法，其中这些磁性颗粒包括一种高矫顽性材料。

57.如权利要求56所述的方法，其中该高矫顽性材料是选自由钕铁硼合金组成的组。

58.如权利要求57所述的方法，其中这些磁性颗粒包括一种铁氧体磁性材料、一种反铁磁性材料、一种铁磁性材料、或在一种连续材料中具有变化的磁特性的多个磁畴(包括造成可变磁特性的多个空隙)、以及它们的多种组合。

59.如权利要求58所述的方法，其中该铁磁性材料是选自下组，其组成为：MnBi、CrTe、EuO、CrO2、MnAs、Fe、Ni、Co、Gd、Dy，与Fe、Ni、Co、Sm、Gd、Dy相对应的多种合金和氧化物，以及它们的多种组合。

60.如权利要求54所述的方法，其中从读取的该第一组识别特征中所生成的该第一信号及从读取的该第二组识别特征中所生成的该第二信号被独立地用于导出用于识别该标签或物品的一个第一签名和一个第二签名。

61.如权利要求54所述的方法，其中这些光学识别特征包括一个条形码或一个全息图。

62.如权利要求54所述的读取装置，其中该第一组识别特征以及该第二组识别特征是位于该标签或该被适配为有待识别的物品中的一个接合轨道之中。

63.如权利要求54所述的读取装置，其中该第一组识别特征与该第二组识别特征是在同一个平面上。

64.如权利要求54所述的读取装置，其中该第一组识别特征与该第二组识别特征是在不同的平面上。

65.一种用于对标签或者被适配为有待识别的物品进行识别的方法，该方法包括：

从位于该标签或该被适配为有待识别的物品中的一个第一组识别特征的磁光读取中生成一种第一信号，

从位于该标签或该被适配为有待识别的物品中的一个第二组识别特征的读取中生成一种第二信号；

其中该第一组识别特征与该第二组识别特征至少部分地重叠；并且

其中从读取该第一组识别特征所生成的第一信号以及从读取该第二组识别特征所生成的第二信号被用来导出用于识别该标签或该物品的一个第一签名和一个第二签名。

66.如权利要求65所述的方法，其中从读取该第一组识别特征所生成的第一信号与从读取该第二组识别特征所生成的第二信号是同时生成的。

67.如权利要求65所述的方法，其中该第一组识别特征被置于一个第一位置，而该第二组识别特征被置于一个第二位置。

68.如权利要求67所述的方法，进一步包括在导出用于识别该标签或物品的一个第一签名和一个第二签名之前对该第一位置与该第二位置进行比较。

69.如权利要求65所述的方法，其中该第一组识别特征包括多个磁性的或可磁化的颗粒的一种无序安排。

70.如权利要求69所述的方法，其中这些磁性的或者可磁化的颗粒的无序安排包括多个随机分布的磁性的或者可磁化的颗粒。

71.如权利要求70所述的方法，其中这些磁性颗粒包括一种高矫顽性材料。

72.如权利要求71所述的方法，其中该高矫顽性材料是选自由钕铁硼合金组成的组。

73.如权利要求69所述的方法，其中这些磁性颗粒包括一种铁氧体磁性材料、一种反铁磁性材料、一种铁磁性材料、或在一种连续材料中具有变化的磁特性的多个磁畴(包括造成可变磁特性的多个空隙)、以及它们的多种组合。

74.如权利要求73所述的读取装置，其中该铁磁性材料是选自下组，其组成为：MnBi、CrTe、EuO、CrO2、MnAs、Fe、Ni、Co、Gd、Dy，与Fe、Ni、Co、Sm、Gd、Dy相对应的多种合金和氧化物，以及它们的多种组合。

75.如权利要求65所述的方法，其中该第二组识别特征包括一个芯片、一个磁条、一个序列号、或一个光学标识。

76.如权利要求75所述的方法，其中该芯片是一个射频识别标签、或一个基于接触的芯片。

77.如权利要求75所述的方法，其中该光学标识是一个条形码或一个全息图。

78.如权利要求65所述的方法，其中该第一组识别特征以及该第二组识别特征是位于该标签或该被适配为有待识别的物品中的一个接合轨道之中。

79.如权利要求65所述的方法，其中该第一组识别特征与该第二组识别特征是在同一个平面上。

80.如权利要求65所述的方法，其中该第一组识别特征与该第二组识别特征是在不同的平面上。

81.一种用于对标签或者被适配为有待识别的物品进行识别的识别系统，该系统包括：

用于识别一个物品的一种标签，该标签可以被附装在该物品上，其中该标签包括位于该标签或被适配为有待识别的物品中的至少一个第一组和一个第二组识别特征；以及

根据权利要求1所述的一种读取装置。

82.如权利要求81所述的识别系统，其中对照在没有一个实质性磁场时从同一个读取元件获得的一种信号对从该读取元件获得的该第一信号进行归一化。

83.如权利要求82所述的识别系统，其中该归一化是通过从在与有待读取的区域相结合时从该读取元件获得的信号中减去在没有一个实质性磁场时从该读取元件获得的信号而实现的。

84.如权利要求83所述的识别系统，其中该归一化包括在正在被读取的信号中识别多个数据部分，由于在该读取元件中的损坏或变化，这些数据部分的可靠性可能低于其他数据的可靠性，对所述具有更低可靠性的数据以不同于其他数据的方式进行处理。

85.如权利要求81所述的识别系统，其中从该读取元件获得的该第一信号是通过以下方式进行处理的，即：将该信号中低于一个预定阈值的所有数据设置为一个预定的值，或者忽略这些数据并且仅存储高于该预定阈值的数据(包括这些数据的实体定位)。

86.如权利要求81所述的识别系统，进一步包括一个数据存储媒质，其中存储了从该识别标签的一个参考读取中获得的一个参考签名。

87.如权利要求86所述的识别系统，其中用于该预先存储的参考签名的数据存储媒质是相对该读取装置远程的一个数据存储媒质。

88.如权利要求86所述的识别系统，进一步包括一个相对于该读取装置远程的数据处理装置，其中该数据处理装置被适配为执行该数据处理，以便使所读取的签名与该预先存储的参考签名相匹配。

89.如权利要求86所述的识别系统，其中用于该预先存储的参考签名的数据存储媒质是位于附装在该物品上的标签之中。

90.如权利要求86所述的识别系统，其中用于该预先存储的参考签名的数据存储媒质是位于该物品之中。

91.如权利要求86所述的识别系统，其中该数据存储媒质是磁条、存储器芯片、媒体盘、硬盘、智能卡、RAM模块、磁带、或常规的光学装置，如2D条形码或位图。

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