EA030487B1 - Microoptical imaging system for instrumental and visual control of product authenticity - Google Patents
Microoptical imaging system for instrumental and visual control of product authenticity Download PDFInfo
- Publication number
- EA030487B1 EA030487B1 EA201600483A EA201600483A EA030487B1 EA 030487 B1 EA030487 B1 EA 030487B1 EA 201600483 A EA201600483 A EA 201600483A EA 201600483 A EA201600483 A EA 201600483A EA 030487 B1 EA030487 B1 EA 030487B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- region
- optical element
- gij
- elementary
- white
- Prior art date
Links
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 title abstract description 20
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title abstract description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 88
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 19
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 238000010330 laser marking Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 230000003362 replicative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Credit Cards Or The Like (AREA)
- Inspection Of Paper Currency And Valuable Securities (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
Description
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2018.08.31
(21) Номер заявки
201600483
(22) Дата подачи заявки 2016.03.09
(51) Int. Cl. G02B 5/32 (2006.01) G03H1/00 (2006.01)
(54) МИКРООПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ
ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО И ВИЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ПОДЛИННОСТИ ИЗДЕЛИЙ
030487 B1
030487 B1
(57) Заявляемая в качестве изобретения микрооптическая система формирования изображений для визуального и инструментального контроля подлинности изделий относится преимущественно к приспособлениям, используемым для удостоверения подлинности изделий, и может быть эффективно использована для защиты от подделки акцизных марок, нотариальных, правоустанавливающих, товаросопроводительных, исполнительных документов и ценных бумаг, а также различных товаров народного потребления. Микрооптическая система согласно изобретению представляет собой плоский отражающий фазовый оптический элемент, формирующий в белом свете при малых углах дифракции линейный или двумерный баркод. При больших углах дифракции микрооптическая система формирует другое цветное изображение для визуальной идентификации подлинности изделия. При освещении когерентным светом микрооптическая система формирует в плоскости, параллельной плоскости оптического элемента, изображение для инструментального контроля. Совокупность существенных признаков изобретения обеспечила достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности контроля защищаемых с его помощью изделий за счет получения легко контролируемого визуального эффекта, а также возможности инструментального контроля микрооптической системы в когерентном свете. Реализация микрооптической системы формирования визуальных изображений возможна с использованием существующего стандартного оборудования.
030487
Заявляемая микрооптическая система предназначена для маркировки объектов и может найти применение при защите акцизных марок, нотариальных, правоустанавливающих, товаросопроводительных, исполнительных документов и ценных бумаг от фальсификаций.
Известен способ маркировки объекта путем нанесения на него линейного или матричного бар-кода, содержащего информацию об объекте, с последующим считыванием этой информации и сравнением ее с базой данных компьютера. Наиболее часто для нанесения линейного или матричного бар-кода используются типографские методы, при этом бар-код состоит из черных и белых прямоугольников разного размера. Недостатком такой маркировки объектов является ее полная незащищенность от копирования.
Этого недостатка лишен защищенный метод записи и идентификации бар-кодов, предложенный в патенте (патент РФ № 2132569), который авторы предлагают использовать для защиты ценных бумаг. Метод основан на использовании электронной цифровой подписи (ЭЦП). В этом патенте предлагается считывать информацию о структуре бумаги в месте нанесения на нее бар-кода. С помощью электронной цифровой подписи такая информация включается в бар-код. Прочесть информацию можно лишь с помощью ключей ЭЦП.
Недостатком таких методов является значительная стоимость оборудования как для нанесения маркировки, так и для считывания и распознавания ее клиентом, малая скорость маркировки из-за необходимости точного позиционирования, высокая чувствительность даже к незначительным повреждениям контрольного участка на защищаемом объекте, необходимость содержания баз данных значительного объема. Однако основной недостаток - слабая защищенность от подделки идентификатора, нанесенного типографским способом, особенно для клиента, не имеющего доступа к дорогому контролирующему оборудованию и базам данных ключей ЭЦП.
Другое направление в маркировке изделий связано с использованием голографических технологий. Наиболее распространены рельефные голограммы, в которых визуальное изображение формируется в результате дифракции света на микрорельефе оптического элемента. Рельефные голограммы допускают массовое тиражирование и имеют невысокую тиражную стоимость. Такие оптические защитные элементы широко используются для защиты ценных бумаг, банкнот, товаров народного потребления и т.д. Существуют различные методы изготовления защитных голограмм, которые, прежде всего, отличаются по методам изготовления оригиналов. Для изготовления оригиналов используют оптические методы, технологию dot-matrix, электронно-лучевую литографию (Computer Optics & Computer Holography, A.V.Goncharsky, A.A.Goncharsky, Moscow University Press, Moscow, 2004). Защитные голограммы можно пронумеровать с помощью лазерного излучения или типографским способом. Недостатком обычных защитных голографических элементов является то, что они не предназначены для формирования баркодов. Тем не менее, существуют попытки использования голограмм для защиты бар-кодов.
Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является заявка на патент US 2012318860 А1 (прототип), в которой предлагается использовать двухслойную структуру. В этом патенте предлагается наносить линейный или матричный бар-код с помощью типографских технологий, а после нанесения бар-кода закрывать его сверху прозрачным голографическим элементом. Такая технология очень проста и естественным образом комбинирует типографскую и голографическую технологии, что несомненно относится к ее достоинствам. К недостаткам технологии, предложенной в прототипе, необходимо отнести затруднения при считывании бар-кода через прозрачную голограмму, а также невысокую защищенность от подделки. Контролировать визуальное изображение, формируемое прозрачной голограммой на отражение, представляется проблематичным. Во-первых, эффективность прозрачной голограммы на отражение существенно меньше, нежели эффективность металлизированных голограмм, которые невозможно использовать в предложенном в прототипе способе защиты бар-кода. Во-вторых, формируемое прозрачной голограммой изображение оказывается наложенным на полиграфическое изображение, при этом фрагменты голографического изображения, которые попадают на белую область бар-кода, практически не видны.
Задачей настоящего изобретения является повышение уровня защищенности документов, акцизных марок, ценных бумаг, в которых используются бар-коды. Для этой цели в заявке на изобретение предлагается использовать микрооптические системы, в которых совмещается две функции: возможность формирования бар-кода при освещении белым светом и одновременно формирование в отраженном свете изображений как для визуального, так и для инструментального контроля.
Поставленная задача решается путем создания микрооптической системы, формирующей бар-код при малых углах дифракции (менее 30°). При этом при больших углах дифракции (более 65°) на всей области оптического элемента наблюдатель видит другое цветное изображение. Кроме этого, микрооптическая система допускает экспертный контроль с помощью приборов визуализации скрытых CLR (Covert Laser-Readable) изображений.
В соответствии с изобретением (вариант по п.1 формулы изобретения) описывается микрооптическая система для формирования линейного или матричного бар-кода, отличающаяся тем, что для формирования черной области Я и белой области Q бар-кода область металлизированного плоского оптического элемента G разбивается на элементарные области Gy, i=1, 2,...N; j=1, 2,...M, размер которых не превосходит 50 мкм, каждая элементарная область Gy разбивается на две части G/1) и Gj2'1 с соотношением
- 1 030487
площадей, равным заданному числу у. Области О,,1'2' заполняются дифракционными решетками разной ориентации с периодами от 0.4 до 0.6 мкм. В области R', представляющей собой область R за исключением всех элементарных областей О,,1'2; i=1, 2,...N; j=1, 2,...М, записывают оптический элемент с фазовой функцией, равной нулю. В области Q', представляющей собой область Q за исключением всех элементарных областей О,,2; i=1, 2,...N; j=1, 2,...М, записывают киноформ, формирующий диаграмму направленности рассеянного света в виде кольца с центром в нулевом порядке дифракции. При освещении плоского оптического элемента белым светом в нормальном положении в плоскости оптического элемента формируется изображение бар-кода, состоящее из черной области R и белой области Q, а при больших углах дифракции (более 65°) на всей области оптического элемента наблюдатель видит другое цветное изображение.
В соответствии с изобретением (вариант по п.2 формулы изобретения) описывается микрооптическая система для формирования линейного иди матричного бар-кода, отличающаяся тем, что для формирования черной области R и белой области Q бар-кода область О металлизированного плоского оптического элемента разбивается на элементарные области О, i=1, 2,...N; j=1, 2,...M, размер которых не превосходит 50 мкм, каждая элементарная область О, разбивается на две части О,,1'1' и О,,1'2' с соотношением площадей, равным заданному числу γ. Области О,,1'2' заполняются дифракционными решетками разной ориентации с периодами от 0.4 до 0.6 мкм. В области R', представляющей собой область R, за исключением всех элементарных областей О/2), ί=1, 2,...N; ,=1, 2,...M, записывают дифракционную структуру с характерными периодами менее 0.35 мкм, а в области Q', представляющей собой область Q, за исключением всех элементарных областей О,,2; ί=1, 2,...N; ,=1, 2,...М, записывают киноформ, формирующий диаграмму направленности рассеянного света в виде кольца с центром в нулевом порядке дифракции. При освещении плоского оптического элемента белым светом в нормальном положении в плоскости оптического элемента формируется изображение бар-кода, состоящее из черной области R и белой области Q, а при больших углах дифракции (более 65°) на всей области оптического элемента наблюдатель видит другое цветное изображение.
В соответствии с изобретением (вариант по п.3 формулы изобретения) описывается микрооптическая система для формирования линейного или матричного бар-кода, отличающаяся тем, что для формирования черной области R и белой области Q бар-кода область О металлизированного плоского оптического элемента разбивается на элементарные области О, ί=1, 2,...N; ,=1, 2,...M, размер которых не превосходит 50 мкм, каждая элементарная область О,, разбивается на две части О,,1'1' и О,,1'2' с соотношением площадей, равным заданному числу γ. Области О,,1'2' заполняются дифракционными решетками разной ориентации с периодами от 0.4 до 0.6 мкм. В области R', представляющей собой область R, за исключением всех элементарных областей О,,1'2; ί=1, 2,...N; ,=1, 2,...М, записывают оптический элемент с фазовой функцией, равной нулю. В области Q', представляющей собой область Q, за исключением всех элементарных областей О,,2: ί=1, 2,...N; ,=1, 2,...М, записывают киноформ, формирующий изображение, состоящее из ярких букв и/или цифр, расположенных на окружности с центром в нулевом порядке дифракции. При освещении плоского оптического элемента белым светом в нормальном положении в плоскости оптического элемента формируется изображение бар-кода, состоящее из черной области R и белой области Q, а при больших углах дифракции (более 65°) на всей области оптического элемента наблюдатель видит другое цветное изображение.
В соответствии с изобретением (вариант по п.4 формулы изобретения) описывается микрооптическая система для формирования линейного или матричного бар-кода, отличающаяся тем, что для формирования черной области R и белой области Q бар-кода область О металлизированного плоского оптического элемента разбивается на элементарные области О, ί=1, 2,...N; ,=1, 2,...M, размер которых не превосходит 50 мкм, каждая элементарная область О,, разбивается на две части О,,1'1' и О,,1'2' с соотношением площадей, равным заданному числу γ. Области О,,1'2' заполняются дифракционными решетками разной ориентации с периодами от 0.4 до 0.6 мкм. В области R', представляющей собой область R, за исключением всех элементарных областей О,,1'2; ί=1, 2,...N; ,=1, 2,...M, записывают дифракционную структуру с характерными периодами менее 0.35 мкм, а в области Q', представляющей собой область Q, за исключением всех элементарных областей О,,1'2; ί=1, 2,...N; ,=1, 2,...M, записывают киноформ, формирующий изображение, состоящее из ярких букв и/или цифр, расположенных на окружности с центром в нулевом порядке дифракции. При освещении плоского оптического элемента белым светом в нормальном положении в плоскости оптического элемента формируется изображение бар-кода, состоящее из черной области R и белой области Q, а при больших углах дифракции (более 65°) на всей области оптического элемента наблюдатель видит другое цветное изображение.
В соответствии с изобретением (вариант по п.5 формулы изобретения) описывается микрооптическая система для формирования линейного или матричного бар-кода, отличающаяся тем, что для формирования черной области R и белой области Q бар-кода область О металлизированного плоского оптического элемента разбивается на элементарные области О, ί=1, 2,...N; ,=1, 2,...M, размер которых не превосходит 50 мкм, каждая элементарная: область О,, разбивается на две части О,,1'1' и О,,1'2' с соотношением площадей, равным заданному числу γ. Области О,,1'2' заполняются дифракционными решетками разной
- 2 030487
ориентации с периодами от 0.4 до 0.6 мкм. В области R', представляющей собой область R, за исключением всех элементарных областей Gij(2), i=1, 2,...N; j=1, 2,...М, записывают оптический элемент с фазовой функцией, равной нулю. В области Q', представляющей собой область Q, за исключением всех элементарных областей Gy(2), i=1, 2,...N; j=1, 2,...М, записывают киноформ, формирующий изображение, состоящее из темных букв и/или цифр, расположенных внутри яркого кольца с центром в нулевом порядке дифракции, при этом при освещении плоского оптического элемента белым светом в нормальном положении в плоскости оптического элемента формируется изображение бар-кода, состоящее из черной области R и белой области Q, а при больших углах дифракции (более 65°) на всей области оптического элемента наблюдатель видит другое цветное изображение.
В соответствии с изобретением (вариант по п.6 формулы изобретения) описывается микрооптическая система для формирования линейного или матричного бар-кода, отличающаяся тем, что для формирования черной области R и белой области Q бар-кода область G металлизированного плоского оптического элемента разбивается на элементарные области Gj i=1, 2,...N; j=1, 2,...M, размер которых не превосходит 50 мкм, каждая элементарная область Gj разбивается на две части Gy(1) и Gy(2) с соотношением площадей, равным заданному числу γ. Области Gy(2) заполняются дифракционными решетками разной ориентации с периодами от 0.4 до 0.6 мкм. В области R', представляющей собой область R, за исключением всех элементарных областей Gy(2), i=1, 2,...N; j=1, 2,...M, записывают дифракционную структуру с характерными периодами менее 0.35 мкм, а в области Q', представляющей собой область Q, за исключением всех элементарных областей Gy(2), i=1, 2,...N; j=1, 2,...M, записывают киноформ, формирующий изображение, состоящее из темных букв и/или цифр, расположенных внутри яркого кольца с центром в нулевом порядке дифракции, при этом при освещении плоского оптического элемента белым светом в нормальном положении в плоскости оптического элемента формируется изображение бар-кода, состоящее из черной области R и белой области Q, а при больших углах дифракции (более 65°) на всей области оптического элемента наблюдатель видит другое цветное изображение.
Центральным моментом заявляемого изобретения является использование плоских оптических элементов - киноформов, формирующих в когерентном свете заданное изображение в плоскости, параллельной плоскости оптического элемента. Расчет фазовой функции киноформа в области оптического элемента G сводится к решению нелинейного операторного уравнения относительно фазовой функции 9(x,y). Известно (Computer Optics & Computer Holography by A.V.Goncharsky, A.A.Goncharsky, Moscow University Press, Moscow, 2004), что скалярные волновые функции ^ξ,η,0-0) в плоскости z=0 и u(x,y,f) в плоскости z=f связаны соотношением
u(x,y,f) = γ JJw(£,/7,O-O)exp(Z£^(£,77))exp{/£——+ —Τ^—}άξάη g
Скалярная волновая функция u(x,y,f) имеет модуль |u(x,y,f)|=F(x,y) и фазу, которая неизвестна. Задание изображения в плоскости z=f эквивалентно заданию вещественной функции F(x,y). Таким образом, приходим к операторному уравнению относительно неизвестной фазовой функции 9(x,y)
A<p=F(x,y) m
Здесь
В формуле (2)
а λ - длина волны когерентного излучения.
В настоящее время существуют эффективные алгоритмы решения обратных задач синтеза плоских оптических элементов. Такие элементы получили название киноформов (Computer Optics & Computer Holography by A.V.Goncharsky, A.A.Goncharsky, Moscow University Press, Moscow, 2004), (L.B.Lesem, P.M.Hirsch, J.AJr.Jordan, The kinoform: a new wavefront reconstruction device, IBM J. Res. Dev., 13 (1969), 105-155). Бинаризуя фазовую функцию, получаем маску бинарного киноформа.
Важным моментом в изобретении является наличие у плоского оптического элемента возможности формировать при малых углах дифракции бар-код, а при больших углах дифракции формировать на всей области оптического элемента другое цветное изображение, используемое для визуального контроля. Кроме визуального контроля, предоставляется возможность экспертного контроля с помощью скрытых изображений, визуализируемых с помощью лазерного излучения. Для решения этой задачи используется специальная конструкция оптического элемента, включающего в себя фрагменты дифракционных решеток, киноформов и дифракционных структур.
На фиг. 1 представлено полиграфическое изображение линейного бар-кода. На фиг. 2 представлено полиграфическое изображение двумерного бар-кода. На фиг. 3 представлен увеличенный фрагмент ли- 3 030487
нейного бар-кода. На фиг. 4 представлен увеличенный фрагмент двумерного бар-кода. На фиг. 5 представлено разбиение области оптического элемента G на элементарные области Gj. Структура областей
в области оптическоGij представлена на фиг. 6. Фиг. 7 иллюстрирует расположение областей Gj(1) и Gj2'1' го элемента G. На фиг. 8 представлен фрагмент двумерного бар-кода. Структура множеств R' и Q' представлена на фиг. 9 и 10. Фиг. 11, 12 иллюстрируют формирование микрорельефа микрооптической системы. На фиг. 13 представлен фрагмент киноформа. На фиг. 14, 15 и 16 представлены варианты диаграммы направленности киноформов, используемых в изобретении. Фиг. 17 иллюстрирует расположение смартфона при фотографировании бар-кода. На фиг. 18 представлена оптическая схема наблюдения визуального изображения, формируемого микрооптической системой в белом свете. На фиг. 19 приведен пример двухцветного изображения, видимого при больших углах дифракции.
На фиг. 1 представлено полиграфическое изображение линейного бар-кода. Область оптического элемента обозначена как G. На фиг. 2 представлено полиграфическое изображение двумерного бар-кода. Область оптического элемента обозначена как G. Как линейный, так и двумерный бар-код состоят из прямоугольных областей, закрашенных черным или белым цветом. На фиг. 3 и 4 представлены увеличенные изображения фрагментов линейного и двумерного бар-кодов соответственно. Все точки бар-кода, окрашенные в черный цвет, обозначены на фиг. 3 и 4 как R, а все точки, окрашенные в белый цвет, обозначены буквой Q. Конструкция оптического элемента предполагает его разбиение на прямоугольные элементарные области Gij, i=1, 2,...N; j=1, 2,...M, размер которых не превосходит 50 мкм. На фиг. 6 представлена конструкция элементарной области, состоящей из двух областей Gij(1) и Gij(2). При формировании рельефа области Gjj(2) заполняются дифракционными решетками с периодами от 0.4 до 0.6 мкм. Фиг.7 иллюстрирует расположение Gij(1) и Gij (2) в области оптического элемента. На фиг. 8 представлен фрагмент двумерного бар-кода, состоящего из черной области R и белой области Q. На фиг. 9 представлена структура области R'. Фиг. 10 иллюстрирует структуру области Q'.
При формировании микрорельефа все элементарные области Gij (2) заполняются дифракционными решетками с периодами от 0.4 до 0.6 мкм. В соответствии с изобретением микрорельеф в областях R' и Q' можно формировать разными способами. Для формирования микрорельефа в области Q' используется киноформ. Для формирования микрорельефа в области R' используется либо плоское зеркало с фазовой функцией, равной нулю, либо микроструктуры, период которых не превышает 0.35 мкм. При освещении белым светом область R' при наблюдении в малых углах дифракции выглядит как черная область. Поскольку размер областей дифракционных решеток, формирующих визуальное изображение, не превосходит 50 мкм, визуально область бар-кода R выглядит однородной и черной.
Для формирования белого цвета бар-кода область Q' заполняется киноформом, который может иметь разную диаграмму направленности. Киноформ формирует диаграмму направленности рассеянного света в виде яркого кольца с центром в нулевом порядке дифракции, либо изображение, состоящее из ярких букв и/или цифр, расположенных на окружности с центром в нулевом порядке дифракции, либо изображение, состоящее из темных букв и/или цифр, расположенных внутри яркого кольца с центром в нулевом порядке дифракции. Если освещать микрооптическую систему белым светом, то область Q' будет выглядеть белой. Из-за малых размеров фрагментов дифракционных решеток области Q и Q' выглядят одинаково белыми.
Различные варианты формирования микрорельефа в областях R и Q представлены на фиг. 11 и 12. На фиг. 11 в левом верхнем углу черная область бар-кода R формируется с помощью зеркала. На фиг. 12 черная область формируется с помощью микроструктур, период которых не превышает 0.35 мкм. Белая область бар-кода на фиг. 11 и 12 формируется с помощью киноформа. Увеличенный фрагмент киноформа представлен на фиг. 13. Варианты диаграммы направленности киноформа представлены на фиг. 14, 15, 16. На фиг. 14 киноформ формирует изображение в виде однородного белого кольца с центром в нулевом порядке дифракции. На фиг. 15 киноформ формирует изображение, состоящее из ярких букв и/или цифр, расположенных на окружности с центром в нулевом порядке дифракции. На фиг. 16 киноформ формирует изображение, состоящее из темных букв и/или цифр, расположенных внутри яркого кольца с центром в нулевом порядке дифракции.
Если освещать область Q оптического элемента лазерным излучением, то в когерентном свете можно контролировать изображение, формируемое киноформом в плоскости, параллельной плоскости оптического элемента. Варианты изображения представлены на фиг. 14, 15, 16. Для инструментального контроля можно использовать приборы для визуализации CLR-изображений (промышленный образец № 64311 и № 74441).
Формируемый микрооптической системой бар-код можно считывать с помощью смартфона. Фиг. 17 иллюстрирует расположение смартфона при фотографировании бар-кода. С помощью смартфона 1 и его фотокамеры 2 осуществляют съемку микрооптической системы. Микрооптическая система расположена в плоскости 3. При малых углах дифракции считывается бар-код, расположенный в области оптического элемента 4. На фиг. 18 представлена оптическая схема наблюдения визуального изображения, формируемого микрооптической системой в белом свете. Нормаль к плоскости оптического элемента обозначена цифрой 5. Оптический элемент освещается с помощью источника белого света 6. Угол между нормалью и направлением на источник обозначен как θ1. Угол между нормалью и направлением на на- 4 030487
блюдателя обозначен θ2. За угол дифракции принимают угловое расстояние между направлением на наблюдателя и отраженным от оптического элемента лучом света. В принятых обозначениях угол дифракции θ равняется сумме углов θ1 и θ2. Если источник расположен на нормали к оптическому элементу, то угол θ1=0. В этом случае угол дифракции θ=θ2. Фотографирование бар-кода осуществляется при малых углах θ, не превышающих 30°. Визуальное изображение формируется оптическим элементом при больших углах θ >65°. На фиг. 19 приведен пример двухцветного изображения, видимого при больших углах дифракции.
Изготовление заявленных микрооптических систем возможно с помощью существующего оборудования. На каждый экземпляр микрооптической системы можно наносить дополнительную информацию. Например, микрооптические системы можно пронумеровать по порядку с помощью устройства лазерной маркировки.
Заявленные микрооптические системы надежно защищены от подделки. Для синтеза микрорельефа необходимо высокое разрешение, поскольку дифракционные структуры имеют характерные периоды вплоть до 0.3 мкм. Изготовление таких микроструктур представляет сложную задачу, которую можно решать только с помощью технологии электронно-лучевой литографии. В мире существует всего несколько компаний, работающих в области защитных технологий с использованием электронно-лучевой литографии. Для тиражирования микроструктур можно использовать стандартное оборудование для массового производства голограмм (установки прокатки, нанесения клеевых слоев и т.п.) Высокая стоимость оборудования и наукоемкость технологии электронно-лучевой литографии является надежной защитой микроструктур, используемых в заявленном изобретении, от подделки.
Совокупность существенных признаков изобретения обеспечила достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности контроля защищаемых с его помощью изделий за счет получения легко контролируемого визуального эффекта, а также возможности инструментального контроля микрооптической системы в когерентном свете.
Основные отличия заявленного изобретения от прототипа:
1. В отличие от прототипа в заявленном изобретении используется однослойный оптический элемент, который решает одновременно две задачи: формирование бар-кода при малых углах дифракции и формирование цветного визуального изображения при больших углах дифракции.
2. Заявленная микрооптическая система допускает экспертный контроль, осуществляемый с помощью лазерного излучения. При освещении микрооптической системы лазерным излучением формируется CLR-изображение, которое можно контролировать с помощью существующих приборов.
3. Для изготовления заявленных микрооптических систем необходимо использовать наукоемкую технологию электронно-лучевой литографии. Малая распространенность этой технологии является гарантией надежной защиты заявленных микрооптических систем от подделки.
Нижеприведенный пример конкретного выполнения изобретения подтверждает возможность осуществления изобретения, не ограничивая его объем.
Пример.
В качестве примера были рассчитаны и изготовлены микрооптические системы по пп.1-6 формулы изобретения, формирующие бар-код в белом свете при малых углах дифракции θ <30°. Размер оптического элемента составлял 25x25 мм. Изображение бар-кода приведено на фиг. 2. При больших углах дифракции θ >65° микрооптические системы формировали двухцветное изображение, приведенное на фиг. 19. Для формирования цветного изображения при больших углах дифракции использовались дифракционные решетки разной ориентации, период решеток составлял 0.4 и 0.5 мкм. Для формирования черной области бар-кода использовалось плоское зеркало и дифракционная структура с характерным периодом 0.35 мкм. При освещении лазерным излучением с длиной волны λ=0.63 мкм микрооптические системы формировали в плоскости, параллельной плоскости оптического элемента, изображения, приведенные на фиг. 14-16. Размер областей Gij равнялся 50 мкм.
Для формирования микрорельефа использовалась установка электронно-лучевого экспонирования с изменяемой формой луча и с минимальным размером пиксела 0.1x0.1 мкм. Глубина микрорельефа составляла порядка 0.2 мкм. Для изготовления образцов микрооптических систем были изготовлены мастер-матрицы размером 6x6 дюймов. С помощью этих мастер-матриц были изготовлены тиражные микрооптические системы на стандартном голографическом оборудовании.
Проведенные исследования показали высокую эффективность предложенных в заявке решений. Изготовленные образцы продемонстрировали возможность надежного считывания двумерного бар-кода с помощью смартфона. При больших углах дифракции на всех образцах формировалось двухцветное изображение для визуальной идентификации. Скрытое CLR-изображение наблюдается в любой части области Q микрооптической системы при освещении лазерным светом.
DESCRIPTION OF THE INVENTION TO THE EURASIAN PATENT
(45) Date of publication and issuance of the patent 2018.08.31
(21) Application Number
201600483
(22) The application date is 2016.03.09
(51) Int. Cl. G02B 5/32 (2006.01) G03H1 / 00 (2006.01)
(54) MICRO-OPTICAL SYSTEM OF FORMATION OF IMAGES FOR
INSTRUMENTAL AND VISUAL CONTROL OF THE AUTHENTICITY OF PRODUCTS
030487 B1
030487 B1
(57) The micro-optical imaging system for visual and instrumental verification of the authenticity of products claimed as an invention relates primarily to devices used to authenticate products, and can be effectively used to protect against forgery of excise stamps, notarial, title, consignment, enforcement documents and securities, as well as various consumer goods. The micro-optical system according to the invention is a flat reflecting phase optical element that forms a linear or two-dimensional barcode in white light at low diffraction angles. At large diffraction angles, the micro-optical system forms another color image for visual identification of the authenticity of the product. When illuminated with coherent light, the micro-optical system forms an image for instrumental control in a plane parallel to the plane of the optical element. The set of essential features of the invention ensured the achievement of the technical result, which consists in increasing the reliability of control of products protected with it by obtaining easily controlled visual effect, as well as the possibility of instrumental control of the micro-optical system in coherent light. The implementation of a micro-optical imaging system is possible using existing standard equipment.
030487
The inventive micro-optical system is designed for marking objects and can be used in the protection of excise stamps, notarial, title, shipping documents, executive documents and securities from fraud.
There is a method of marking an object by applying to it a linear or matrix bar code containing information about the object, followed by reading this information and comparing it with a computer database. Typically, typographical methods are used to apply a linear or matrix barcode, and the barcode consists of black and white rectangles of various sizes. The disadvantage of such marking of objects is its complete insecurity from copying.
This disadvantage is deprived of the protected method of recording and identifying bar-codes proposed in the patent (RF patent No. 2132569), which the authors propose to use to protect securities. The method is based on the use of electronic digital signature (EDS). This patent proposes to read information about the structure of the paper at the place of application of a bar code on it. With the help of electronic digital signature such information is included in the bar-code. You can read the information only with the help of EDS keys.
The disadvantage of such methods is the significant cost of equipment both for marking and reading and recognizing it by the client, low marking speed due to the need for accurate positioning, high sensitivity even to minor damage to the control area on the protected object, the need to maintain a significant amount of databases. However, the main disadvantage is the weak protection from forgery of the identifier applied by typographical method, especially for the client who does not have access to expensive monitoring equipment and databases of EDS keys.
Another direction in product labeling is associated with the use of holographic technologies. Relief holograms are the most common, in which a visual image is formed as a result of diffraction of light on the microrelief of an optical element. Relief holograms allow mass replication and have a low circulation value. Such optical security features are widely used to protect securities, banknotes, consumer goods, etc. There are various methods of making security holograms, which, above all, differ in the methods of making the originals. For the manufacture of originals using optical methods, dot-matrix technology, electron-beam lithography (Computer Optics & Computer Holography, AVGoncharsky, AAGoncharsky, Moscow University Press, Moscow, 2004). Security holograms can be numbered using laser radiation or typography. A disadvantage of conventional holographic security elements is that they are not intended to form barcodes. However, there are attempts to use holograms to protect bar codes.
The closest to the invention on the totality of signs is the patent application US 2012318860 A1 (prototype), in which it is proposed to use a two-layer structure. This patent proposes to apply a linear or matrix bar code using typographic technologies, and after applying the bar code to close it from above with a transparent holographic element. This technology is very simple and naturally combines typographic and holographic technology, which undoubtedly refers to its merits. The disadvantages of the technology proposed in the prototype, it is necessary to attribute the difficulties in reading the bar-code through a transparent hologram, as well as low security against forgery. To control the visual image formed by a transparent hologram on reflection is problematic. Firstly, the effectiveness of a transparent hologram on reflection is substantially less than the efficiency of metallized holograms, which cannot be used in the bar-code protection method proposed in the prototype. Secondly, the image formed by a transparent hologram is superimposed on the printing image, while fragments of the holographic image that fall on the white area of the bar code are practically not visible.
The present invention is to increase the security of documents, excise stamps, securities, which use bar codes. For this purpose, in the application for the invention it is proposed to use micro-optical systems in which two functions are combined: the possibility of forming a bar code when illuminated with white light and at the same time forming images in the reflected light for both visual and instrumental control.
The problem is solved by creating a micro-optical system that forms a bar code at small diffraction angles (less than 30 °). At the same time, at large diffraction angles (over 65 °), the observer sees another color image over the entire area of the optical element. In addition, the micro-optical system allows expert control using hidden CLR (Covert Laser-Readable) imaging devices.
In accordance with the invention (a variant according to claim 1 of the claims) a micro-optical system is described for forming a linear or matrix bar code, characterized in that for the formation of the black region I and the white region Q of the bar code, the region of the metallized flat optical element G is divided into elementary domains Gy, i = 1, 2, ... N; j = 1, 2, ... M, the size of which does not exceed 50 μm, each elementary region Gy is divided into two parts G / 1 ) and Gj 2 ' 1 with the ratio
- 1 030487
areas equal to a given number y. The O, 1 ' 2 ' regions are filled with diffraction gratings of different orientations with periods from 0.4 to 0.6 μm. In the region R ', which is the region R with the exception of all elementary regions O ,, 1 '2; i = 1, 2, ... N; j = 1, 2, ... M, write the optical element with a phase function equal to zero. In the domain Q ', which is the domain Q with the exception of all elementary regions O ,, 2 ; i = 1, 2, ... N; j = 1, 2, ... M, record kinoform, forming the radiation pattern of the scattered light in the form of a ring with the center in the zero order of diffraction. When a flat optical element is illuminated with white light in a normal position, a bar code image is formed in the plane of the optical element, consisting of a black region R and a white Q region, and at large diffraction angles (more than 65 °), the observer sees another color image on the entire optical region .
In accordance with the invention (a variant according to claim 2), a micro-optical system is described for forming a linear or matrix bar code, characterized in that for the formation of the black region R and the white region Q the bar code the region O of the metallized flat optical element is divided into elementary areas O, i = 1, 2, ... N; j = 1, 2, ... M, the size of which does not exceed 50 μm, each elementary region O, is divided into two parts O ,, 1 ' 1 ' and O ,, 1 ' 2 ' with the area ratio equal to the given number γ . The O, 1 ' 2 ' regions are filled with diffraction gratings of different orientations with periods from 0.4 to 0.6 μm. In the domain R ', which is the domain R, with the exception of all the elementary domains O / 2) , ί = 1, 2, ... N; , = 1, 2, ... M, record the diffraction structure with characteristic periods of less than 0.35 microns, and in the region Q ', which is a region Q, with the exception of all elementary regions O ,, 2 ; ί = 1, 2, ... N; , = 1, 2, ... M, record kinoforms that form the radiation pattern of scattered light in the form of a ring with the center in the zero diffraction order. When a flat optical element is illuminated with white light in a normal position, a bar code image is formed in the plane of the optical element, consisting of a black region R and a white Q region, and at large diffraction angles (more than 65 °), the observer sees another color image on the entire optical region .
In accordance with the invention (a variant according to claim 3 of the claims), a micro-optical system is described for forming a linear or matrix bar code, characterized in that for forming a black region R and a white region Q bar code, the region O of a metallized flat optical element is divided into elementary the regions O, ί = 1, 2, ... N; , = 1, 2, ... M, the size of which does not exceed 50 microns, each elementary area O ,, is divided into two parts O, 1 ' 1 ' and O ,, 1 ' 2 ' with the area ratio equal to the given number γ. The O, 1 ' 2 ' regions are filled with diffraction gratings of different orientations with periods from 0.4 to 0.6 μm. In the region R ', which is the region R, with the exception of all elementary regions O ,, 1 '2; ί = 1, 2, ... N; , = 1, 2, ... M, record the optical element with a phase function equal to zero. In the domain Q ', which is the domain Q, with the exception of all the elementary domains O ,, 2 : = 1, 2, ... N; , = 1, 2, ... M, record kinoform, forming the image, consisting of bright letters and / or numbers located on a circle with the center in zero diffraction order. When a flat optical element is illuminated with white light in a normal position, a bar code image is formed in the plane of the optical element, consisting of a black region R and a white Q region, and at large diffraction angles (more than 65 °), the observer sees another color image on the entire optical region .
In accordance with the invention (a variant according to claim 4), a micro-optical system is described for forming a linear or matrix bar code, characterized in that for forming a black region R and a white region Q bar code, the region O of a metallized flat optical element is divided into elementary the regions O, ί = 1, 2, ... N; , = 1, 2, ... M, the size of which does not exceed 50 microns, each elementary area O ,, is divided into two parts O, 1 ' 1 ' and O ,, 1 ' 2 ' with the area ratio equal to γ. The O, 1 ' 2 ' regions are filled with diffraction gratings of different orientations with periods from 0.4 to 0.6 μm. In the region R ', which is the region R, with the exception of all elementary regions O ,, 1 '2; ί = 1, 2, ... N; , = 1, 2, ... M, record the diffraction structure with characteristic periods less than 0.35 μm, and in the field Q ', which is a region Q, with the exception of all elementary regions O ,, 1 '2; ί = 1, 2, ... N; , = 1, 2, ... M, record kinoform, forming the image, consisting of bright letters and / or numbers located on a circle with the center in zero diffraction order. When a flat optical element is illuminated with white light in a normal position, a bar code image is formed in the plane of the optical element, consisting of a black region R and a white Q region, and at large diffraction angles (more than 65 °), the observer sees another color image on the entire optical region .
In accordance with the invention (a variant according to claim 5), a micro-optical system is described for forming a linear or matrix bar code, characterized in that for forming a black region R and a white region Q bar code, the region O of a metallized flat optical element is divided into elementary the regions O, ί = 1, 2, ... N; , = 1, 2, ... M, the size of which does not exceed 50 microns, each elementary: the area О ,, is divided into two parts О ,, 1 ' 1 ' and О ,, 1 ' 2 ' with an area ratio equal to the number γ. Areas О ,, 1 ' 2 ' are filled with diffraction gratings of different
- 2 030487
orientation with periods from 0.4 to 0.6 microns. In the domain R ', which is the domain R, with the exception of all the elementary domains Gij (2) , i = 1, 2, ... N; j = 1, 2, ... M, write the optical element with a phase function equal to zero. In the domain Q ', which is a domain Q, with the exception of all elementary domains Gy (2) , i = 1, 2, ... N; j = 1, 2, ... M, record kinoforms that form an image consisting of dark letters and / or numbers located inside a bright ring centered in the zero diffraction order, while illuminating a flat optical element with white light in the normal position the image of the barcode is formed on the plane of the optical element, consisting of the black region R and the white region Q, and at large diffraction angles (more than 65 °), the observer sees another color image on the entire optical region.
In accordance with the invention (a variant according to claim 6 of the claims), a micro-optical system is described for forming a linear or matrix bar code, characterized in that for forming a black region R and a white region Q bar code, the region G of a metallized flat optical element is divided into elementary domains Gj i = 1, 2, ... N; j = 1, 2, ... M, whose size does not exceed 50 μm, each elementary region Gj is divided into two parts Gy (1) and Gy (2) with the area ratio equal to a given number γ. The Gy (2) regions are filled with diffraction gratings of different orientations with periods from 0.4 to 0.6 μm. In the domain R ', which is the domain R, with the exception of all the elementary domains Gy (2) , i = 1, 2, ... N; j = 1, 2, ... M, record the diffraction structure with characteristic periods of less than 0.35 μm, and in the region Q ', which is a region Q, except for all the elementary regions Gy (2) , i = 1, 2, .. .N; j = 1, 2, ... M, record kinoforms that form an image consisting of dark letters and / or numbers located inside a bright ring with the center in zero diffraction order, while illuminating a flat optical element with white light in a normal position in the image of the barcode is formed on the plane of the optical element, consisting of the black region R and the white region Q, and at large diffraction angles (more than 65 °), the observer sees another color image on the entire optical region.
The central point of the claimed invention is the use of flat optical elements - kinoforms, which form a given image in coherent light in a plane parallel to the plane of the optical element. The calculation of the phase function of the kinoform in the region of the optical element G is reduced to solving a nonlinear operator equation for the phase function 9 (x, y). It is known (Computer Optics & Computer Holography by AVGoncharsky, AAGoncharsky, Moscow University Press, Moscow, 2004) that scalar wave functions ^ ξ, η, 0-0) are in the z = 0 plane and u (x, y, f) in the plane z = f are related by
u (x, y, f) = γ jw (£, / 7, OO) exp (Z £ ^ (£, 77)) exp {/ £ —— + - Τ ^ -} άξάη g
The scalar wave function u (x, y, f) has a modulus | u (x, y, f) | = F (x, y) and a phase that is unknown. Setting an image in the z = f plane is equivalent to specifying a real function F (x, y). Thus, we arrive at an operator equation for the unknown phase function 9 (x, y)
A <p = F (x, y) m
Here
In the formula (2)
and λ is the wavelength of coherent radiation.
Currently, there are effective algorithms for solving inverse problems of the synthesis of flat optical elements. Such elements are called kinoforms (Computer Optics & Computer Holography by AVGoncharsky, AAGoncharsky, Moscow University Press, Moscow, 2004), (LBLesem, PMHirsch, J.AJr.Jordan, The kinoform: a new wavefront study device, IBM J. Res. Dev., 13 (1969), 105-155). Binarizing the phase function, we obtain the mask of the binary kinoform.
An important point in the invention is the ability of a flat optical element to form a bar code at low diffraction angles, and at large diffraction angles to form another color image on the entire area of the optical element used for visual inspection. In addition to visual control, the possibility of expert control with the help of latent images visualized using laser radiation is provided. To solve this problem, a special design of the optical element is used, which includes fragments of diffraction gratings, kinoforms and diffraction structures.
FIG. 1 is a polygraphic image of a linear bar-code. FIG. 2 presents a printing image of a two-dimensional bar-code. FIG. 3 shows an enlarged fragment of li- 3 030487
barcode code. FIG. 4 shows an enlarged fragment of a two-dimensional bar-code. FIG. 5 shows the division of the optical element region G into elementary regions Gj. Area structure
in the optical field, Gij is represented in FIG. 6. FIG. 7 illustrates the arrangement of the regions Gj (1) and Gj 2 ′ 1 ′ of the element G. In FIG. 8 shows a fragment of a two-dimensional bar-code. The structure of the sets R 'and Q' is represented in FIG. 9 and 10. FIG. 11, 12 illustrate the formation of a microrelief of a micro-optical system. FIG. 13 shows a fragment of the kinoform. FIG. 14, 15, and 16 show the variants of the kinoform pattern used in the invention. FIG. 17 illustrates the location of the smartphone when photographing a barcode. FIG. 18 shows the optical scheme for observing a visual image formed by the micro-optical system in white light. FIG. 19 shows an example of a two-color image visible at high diffraction angles.
FIG. 1 is a polygraphic image of a linear bar-code. The area of the optical element is labeled G. In FIG. 2 presents a printing image of a two-dimensional bar-code. The area of the optical element is designated as G. Both the linear and the two-dimensional bar code consist of rectangular areas painted in black or white. FIG. 3 and 4 shows enlarged images of fragments of linear and two-dimensional bar codes, respectively. All black colored bar code points are indicated in FIG. 3 and 4 as R, and all points painted in white are denoted by the letter Q. The design of the optical element assumes its division into rectangular elementary regions Gij, i = 1, 2, ... N; j = 1, 2, ... M, the size of which does not exceed 50 microns. FIG. 6 shows the construction of an elementary region consisting of two regions G i j (1 ) and Gij (2) . During the formation of the relief, the regions Gjj (2) are filled with diffraction gratings with periods from 0.4 to 0.6 μm. Fig.7 illustrates the location of Gij (1) and G ij (2) in the area of the optical element. FIG. 8 shows a fragment of a two-dimensional bar-code consisting of a black region R and a white region Q. In FIG. 9 shows the structure of the region R '. FIG. 10 illustrates the structure of the region Q '.
During the formation of the microrelief, all elementary regions G ij (2) are filled with diffraction gratings with periods from 0.4 to 0.6 μm. In accordance with the invention, the microrelief in the regions R 'and Q' can be formed in different ways. Kinoforms are used to form the microrelief in the Q area. For the formation of a microrelief in the region R ', either a flat mirror with a phase function equal to zero or microstructures, the period of which does not exceed 0.35 μm, is used. When illuminated with white light, the R 'region, when observed at small diffraction angles, appears as a black region. Since the size of the areas of diffraction gratings forming the visual image does not exceed 50 μm, visually the area of the bar code R looks uniform and black.
To form a white bar-code, the Q ′ area is filled with a kinoform, which may have a different radiation pattern. The cinema forms forms a scattered light pattern in the form of a bright ring with the center in zero diffraction order, or an image consisting of bright letters and / or numbers located on a circle with a center in zero diffraction order, or an image consisting of dark letters and / or numbers located inside a bright ring with a center in zero diffraction order. If the micro-optical system is illuminated with white light, then the Q 'region will look white. Due to the small size of the fragments of diffraction gratings, the Q and Q 'regions look equally white.
Different variants of microrelief formation in the R and Q areas are shown in FIG. 11 and 12. In FIG. 11 in the upper left corner, the black area of the barcode R is formed using a mirror. FIG. 12 black region is formed using microstructures, the period of which does not exceed 0.35 microns. The white barcode area in FIG. 11 and 12 is formed using the kinoform. A magnified fragment of the kinoform is shown in FIG. 13. Variations of the kinoframe pattern are shown in FIG. 14, 15, 16. FIG. 14 kinoforms form an image in the form of a uniform white ring with the center in zero diffraction order. FIG. 15 kinoforms form an image consisting of bright letters and / or numbers located on a circle with a center in the zero diffraction order. FIG. 16 kinoforms form an image consisting of dark letters and / or numbers located inside a bright ring with its center in zero diffraction order.
If we illuminate the region Q of the optical element with laser radiation, then in coherent light it is possible to control the image formed by the kinoform in a plane parallel to the plane of the optical element. Image variants are shown in FIG. 14, 15, 16. For instrumental control, you can use devices for visualization of CLR-images (industrial design No. 64311 and No. 74441).
The bar code generated by the micro-optical system can be read using a smartphone. FIG. 17 illustrates the location of the smartphone when photographing a barcode. Using a smartphone 1 and its camera 2, they shoot a micro-optical system. The micro-optical system is located in the plane 3. At small diffraction angles, a bar-code is read, located in the region of the optical element 4. In FIG. 18 shows the optical scheme for observing a visual image formed by the micro-optical system in white light. The normal to the plane of the optical element is denoted by 5. The optical element is illuminated using a white light source 6. The angle between the normal and the direction to the source is denoted as θ 1 . Angle between normal and heading on 4 030487
the observer is designated θ 2 . The angle of diffraction is the angular distance between the direction of the observer and the light beam reflected from the optical element. In the accepted notation, the diffraction angle θ is equal to the sum of the angles θ 1 and θ 2 . If the source is located on the normal to the optical element, then the angle θ 1 = 0. In this case, the diffraction angle θ = θ 2 . The bar code is photographed at small angles θ, not exceeding 30 °. The visual image is formed by an optical element at large angles θ> 65 °. FIG. 19 shows an example of a two-color image visible at high diffraction angles.
The manufacture of the claimed micro-optical systems is possible with the help of existing equipment. Additional information can be applied to each copy of the micro-optical system. For example, micro-optical systems can be numbered in order using a laser marking device.
The claimed micro-optical systems are reliably protected from forgery. The synthesis of microrelief requires high resolution, since diffraction structures have characteristic periods of up to 0.3 microns. The manufacture of such microstructures is a difficult task that can be solved only with the help of electron beam lithography technology. In the world there are only a few companies working in the field of protective technologies using electron-beam lithography. Standard equipment can be used for replicating microstructures for mass production of holograms (rolling plants, applying adhesive layers, etc.)
The set of essential features of the invention ensured the achievement of the technical result, which consists in increasing the reliability of control of products protected with it by obtaining easily controlled visual effect, as well as the possibility of instrumental control of the micro-optical system in coherent light.
The main differences of the claimed invention from the prototype:
1. Unlike the prototype, in the claimed invention, a single-layer optical element is used, which simultaneously solves two problems: the formation of a bar code at small diffraction angles and the formation of a color visual image at large diffraction angles.
2. The claimed micro-optical system allows expert control, carried out using laser radiation. When the micro-optical system is illuminated with laser radiation, a CLR-image is formed, which can be monitored using existing instruments.
3. For the manufacture of the declared micro-optical systems, it is necessary to use the high technology technology of electron-beam lithography. The low prevalence of this technology is a guarantee of reliable protection of the declared micro-optical systems against counterfeiting.
The following example of a specific implementation of the invention confirms the possibility of carrying out the invention without limiting its scope.
Example.
As an example, micro-optical systems according to claims 1-6 of the claims, which form a bar code in white light at small diffraction angles θ <30 °, were calculated and manufactured. The size of the optical element was 25x25 mm. The bar code image is shown in FIG. 2. At large diffraction angles θ> 65 °, micro-optical systems formed a two-color image shown in FIG. 19. For the formation of a color image at large diffraction angles, diffraction gratings of different orientations were used, the grating period was 0.4 and 0.5 μm. A flat mirror and a diffraction structure with a characteristic period of 0.35 µm were used to form the black region of the bar code. When illuminated with laser radiation with a wavelength of λ = 0.63 μm, micro-optical systems formed in a plane parallel to the plane of the optical element, the images shown in FIG. 14-16. The size of the Gij regions was 50 μm.
For the formation of the microrelief, the installation of electron-beam exposure with a variable beam shape and with a minimum pixel size of 0.1x0.1 µm was used. The depth of the microrelief was about 0.2 microns. For the manufacture of samples of micro-optical systems were made master matrix size of 6x6 inches. With the help of these master matrices, microscopic microscopic systems were fabricated using standard holographic equipment.
Studies have shown high efficiency of the solutions proposed in the application. The fabricated samples demonstrated the ability to reliably read a two-dimensional bar-code using a smartphone. At large diffraction angles, a two-color image was formed on all samples for visual identification. The hidden CLR image is observed in any part of the Q region of the micro-optical system when illuminated with laser light.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201600483A EA030487B1 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Microoptical imaging system for instrumental and visual control of product authenticity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201600483A EA030487B1 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Microoptical imaging system for instrumental and visual control of product authenticity |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201600483A1 EA201600483A1 (en) | 2017-09-29 |
| EA030487B1 true EA030487B1 (en) | 2018-08-31 |
Family
ID=59924472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201600483A EA030487B1 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Microoptical imaging system for instrumental and visual control of product authenticity |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA030487B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114097032B (en) * | 2019-07-23 | 2024-04-16 | 凸版印刷株式会社 | Optical structure and method for manufacturing the same |
| CN113253452B (en) * | 2021-06-01 | 2022-08-09 | 中国科学院大学 | Optical information hiding method and system based on two-dimensional code |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040240006A1 (en) * | 2001-09-21 | 2004-12-02 | Rene Staub | Label with a diffractive barcode and reading arrangement for such labels |
| US20120318860A1 (en) * | 2010-12-17 | 2012-12-20 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Authentication label applied over barcode with barcode still being readable |
| RU127208U1 (en) * | 2012-10-11 | 2013-04-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Компьютерной Голографии" | MICROOPTICAL SYSTEM FOR FORMING VISUAL IMAGES |
| RU149690U1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-01-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Компьютерной Голографии" | MICROOPTICAL SYSTEM FOR FORMING VISUAL IMAGES |
-
2016
- 2016-03-09 EA EA201600483A patent/EA030487B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040240006A1 (en) * | 2001-09-21 | 2004-12-02 | Rene Staub | Label with a diffractive barcode and reading arrangement for such labels |
| US20120318860A1 (en) * | 2010-12-17 | 2012-12-20 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Authentication label applied over barcode with barcode still being readable |
| RU127208U1 (en) * | 2012-10-11 | 2013-04-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Компьютерной Голографии" | MICROOPTICAL SYSTEM FOR FORMING VISUAL IMAGES |
| RU149690U1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-01-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Компьютерной Голографии" | MICROOPTICAL SYSTEM FOR FORMING VISUAL IMAGES |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201600483A1 (en) | 2017-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2532369T3 (en) | Diffractive security element with individualized code | |
| JP6550338B2 (en) | Security device | |
| RU2591089C2 (en) | Protective element with optically variable surface pattern | |
| CZ2004869A3 (en) | Method of making three-dimensional picture, diffraction element and method for making thereof | |
| JPH09134111A (en) | Information recording medium | |
| EA017886B1 (en) | Holographic security device | |
| CN107111275B (en) | Method and master for generating volume holograms | |
| US7212323B2 (en) | Methods and apparatus for mass manufacturing two-dimensional binary information on transparent substrates using phase contrast modulated templates | |
| US12259569B2 (en) | Azimuthally modulated scattering device | |
| EA030487B1 (en) | Microoptical imaging system for instrumental and visual control of product authenticity | |
| RU2556328C1 (en) | Method of producing composite black-and-white and full-colour customisation image on multilayer structure | |
| RU149690U1 (en) | MICROOPTICAL SYSTEM FOR FORMING VISUAL IMAGES | |
| JPH0651124A (en) | Diffraction grating pattern consisting of volume phase type holographic grating and article having the same | |
| EP3842252B1 (en) | Microoptical system for the formation of the 3d image in the zero order of diffraction | |
| RU2514993C1 (en) | Method of inspecting paper and apparatus therefor (versions) | |
| JP5756633B2 (en) | Method and apparatus for producing holograms with watermark structures that are individually exposed | |
| EA031709B1 (en) | Micro-optic system for forming 2d images with kinematic motion effects | |
| EP1647415A2 (en) | Surface relief holographic recording medium and optical system for its reading | |
| Kovalev et al. | Mass production of computer-generated Fourier holograms and its application to prevent counterfeiting | |
| RU140190U1 (en) | MICRO-OPTICAL IMAGE FORMING SYSTEM FOR VISUAL AND INSTRUMENTAL CONTROL | |
| RU2725793C1 (en) | Method of producing a multilayer polymer protected article with an identifying optically variable image with instrument-determined features and a multilayer article with an identifying optically variable image | |
| JP2011501243A5 (en) | ||
| JP2002341733A (en) | Display and information reproducing method therefrom | |
| RU2202821C2 (en) | Method for protecting objects against counterfeiting and for their identification | |
| EA030504B1 (en) | Microoptical imaging system for visual and instrumental control of product authenticity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM |