專利名稱：利用光學(xué)干涉圖樣的自動檢驗系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定物體真實性的系統(tǒng)和方法。具體的說，本發(fā)明涉及用于通過掃描具有預(yù)定光譜反射特性的防偽特征來自動檢驗物品真實性的系統(tǒng)和方法。
在Hopwood等人的US5915518和5918960中描述了用于掃描貨幣或其他防偽制品以檢驗其真實性的方法。在Hopwood的專利中描述的方法采用了紫外電磁輻射或光源以檢測偽造貨幣或物體。通常，對所測試的物體用紫外光照射，利用兩個或多個光電池來測量所得到的反射紫外光量。將從物體所反射的紫外光量與從參照物體所反射的紫外光等級進(jìn)行比較。如果反射率等級是一致的，則所測試的物體被視為是真實的。
在Hopwood的專利中的方法是基于以下原理真實貨幣票據(jù)通常是由特定配方的未漂白紙制成的，而偽造的票據(jù)通常是由漂白紙制成的。通過在紫外輻射下觀察紙張，就可以看出漂白和未漂白紙之間的區(qū)別。通過將可疑的單據(jù)放置在掃描臺上并利用光檢測器和數(shù)據(jù)分析設(shè)備，采用相關(guān)的數(shù)據(jù)處理回路，來測量和比較測試單據(jù)所反射的紫外光的檢測等級，可以自動的進(jìn)行檢測過程。
可惜，紫外反射和熒光檢測系統(tǒng)還存在著許多問題，這樣就導(dǎo)致了不準(zhǔn)確的比較以及真實鈔票的無效。例如如果可疑物體或物品已經(jīng)被洗過，該物體會被去掉有熒光的化學(xué)品，并因此看起來是偽造的。結(jié)果每一個被錯誤檢驗的物品必須因此手工檢驗，以防止毀壞真實物體。
檢測偽造物體的其他傳統(tǒng)方法是采用物品的磁檢測，其中該物品已經(jīng)用磁性油墨進(jìn)行壓花或壓印，以及/或?qū)ξ矬w上的影像進(jìn)行影像檢測?？上?，偽造者也可以獲得磁性油墨，并能很容易的在偽造物體上施加，而影像檢驗系統(tǒng)則會被用彩色復(fù)印機或彩色印刷機制成的偽造貨幣所欺騙，因此降低了這些防偽造方法的效率。
其他檢驗方法利用了磁性檢測的性質(zhì)，以檢測物品的電阻，其中該物品已經(jīng)用一定的透明導(dǎo)電化合物進(jìn)行了壓印。但是這些方法相對較為復(fù)雜，需要使用不容易獲得、不容易維修或不方便操作的特定設(shè)備，特別是對希望快速檢驗物品真實性的零售組織或銀行來說更是這樣。
近年來，各種物品例如鈔票、貨幣和信用卡已經(jīng)壓印或壓花有光學(xué)干涉裝置例如光學(xué)可變油墨或箔，以防止偽造。光學(xué)可變油墨和箔具有隨著觀察角而改變的色移。盡管這些干涉圖樣在防止偽造方面是有效的，但是仍然需要準(zhǔn)確和方便的測量系統(tǒng)，以檢驗壓印有真實光學(xué)干涉圖樣的物品。
隨著科技的發(fā)展，需要新技術(shù)來對抗制造造偽者的偽造能力。因此需要提供把防偽武器的可用性擴展到政府、貿(mào)易零售商和銀行，以檢驗物品的真實性的鑒別系統(tǒng)。
色移防偽特征既表現(xiàn)特征反射光譜也表現(xiàn)作為觀察角的函數(shù)的譜移，它可以被本發(fā)明的檢驗系統(tǒng)所利用確定物體的真實性。本發(fā)明的檢驗系統(tǒng)可以通過將要被檢驗的物品放置在傳送臺上來自動操作，其中該傳送臺將物品以線性方式移動進(jìn)行掃描。
本發(fā)明的檢驗系統(tǒng)通常包括光學(xué)系統(tǒng)、傳送調(diào)配設(shè)備以及分析設(shè)備。光學(xué)系統(tǒng)包括一個或多個光源，能夠產(chǎn)生窄帶或?qū)拵Ч馐?。傳送調(diào)配設(shè)備與光源配合操作，該傳送調(diào)配設(shè)備被構(gòu)成為將物體定位而使得一個或多個光束照射在物體應(yīng)當(dāng)有防偽特征的位置。分析設(shè)備接收物體和防偽特征所反射或透射的光束，并以不同的角度和/或波長分析物體所反射或透射的光束的光學(xué)特性，以檢驗物體的真實性。
在根據(jù)本發(fā)明的檢驗物體真實性的一個方法中，將至少一個光束以第一入射角度導(dǎo)向要被鑒別的物體。該物體被定位成使得光束入射在物體應(yīng)當(dāng)有光學(xué)干涉防偽特征的部分處。從物體沿著一個或多個光路引導(dǎo)該光束，例如通過反射或透射，并且分析光束的一個或多個光學(xué)特性以檢驗物體真實性?？梢酝ㄟ^將從物體以不同的角度反射或透射的兩個光束與參照譜移相比較、或通過將從物體反射或透射的至少一個光束的光譜形狀與參照光譜形狀相比較，來分析該光學(xué)特性。
本發(fā)明的這些和其他方面會從以下描述和所附權(quán)利要求中理解得更加清楚，或可以從以下所述的本發(fā)明實踐中了解。


圖1表示本發(fā)明一個實施方案的自動鑒別系統(tǒng)的示意圖；圖2表示反射強度曲線圖，其中反射強度作為壓印有光學(xué)干涉防偽特征的鈔票上的位置的函數(shù)；圖3表示本發(fā)明變通的實施方案的自動鑒別系統(tǒng)的示意圖；圖4表示本發(fā)明另一實施方案的自動鑒別系統(tǒng)的示意圖；圖5表示本發(fā)明另一實施方案的自動鑒別系統(tǒng)的示意圖；圖6表示本發(fā)明變通的實施方案的自動鑒別系統(tǒng)的示意圖；圖7表示本發(fā)明再一實施方案的自動鑒別系統(tǒng)的示意圖；圖8表示本發(fā)明變通的實施方案的自動鑒別系統(tǒng)的示意圖；圖9表示本發(fā)明再一實施方案的自動鑒別系統(tǒng)的示意圖；圖10表示本發(fā)明變通的實施方案的自動鑒別系統(tǒng)的示意圖；圖11表示圖10實施方案中各檢驗段的各反射強度的曲線圖；圖12表示本發(fā)明再一實施方案的自動鑒別系統(tǒng)的示意圖；圖13表示圖12實施方案變通的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14表示本發(fā)明變通的實施方案的自動鑒別系統(tǒng)的示意圖；圖15表示本發(fā)明再一實施方案的自動鑒別系統(tǒng)的示意圖；圖16表示圖15實施方案變通的結(jié)構(gòu)的示意圖；優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明本發(fā)明涉及用于通過掃描具有預(yù)定光反譜特性(可以是反射率或透射率特性)的光學(xué)干涉防偽特征來自動檢驗物品真實性的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明特別用于測試各種物體的真實性，所述物體例如是已經(jīng)壓印或壓花有光學(xué)干涉防偽特征例如色移顏料、油墨、箔或疏松材料等的例如但不限于塑料的鈔票、貨幣、信用卡等。
近年來研發(fā)的用于防偽特征的色移顏料、油墨、箔和疏松材料已經(jīng)明顯降低了貨物、貨幣、鈔票、信用卡等的偽造能力。色移顏料、油墨、箔和疏松材料由制造非常復(fù)雜的多層薄膜干涉涂料形成。因此偽造者難以復(fù)制這種色移防偽特征的效果。另外在鈔票和貨幣的情況下，特定色移顏料或油墨只能從合法制造商和特定政府代理人例如美國財政部處獲得。這些色移顏料和油墨具有隨觀察角變化的可見色移。色移的量取決于用于形成層的材料以及各層的厚度。另外，在一定波長下，色移顏料和油墨隨著觀察角的增大而具有更高的反射率。這種用于防偽特征的色移顏料或油墨的特定組成實例如Phillips等人的US5135812所述，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。由于從色移顏料或油墨獲得的光學(xué)效果是可重復(fù)的，并且對每種特定類型涂料結(jié)構(gòu)來說是唯一的，因此所得到的真實防偽特征的色移、反射率、和/或透射率就可以被測量，并被用作物品或物體上可疑防偽特征測試的標(biāo)準(zhǔn)或參照。
通過用入射在防偽特征上的一束或多束光束來掃描不同角度的諸如光譜反射率或透射率的光學(xué)特性和/或譜移度，本文所描述的系統(tǒng)和方法可以進(jìn)行簡單和方便的真實性檢驗。光學(xué)特性和/或譜移與存儲的參照數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以檢驗防偽特征并因此檢驗物體的真實性。
參考附圖，其中類似的結(jié)構(gòu)由相同的標(biāo)號表示，圖1是本發(fā)明一個實施方案的自動檢驗系統(tǒng)10的示意圖，該系統(tǒng)可以用于驗證包括光學(xué)干涉防偽特征的物體的真實性。該檢驗系統(tǒng)10測量物體14上光學(xué)干涉防偽特征16的反射光譜的光譜形狀，以檢驗其真實性。但是可以理解，該檢驗系統(tǒng)10可以利用透射光譜的光譜形狀，可以單獨使用或與反射光譜結(jié)合，以檢驗防偽特征16的真實性。
防偽特征16可以是各種光學(xué)干涉圖樣的形式，例如光學(xué)可變油墨，顏料，或包括色移油墨、顏料、或薄箔；疏松材料例如塑料；膽甾型液晶；二色性油墨、顏料或箔；干涉云母油墨或顏料；角色(goniochromatic)油墨、顏料或箔；衍射表面，全息表面或棱柱曲面；或可以施加在物體表面上用于鑒別目的任何其他光學(xué)干涉圖樣。將衍射或全息表面與色移油墨或箔結(jié)合的其他適合的光學(xué)干涉圖樣在Roger W.Phillips等人在2000年1月21日提交的題為“光學(xué)可變防偽圖樣”的美國專利申請中披露，其內(nèi)容在此引入作為參考。其他適合的光學(xué)干涉圖樣在未決的1999年7月8日提交的題為“具有色移背景的衍射表面”的US序列號09/351102的專利申請中披露，其內(nèi)容在此引入作為參考。
其上施加有防偽特征16的物體14可以選自需要真實性的各種物品，例如防偽單據(jù)、防偽標(biāo)簽、鈔票、可轉(zhuǎn)讓鈔票、股票、債券例如銀行或政府債券、商業(yè)票據(jù)、信用卡、銀行卡、財務(wù)往來卡、護(hù)照和簽證、移民卡、執(zhí)照卡、身份證和證件、商業(yè)貨物、產(chǎn)品標(biāo)簽、貨物包裝、真實性證明以及各種紙、塑料或玻璃制品等。
如圖1所示的檢驗系統(tǒng)10包括傳送調(diào)配系統(tǒng)，用于運載要被鑒別的物體14；光學(xué)系統(tǒng)18，用于照射物體14；以及分析系統(tǒng)20，用于分析反射光譜的特征。因此該檢驗系統(tǒng)10用于通過分析防偽特征16的反射光譜的光譜形狀而鑒別物體14。通常系統(tǒng)10通過比較在兩個不同反射角θ2a和θ2b的防偽特征16的反射光譜而檢驗防偽特征16的真實性。
檢驗系統(tǒng)10包括具有兩個或多個光源例如寬帶光源24a、24b的光學(xué)系統(tǒng)18。寬帶光源24a、24b產(chǎn)生波長范圍是例如約350nm-約1000nm的光，來按照準(zhǔn)直方式照射位于物體14上的防偽特征16。用于光源24a、24b的適當(dāng)?shù)脑O(shè)備包括鎢燈絲、石英鹵燈、氖閃光燈、以及寬帶發(fā)光二極管(LED)?？梢岳斫猓到y(tǒng)10可以被改進(jìn)，以只包括例如一個光源24，并包括反光鏡和分束器或使用從公共或單個光源供光的二分叉光纖。
光源24a、24b分別產(chǎn)生第一光束26a和第二光束26b，它們以相對于法線50不同的入射角θ1a和θ1b傳送至交點52?；蛘叩谝还馐?6a和第二光束26b可以被傳送至不相交的不同點?；蛘吖馐?6a和26b聚焦在兩個分開的點上，這兩個點位于物體14沿之移動經(jīng)過的傳送臺設(shè)備的縱軸上。在這種結(jié)構(gòu)中，光束26a和26b不必是按序啟動或關(guān)閉的，而可以是連續(xù)啟動的。
光束26a和26b從防偽特征16沿著分別具有角θ2a和θ2b的兩個光路朝著分析系統(tǒng)20導(dǎo)向，如光束28a和28b所定義的。如圖所示，光束28a和28b從防偽特征16反射，但是可以理解，該光路可以包括透射光束，如圖10所示。下面就反射角進(jìn)行討論，關(guān)于透射角也可進(jìn)行類似的討論。可以理解，本發(fā)明的操作在θ1a＝θ2a和θ1b＝θ2b時是可能的。光束26a和26b的入射角θ1a和θ1b以及所得到的入射在分析系統(tǒng)20上的反射角θ2a和θ2b的特定值是本發(fā)明的重要特征，因為入射角θ1a和θ1b直接影響檢驗方法。因此，系統(tǒng)10被構(gòu)成為使得入射角θ1a和反射角θ2a在與法線50成約30°至約80°的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約40°-約60°。入射角θ1b和反射角θ2b在與法線50成約0°至約30°的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約5°-約15°。優(yōu)選的是，θ1a不等于θ2a，并且θ1b不等于θ2b，或換句話說，應(yīng)在反射光束28a和28b相對于法線50具有不同于入射光的入射角的角取向上進(jìn)行測量。這樣，從防偽特征16的光澤表面反射的光的光澤效應(yīng)就被減輕。
圖1實施方案的分析系統(tǒng)20包括第一光學(xué)檢測器40a以及第二光學(xué)檢測器40b，這兩個檢測器運轉(zhuǎn)地連接至數(shù)據(jù)分析設(shè)備42。檢測器40a、40b優(yōu)選的形式為分光光度計和攝譜儀。檢測器40a、40b用于測量作為被分析的防偽特征16波長函數(shù)的反射率幅度。檢測器40a、40b在兩個不同的角度測量物體14上的防偽特征16在一個波長范圍內(nèi)的反射率，并將在每個波長的反射率數(shù)據(jù)結(jié)合，以產(chǎn)生每個反射角的光譜曲線。
檢測器40a、40b可以包括例如，安裝于線性二極管陣列或電荷耦合器件(CCD)陣列的線性可變?yōu)V光器(LVF)。該LVF是一類被稱之為分光計的光學(xué)設(shè)備中的一個例子，該分光計分離并分析光的光譜成分。線性二極管陣列是光檢測器的例子，它將空間變化的分散光束轉(zhuǎn)換為通常顯示為像素的電信號。分光儀和光檢測器一起包括稱之為分光光度計或攝譜儀的光譜分析設(shè)備。因此可以理解，可以使用各種其他的分光計和光檢測器的結(jié)合和構(gòu)成，以獲得所需的反射率數(shù)據(jù)。例如，但不限于，在一種構(gòu)成中，檢測器40a、40b是基于分光計的光柵、棱鏡、濾光鏡或干涉儀，其光譜輸出被光度陣列設(shè)備諸如可能耦合或不耦合至影像增強器的線性二極管陣列進(jìn)行光度掃描或檢測。在另一種構(gòu)成中，檢測器40a、40b利用照相膠片，它被顯影并耦合至掃描測微密度計。在又一種構(gòu)成中，檢測器40a、40b經(jīng)穿過安裝在單個光檢測器例如光電二極管或光電倍增管前面的狹隙、以傳統(tǒng)掃描分光光度計的方式掃描光譜而進(jìn)行工作。在再一構(gòu)成中，檢測器40a、40b經(jīng)穿過分光計或LVF的輸出面而機械或光學(xué)掃描的光檢測器來進(jìn)行工作。在又一構(gòu)成中，檢測器40a、40b經(jīng)穿過光檢測器掃描干涉儀的干涉圖紋然后電轉(zhuǎn)換至所分析光的光譜而進(jìn)行工作。所有這些組合在領(lǐng)域是公知的用于將光轉(zhuǎn)換為稱之為光譜的電顯示的曲線的方法，并被該領(lǐng)域技術(shù)人員統(tǒng)稱為分光光度計和攝譜儀。檢測器.40a被構(gòu)成為接收在優(yōu)選接近入射角θ1a的反射角θ2a所反射的光線28a，而檢測器40b被構(gòu)成為接收在優(yōu)選接近入射角θ1b的反射角θ2b所反射的光線28b。因此檢測器40a、40b分別在與檢測器所接收的光的各自反射角相對應(yīng)的特定角取向處構(gòu)成。如圖1所示，檢測器40a的角取向比檢測器40b的大。
與檢測器40a、40b進(jìn)行通信的是數(shù)據(jù)分析設(shè)備42。數(shù)據(jù)分析設(shè)備42對從檢測器40a、40b接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行電處理，并將其與存儲的參照數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以檢驗防偽特征的真實性。該數(shù)據(jù)包括代表從防偽特征在兩個不同角度所反射光的譜移的電信號。特別是，每個檢測器40a、40b測量在一個波長范圍的反射率，以產(chǎn)生分別在θ2a、θ2b所反射的光束28a和28b的光譜曲線。數(shù)據(jù)分析設(shè)備42利用微處理器和附加電路，以分析每個檢測器40a、40b所產(chǎn)生的光譜曲線，來檢驗防偽特征16的真實性。例如，使用軟件來比較所測量的光譜曲線和存儲在分析系統(tǒng)20數(shù)據(jù)庫中的參照光譜。如果所測量光譜的特征與參照光譜的特征基本一致，那么該物品就被視為是真實的。因此數(shù)據(jù)分析設(shè)備42可能向使用者顯示所測試的物體是真實的還是有可能偽造的。至于檢測器40a、40b，該領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)知道各種數(shù)據(jù)分析設(shè)備可以執(zhí)行所需功能，諸如使用特定的邏輯設(shè)備、微處理器或計算機。
圖1所示的實施方案的防偽特征16通常由以顏料、油墨、箔或疏松材料例如塑料而施加在物體14上的高精確度光學(xué)干涉圖樣來形成的。隨著防偽特征16上的入射光線角度變化，在相對波長的反射率曲線中波峰和波谷波長也變化。這樣在防偽特征16所產(chǎn)生的低和高反射率光譜特征(即波峰和波谷)之間提供了對比，該對比被檢驗系統(tǒng)10所利用以確定防偽特征16的真實性。
由物理性質(zhì)決定，光學(xué)干涉圖樣的反射和透射光譜隨著觀察角的增加而向短波移動。在系統(tǒng)10所采用的檢驗物體14真實性的方法中，來自光源24a、24b的每個入射光26a、26b的波長被進(jìn)行預(yù)選，接近防偽特征16的已知相對波長的反射率曲線的波峰或波谷。例如假設(shè)θ2a大于θ2b，如果來自光源24a、24b的入射光26a、26b的波長接近于相對波長的反射率曲線的波峰對應(yīng)的值(即最大反射率)，則在θ2a的反射率與在θ2b的反射率的比例(即反射比)會小于1。反之，如果來自光源24a、24b的入射光26a、26b的波長接近于相對波長的反射率曲線的波谷對應(yīng)的值(即最小反射率)，則在θ2a的反射率與在θ2b的反射率的比例(即反射比)會大于1。后一種選擇波長使之接近相對波長的反射率曲線的波谷的情況對大多數(shù)隨入射角增加而反射率實際降低的材料來說是有利的，而用于防偽壓印的色移顏料、油墨、箔和疏松封裝物具有隨入射角增加而反射率增加的獨特性質(zhì)。因此后者可提供使得檢驗更確定的優(yōu)點。
為了能夠測量反射率隨入射角變化的變化，阻斷26a去讓光束26b通過可能是比較有利，反之亦然。因此此處描述的各種實施方案能夠從不同的角取向利用連續(xù)的光束26a、26b或交替光束26a、26b。因此實現(xiàn)交替光束26a、26b的一個方法是中斷光源24a、24b之一的電源或使用阻擋設(shè)備，例如光斷路器或機電快門?？梢岳斫?，可以使用該領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種其他設(shè)備構(gòu)成來中斷光束26a、26b。
色移顏料和油墨可選用例如在Phillips’812中描述提供低光澤表面所施加的那些材料，入射角θ1a和θ1b優(yōu)選大致等于各自的反射角θ2a和θ2b?？梢岳斫?，反射角θ2a和θ2b不必等于各自的入射角θ1a和θ1b，因為反射角可能根據(jù)所采用的光學(xué)干涉防偽特征的類型而變化。
在檢驗系統(tǒng)10工作時，物體14例如已經(jīng)附有防偽特征16的鈔票被放置在傳送臺設(shè)備12上。光源24a、24b分別產(chǎn)生光束26a、26b，它們被引導(dǎo)入射在傳送臺設(shè)備12表面上的交點52上。物體14以線性方式移動穿過交點52，使得防偽特征16線性穿過交點52。由于物體14移動穿過交點52，因此該檢驗系統(tǒng)10能夠掃描防偽特征16的線形區(qū)域而不是點。從防偽特征16反射的光束28a、28b入射在檢測器40a、40b上，該檢測器分別在兩個不同的反射角θ2a和θ2b同步測量反射率，在每個角度獲得反射率光譜。分析這種數(shù)據(jù)的一種技術(shù)是從該光譜中提取一個波長，比較在這個波長處在各個角度θ2a和θ2b所測量反射率，因此獲得該波長的反射比。把在反射角θ2a和θ2b反射的光束的反射比與已知真實的防偽特征的參照反射比進(jìn)行比較來確定真實性。例如，真實防偽特征可以被形成為在θ2a產(chǎn)生大于在θ2b的反射率，導(dǎo)致預(yù)定的反射比，而偽冒品會在θ2a產(chǎn)生等于或小于在θ2b的反射率，導(dǎo)致不同的反射比?？梢岳斫?，檢驗系統(tǒng)10可以按照透射率模式而不是反射率模式工作，以檢驗防偽特征16的真實性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，檢驗系統(tǒng)10包括傳送臺設(shè)備12。該傳送臺設(shè)備12設(shè)有用于定位物體而使得光束入射在該物體應(yīng)當(dāng)有防偽特征的部分上的部件。傳送臺設(shè)備12可以采用多種構(gòu)造，用于進(jìn)行理想的傳送和定位功能。例如傳送臺設(shè)備12可以包括帶或傳送器，用于在鑒別過程中在所需的取向上承載和/或保持物體14，并以線性方式移動物體14穿過光學(xué)系統(tǒng)18。這種帶或傳送器可以配置成高速或低速構(gòu)成，以提供多個物體、物品或制品的連續(xù)檢驗。在另一種構(gòu)成中，設(shè)置傳送臺設(shè)備12用于物體14在檢驗系統(tǒng)10中的靜態(tài)定位。各種其他的結(jié)構(gòu)可以用作傳送和定位部件，是該領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。
測量防偽特征的點的傳統(tǒng)檢驗設(shè)備明顯沒有本發(fā)明的系統(tǒng)精確，因為可以在物品上防偽特征以外的位置進(jìn)行測量。這種情況發(fā)生是因為，基本不可能確保油墨或其他材料形成的防偽特征會在被檢測的物品的精確坐標(biāo)處存在。相反，本發(fā)明的檢驗系統(tǒng)具有自動確定防偽特征位置的能力，因此提供了更高的檢測準(zhǔn)確性。
圖2示意性的表示了作為掃描物品例如壓印有防偽特征的鈔票上的線性位置的函數(shù)的反射強度典型曲線圖。這種圖還表示了在鈔票穿過系統(tǒng)10中交點52時檢測器40a、40b和數(shù)據(jù)分析設(shè)備42所檢測的反射數(shù)據(jù)組成。如圖2所示，在鈔票上防偽特征的位置處發(fā)生反射強度的變化，通常是增加。如果所測量的光譜的特征基本與參照光譜的特征相一致，那么該物品被視為是真實的。
盡管上述參考圖1和2的描述集中在諸如鈔票之類的單據(jù)的鑒別上，但是該領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和設(shè)備可以用于各種其他情況，其中需要防偽特征的檢驗，例如但不限于，信用卡、護(hù)照、商業(yè)票據(jù)、物品、身份證、產(chǎn)品標(biāo)簽等的檢驗。
參考圖3，描述根據(jù)本發(fā)明另一實施方案的自動檢驗系統(tǒng)10。該檢驗系統(tǒng)110包括以上對系統(tǒng)10所述的一些特征，包括傳送臺設(shè)備12，用于承載要被鑒別的物體14。但是檢驗系統(tǒng)110適用于通過分析從光學(xué)干涉防偽特征16所反射的電磁輻射的單波段的角移或色移而鑒別物體14。
檢驗系統(tǒng)110通常包括用于承載物體14的傳送臺設(shè)備12，光學(xué)系統(tǒng)118，以及分析系統(tǒng)120。光學(xué)系統(tǒng)118包括兩個光源，第一光源124a和第二光源124b，它們是氦氖激光器或激光二極管，分別能夠產(chǎn)生單色和準(zhǔn)直光束126a、126b。光源124a、124b可以有各種形式，只要它們能夠產(chǎn)生單色光束即可。例如光源124a、124b可以是單色器也可以穿過窄帶的帶通濾光鏡的寬帶光源。
分析系統(tǒng)120包括第一光學(xué)檢測器140a和第二光學(xué)檢測器140b，它們連接至數(shù)據(jù)分析設(shè)備142。與圖1的實施方案的檢測器40a、40b相對的是，檢測器140a、140b可以是半導(dǎo)體光電二極管的形式，能夠檢測從防偽特征16反射的光。檢測器140a、140b將反射光束128a、128b的反射率特征進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)分析設(shè)備142。該領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，其他檢測器可以執(zhí)行所需的功能，例如分光光度計和攝譜儀，例如但不限于光電倍增管、CCD陣列，光電檢測器或光熱檢測器。
在檢驗系統(tǒng)110運行時，第一光束126a由光源124a產(chǎn)生，它以入射角θ1a入射在物體14上，該入射角θ1a不同于光源124b所產(chǎn)生的第二光束126b的入射角θ1b。光束126a以反射角θ2a沿著第一光路朝檢測器140a反射，如光束128a所示，而光束126b以反射角θ2b沿著第二光路朝檢測器140b反射，如光束128b所示。如前所述，本發(fā)明的每個檢驗系統(tǒng)也可以按照透射模式而不是反射模式操作。因此，光束128a、128b的第一和/或第二光路也可以透射穿過物體14。數(shù)據(jù)分析設(shè)備142與檢測器140a、140b運轉(zhuǎn)上相連，并將與從檢測器140a、140b接收的譜移特征相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行電處理，以檢驗物體14上的防偽特征16的真實性。
參考圖4，顯示了作為本發(fā)明圖3所示的方案的變通方案。關(guān)于檢驗系統(tǒng)110所討論的大部分特征都可以用于自動檢驗系統(tǒng)160。檢驗系統(tǒng)160包括前面關(guān)于系統(tǒng)110所述的一些特征，包括傳送臺設(shè)備12，用于承載要被鑒別的物體14。檢驗系統(tǒng)160和檢驗系統(tǒng)110之間的顯著差別在與光學(xué)系統(tǒng)168。如圖4所示，光學(xué)系統(tǒng)168包括單個光源174，例如氦氖激光或激光二極管，它能夠產(chǎn)生單色且準(zhǔn)直的光束176。光源174可以是其他的形式，只要它能夠產(chǎn)生單色光束即可。例如光源174可以是單色器或或穿過窄帶通濾光鏡的寬帶光源。
與光源174光學(xué)連通的是光分束器182，它將光束176分成兩束，第一光束176a和第二光束176b。第一光束176a以相對于法線50的第一入射角θ1a被導(dǎo)向傳送臺設(shè)備12，而第二光束176b被反射至反光鏡180，它將第二光束176b以第二入射角θ1b反射引導(dǎo)向傳送臺設(shè)備12。分束器182可以用各種方式來分裂光束176，例如但不限于，偏振分量、帶寬、強度等。例如，分束器182可以是偏振分束器，立方分束器，部分反光鏡等。
另外，可以理解，分束器182和反光鏡180結(jié)合的功能可以被分叉光纖系統(tǒng)所替換，它能夠?qū)⑷肷涔馐?76分開，并使得一個或多個強度的光束例如176a和176b重新導(dǎo)向。
光束176b從反光鏡180向傳送臺設(shè)備12反射。各種反光鏡180都適合于執(zhí)行這項功能，是該領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。反光鏡180定位成與傳送臺設(shè)備12光學(xué)連通，從而光束176b從反光鏡，以不同于第一光束176a的入射角θ1a的第二入射角θ1b向傳送臺設(shè)備12反射。無需說明，從反光鏡180反射的光束176b在圖4所示的交點52處以與光束176a基本相同的點處落在物體14的防偽特征16上。盡管如圖所示，光束176a、176b交匯在交點52處，但是可以理解，光束176a、176b不必交匯，而是可以在物體14沿著傳送臺設(shè)備12所穿過的同一縱向路徑上的不同點處照射在傳送臺設(shè)備12上。
分析系統(tǒng)170包括如前述討論的檢驗系統(tǒng)110類似的檢測器和數(shù)據(jù)分析設(shè)備，由此鑒別防偽特征16。因此分析系統(tǒng)170包括第一光學(xué)檢測器190a和第二光學(xué)檢測器190b，它們與數(shù)據(jù)分析設(shè)備192連接。檢測器190a、190b將從防偽特征16反射的反射光束178a、178b的反射率特征進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)分析設(shè)備192。
參考圖5，描述了一種自動檢驗系統(tǒng)210的變通方案。檢驗系統(tǒng)210包括以上對檢驗系統(tǒng)160所述的基本上所有的特征，包括傳送臺設(shè)備12，用于承載要被檢驗的物體14。檢驗系統(tǒng)160和檢驗系統(tǒng)210之間的顯著區(qū)別在于光學(xué)系統(tǒng)218和分析系統(tǒng)220的特定構(gòu)成。分析系統(tǒng)220被構(gòu)成為接收來自物體14的兩個或多個反射或透射光束228a、228b，經(jīng)它們結(jié)合成為一個單個光束228，用于檢驗物體14的真實性。因此分析系統(tǒng)220包括反光鏡和分束器232。如圖所示，光束228b從防偽特征16以角度θ2b反射至反光鏡230。可以使用各種類型的反光鏡230，是領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員公知的。從反光鏡230反射的光束228b入射在分束器232上，它將光束228b和以θ2a反射的光束228a結(jié)合成為一個單個光束228。分束器232可以按照各種方式結(jié)合光束228a、228b，例如但不限于，偏振分量、帶寬、強度等。因此，分束器232可以是偏振分束器，立方分束器，部分反光鏡等。可以理解，在另一種構(gòu)成中，分束器232和反光鏡230的功能可以通過分叉光纖系統(tǒng)來提供，而將反射光束228a、228b結(jié)合。
可以理解，檢驗系統(tǒng)160和210的功能和結(jié)構(gòu)可以結(jié)合在一個檢驗系統(tǒng)260中，如圖6所示。檢驗系統(tǒng)260包括光學(xué)系統(tǒng)268，它使用反光鏡280和分束器282，以將光束分成兩束276a、276b。另外，檢驗系統(tǒng)260包括分析系統(tǒng)270，它也采用了反光鏡284和分束器286，以將反射光束278a、278b重新結(jié)合為單個光束278，該光束被導(dǎo)向檢測器290和數(shù)據(jù)分析設(shè)備292。
圖7中所示的是自動檢驗系統(tǒng)110的另一變通實施方案。關(guān)于檢驗系統(tǒng)110所討論的大部分特征可以用于檢驗系統(tǒng)310。系統(tǒng)310包括傳送臺設(shè)備12，用于承載要被鑒別的物體14。光學(xué)系統(tǒng)318產(chǎn)生具有單個波長或少量離散波長的光束326。分析系統(tǒng)320設(shè)置用來檢驗從物體14上的防偽特征16反射或透射的光束326的角反射率或透射率。該系統(tǒng)取代了來自兩個或多個光源的光的收集，可以通過使用光學(xué)掃描設(shè)備例如旋轉(zhuǎn)反光鏡作為唯一的移動部件而實現(xiàn)多個入射角。
如圖7所示，檢驗系統(tǒng)310適用于檢驗光束326的角反射率，但是領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員可以將檢驗系統(tǒng)310的結(jié)構(gòu)修改為檢驗角透射率。光學(xué)系統(tǒng)318包括光源324，諸如氦氖激光或激光二極管等，它能夠產(chǎn)生單色和準(zhǔn)直的光束326。如前所述，光源324可以具有其他形式，只要它能夠執(zhí)行上述功能即可。在該實施方案中，特別重要的是，光源324產(chǎn)生非常好的準(zhǔn)直光束326，因為分析系統(tǒng)320采用角反射率而不是光譜來確定防偽特征16的真實性。采用高度準(zhǔn)直的光束326的另一個有益的特征是光束326非常明亮，具有高強度。
與光束光學(xué)連通的是光學(xué)掃描設(shè)備，形式為旋轉(zhuǎn)反光鏡330，以及圓柱狀透鏡332。旋轉(zhuǎn)反光鏡330通常為多角形，從而反光鏡330的旋轉(zhuǎn)改變了離開反光鏡一個表面的光束的角取向。反光鏡330的旋轉(zhuǎn)由計時電路(未顯示)來控制，從而在任何時候能夠完全控制入射角和光束326的反射。可以理解，可以使用各種其他的光學(xué)掃描結(jié)構(gòu)來代替可旋轉(zhuǎn)反光鏡330，例如旋轉(zhuǎn)或擺動平面鏡、電流計的光學(xué)掃描儀、電光束偏轉(zhuǎn)器、聲光束偏轉(zhuǎn)器、微機電系統(tǒng)掃描儀(MEMS)例如數(shù)字反光鏡顯示(DMD)等。
從反光鏡330反射的光被入射在圓柱透鏡332上。透鏡332通常為圓柱形式，具有輸入面334和出射面336?？尚D(zhuǎn)反光鏡330反射的光束326由透鏡332傳送，而以不同的入射角θ1a-θ1n入射在物體14的防偽特征16上。領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員可以理解，可以采用其他構(gòu)造的透鏡332，只要該透鏡能夠執(zhí)行所需功能、即在防偽特征16上傳送入射光束326即可。
分析系統(tǒng)320包括檢測器340和數(shù)據(jù)分析設(shè)備342。檢測器340形式為單個線線檢測器或光二極管陣列?；蛘?，可以采用多個檢測器，以及領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員公知的其他類型的分光光度計和攝譜儀。
檢測器340接收從防偽特征16以不同的反射角θ2a-θ2n反射的光束328，所述不同反射角是由于光束326的不同入射角θ1a-θ1n造成的。檢測器340測量在給定反射角θ2a-θ2n的反射光強度，將需要的數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)分析設(shè)備342。數(shù)據(jù)分析設(shè)備342連接至計時電路(未顯示)以控制反光鏡330的旋轉(zhuǎn)，從而在任何時候都知道特定的入射角θ1a-θ1n。通過將入射角θ1a-θ1n與反射角θ2a-θ2n和所檢測的強度進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)分析設(shè)備342可以計算出作為入射角函數(shù)的反射強度。然后該值被用于檢驗物體14的真實性。
運行時，光源324產(chǎn)生導(dǎo)向反光鏡330的光束326。光束326以不同的角取向從可旋轉(zhuǎn)反光鏡330反射，例如相對于旋轉(zhuǎn)反光鏡330的反射表面的法線為±30度。因此從反光鏡330反射的光束326在反光鏡330旋轉(zhuǎn)時相對于反光鏡表面的法線從+30度至-30度掃描。掃描光束入射在圓柱透鏡332的入射面上。圓柱透鏡332將每個掃描光束326傳送至傳送調(diào)配系統(tǒng)12上的物體14的防偽特征16要經(jīng)過的特定點。光束326的角取向連續(xù)變化，因此入射角θ1a-θ1n和光束328的反射角θ2a-θ2n以及相關(guān)的光路連續(xù)改變。檢測反射角θ2a-θ2n的變化，并用于檢驗防偽特征16的真實性。特別是，由于防偽特征16是光學(xué)干涉圖樣，所反射的光按照該圖樣的特征改變角度和波長，與偽造品不同。
本發(fā)明的上述實施方案的各種其他構(gòu)成也是可以的，為領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員公知。例如，檢驗系統(tǒng)310的其他構(gòu)成包括能夠產(chǎn)生不同波長的單色光的多個光源。因此多角形反光鏡330的鄰近面反射不同波長的光，而在幾個不同的離散波長處同時測量反射率。在另一個構(gòu)造中，入射角θ1a-θ1n接近或靠近法線50的兩側(cè)。因此入射平面必須與法線方向分開，以檢測反射光。為了實現(xiàn)這一點，將分析系統(tǒng)320相對于法線50傾斜，因此圓柱透鏡332和可旋轉(zhuǎn)反光鏡330都以相等的但是相反的角度相對于包括法線50的平面傾斜。
參考圖8，描述了本發(fā)明另一實施方案的自動檢驗系統(tǒng)360。檢驗系統(tǒng)360包括上述系統(tǒng)10的一些特征，包括傳送臺設(shè)備12，用于承載要被鑒別的物體14。但是檢驗系統(tǒng)360用于通過分析從防偽特征16在一個反射角的反射光的光學(xué)譜圖光譜形狀來鑒別物體14。
此處的討論將針對各種與使用反射光譜進(jìn)行鑒別有關(guān)的結(jié)構(gòu)和功能，但是可以根據(jù)透射光譜進(jìn)行類似的討論。
如上所述，由于防偽特征16通常由高精確的光學(xué)干涉圖樣形成，因此在高和低反射光譜特征、即峰和谷之間就會有很大的反差。另外，峰和谷、以及它們各自的波長之間的間距是可以預(yù)料的，并可重復(fù)的，例如每個防偽特征的光譜形狀或輪廓可以作為光學(xué)干涉圖樣的物理結(jié)構(gòu)的“指紋”。例如在5層的多層薄膜干涉圖樣，如Phillips的’812所述圖樣中，其設(shè)計為金屬1-絕緣層-金屬2-絕緣層-金屬1(M1DM2DM1)，峰(H)和谷(L)具有通過以下算術(shù)公式而相關(guān)的波長λL1 四分之一波光學(xué)厚度 λH1 λL1/2
λL2 λL1/3 λH2 λL1/4λL3 λL1/5 λH3 λL1/6λL4 λL1/7 λH4 λL1/8λL5 λL1/9通過已知真實防偽特征的四分之一光學(xué)厚度以及上述比例，可以計算最大反射的波長(λmax)和最小反射的波長(λmin)。另外，通過測量要被測試的物品的反射(或透射)光譜，可以確定所測量的λmax和λmin數(shù)值。然后通過將所測量的λmax和λmin數(shù)值與公式所預(yù)測的數(shù)值進(jìn)行比較，可以確定物體14上的防偽特征16的真實性。
在另一種方法中，可以掃描防偽特征并獲得它的反射光譜和/或透射光譜的形狀。然后將所測量的光譜的特征形狀與已知真實特征的參照光譜進(jìn)行比較，以確定防偽特征的真實性。
參考圖8，檢驗系統(tǒng)360具有光學(xué)系統(tǒng)368，它包括寬帶光源374，能夠產(chǎn)生在例如約350nm-約1000nm的波長范圍內(nèi)的光，以按照準(zhǔn)直方式照射物體14上的防偽特征16。用于光源374的適當(dāng)設(shè)備包括各種發(fā)光器，例如但不限于鎢燈絲、石英鹵燈、氙閃光燈以及寬帶發(fā)光二極管(LED)。
第一光束376由光源374產(chǎn)生，以入射角θ1a入射在物體14上。光源374構(gòu)成為使得入射角處于相對于法線50約0°-約80°的范圍內(nèi)，優(yōu)選是約5°-約60°。
檢驗系統(tǒng)360還包括分析系統(tǒng)370，具有與分析系統(tǒng)20類似的形式。因此，分析系統(tǒng)370包括檢測器390和數(shù)據(jù)分析設(shè)備392。檢測器390優(yōu)選形式為小型分光光度計，但是檢測器390可以是攝譜儀，這是領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員公知的。檢測器390用于測量反射率幅度，它是作為被分析的防偽特征的波長的函數(shù)。檢測器390被構(gòu)成為接收以反射角θ2a反射的光束378，該反射角優(yōu)選與入射角θ1a幅度類似。
在檢驗系統(tǒng)360的運轉(zhuǎn)時，檢測器390測量物體14上的防偽特征16在一個波長范圍內(nèi)的反射率，并將在每個波長的反射率數(shù)據(jù)結(jié)合以形成光譜曲線。數(shù)據(jù)分析設(shè)備392分析檢測器390所產(chǎn)生的光譜曲線或形狀，以檢驗防偽特征16的真實性。使用軟件將由物品的防偽特征所測量的光譜曲線與存儲在數(shù)據(jù)庫中的參照光譜進(jìn)行比較。如果所測量的光譜的特征基本與參照光譜的特征相一致，那么所測試的物品被顯示為是真實的。
檢驗系統(tǒng)360的另一個構(gòu)成是可以采用高精度的分光光度計或攝譜儀以及光源，來收集在一個波長范圍內(nèi)的反射光譜。對反射光譜進(jìn)行分析，計算所得到的λmax和λmin。將λmax和λmin數(shù)值與所預(yù)期的數(shù)值進(jìn)行比較，以確定物體14和防偽特征16的真實性。
參考圖9，描述檢驗系統(tǒng)410的另一個防偽特征。參考圖1所描述的大部分特征可以用于檢驗系統(tǒng)410。例如檢驗系統(tǒng)410包括光學(xué)系統(tǒng)418，它包括兩個光源424a和424b。檢驗系統(tǒng)410的獨特特征是分析系統(tǒng)420的構(gòu)成。
分析系統(tǒng)420包括檢測器440、數(shù)據(jù)分析設(shè)備442、以及光收集器446。光收集器446具有四個錐形反光鏡448，設(shè)置形成中空的角狀光管。光收集器446的上端450與檢測器440接觸，它在該特定實施方案中優(yōu)選具有小型分光光度計或攝譜儀的形式。光收集器446的下端452是打開的，以接收物體14的防偽特征16反射的光。在該構(gòu)造中，入射在防偽特征16上的光束426a和426b被反射成為反射光錐體，由428a和428b所示。光錐入射在光收集器446上并被其收集，以被傳送至檢測器440。
該領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以有各種能夠?qū)崿F(xiàn)其功能的光收集器446的其它構(gòu)成。例如在另一種構(gòu)成中，光收集器446由能夠傳送和收集從光學(xué)防偽特征16反射的光錐的光學(xué)材料固體片構(gòu)成。
圖9的實施方案能夠有效的進(jìn)行單波長或?qū)拵РㄩL的入射照射。例如如果光源424a和424b是單色的，那么檢測器440可以是簡單的光二極管等。當(dāng)光源424a和424b是寬帶光源時，那么檢測器440可以是分光光度計或攝譜儀。
盡管所示的檢驗系統(tǒng)410采用反射率數(shù)據(jù)來檢驗物體14和防偽特征16的真實性，但是該領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，檢驗系統(tǒng)410可以利用透射系統(tǒng)來進(jìn)行操作。
參考圖10，描述檢驗系統(tǒng)460的另一個實施方案。參考檢驗系統(tǒng)10描述的大部分特征可以用于檢驗系統(tǒng)460。檢驗系統(tǒng)460包括多個檢驗段472a-472n，它們沿著傳送臺設(shè)備12的長度、更具體的說是其軌跡463縱向布局。每個檢驗段472a-472n是由光源474a-474n以及分析系統(tǒng)470的檢測器490a-490n的結(jié)合構(gòu)成的。因此每個檢驗段產(chǎn)生光束476a-476n，接收反射或透射光束478a-478n，并將反射或透射光束478a-478n的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)分析設(shè)備。
檢驗系統(tǒng)460的構(gòu)成允許光源474a-474n和檢測器490a-490n的簡單光學(xué)對準(zhǔn)。另外，由于每個檢驗段472a-472n是非常簡單的，因此通過加入多于檢驗物體14真實性所需要的檢驗段472a-472n，可以在重復(fù)度方面提高可靠性。因此如果一些檢驗段472a-472n停止工作，在替換故障檢驗段同時能夠繼續(xù)進(jìn)行操作。這一點是可能的，因為利用剩余的檢驗段可以進(jìn)行準(zhǔn)確的真實性檢驗。除了允許重復(fù)之外，檢驗系統(tǒng)460的速度只受限于物體14穿過檢測器490a-490n之下的速度以及數(shù)據(jù)處理的速度。
如上所述，每個光源產(chǎn)生各自的具有窄電磁輻射波長范圍的光束476a-476n。每個光束476a-476n可以按照相對于其他光束476a-476n的角取向來說不同或相同的角取向而入射在物體14的防偽特征16上。另外，每個光束476a-476n的波長可以和后一個或前一個光束476a-476n的波長不同或相同。例如一個光束476a可以具有紅區(qū)的波長，并以大的角度入射在物體14上，而另一個光束476b可以具有蘭區(qū)的波長，并以小的角度入射在物體14上。
每個光源474a-474n的一種構(gòu)造是耦合至光纖端部的發(fā)光二極管(LED)?？梢圆捎霉庠?74a-474n的各種其他的構(gòu)造，這是領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員公知的。
檢驗系統(tǒng)460還包括分析系統(tǒng)470，它具有沿著軌跡463設(shè)置的多個檢測器490a-490n。每個檢測器490a-490n位于和相關(guān)的光源474a-474n相對的位置，可以在物體14的同一側(cè)或在物體14的相對側(cè)，如光源474n和檢測器490n所示。每個檢測器490a-490n接收從防偽特征16反射或透射的部分光束476a-476n。每個檢測器490a-490n可以是前述的任何檢測器的形式。
分析系統(tǒng)470的數(shù)據(jù)分析設(shè)備(未顯示)結(jié)合了來自每個檢驗段472a-472n的信息，特別是來自每個檢測器490a-490n的信息，根據(jù)所反射的(或透射的)光，來識別防偽特征16的光譜特性。圖11是表示檢測器490a-490n所測量的作為時間函數(shù)的各種反射強度的曲線圖(圖中標(biāo)為檢測器A，B，C)。數(shù)據(jù)分析設(shè)備將所測量的光譜特性與真實防偽特征的存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以檢驗防偽特征16和物體14的真實性。因此，數(shù)據(jù)分析設(shè)備可以是和前述數(shù)據(jù)分析設(shè)備一樣的形式。
運轉(zhuǎn)時，物體14，例如貨幣，穿過每個檢驗段472a-472n。光束476a-476n以不同的入射角、例如兩個或多個角取向入射在物體14上，從而反射(或透射)光入射在檢測器490a-490n上。檢測器490a-490n將表示每個檢驗段472a-472n的反射率(或透射率)值的數(shù)據(jù)收集起來。因此沿著軌跡463的長度測量了各反射率和/或透射率的數(shù)值。例如，檢驗段472a可以具有850nm的光源474a以及設(shè)置在高角度的檢測器490a，因此得到一個反射率值。下一個檢驗段472b可以具有另一850nm的光源474b以及設(shè)置在低角度的檢測器490b，因此得到不同的反射率值。如果在850nm測量的防偽特征16的反射率隨角度而變化，那么在兩個不同的檢驗段472a、472b之間的反射率值的比較會指示出在850nm處的這種差異。
另外，或或者，其他檢驗段472c-472n可以有光源以及配對的檢測器，發(fā)出其他電磁輻射波長例如540nm(綠)。檢驗段472c-472n可以由發(fā)出不同波長的光源474c-474n建立，光源474c-474n和檢測器490c-490n以不同角度設(shè)置。在這種構(gòu)成中，從多個檢驗段472a-472n接收的數(shù)據(jù)可以加在一起，直至有可以唯一識別出防偽特征16的足夠的角度和波長的結(jié)合。
檢驗系統(tǒng)460的操作是與時間依賴性的，因為形成要被分析的防偽特征16的光學(xué)干涉圖樣在不同的時間位于不同的檢驗段472a-472n。因此，來自各檢驗段472a-472n的信號可能被排成一行，隨后進(jìn)行比較?？梢圆捎枚喾N不同的方法來將有時間依賴性的信號重新排列。實現(xiàn)這一目的的一種方法是設(shè)定物體14經(jīng)過每個檢驗段472a-472n的速度，在每個檢驗段472a-472n產(chǎn)生的信號上插入時間延遲，從而信號在基本相同的時間到達(dá)數(shù)據(jù)分析設(shè)備，因此可以直接比較信號。
在檢驗系統(tǒng)460中可以采用不同的檢測器構(gòu)成。如圖10所示，沿著樣品移動的線路設(shè)置離散的檢測器。或者一個或多個線性檢測器可以沿著行動方向而按照一個或多個角度安裝。在另一種構(gòu)成中，可以使用兩維檢測器陣列來提供作為角度和下游位置的函數(shù)的反射率(或透射率)數(shù)值。
關(guān)于檢驗系統(tǒng)460所描述的結(jié)構(gòu)和方法優(yōu)點在于，避免對光源474a-474n進(jìn)行“開”和“關(guān)”切換實現(xiàn)光的不同入射角和光的不同波長的需要。
參考圖12，描述檢驗系統(tǒng)510的另一個實施方案。參考檢驗系統(tǒng)10描述的大部分特征可以用于檢驗系統(tǒng)510。檢驗系統(tǒng)510包括擴光學(xué)系統(tǒng)518和分析系統(tǒng)520。光學(xué)系統(tǒng)518包括兩個準(zhǔn)直的寬帶光源524a、524b，能夠產(chǎn)生兩個光束526a、526b。每個光源524a、524b可以包括光纖546a、546b，寬帶光源524a、524b耦合在其第一端548a、548b，而準(zhǔn)直透鏡550a、550b例如GRIN透鏡耦合至第二端552a、552b。領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員公知多種類型的光源524a、524b和準(zhǔn)直透鏡550a、550b。
與光束526a、526b光學(xué)連通的是分析系統(tǒng)520。分析系統(tǒng)520包括漫射體554和影像記錄設(shè)備例如攝象機556。漫射體554靠近物體14，漫射來自防偽特征16的反射光。來自防偽特征16的反射光可以遍布在反射角范圍內(nèi)，由于形成防偽特征16的光學(xué)干涉設(shè)備的特性，電磁輻射或顏色的各種波長選擇性的在一定的方向上前進(jìn)。因此漫射體554作為后投影屏幕，在光后向散射離開該表面時，跨其表面顯示不同顏色以形成彩色光譜圖案。
另外，漫射體554將光再導(dǎo)向攝象機556。漫射體554被選擇為在透射至攝象機556的光量和后向散射的光量之間進(jìn)行平衡。散射較多光的漫射體554因為吸收而損耗光，而散射非常少光的漫射體554會使可看見的顏色直線穿過而不會到達(dá)攝象機鏡頭558。
漫射體554優(yōu)選是平面磨砂玻璃漫射體，例如在圖12的實施方案所示。各種其他類型的漫射體也是可以的，例如但不限于有圓頂?shù)穆潴w。這種有圓頂?shù)穆潴w554’表示在圖13所示替換構(gòu)造的檢驗系統(tǒng)510’中，該系統(tǒng)包括系統(tǒng)510的類似元件。有圓頂?shù)穆潴w554’優(yōu)點在于提供了越過其表面的均勻亮度。有圓頂?shù)穆潴w可以是半球形的，完全球形的，球形的任何一部分，卵形體的一部分等。此處使用的“有圓頂?shù)摹币辉~表示具有二維或三維結(jié)構(gòu)的各種曲面或曲線形狀。
攝象機556觀察入射在漫射體554上的反向散射光，該攝象機的形式為彩色攝象機，但那是可以使用其他各種影像記錄設(shè)備，例如分析系統(tǒng)520中的彩色攝象機可以被紅外攝象機、或檢測器陣列例如CCD、線性二極管陣列、或二維二極管陣列所代替。
攝象機556聚焦在漫射體554的表面上，以將其上收集的波長或顏色的圖案成像。攝象機556所成像的波長頻道被傳送至數(shù)據(jù)分析設(shè)備542，例如計算機，它存儲了真實防偽特征16的波長和位置圖案。數(shù)據(jù)分析設(shè)備542通過識別算法來處理攝象機556所接收的數(shù)據(jù)，以確定是否不同的波長或顏色被以和真實防偽特征16相同的方式反射。可以單獨和結(jié)合利用波長或顏色影像、影像的圖案和每種顏色或波長的強度來進(jìn)行確定。另外，由于寬帶光源524a、524b在漫射體554所產(chǎn)生的彩色影像中產(chǎn)生白點，因此數(shù)據(jù)分析設(shè)備542可以將測試物體14所產(chǎn)生的白點的位置和數(shù)量與真實物體14和防偽特征16所產(chǎn)生的白點的數(shù)量進(jìn)行比較。
檢驗系統(tǒng)510的優(yōu)點在與其硬件非常容易組裝，并且通過將觀察角與以期望的方式反射的樣品進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)分析設(shè)備542可以容易的校準(zhǔn)容差。
參考圖14，描述了檢驗系統(tǒng)的另一個替換實施方案。參考檢驗系統(tǒng)110所描述的大部分特征可以用于檢驗系統(tǒng)560。檢驗系統(tǒng)560包括光學(xué)系統(tǒng)568和分析系統(tǒng)570，只描述它們的一部分。光學(xué)系統(tǒng)568包括多個光源574a-574n，它們可以是寬帶光源(例如白光光源)或產(chǎn)生電磁輻射離散波長的窄帶光源(例如發(fā)光二極管)，設(shè)置成二維(2-D)陣列572。類似地，按照同樣的陣列572，在與光源574a-574n不同但是接近的位置處設(shè)置多個檢測器590a-590n，例如分光光度計和/或攝譜儀。光學(xué)系統(tǒng)568和分析系統(tǒng)570的其他部分均與前面所述的相同，下面將進(jìn)一步描述。
在運行中，2-D陣列572被放置在面對物體的位置，陣列572的中心基本直接與防偽特征16相對。陣列572優(yōu)選是平面的，但是各種其他陣列572的結(jié)構(gòu)也是可以的，例如通過但不限于，半球形、圓屋頂形等。陣列572連接至控制系統(tǒng)(未顯示)，該系統(tǒng)啟動一個或多個光源574a-574n，并在給定的時間接收來自一個或多個源590a-590n的數(shù)據(jù)。
以下討論操作檢驗系統(tǒng)560的各種方法。此處的討論僅作示例之用，不能視為將本發(fā)明的應(yīng)用排除于不同的操作模式、不同的電磁輻射波長或不同的檢驗系統(tǒng)560的結(jié)構(gòu)。
在一個實例中，光源574a-574n發(fā)出白光，而檢測器590a-590n向數(shù)據(jù)分析設(shè)備592輸出RGB(紅、綠、蘭)信號，這些信號與到達(dá)檢測器590a-590n的光的紅、綠、蘭的光強度成比例。當(dāng)例如光源574a-574n中基本位于陣列572中心的一個被打開時，檢測器590a-590n記錄RGB信號作為陣列572上的位置(并因此是離樣品的角度)的函數(shù)。然后來自每個檢測器590a-590n的信號被數(shù)據(jù)分析設(shè)備592綜合成為反射率圖，它是樣品的特征。例如，引入光學(xué)干涉圖樣例如Phillips’812中所述光學(xué)可變顏料的物體14具有與其他類型顏料不同的反射率圖。在利用品紅—綠光學(xué)可變顏料制成的防偽特征16的實例中，打開陣列572中光源574a-574n的中心光源會使得接近打開的光源光源574a-574n的檢測器590a-590n檢測近法線(near-normal)反射的品紅色。在檢測信號產(chǎn)生的反射率圖中，定位成從一個光源574a-574n向外輻射的每個檢測器590a-590n會檢測在距離表面法線角度最大的位于陣列572周邊周圍的檢測器590a-590n之一處的，從品紅色開始、經(jīng)金色并最后至綠色的顏色漸變。在該實例中，數(shù)據(jù)分析設(shè)備592不只提供來自檢測器590a-590n的顏色值，而且還提供每個檢測器所測量的強度。
在防偽特征16用光學(xué)干涉顏料薄片制成并且這些薄片主要與物體14的平面對準(zhǔn)的此例中，所檢測的信號的強度傾向于從光源的位置徑向降低，因為少量的薄片以較高的角度傾斜。
在周邊處的光源574a-574n之一而不是在中心的光源574a-574n之一被打開的情況下，會在入射角最接近于反射角之處再次檢測出最強信號，但是在這個變通的實施例中，對最接近光源的檢測器來說不是這樣。如果所利用的光在頂部中心位置，那么會在底部中央位置獲得最大強度。對同樣的品紅—綠的光學(xué)可變顏料樣品，底部中央檢測器會在檢測角約為45度時檢測最高強度的綠色，而接近光源的檢測器會看見具有較低強度的品紅色。因此通過將陣列572中不同光源574a-574n進(jìn)行電切換，檢測器陣列會獲得產(chǎn)生一序列圖的強度和顏色信號，這些圖是要被檢測的特定防偽光學(xué)干涉圖樣的個性的和共性的特征。
應(yīng)當(dāng)理解，在陣列572中可以使用光源574a-574n和檢測器類型的其他結(jié)合。例如，白光光源可以用發(fā)光二極管(LED)所代替，它能夠發(fā)出較窄范圍的波長(或可選擇波長)。如果這些LED與寬帶檢測器(或基于硅的檢測器)并排安裝，那么就可以獲得一系列給出作為波長、光源位置和檢測器位置的函數(shù)的強度數(shù)據(jù)圖。通過切換不同的LED的“開”和“關(guān)”，可以獲得一系列映射，這些影射也是防偽特征16的光學(xué)干涉圖特征。這種結(jié)構(gòu)是有益的，因為使用了較為廉價的檢測器和LED光源。
參考圖15，描述檢驗系統(tǒng)610的另一實施方案。參考檢驗系統(tǒng)10描述的大部分特征可以用于檢驗系統(tǒng)610。檢驗系統(tǒng)610包括光學(xué)系統(tǒng)618和分析系統(tǒng)620。檢驗系統(tǒng)610允許多個光束以不同的角度入射在物體14和防偽特征16上，而分析系統(tǒng)620接收以不同的離散角度反射或透射的光，因此可以確定物體14的防偽特征16的真實性。
如圖15所示，檢驗系統(tǒng)610被構(gòu)成為利用防偽特征16的反射率特征來檢驗物體14的真實性，但是該領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用其他結(jié)構(gòu)，可以單獨利用透射率特征或與反射率特征結(jié)合來檢驗物體14的真實性。光學(xué)系統(tǒng)618具有多個光源624a-624n，每一個均耦合至多個光傳輸光纖622a-622n。耦合至光纖622a-622n的每個光源624a-624n產(chǎn)生離散波長的電磁輻射，例如由激光器或LED產(chǎn)生的單色光束，或?qū)拵щ姶泡椛淅缬砂坠夤庠串a(chǎn)生。光纖622a-622n遠(yuǎn)離光源的端部連接在一起，以形成光纖束，因此使得光源624a-624n可以是小的、堅固的和耐用的，同時易于安裝和使用。光纖622a-622n端部的布局必須仔細(xì)地進(jìn)行，以在檢驗系統(tǒng)610的工作過程中限制光在高錐角耦合的影響。
光纖622a-622n的一個或多個遠(yuǎn)端可以包括聚焦或縮窄透鏡632a-632n，例如GRIN透鏡或微球狀透鏡，以降低從光纖622a-622n射出的光的錐角，從對應(yīng)于0.3的數(shù)值孔徑的約35度錐角降低至對應(yīng)于0.1數(shù)值孔徑的約12度。因此從每個光纖622a-622n遠(yuǎn)端射出的光會以不同的角取向入射在防偽特征16上。
與防偽特征16表面反射或透射的多個光束628a-628n光學(xué)連通的是一個或多個檢測器640a-640n。每個檢測器640a-640n可以是分光光度計或攝譜儀的形式，或具有濾光鏡允許光譜的一定區(qū)域通過的多個檢測器。檢測器640a-640n靠近防偽特征16，以限制在光纖束630周邊上距離光纖622a-622n的高角度光耦合的影響。檢測器640a-640n在每個光源624a-624n按時序“開”和“關(guān)”時收集反射光。通過這樣做，檢測器640a-640n收集入射在每個檢測器640a-640n上的反射和/或透射光的強度，用于有角度的改變在預(yù)定的時序中具有不同波長或顏色的入射光錐。反射率(或透射率)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)送給數(shù)據(jù)分析設(shè)備642，它將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以確定光強度、波長(或顏色)以及角度的圖案。該圖案與所存儲的真實防偽特征的圖案特征進(jìn)行比較，以檢驗物體14的真實性。
如圖15所示，檢測器640a-640n可以耦合至多個光接收光纖644a-644n。因此從防偽特征16反射或透射的光沿著多個光路穿過光纖644a-644n的遠(yuǎn)端。光沿著光纖644a-644n被傳送至各檢測器640a-640n，用于測量并轉(zhuǎn)換為電信號，該電信號被送至數(shù)據(jù)分析設(shè)備642進(jìn)行處理。
圖16顯示了檢驗系統(tǒng)710的變通結(jié)構(gòu)，它具有與系統(tǒng)610類似的部件，光纖622a-622n與光源624a-624n耦合，光纖644a-644n與檢測器640a-640n耦合。光纖被纏繞，使得光纖622a-622n與644a-644n的遠(yuǎn)端被結(jié)合在同一個光纖束630中。通過這樣做，只有一個光纖束630與物體14和防偽特征16接近，限制了所需的空間，并降低了檢驗系統(tǒng)710的復(fù)雜程度。
一般來說，本發(fā)明可以按照執(zhí)行多種功能的多種結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，例如但不限于(i)用于將第一光束在第一入射角以及第二光束在第二入射角導(dǎo)向要被鑒別的物體的部件；(ii)用于將物體定位而使得第一和第二光束入射在物體的應(yīng)當(dāng)有光學(xué)干涉防偽特征的部分上的部件；以及(iii)用于分析沿著第一光路從物體導(dǎo)出的第一光束和沿著第二光路從物體導(dǎo)出的第二光束的一個或多個光學(xué)特征來檢驗物體真實性的部件。例如能夠執(zhí)行以不同入射角引導(dǎo)光束功能的各種結(jié)構(gòu)，如本發(fā)明前述實施方案中光學(xué)系統(tǒng)所述。執(zhí)行光引導(dǎo)功能的示例性結(jié)構(gòu)包括一個或多個窄帶或?qū)拵Ч庠?，它產(chǎn)生一個或多個光束入射在物體上，例如圖1，3，5，9所示的實施方案所述。執(zhí)行光引導(dǎo)功能的另一種示例性結(jié)構(gòu)如圖4和6所示，其中一個光源產(chǎn)生單個光束，它被分束器和反光鏡分成兩個光束。執(zhí)行光引導(dǎo)功能的再一種示例性結(jié)構(gòu)如圖7所示，其中單個光束入射在旋轉(zhuǎn)反光鏡上，它在不同的入射角將光束反射至物體。執(zhí)行光引導(dǎo)功能的其他結(jié)構(gòu)如圖12-13以及15-16所示，其中多個光源耦合至光纖端部。執(zhí)行光引導(dǎo)功能的再一種結(jié)構(gòu)如圖10所示，其中多個光源沿著一列設(shè)置，在圖14中多個光源在陣列中分開。
能夠執(zhí)行定位物體而使得光束入射在物體會有防偽特征的部分的各種結(jié)構(gòu)如本發(fā)明前述實施方案所述。例如上述實施方案描述的傳送臺設(shè)備就執(zhí)行用于物體的定位功能。如上所述，可以采用用于執(zhí)行所需傳送和定位功能的多種結(jié)構(gòu)，例如帶或傳送器，它將物體承載和/或保持在所需取向，將物體按照線性方式移動穿過光學(xué)系統(tǒng)。另外，調(diào)整設(shè)備可以用于把物體在本發(fā)明的檢驗系統(tǒng)中靜態(tài)定位。
有許多結(jié)構(gòu)能夠執(zhí)行對從物體導(dǎo)出的光束的一個或多個光學(xué)特征進(jìn)行分析的功能，以檢驗物體的真實性。例如本發(fā)明前述實施方案中的分析系統(tǒng)就執(zhí)行分析功能。更具體的說，這些分析系統(tǒng)包括至少一個分光光度計或攝譜儀，可以包括多個檢測器和檢測器陣列。分析系統(tǒng)還可以包括數(shù)據(jù)分析設(shè)備，它與一個或多個檢測器協(xié)同工作以分析從各種角度反射或透射的光束的譜移或譜圖曲線。可以理解，該領(lǐng)域技術(shù)人員知道許多其他可以執(zhí)行該分析功能的結(jié)構(gòu)。
可以理解，本發(fā)明前述每個實施方案可以利用其他實施方案的一部分，不應(yīng)視為限制本文討論的一般原理。例如每個實施方案以及其他可應(yīng)用的配合和結(jié)構(gòu)可以利用防偽特征16以及物體14的透射光而不是反射光的有益效果。另外，此處描述的每個光源可以單個或多個窄帶和/或?qū)拵Ч?，它通過空氣或其他氣體介質(zhì)傳播，通過光波導(dǎo)例如光纖或通過真空傳播。另外，每個檢驗系統(tǒng)可以利用分束器和反光鏡構(gòu)造，或利用光纖，從而光束被分成兩個或多個分開的光束，它們被分開并被多個檢測器或單個陣列檢測器接收，或被結(jié)合為單個光束而被單個檢測器接收。最后，每個光源可以產(chǎn)生連續(xù)的光束或交變的光束，入射在防偽特征和物體上。
另外，可以理解，此處討論的各實施方案可以通過現(xiàn)有技術(shù)被構(gòu)成并小型化，以作為手持單元來操作，并因此不需要傳送臺設(shè)備。
本發(fā)明可以用其他特定的形式來實現(xiàn)，而不脫離本發(fā)明的精神和其主要特征。所描述的實施方案被視為只是示意性的，并不是限制。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求而不是前述描述所限定。落入權(quán)利要求等同含義和范圍之內(nèi)的所有變化也屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于檢驗物體真實性的系統(tǒng)，包括(a)導(dǎo)向裝置，用于將第一光束以第一入射角以及第二光束以第二入射角導(dǎo)向要被鑒別的物體；(b)定位裝置，用于將物體定位而使得該第一和第二光束入射在物體上應(yīng)當(dāng)安置光學(xué)干涉防偽特征的部分；(c)分析裝置，用于分析從物體沿著第一光路引導(dǎo)的第一光束和從物體沿著第二光路引導(dǎo)的第二光束的一個或多個光學(xué)特性，以檢驗物體的真實性。
2.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，第一光束和第二光束來自一個或多個單色光源。
3.如權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其特征在于，該一個或多個光源是激光裝置。
4.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，第一光束和第二光束來自一個或多個寬帶光源。
5.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，定位裝置包括傳送臺設(shè)備，它能夠使得多個物體經(jīng)過第一和第二光束。
6.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，分析裝置包括至少一個與數(shù)據(jù)分析設(shè)備運轉(zhuǎn)上連接的光學(xué)檢測器，該光學(xué)檢測器被構(gòu)成為接收來自物體的沿著第一光路的第一光束和沿著第二光路的第二光束。
7.如權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其特征在于，第一光束和第二光束中兩者之一或兩者都被物體反射。
8.如權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其特征在于，第一光束和第二光束中兩者之一或兩者都透射過物體。
9.如權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)分析設(shè)備和光學(xué)檢測器被構(gòu)成為利用分別沿著第一光路和第二光路引導(dǎo)的第一光束和第二光束的光譜形狀來檢驗物體的真實性。
10.如權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)分析設(shè)備和光學(xué)檢測器被構(gòu)成為利用分別沿著第一光路和第二光路引導(dǎo)的第一光束和第二光束的譜移來檢驗物體的真實性。
11.如權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)分析設(shè)備和光學(xué)檢測器被構(gòu)成為利用分別沿著第一光路和第二光路引導(dǎo)的第一光束和第二光束的分散圖案來檢驗物體的真實性。
12.如權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個光學(xué)檢測器是分光光度計。
13.如權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個光學(xué)檢測器是攝譜儀。
14.一種用于檢驗物體真實性的系統(tǒng)，包括(a)能夠產(chǎn)生光束的光源；(b)分束器，與光源光學(xué)連通，并被構(gòu)成為將光束分成第一光束和第二光束，第二光束從分束器被反射，而第一光束以第一入射角朝著物體透射；(c)反光鏡，被構(gòu)成為將第二光束朝著物體以不同于第一入射角的第二入射角反射；(d)第一光學(xué)檢測器，被構(gòu)成為接收來自物體沿著第一光路引導(dǎo)的第一光束；(e)第二光學(xué)檢測器，被構(gòu)成為接收來自物體沿著第二光路引導(dǎo)的第二光束；(f)數(shù)據(jù)分析設(shè)備，與第一和第二光學(xué)檢測器運轉(zhuǎn)上連接，并用于分析來自第一光學(xué)檢測器和第二光學(xué)檢測器的一個或多個信號，以確定來自物體沿著第一和第二光路引導(dǎo)的第一光束和第二光束的譜移，而檢驗物體的真實性。
15.如權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其特征在于，光源能產(chǎn)生單色光束。
16.如權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其特征在于，光源能產(chǎn)生寬帶光束。
17.如權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二光源中的至少一個是激光裝置。
18.如權(quán)利要求14的系統(tǒng)，還包括傳送臺設(shè)備，它被構(gòu)成為將物體定位，從而第一光束和第二光束入射在物體應(yīng)當(dāng)有光學(xué)干涉防偽特征的部分。
19.如權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其特征在于，傳送臺設(shè)備能夠使得多個物體經(jīng)過第一和第二光源。
20.如權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二光學(xué)檢測器選自分光光度計、攝譜儀和其結(jié)合。
21.如權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其特征在于，分束器選自偏振分束器，立方分束器，部分反光鏡和它們的結(jié)合。
22.一種用于檢驗物體真實性的系統(tǒng)，包括(a)第一光源，被構(gòu)成為將第一光束以第一入射角朝著物體引導(dǎo)，以及第二光源，被構(gòu)成為將第二光束以不同于第一入射角的第二入射角朝著物體引導(dǎo)；(b)第一光學(xué)檢測器，被構(gòu)成為接收來自物體沿著第一光路引導(dǎo)的第一光束；(c)第二光學(xué)檢測器，被構(gòu)成為接收來自物體沿著第二光路引導(dǎo)的第二光束；(d)數(shù)據(jù)分析設(shè)備，與第一和第二光學(xué)檢測器運轉(zhuǎn)上的連接，并用于分析來自第一光學(xué)檢測器和第二光學(xué)檢測器的一個或多個信號，以確定來自物體沿著第一和第二光路引導(dǎo)的第一光束和第二光束的譜移或光譜形狀，而檢驗物體的真實性。
23.如權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二光源中的至少一個光源能產(chǎn)生單色光束。
24.如權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二光源中的至少一個是激光裝置。
25.如權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二光源中的至少一個光源能產(chǎn)生寬帶光束。
26.如權(quán)利要求22的系統(tǒng)，還包括傳送臺設(shè)備，它被構(gòu)成為將物體定位，從而把第一光束和第二光束入射在物體應(yīng)當(dāng)有光學(xué)干涉防偽特征的部分。
27.如權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其特征在于，傳送臺設(shè)備能夠把多個物體傳送過第一和第二光源。
28.如權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二光學(xué)檢測器選自分光光度計、攝譜儀和其結(jié)合。
29.一種用于檢驗物體真實性的系統(tǒng)，包括(a)光源，被構(gòu)成為將入射光朝著要被鑒別的物體引導(dǎo)；(b)光學(xué)檢測器，被構(gòu)成為接收來自物體沿著第一光路引導(dǎo)的光束；(c)數(shù)據(jù)分析設(shè)備，與光學(xué)檢測器運轉(zhuǎn)上連接，并用于分析光學(xué)檢測器所產(chǎn)生的光譜形狀，而檢驗物體的真實性。
30.如權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其特征在于，光源產(chǎn)生寬帶光束。
31.如權(quán)利要求29的系統(tǒng)，還包括傳送臺設(shè)備，它被構(gòu)成為將物體定位，從而把入射光入射在物體應(yīng)當(dāng)有光學(xué)干涉防偽特征的部分。
32.如權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其特征在于，傳送臺設(shè)備能夠使得多個物體經(jīng)過光源。
33.如權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)檢測器選自分光光度計、攝譜儀和其結(jié)合。
34.如權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)檢測器包括安裝于線性二極管陣列的線性可變?yōu)V色鏡。
35.一種用于檢驗物體真實性的系統(tǒng)，包括(a)至少一個光源，被構(gòu)成為將至少一個光束以第一入射角朝著要被鑒別的物體引導(dǎo)；(b)傳送臺設(shè)備，用于將物體定位，從而至少一個光束入射在物體應(yīng)當(dāng)有光學(xué)干涉防偽特征的部分；(c)分析設(shè)備，用于分析從物體導(dǎo)出的漫射光的電磁譜圖，而檢驗物體的真實性。
36.如權(quán)利要求35的系統(tǒng)，還包括附加光源，被構(gòu)成為將附加光束以第二入射角朝著要被檢驗的物體引導(dǎo)。
37.如權(quán)利要求35的系統(tǒng)，其特征在于，分析設(shè)備包括漫射體以及與該漫射體光學(xué)連通的至少一個影像記錄設(shè)備。
38.如權(quán)利要求37的系統(tǒng)，分析設(shè)備還包括與影像記錄設(shè)備耦合的數(shù)據(jù)分析設(shè)備，用于分析入射在漫射體上的光的反向散射圖案。
39.如權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其特征在于，漫射體包括平面漫射體。
40.如權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其特征在于，漫射體包括有圓頂?shù)穆潴w。
41.如權(quán)利要求35的系統(tǒng)，其特征在于，分析設(shè)備包括漫射體以及與該漫射體光學(xué)連通的至少一個檢測器陣列。
42.如權(quán)利要求35的系統(tǒng)，其特征在于，分析設(shè)備用于分析從物體導(dǎo)出的漫射光的色譜。
43.一種用于檢驗物體真實性的系統(tǒng)，包括(a)至少一個光源，被構(gòu)成為將至少一個光束以第一入射角朝著要被鑒別的物體引導(dǎo)；(b)光收集器，用于收集從物體沿著第一光路導(dǎo)出的光束；(c)分析設(shè)備，與光收集器有效的連接，用于分析從物體導(dǎo)入光收集器的光束的光學(xué)特征，而檢驗物體的真實性。
44.如權(quán)利要求43的系統(tǒng)，還包括附加光源，該光源被構(gòu)成為將附加光束以第二入射角朝著要被鑒別的物體引導(dǎo)。
45.如權(quán)利要求43的系統(tǒng)，還包括傳送臺設(shè)備，用于定位物體，從而把光束入射在物體上應(yīng)當(dāng)有防偽特征的部分。
46.如權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其特征在于，分析設(shè)備包括光學(xué)檢測器和數(shù)據(jù)分析裝置。
47.如權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其特征在于，光收集器具有中空內(nèi)部。
48.如權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其特征在于，光收集器具有錐形構(gòu)造。
49.一種用于檢驗物體真實性的系統(tǒng)，包括(a)光源，被構(gòu)成為產(chǎn)生光束；(b)光學(xué)掃描設(shè)備，與光源光學(xué)連通，用于將光束以不同的入射角朝著物體引導(dǎo)；(c)分析設(shè)備，用于分析從物體沿著一個或多個光路引導(dǎo)的光束的光學(xué)特征，而檢驗物體的真實性。
50.如權(quán)利要求49的系統(tǒng)，其特征在于，光源產(chǎn)生單色光束。
51.如權(quán)利要求49的系統(tǒng)，其特征在于，光源是激光裝置。
52.如權(quán)利要求49的系統(tǒng)，其特征在于，光源產(chǎn)生寬帶光束。
53.如權(quán)利要求49的系統(tǒng)，還包括與光學(xué)掃描設(shè)備光學(xué)連通的透鏡，它用于將光束聚焦在物體上，光學(xué)掃描設(shè)備包括可旋轉(zhuǎn)反光鏡。
54.如權(quán)利要求49的系統(tǒng)，還包括傳送臺設(shè)備，用于定位物體，從而光束入射在物體上應(yīng)當(dāng)設(shè)置光學(xué)干涉防偽特征的部分。
55.如權(quán)利要求49的系統(tǒng)，其特征在于，分析設(shè)備包括至少一個光學(xué)檢測器和至少一個數(shù)據(jù)分析裝置。
56.如權(quán)利要求55的系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)檢測器是線性檢測器陣列。
57.如權(quán)利要求55的系統(tǒng)，還包括與光學(xué)掃描設(shè)備和數(shù)據(jù)分析設(shè)備運轉(zhuǎn)上連接的計時電路。
58.一種用于檢驗物體真實性的系統(tǒng)，包括(a)多個光源，它們每一個被構(gòu)成為將光束導(dǎo)向物體；(b)分析設(shè)備，包括多個光學(xué)檢測器，用于分析從物體以不同的反射角反射的光束的光學(xué)特征，而檢驗物體的真實性；其中，多個光源和多個光學(xué)檢測器在陣列中彼此靠近。
59.如權(quán)利要求58的系統(tǒng)，還包括傳送臺設(shè)備，被構(gòu)成為用于定位物體，從而一個或多個光束入射在物體上應(yīng)當(dāng)設(shè)置光學(xué)干涉防偽特征的部分。
60.如權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其特征在于，所述陣列基本是平面陣列。
61.如權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其特征在于，陣列具有圓頂形的結(jié)構(gòu)。
62.如權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其特征在于，多個光源中的每個產(chǎn)生離散波長的電磁輻射。
63.如權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其特征在于，多個光源中的每個產(chǎn)生寬帶波長的電磁輻射。
64.如權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其特征在于，多個光源中的一個或多個可以同時啟動或關(guān)閉。
65.一種用于檢驗物體真實性的系統(tǒng)，包括(a)多個檢驗段，它們中的每個包括光源和至少一個對應(yīng)的光學(xué)檢測器，每一個光源被構(gòu)成為產(chǎn)生光束；(b)傳送臺設(shè)備，被構(gòu)成為用于定位物體，從而把一個或多個光束入射在物體上應(yīng)當(dāng)設(shè)置光學(xué)干涉防偽特征的部分；以及(c)分析設(shè)備，包括多個光學(xué)檢測器，用于分析從物體引導(dǎo)的光束的光學(xué)特征，而檢驗物體的真實性。
66.如權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其特征在于，每個光源被構(gòu)成為使得光束以兩個或多個不同的角取向入射在物體上。
67.如權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其特征在于，每個光源被構(gòu)成為產(chǎn)生與其他光束具有不同和離散波長的光束。
68.如權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其特征在于，多個檢驗段中的兩個或多個產(chǎn)生基本相同波長的光束。
69.一種用于檢驗物體真實性的系統(tǒng)，包括(a)引導(dǎo)設(shè)備，用于將第一光束以第一入射角并且第二光束以第二入射角朝著要被鑒別的物體引導(dǎo)；(b)第一反光鏡，被構(gòu)成為將從物體沿著第一光路引導(dǎo)的第一光束反射；(c)第一分束器，被構(gòu)成為將反光鏡反射的第一光束與從物體沿著第二光路引導(dǎo)的第二光束進(jìn)行結(jié)合；以及(d)分析設(shè)備，用于分析所結(jié)合的第一光束和第二光束的光學(xué)特征，而檢驗物體的真實性。
70.如權(quán)利要求69的系統(tǒng)，其特征在于，光束引導(dǎo)設(shè)備包括產(chǎn)生第一光束的第一光源和產(chǎn)生第二光束的第二光源。
71.如權(quán)利要求69的系統(tǒng)，其特征在于，光束引導(dǎo)設(shè)備包括第二反光鏡和第二分束器，它與光源協(xié)同工作以產(chǎn)生第一光束和第二光束。
72.如權(quán)利要求69的系統(tǒng)，還包括傳送臺設(shè)備，它被構(gòu)成為用于定位物體，從而第一和第二光束入射在物體上應(yīng)當(dāng)設(shè)置光學(xué)干涉防偽特征的部分。
73.一種用于檢驗物體真實性的系統(tǒng)，包括(a)光學(xué)系統(tǒng)，包括(i)多個光傳輸光纖，它們每個具有第一端和第二端，光纖的第一端被耦合在一起以形成光纖束；以及(ii)多個光源，與光纖第二端耦合，并被構(gòu)成為產(chǎn)生多個光束；以及(b)分析設(shè)備，用于分析從物體沿著一個或多個光路引導(dǎo)的光束的光學(xué)特征，而檢驗物體的真實性。
74.如權(quán)利要求73的系統(tǒng)，其特征在于，每個光源被構(gòu)成為產(chǎn)生與其他光束具有不同波長的光束。
75.如權(quán)利要求73的系統(tǒng)，還包括傳送臺設(shè)備，被構(gòu)成為用于定位物體，從而光束入射在物體上應(yīng)當(dāng)設(shè)置光學(xué)干涉防偽特征的部分。
76.如權(quán)利要求73的系統(tǒng)，其特征在于，分析設(shè)備包括至少一個檢測器和至少一個數(shù)據(jù)分析設(shè)備。
77.如權(quán)利要求76的系統(tǒng)，其特征在于，分析設(shè)備還包括一個或多個光接收光纖，它們每個被耦合至相應(yīng)的檢測器。
78.如權(quán)利要求77的系統(tǒng)，其特征在于，耦合至檢測器的光接收光纖交織了耦合至光源的光傳輸光纖。
79.一種檢驗物體真實性的方法，包括以下步驟(a)將第一光束以第一入射角并且第二光束以第二入射角朝著要被鑒別的物體引導(dǎo)；(b)定位物體，從而第一和第二光束入射在物體上應(yīng)當(dāng)設(shè)置光學(xué)干涉防偽特征的部分；以及(c)分析從物體沿著第一光路引導(dǎo)的第一光束和從物體沿著第二光路引導(dǎo)的第二光束的一個或多個光學(xué)特征，而檢驗物體的真實性。
80.如權(quán)利要求79的方法，其特征在于，第一光束和第二光束中的至少一個是單色光束。
81.如權(quán)利要求79的方法，其特征在于，第一光束和第二光束中的至少一個是激光裝置產(chǎn)生的。
82.如權(quán)利要求79的方法，其特征在于，第一光束和第二光束中的至少一個是寬帶光束。
83.如權(quán)利要求79的方法，還包括將多個要被鑒別的物體移動經(jīng)過光束的步驟。
84.如權(quán)利要求79的方法，其特征在于，分析光學(xué)特征的步驟包括將從物體以不同的角取向引導(dǎo)的第一和第二光束之間所測量的譜移與參照譜移進(jìn)行比較。
85.如權(quán)利要求84的方法，其特征在于，所測量的譜移在光的單個波長處發(fā)生。
86.如權(quán)利要求84的方法，其特征在于，在電磁輻射的波長范圍檢驗所測量的譜移。
87.如權(quán)利要求84的方法，其特征在于，所測譜移與參照譜移的比較，通過確定第一和第二光束在不同角取向的反射強度，并且與對一個或多個波長存儲的參考反射率相比較進(jìn)行。
88.如權(quán)利要求79的方法，其特征在于，分析光學(xué)特征的步驟包括將從物體引導(dǎo)的第一和第二光束的光譜形狀與參照光譜形狀進(jìn)行比較。
89.如權(quán)利要求79的方法，其特征在于，分析光學(xué)特征的步驟包括分析從物體引導(dǎo)的第一和第二光束的分散圖案。
90.如權(quán)利要求79的方法，其特征在于，分析光學(xué)特征的步驟包括對從物體分別沿著第一光路和第二光路反射的第一光束和第二光束中兩者之一或兩者都分析其反射特性，以檢驗物體的真實性。
91.如權(quán)利要求79的方法，其特征在于，分析光學(xué)特征的步驟包括對分別沿著第一光路和第二光路透射物體的第一光束和第二光束中兩者之一或兩者都分析其透射特性，以檢驗物體的真實性。
全文摘要
一種自動檢驗系統(tǒng),用于鑒別具有光學(xué)防偽特征的物體,包括光學(xué)系統(tǒng)、傳送臺設(shè)備和分析設(shè)備。光學(xué)系統(tǒng)包括一個或多個光源,能夠產(chǎn)生窄帶或?qū)拵Ч馐?。傳送臺設(shè)備與光源配合操作,被構(gòu)成為將物體定位而使得一個或多個光束照射在物體應(yīng)當(dāng)設(shè)有防偽特征的部分。分析設(shè)備接收從物體反射或透射的光束,并用于分析在不同角度和/或波長的光束的光學(xué)特征,以檢驗物體的真實性。
文檔編號G07D7/12GK1423800SQ00818425
公開日2003年6月11日 申請日期2000年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月21日
發(fā)明者保羅·G·庫姆斯, 唐納德·M·弗里德里克, 肯·D·卡德爾, 柯蒂斯·R·魯斯卡, 查爾斯·T·馬爾坎特斯 申請人:福來克斯產(chǎn)品公司