CN101161482A - 用于驾驶证的防伪结构及其识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于驾驶证的防伪结构，在卡证本体的塑封薄膜上，设置有由微结构构成的标识图案，其特征在于：所述标识图案至少包括三种图形区域，第一图形区域由取向正交结构的亚波长结构光栅组成，构成单色效果的双视觉通道；第二图形区域由主体形状为正方形的光点构成，图形边缘的光点形状由图形外轮廓确定，具备光滑性，所述光点内设有干涉条纹；第三图形区域由条形散斑微结构构成，它对白光反射具有定向消色差效果。本发明的图案视觉特征显著，在公共场所易于识别，可方便快速鉴别证件真伪；同时，采用严格耦合波理论进行计算结构数据，应用电子束或激光干涉光刻技术来制作上述微结构，手段先进，工艺难度高，具有极高的安全性。

Description

用于驾驶证的防伪结构及其识别方法

技术领域

本发明涉及驾驶证塑封薄膜防伪技术和公众安全领域，具体涉及一种利用超微细结构构成的图像实现的用于驾驶证的防伪，具有图形与颜色转换视觉识别效果，可适用于公众视读识别，特别适用于国家法定证件或者证卡防伪安全。

背景技术

物理视读防伪技术是一种重要的防伪手段，尤其是光学视读识别图形，由于具有视读简便、技术含量高、制造难度大、仿制成本高的特点，备受研究机构和应用单位的重视。在世界各国的法律证件、证卡、钞票和品牌商品上，光学视读技术得到有效应用，如欧元上使用的衍射烫金标识，我国第二代身份证上采用的各向异性光变色图形等等。这些重要应用，表明了各国政府和金融机构对公众安全防伪的高度重视，同时也表明了光学视读防伪的重要地位。

在世界各国，涉及公共安全的有效证件的假冒伪造现象日益明显，严重影响了公平竞争的环境，因此，有价证券、认证标识、法律证件及各种行业内证书等，事实上均需要有效的、高技术的防伪与视读识别手段。

众多企业和相关部门正采用的一些防伪技术，如激光全息标识、防伪油墨印刷等，由于技术的普及与广泛应用，制作技术与方法公开化，仿制相对容易，导致其防伪功能明显下降。此外，由于射频集成电路芯片技术的发展，部分卡证采用了智能射频芯片技术，有效提高了卡证的安全性。但是，采用芯片技术的卡证的真伪需要由掌握专业技术的人员采用专业检测仪器进行鉴定，防伪成本较高，检测时间长。而在流动性场合使用的通用证件，需要工作人员在普通工作环境下，快速辨别证件真伪，仅采用芯片防伪技术显然不能符合要求。因此，对于机动性强的证件和重要文件，需要采用识别方法简易，技术含量高的视读识别方案。

因此，对于具有鉴别方便、高技术含量的视读防伪方法的研究具有重大现实意义。

从视读防伪识别的功能要求看，用于视读图形的技术应具有如下几个重要特点：

1、易识别，尤其适合公众视觉识别；

2、高技术，具有专有性、工艺技术难度高、专业性强，增加仿制的技术门槛；

3、工业化，视读防伪的基本要求是，相对乘载物的价值，应具有较低的费用，必须是采用工业化的制造方法；

4、具有隐形二线功能，有利于管理部门的鉴定和认证。

因而，寻求一种新的符合上述功能要求的视读识别防伪方案，是本领域技术人员普遍关注的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在普通环境下进行快速视读识别的防伪结构，这种结构用于驾驶证，以实现视读防伪识别。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于驾驶证的防伪结构，在卡证本体的塑封薄膜上，设置有由微结构构成的标识图案，所述标识图案至少包括三种图形区域，第一图形区域由取向正交结构的亚波长结构光栅组成，构成单色效果的双视觉通道；第二图形区域由主体形状为正方形的光点构成，图形边缘的光点形状由图形外轮廓确定，具备光滑性，所述光点内设有干涉条纹；第三图形区域由条形散斑微结构构成，它对白光反射具有定向消色差效果。

上述技术方案中，所述第一图形区域中的亚波长结构光栅周期为300～450纳米，槽形深度为80～150纳米，在该微结构上填充有透明高折射率介质层，介质折射率大于1.8；所述第二图形区域中的干涉条纹结构周期为0.8～1.2微米；所述第三图形区域中的条形散斑微结构线宽在0.25～10微米范围内随机变化，结构浮雕深度范围为0.15～0.35微米。

上述技术方案中，第一图形区域由相互不重叠的两部分图案构成。

第二图形区域主要由线条构成，每一根线条由可变点型的光点构成，光点内含有干涉条纹，干涉光点的形状根据线条轮廓的变化而自动改变，各线条上的微结构(干涉条纹)取向不同，因此，在不同视角下的各线条的亮度不同，产生光学可变的动态效果。

由此，采用了具有波长选择特性的亚波长光栅周期结构和具有波长复合特性的微结构作为图案的基本单元，用于制作卡证上的个性化视读识别图案。

对于正交排列的两种亚波长光栅结构，通过控制光栅周期、槽形深度和填充介质的折射率，可在亚波长光栅的镜面反射(0级光)方向上获得选择性窄带颜色光。本发明中采用了蓝色与绿色互换的光变色方案。

对于具有定向散射特性的微结构图形，图形上的微结构(定向散斑)具有波长复合特性，根据光衍射理论，当入射光线方向平行于散斑取向方向时，其视觉特征为透明色；当入射光线方向垂直于散斑取向方向时，其视觉特征为乳白色。

由此，在白光入射光下，在其图案镜面反射方向观察时，不同微结构图形呈现出绿色或蓝色、乳白色视觉效果，极易识别；同时，不同微结构的制作技术先进，工艺难度高，安全性高。

本发明的用于驾驶证的防伪结构的识别方法是，取待识别的卡证，使白光照射在所述第一图形区域上，在镜面反射方向观察，当入射光线垂直于其中一个图形区域中的亚波长光栅取向时，该区域图形呈绿色，微结构方向与其正交的另一个区域的图形呈蓝色；将驾驶证绕中心法线转动90°观察，前一个图形区域的颜色转为蓝色，后一个图形区域的颜色转为绿色；所述第二图形区域中图案的形状与色彩随着观察角度的改变而改变；绕中心法线方向转动驾驶证，观察第三图形区域，当入射光线方向平行于散斑取向方向时，第三图形区域为透明色；当入射光线方向垂直于散斑取向方向时，第三图形区域为乳白色；符合上述特征，则认定该驾驶证为真；否则认定该驾驶证为假。

进一步的技术方案，对所述第二图形区域，当用40#以上的显微镜观察光点时，光点的形状随着线条外轮廓的改变而变化，线条轮廓具有光滑性时，该驾驶证为真；否则为假。

由于上述方案的应用，本发明作为一种公共证件视读防伪方案，与现有视读识别方案相比，具有下列优点：

1、本发明的防伪结构由于对微结构的参数的特定选择，获得了具有动态效果的衍射复合色，与传统彩虹色相比，视觉特征显著，易于识别。

2、采用具有双通道视角的相互正交的两组图形，衍射波长选择再现光波颜色相互转换，对入射光方向有特定要求(镜面反射条件)，从而使得图像的特征颜色应在特定视角下识别，具有防伪特征。

3、具有不同视觉特征的微结构在亚微米量级，采用电子束光刻或激光光刻技术制作而成，需要对微结构的槽深等诸多参数进行精确控制，方可达到所述效果，其制作手段先进，工艺难度高，安全性高。

附图说明

图1是实施例一中双通道微结构的取向示意图；

图2是与图1的双通道微结构正交的另一取向示意图；

图3是光学可变图形图，点型随线条的轮廓自动变化，光点内具有干涉条纹；

图4是具有条形微结构散斑构成的图形；

图5是由三种不同特性的微结构图形组合图；

图6是具有波长选择特性的亚微米结构示意图；

图7是透明填充介质厚度下，微纳结构光栅槽深与选择波长曲线图；

图8是入射光垂直于光栅栅线时的观察示意图；

图9是入射光平行于光栅栅线时的观察示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：一种用于驾驶证的防伪结构，在卡证本体的塑封薄膜上，由亚波长结构光栅微结构构成标识图案，所述标识图案至少包括三种图形区域，第一图形区域中含有两种图形互补的、微结构结构的取向相互正交排列的图形，构成双变色视觉通道，两种图形区域相互不重叠，参见附图1的菱形图案中的正方形22和其它部分21，图2是正交的另一个方向的取向示意图；所述微结构结构的周期为300～450纳米，槽形深度为80～150纳米，在微结构结构上填充有透明高折射率介质层，所述介质折射率大于1.8。第一图形区域是由菱形和其中的正方形构成，寓意是“方正、规矩”，提示遵守交通规则。

第二图形区域由含有干涉条纹的光点构成，线条中的光点内的干涉条纹的取向不同，在不同视角下的各线条的亮度不同，产生光学可变的动态效果。干涉条纹的周期为0.8～1.2um，其构成的图案，是有中国特色的平安结，表达祝愿架乘者平安之意，也提醒安全第一。

第三图形区域由具有定向散射特性的微结构图形组成，构成所述微结构图形的光栅结构的线宽在0.25～10微米范围内随机变化，结构浮雕深度范围为0.15～0.35微米。该图形由“道路、车辆、和标志构成”，表达了证件的属性。

上述微结构，可以采用电子束或激光束光刻技术制作，所述高折射率介质采用真空镀膜技术制作。

上述技术方案中的微结构的制作的技术路线如下：

1)图形设计、图形中的微结构设计；

2)微结构光刻文件生成；

3)在光刻胶干板上进行图形微结构的电子束或激光束刻蚀，产生300nm～450nm的亚波长光栅结构；

4)在数码干涉光刻设备上进行点型可变的干涉图形光刻，该设备应具有光点形状自动调制功能，例如，采用数字微反射镜(Digital Micro-mirrorDevice，DMD)作为空间光调制器，保证每个光点的形状的按线条的外轮廓自动改变；

5)采用具有狭缝状衍射性能的二元光学元件作为分束器，产生数字化的具有条形散斑结构的光点，对光刻胶感板进行光刻，产生随机改变的条形散斑结构图形；

6)微结构图形的显影处理，产生浮雕结构；

7)后烘烤处理；

8)表面金属化；

9)精密电铸成镍版；

10)翻铸成工作版；

11)PET薄膜涂布信息层；

12)在信息层上用工作版进行微纳米压印；

13)在压印后的微结构上蒸镀高折射率镀层；

14)在镀层上涂布热熔胶；

15)分切包装。

上述技术方案中，所述具有波长选择特性的微纳周期光栅结构，是指具有亚微米结构的光栅填充高折射率介质后的产物，具有薄膜晶体特性，这种微纳周期光栅结构对白光入射时，仅对镜面反射的、白光(从紫色到红色)中某一窄带光波段形成选择反射衍射。所述微纳周期光栅结构包括基层、光栅结构和介质填充层。

参见附图6，下部61是类似PET基材(折射率n2)上压印的具有矩形槽型的光栅结构，上部62是具有高光学折射率的介质层，根据严格耦合波理论(Rigorous Couple Wave，RCW)，由于TM偏振和TE偏振推导过程相似，只给出TE偏振下的情况，即电场矢量垂直于入射面而平行于光栅刻槽方向的偏振下的0级(镜面反射)反射衍射波的衍射效率：

${\mathrm{DE}}_{\mathrm{ri}}={\left|R_i\right|}^2\mathrm{Re}\left(\frac{k_{0,\mathrm{zi}}}{k_0{n}_0\cos \mathrm{\θ}}\right)---\left(1\right)$

衍射(反射)光波的波长与光栅结构的条纹间距T、入射光在光栅峰值面上的投影与栅线面的夹角θ、填充介质的厚度d₁(见附图1)、填充介质折射率n₁、光栅结构槽深d₂等参数有关。

附图7为反射衍射的波长选择性位置与光栅周期的对应关系曲线。在基材PET上形成的光栅槽深d₂范围80nm-150nm，填充的介质层厚度为d₂+20nm，T＝300nm-450nm时，入射在图形上白光的反射衍射光波峰值选择曲线出处于可见光范围内，便于视读识别。

为了增加可视读识别性，还应用可变亮度的乳白色效果，所述具有波长复合特性的微结构是根据二元光学方法设计的具有定向衍射特性的散斑结构。该微结构位相角分布可表示为φ(u，v)，其衍射光场满足：

$F\left\{\exp \right[\mathrm{i\φ}(u,v)\left]\right\}=\mathrm{rect}\left(\frac{x}{2a}\right)\mathrm{rand}(x,y)---\left(2\right)$

再现的光场对入射光进行压缩，衍射后的各色光波叠加成狭缝分布，因此，表现出银白色，再现光路如附图8，9所示。微结构的定向排列方向可以进行设计，具有不同取向的具有不同的衍射方向，因此，基于该微结构的图像具有变色银效果。所述变色银微结构，线宽：0.25-10um，深度：0.15-0.35um。该微结构的详细光学特性与制作方法已在中国专利申请200610038417.2中作了详细描述。

具有波长选择特性的微纳光栅结构的反射衍射光呈窄带颜色，而具有波长复合特性的微结构的衍射光呈特殊的乳白色色。与激光全息图中的一级衍射彩虹色相比，本发明的颜色特征显著，极易分辨。同时，所述两种微结构是采用电子束光刻或激光光刻技术制作而成，且需要对微结构的槽深等诸多参数进行精确控制，方可达到所述效果，因此，该微结构制成技术先进，难度高，具有极高的安全性。

Claims (4)

1.一种用于驾驶证的防伪结构，在卡证本体的塑封薄膜上，设置有由微结构构成的标识图案，其特征在于：所述标识图案至少包括三种图形区域，第一图形区域由取向正交结构的亚波长结构光栅组成，构成单色效果的双视觉通道；第二图形区域由主体形状为正方形的光点构成，图形边缘的光点形状由图形外轮廓确定，具备光滑性，所述光点内设有干涉条纹；第三图形区域由条形散斑微结构构成，它对白光反射具有定向消色差效果。

2.根据权利要求1所述的用于驾驶证的防伪结构，其特征在于：所述第一图形区域中的亚波长结构光栅周期为300～450纳米，槽形深度为80～150纳米，在该微结构上填充有透明高折射率介质层，介质折射率大于1.8；所述第二图形区域中的干涉条纹结构周期为0.8～1.2微米；所述第三图形区域中的条形散斑微结构线宽在0.25～10微米范围内随机变化，结构浮雕深度范围为0.15～0.35微米。

3.权利要求1所述的用于驾驶证的防伪结构的识别方法，其特征在于：取待识别的卡证，使白光照射在所述第一图形区域上，在镜面反射方向观察，当入射光线垂直于其中一个图形区域中的亚波长光栅取向时，该区域图形呈绿色，微结构方向与其正交的另一个区域的图形呈蓝色；将驾驶证绕中心法线转动90°观察，前一个图形区域的颜色转为蓝色，后一个图形区域的颜色转为绿色；所述第二图形区域中图案的形状与色彩随着观察角度的改变而改变；绕中心法线方向转动驾驶证，观察第三图形区域，当入射光线方向平行于散斑取向方向时，第三图形区域为透明色；当入射光线方向垂直于散斑取向方向时，第三图形区域为乳白色；符合上述特征，则认定该驾驶证为真；否则认定该驾驶证为假。

4.根据权利要求3所述的用于驾驶证的防伪结构的识别方法，其特征在于：对所述第二图形区域，当用40#以上的显微镜观察光点时，光点的形状随着线条外轮廓的改变而变化，线条轮廓具有光滑性时，该驾驶证为真；否则为假。

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