TWI448991B - 標記與識別或鑑定一項目的方法 - Google Patents

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Description

標記與識別或鑑定一項目的方法
本發明的領域為標記與識別文件或項目。其係關於一種用以提供一具有一獨特、個別標記的文件或項目；一種識別該經標記文件或項目的方法與裝置；以及使用圓形極化粒子來產生一獨特、個別標記。
在有價文件證明或身分控制的領域中，經常會需要在大量雷同的項目中確認一個別文件或項目，也就是，識別該項目。識別係確認某物或某人為一特定個體。有時候，僅需要證明該物體的真實性(genuineness)，也就是，鑑定(authentication)。鑑定係建立或確定某物或某人屬於一特定級別。請注意，倘若身分經過查證，該項目便為真品。反之，則並非係真品。
本技術中已經有人提出用於識別或鑑定文件或項目的數種不同解決方案。特別有興趣的係，利用該文件或項目的一隨機特徵作為一個別化元素(individualizing element)的方法。此處的隨機特徵可能原本就存在於該文件或項目之上或之中，或者被刻意加入該文件或項目之中。
專利案US 4,661,983、WO 94/29817A1、US 4,677,435、FR 2765014B1、WO 96/03714A1、US 6,584,214說明使用一原本存在的隨機特徵以用於識別一個別文件或項目。該特徵係當作一可儲存在外部的簽章，並且可用來以視覺或 電子的方式鑑定該文件或項目。
專利案US 4,661,983、US 3,636,318、US 4,218,674、US 4,150,781、DE 2829778、EP 0 161 181、US 5,018,830、US 5,325,167、US 5,602,381、FR 2765014、WO 99/38128、WO 02/50790、WO 04/070667、WO 05/104008、WO 2005/008294、WO 2006/078220說明使用隨機的粒子分佈來鑑定或識別一個別項目。此處的粒子(舉例來說，顏料粒子、纖維、...等)可能係該項目的材料的固有部分，或者，它們亦可能係被故意添加至該項目的材料上，舉例來說，透過印刷油墨。
WO 05/104008揭示一種驗證一文件之真實性或身分的方法。其包含產生該物體上隨機分佈的標籤劑(taggant)粒子的分佈圖案的代表符，並且在該代表符至少部分匹配該物體上隨機分佈的標籤劑的分佈圖案的一預先記錄代表符時產生一匹配訊號。
專利案US 3,636,318、US 4,218,674、US 5,602,381、FR 2765014B1說明使用隨機的磁性粒子分佈來鑑定或識別一個別項目。
US 3,636,318揭示一種身分文件，其包括一精細分割鐵磁材料的隨機圖案。該文件之鑑定或識別的實施方式係藉由比較其特徵磁性簽章以及由發行機關先前所記錄且儲存在一資料庫之中的簽章。
US 4,218,674揭示一種用以驗證一具有隨機缺陷之物體之真實性或身分的方法與系統，該隨機缺陷較佳的係一 磁性粒子(例如磁性纖維)分佈。此處，該隨機缺陷會沿著該物體表面上一預設測量軌道被掃描，而所生成的訊號則會被儲存成一二進制碼的形式。為達鑑定或識別的目的，該已儲存二進制碼會與沿著該測量軌道之另一次掃描結果作比較。
US 5,602,381揭示經標記物體，以及用於檢查該等物體是否為真品的方法與設備。大量的磁性聚合物元素會於製造過程期間被併入該物體的一區域之中。鑑定或識別係藉由磁性掃描該區域來實施，而且所獲得的訊號係該個別物體特有的。該訊號會依照該等磁性聚合物元素的密度、尺寸、埋置深度、長度、以及配向而改變。
FR 2765014B1揭示一種用以鑑定或識別一印刷文件的方法，該印刷文件包括一具有隨機的磁性粒子分佈的磁性油墨。該文件上的粒子分佈會配合該文件來決定並且會被記錄在一資料庫之中。在用於檢查該文件之真實性的稍後步驟中，會再次決定該粒子分佈並且將其與事先記錄的分布作比較。倘若比較結果匹配的話，該文件便會被視為真品。
對於熟習本技術的人士來說，顯而易見地，鑑定一磁性粒子分佈(例如US 3,636,318、US 4,218,674、US 5,602,381、FR 2765014B1中所揭示者)需要在該鑑定裝置與要被鑑定的項目之間產生緊密接觸。不過，該項目與該鑑定裝置之間的該接觸可能很容易導致該項目的堵塞(jamming)，尤其是倘若要被鑑定的項目係由紙所製成並且 具有不良形狀的話。在接受紙鈔的ATM(自動櫃員機)或AVM(自動販賣機)的情況中，這會係一項非常特殊的缺點，因為可能會需要進行多次服務介入(service intervention)。
專利案US 5,325,167說明使用一隨機的調色劑粒子分佈來鑑定或識別一個別文件或項目。該文件或項目在一預設位置處的「微粒密封地點(grain seal site)」會在第一時間點處被掃描，而所獲得的資料則會被記錄在一資料庫之中。為在稍後的時間點處鑑定該文件或項目，會在對該「微粒密封地點」進行新掃描所獲得的資料與先前已儲存的基準資料之間進行比較。
調色劑粒子的尺寸非常小，其大小等級為10微米。在一雷射印刷文件中，於光學顯微鏡下可以在印刷區的外面看見單一隨機散佈的調色劑粒子。此等調色劑粒子之分佈(其代表一隨機排列且係每一個印刷項目特有的)可以用來識別該項目。不過，此種識別的實際施行方式(其需要用到一顯微鏡以及非常精確的定位)可能並不適用在實驗室外面。其亦無法明顯地瞭解在產業條件下可以如何達到實用的鑑定速度，因為其必須要找出且定位含有用以識別該項目之小型調色劑粒子獨特排列的顯微區域。該區域必須被選為小型區域，方能避免處理大量的粒子定位資料，其會降低和基準資料進行比較的速度，且因而會降低整個識別作業的速度。
專利案US 4,527,051、WO 02/50790、DE 2829778說明使用隨機的冷光粒子分佈來鑑定一個別項目。 US 4,527,051揭示一種安全文件(例如***或識別卡)，其具有由粗粒冷光顏料粒子之隨機分佈所形成的印刷線。該螢光線的位置係位於該卡片的簽名條(signing stripe)上。該簽名條及該已簽寫的姓名本身並不會發出冷光。在利用激發輻射照射該卡片時，該等個別的冷光粒子便會發出它們的特徵響應輻射。該等冷光粒子沿著該條線的位置以及該冷光在與持卡人簽章之相交點處的中斷情形會產生一獨特的訊號圖案，該訊號圖案可由一機器來讀取並且儲存成該卡片之真實性的證明樣張(proof)。
根據US 4,527,051的敎示內容，該等冷光顏料粒子必須為粗粒，俾使每一個粒子均會提供一清楚且明亮的冷光訊號，用來決定該粒子分佈。由於它們過大的三維尺寸的關係，該些冷光粒子(它們具有約略圓形的形狀)並無法用在最常用的印刷製程(例如膠版印刷、凸版攝製印刷、以及柔版印刷)之中。這係以冷光粒子分佈為主之先前技術的第一項缺點。
再者，激發光必須具有高強度，方能產生夠強的冷光響應，用以縮短用於獲取該冷光粒子分佈之清楚影像所花費的時間。由於冷光能量轉換過程的固有低效率的關係，冷光訊號通常非常微弱，這係高速鑑定(如在紙鈔處理中經常需要者)的一項重大障礙。因此，在US 4,527,051中所揭示的方法與構件僅限於操作在低速至中速鑑定速度處，這係先前技術的另一項缺點。
WO 02/50790揭示一種安全標籤製造方法，該安全標 籤含有隨機分佈的粒子，該等粒子包含反射層及/或折射層。根據WO 02/50790，不僅會利用特殊位置處所出現的反射層及/或折射層，還會利用每一個個別反射粒子的配向。該等反射粒子非常小而所生成的光學隨機圖案會非常複雜，從而會提供一防止物理重建之非常耐用的系統。接著便可以使用該圖案來為每一個物體產生一獨特的身分資訊。
WO 02/50790的鑑定/識別方法的缺點係在該標籤項目的識別區帶中存在大量的粒子，從而在該粒子分佈能夠與已儲存基準資料進行比較之前需要對原始資料實行特定種類的挑選(舉例來說，根據引證文件之圖2的影像增強處理)。另外，決定該等雪片(flake)之配向需要用到複雜的讀取設備；再者，該等雪片在塗料之中的該配向還可能會在機械或化學的影響下(弄皺(crumpling)、弄濕(wetting)、...等)而隨著時間改變。
儘管先前技術中已揭示許多方法、標記、鑑定設備及系統，其全部係使用隨機的粒子分佈作為文件或項目的識別手段；不過，卻沒有任何一者會產生大型應用。其理由如下：a)倘若使用磁性標記粒子的話，讀取裝置必須接觸該文件或項目，其可能會造成堵塞；b)小型的偵測面積，其難以在該文件或項目上被正確地找到與聚焦；c)倘若使用冷光標記的話，必須使用粗粒粒子，其難 以媲美常用的印刷技術；d)需要處理大量甚至過量的粒子位置資訊及粒子配向資訊，其會需要用到一重要的資料庫並且恰好實施搜尋演算法，或者必須實行事先篩選該等標記粒子的一部分；e)前面論點中一或多者的出現均會導致耗時的處理作業；f)該標記具有極低的機械性或化學性破壞抵抗性。
理想上，由一具有隨機的粒子分佈的標記所具現的一被刻意引入的隨機特徵以及對應的鑑定手段應該符合下面的必要條件：a)在該文件或項目以及該讀取裝置之間不能有任何的機械性接觸；b)必須要有足夠大的偵測面積，以允許容易局部化與聚焦；c)該標記必須要有強烈的訊號響應；d)必須相容於各種應用技術；e)所產生的位置資訊資料記錄的數量必須非常小；f)粒子必須很容易找到；g)必須具有很高的操作速度；h)該標記必須具有很高的耐用性/穩定性。
本發明克服先前技術的缺點，並且揭示一種標記方法、 一種標記、以及一種用於鑑定及/或識別一文件或項目的裝置，其中該標記會依賴於可輕易辨認的圓形極化粒子的隨機分佈；該等粒子會透過一印刷油墨或一塗佈合成物而被塗敷至該文件或項目。
明確地說，其會使用具有反射圓形極化光特性的標記粒子，配合對應的鑑定設備。這可輕易地分辨幾乎全部背景中的標記，即使背景具有顏色及/或具有反射性。根據本發明的標記可以適用在大部分的材料與基板上，例如紙張、塑膠、金屬、玻璃、印刷項目、...等。
值得注意的係，使用圓形極化粒子允許在一種以上的極化條件下來評估該標記，該等極化條件係選自無極化條件、左圓形極化條件、以及右圓形極化條件，其中極化條件選擇可套用至光源與標記之間、或是套用至標記與觀察者或觀察裝置之間、或是套用至前述兩者。合宜的係，該標記在不同極化條件下的至少兩個影像會彼此相減，用以形成一極化差異訊號，該極化差異訊號不再包括來自背景的貢獻，而僅代表該標記的去噪影像(neat image)。在本發明內文中特佳的係會形成在左圓形極化條件及右圓形極化條件下所取得之每一個影像的差異。因此，本發明係依賴於該等標記粒子對於左圓形極化光與右圓形極化光有不同的反射係數，也就是在無極化照射下來自該等標記粒子的反射光會具有至少一圓形極化分量。
所選定的標記粒子為平坦的雪片(flake)，其一方面具有顯著的二維尺寸(通常為50微米甚至更大)，所以很容易 達到偵測的目的，且同時不會因載有該標記的文件或項目之摩擦、磨耗、或皺折的關係而容易遺失；且其另一方面具有很小的厚度(通常約為5微米)，這使得它們可媲美常用的印刷製程。
在本發明的一重要觀點中，該等標記粒子會被塗敷成低表面密度，也就是，因而會導致在該標記區域中出現中等數量的粒子，以便將用以代表該標記的資料集限制在可於既有處理設備中被輕易處理及儲存並且具有足夠速度的大小處。
在本發明的另一項觀點中，該標記區域具有非常大、非顯微的尺寸，用以幫助在該文件或項目上對其進行局部化與聚焦。
本發明的第一項目的係提供一種藉助於圓形極化粒子之隨機分佈來鑑定或識別一項目的方法，該圓形極化粒子之隨機分佈係被設置在該文件或項目的表面上並且會構成一標記。
本發明的第二項目的係提供一種安全文件或項目，其具有一包括圓形極化粒子之隨機分佈的區域，該區域可以非接觸的方式被光學鑑定。
進一步的目的係提供一種讀取裝置，其能夠鑑定/識別該文件或項目上的該粒子分佈。
本發明還包括：一種油墨或塗佈合成物，其包括圓形極化粒子，用以實施該標記；一層疊或擠壓膜，其包括一合宜濃度的圓形極化粒子；以及一種文件或項目，其上印 刷著或塗佈著該油墨或塗佈合成物，或是載有該層疊或擠壓膜。
根據本發明，該等圓形極化粒子較佳的係會被具現為膽固醇液晶聚合物(CLCP)雪片。此等聚合物會反射一圓形極化光分量；其意謂著在一既定的波長範圍內，具有一既定圓形極化狀態(左手系或右手系，端視該聚合物而定)的光會被優先反射。
膽固醇液晶聚合物的分子有序性(molecular order)形式為螺旋排列的分子堆疊。此種有序性係在該材料之折射率的週期性空間調變的起點處，其接著便會導致光的既定波長與極化的選擇性透射/反射。該CLCP中螺旋分子排列的特殊情況會導致被反射光會被圓形極化，左手或右手，端視該分子螺旋堆疊的旋轉而定
因此，一種包括圓形極化粒子之隨機分佈的標記(例如可透過含有CLCP雪片之塗佈合成物而被塗敷至一文件或項目者)會提供該文件或項目一獨特的光學簽章，其經由其之特定的圓形極化光反射而為可偵測與可區分。該等粒子(其會隨機地出現在該油墨之中)還會出現在該印刷文件或項目上的隨機位置與配向中。該標記(其幾乎係透明的，但卻可經由其極化效應而與背景作區分)可以使用在所有種類文件或物品之所有種類的鑑定應用、識別應用、跟蹤(track)應用、以及追蹤(trace)應用之中。
根據本發明用於標記以及識別或鑑定一項目的方法包括下面步驟：a)讓一項目(例如紙鈔、證件、ID文件、塑膠卡片、郵票、貼紙、包裝、物品、...等)具備隨機的粒子分佈，該等粒子會被選為膽固醇液晶聚合物(CLCP)雪片；b)使用一包括照射構件與光學偵測構件的讀取裝置在第一時間點處記錄與儲存代表該隨機的雪片分佈的資料；c)如同步驟b)中使用一讀取裝置及代表該隨機粒子分佈的該已儲存資料而在後面時間點處識別或鑑定該經標記項目。步驟b)與c)的讀取裝置並未必相同，亦不需要為相同類型。
「讀取裝置」一詞代表的係一種能夠識別或鑑定一根據本發明被標記的文件或項目的裝置。除此之外，該讀取裝置可能還具有其它功能，例如讀取條碼的功能、拍照的功能、...等。明確地說，該讀取裝置可能係一經修正的條碼讀取機、附有相機的行動電話、光學掃描器、...等。
該方法的特徵為，該CLCP雪片會反射一圓形極化光分量，較佳的係在選自紫外光、可見光、以及紅外光電磁頻譜的至少一頻譜區域中(也就是，介於300nm與2500nm之間)，且該讀取裝置會利用圓形極化而藉由形成一圓形極化差異影像來分辨該等雪片與背景。
該圓形極化的利用方式可能如同WO 2004/11273 A2、A3中所揭示者。因此，每一個影像均會分別經由該隨機粒子分佈的一左圓形極化濾波器與一右圓形極化濾波器被記錄，而依此所獲得的「右手系」影像與「左手系」影像之間的差異影像則會以逐個像素為基礎的方式來形成。值得 注意的係，這顯著地消除不會反射圓形極化光的所有影像分量。
參考表I，對一給定波長來說，在一全吸收背景上，來自一具有反射係數FR 的右極化雪片的被偵測光強度可以量化如下：a)以強度IL 的左極化光來照射：
b)以強度IR 的右極化光來照射：
c)以強度I的無極化光來照射：
對於其中背景並非全反射的情況來說，強度會如表1中所給定的。
倘若一CLCP雪片係位於一會均等反射右手圓形極化光分量與左手圓形極化光分量的背景之中的話，那麼當形成強度R－L時，背景的貢獻便會被扣除，並且因而會從後面的訊號處理步驟中被消除，從而可單獨集中在該等標記粒子上。
為以有意義的方式來扣除彼此的左手影像與右手影 像，該等影像必須先被縮放並且彼此對齊。這意謂著，對應影像元素的個別像素必須被匹配。這可能係一非常繁瑣或不繁瑣的工作，端視既有的個別影像失真而定。顯見的係，理想的情況為左手影像與右手影像兩者係在相同的距離處、相同的角度下、並且經由相同的相機與光學元件被記錄。值得注意的係，於此情況中便不需要進行影像縮放或對齊。
熟習本技術的人士便會明白，可以不同的方式取得該標記在左手圓形極化及右手圓形極化下的必要影像，不過，於每一個該等方式中，該讀取裝置必須具有至少一圓形極化濾波器。較佳的係，該讀取裝置具有一右圓形極化濾波器與一左圓形極化濾波器：a)使用兩部相機，分別配備一右手圓形極化濾波器與一左手圓形極化濾波器，用以取得在相同的距離處及相同的視角下所攝得的兩個「平行」影像，可以使用單一光學元件結合一射束分離器；b)使用具有射束分離以及左手極化與右手極化選擇構件的單一相機，用以產生一對應於該項目之左手極化視圖與右手極化視圖的分離影像，此作法特別適用於低成本設備；c)使用單一相機結合一電光濾波器，如DE 102 11 310中所揭示者，其允許交替選擇右手圓形極化與左手圓形極化；d)使用左手圓形極化照射構件與右手圓形極化照射構 件。
在作法c)中，該等左手影像與右手影像會依序被獲取，其和作法a)或b)同樣會耗費兩倍的獲取時間；不過其優點係，該等右手圓形極化影像與左手圓形極化影像的像素會完全符合，從而避免進行耗時的影像匹配演算法。使用單一相機亦讓此作法適用於低成本設備中。
於實施例d)中，使用一不具有圓形極化濾波器的相機，並且該標記會被左手圓形極化光與右手圓形極化光依序照射，且對應的左手影像資料與右手影像資料會被依序記錄。如同實施例c)的情況，實施例d)同樣具有該等左手圓形極化影像與右手圓形極化影像的像素會完全符合的優點，從而避免進行耗時的影像匹配演算法。使用單一相機亦讓此作法適用於低成本設備中。
利用右手圓形極化光與左手圓形極化光來依序照射亦可以結合上面所給定的實施例a)至c)。
該等左手圓形極化光與右手圓形極化光可以兩種方式取得：利用分別具有一左手圓形極化濾波器與一右手圓形極化濾波器的兩個依序照射光源；或是利用單一光源，其配備一電光濾波器以用於交替選擇左手圓形極化與右手圓形極化。
再者，該等光源還可能係為頻譜選擇性的光源，例如發光二極體(LED)或雷射二極體(LD)。該圓形極化濾波器亦可結合彩色濾波器。
用於影像獲取的影像感測器裝置可能係熟習本技術的 人士已知的CMOS或CCD類型的單色影像感測器或是彩色影像感測器。以矽為基礎之單色影像感測器會受到超過可見光領域的波長範圍(其係從350nm以下至約1,100nm)的影響。進一步言之，就它們在可見光範圍(400nm至700nm)中之用途而言，此等影像感測器亦可用來在獲取紫外光(UV)範圍(波長在400nm以下)中的影像，以及紅外光(IR)範圍(波長在700nm以上)中的影像。由其它半導體(例如鍺(Ge)或砷化銦鎵(InGaAs))製成的影像感測器則可在遠光學紅外光範圍(波長高達2,500nm)中進行成像。
用以獲取該影像的相機或影像感測器以及光源可能會進一步配備光學濾波器(下文中稱為「彩色濾波器」)，用以選擇一讓該標記會反射圓形極化輻射的頻譜範圍。於一較佳的實施例中，該鑑定裝置具有至少一帶通、長通、或是短通類型的彩色濾波器，其可能係一彩色玻璃或是一干涉濾波器，導通區域為其中該濾波器對於電磁輻射至少部分為透明的波長區域。
該等膽固醇液晶聚合物(CLCP)雪片在紫外光(400nm以下)、可見光(400nm至700nm)、或是紅外光(700nm至2,500nm)電磁頻譜中的至少一者之中具有至少一頻譜反射頻帶。該頻譜反射頻帶可能係窄頻帶(半波長在50nm以下)或是寬頻帶(半波長在50nm甚至更大)類型。於該頻譜反射頻帶內被該CLCP雪片反射的光會優先被圓形極化，也就是，會被左手圓形極化或是被右手圓形極化。
圓形極化係一種電磁輻射(例如光)傳導模式，其中， 電場向量描述一隨著時間前進的圓形。因此，該電向量係描述一沿著波傳導方向的螺旋體。圓形極化可以根據該電場向量的旋轉而被稱為左手系或右手系。
於另一較佳實施例中，該CLCP雪片在紫外光、可見光、以及紅外光電磁頻譜中的至少一者之中具有至少兩個頻譜反射頻帶。具有此特性的雪片會具有一多層結構並且已揭示在相同申請人的共同待審申請案EP06116141.0之中，本文以引用的方式將其併入。明確地說，雪片可被製成其中每一個頻譜反射頻帶會被單獨左手圓形極化或右手圓形極化。舉例來說，一在450nm與650nm處具有兩個窄頻譜反射頻帶的CLCP雪片會具有下面四種不同可能「極化特點(polarization flavor)」中其中一者，值得注意的係它們為：450(右)－650(右)、450(右)－650(左)、450(左)－650(右)、450(左)－650(左)。除了頻譜反射與被反射光的極化之外，該雪片亦可能被製成具有進一步特性，例如光度、磁特性、...等。
偵測面積(也就是，可於該區域之中利用該標記來識別或鑑定該項目)的尺寸可能小於該標記本身。可輕易辨認的圓形極化粒子的隨機分佈較佳的係會被運用在一至少為1mm2 的偵測面積之中，較佳的係至少為25mm2 ，更佳的係至少為100mm2 。選擇一巨型偵測面積會在其中速度非常重要的產業應用中來簡化該標記的局部化與讀取。
不過，當可輕易地識別該偵測面積時(舉例來說，藉由出現在該標記上的其它圖形元素)，該區域亦可能小至一平 方mm甚至更小。同樣地，該偵測面積亦可能大至該物體的整個可見表面。和偵測面積有關必須要解決的兩個技術性問題係a)快速地找出且明確地劃定該相關區域，以及b)可靠地讀取它的內容。舉例來說，依賴於表示且劃定該偵測面積的另一個可見或可偵測的特徵圖案便可解決第一項問題；使用根據本發明的圓形極化標記粒子則會解決第二項問題。
即使其中僅有少數的隨機CLCP雪片出現在一標記之中，該等雪片在一第一標記之中的位置要匹配該等雪片在第二標記之中的位置之機會仍然係非常低。只要有約二十個CLCP雪片便足以產生一實際上無法重複的獨特簽章，且同時，要儲存的體積亦非常小。探討一被數位化成32x32個欄位的偵測面積的情況，也就是，總共有1024個欄位。每一個粒子均歸屬於(其能夠佔有)該些欄位中其中一者，並且因而可表示成一由1024＝103 個字元所組成的字母系統中的其中一個字母；其具有20個粒子，因此，可能的組合數量大小約為1023 個！另一方面，熟習本技術的人士還會非常清楚，若可用的資料儲存體及處理能力許可的話，亦可以使用更多數量的數位化欄位及更多數量的雪片來改良該標記的阻力。
或者，可以將32x32個欄位的區域表示成由各為32位元的32個數位數值所組成的陣列。倘若一欄位會被至少一雪片佔有的話，那麼，該對應數值的對應位元便為1，否則便為0。
該隨機分佈包括位於該偵測面積內介於3個與1000個之間的雪片，較佳的係介於10個與300個之間的雪片，更佳的係介於30個與100個之間的雪片。藉由在該被塗敷材料中採用合宜的雪片濃度便可以針對一給定的塗敷過程來輕易地設定每個區域的合宜雪片數量。倘若係藉由網版印刷來塗敷該標記的話，那麼，該網版印刷油墨中約1%的雪片濃度大小通常會適合用來在該被印刷文件上產生每個區域的必要雪片數量。
較佳的係，藉由於一已完成的項目上塗敷一塗佈合成物或是貼附一金屬箔在該項目的外表面上以產生該隨機的粒子分佈。舉例來說，該塗料可能係一保護亮光漆，其包括必要數量的CLCP雪片作為額外的成分。假定該等CLCP雪片具有高透明度，此標記幾乎無法讓無任何輔助的眼睛看見，但是使用該等CLCP雪片所呈現的特定極化效應且於必要時結合一光學彩色濾波器卻可非常清楚。
不過，該等CLCP雪片實際上可藉由下面任一塗敷技術來塗敷：i)利用一液態塗佈合成物、利用一糊狀塗佈合成物、或是利用一固態(明確地說，係一可熱熔化粉末)塗佈合成物(舉例來說，用於雷射印表機與複印機的調色劑)、或是藉由燙金法(bronzing)來塗佈或印刷該項目或其一部分；或是，ii)藉由於該項目貼附一貼紙、一層疊片、一薄膜、一轉移金屬箔、或是先前經過上面i)處理過的任何可轉移物體。因此，該項目可能包括或者本身便係一貼紙、一層疊片、一薄膜、一轉移金屬箔、或是包括該隨機CLCP 雪片分佈的任何可轉移物體。
不過，其必須確保該等雪片會殘存在該經印刷的文件或項目上，以為允許進行它們後面的鑑定/識別。倘若進行最終的上方亮光漆塗佈(over－varnishing)或是上方層疊(over－laminating)步驟的話(如在紙鈔、卡片、或ID文件中一般)，那麼該等粒子便可被視為牢牢地固定至該文件或項目，而與它們如何被塗敷至該文件或項目的方式無關。
較佳的粒子係在EP06116141.0及相關專利文件中所述之類型的雪片。可用於實行本發明的CLCP顏料則揭示在EP 1 213 338 B1、EP 0 685 749 B1、DE 199 22 158 A1、EP 0 601 483 A1、DE 44 18 490 A1、EP 0 887 398 B1、乙及WO2006/063926之中。亦可參考US 5,211,877、參考US 5,362,315、以及參考US 6,423,246。此等粒子厚度的大小為1至10微米而雪片尺寸的大小為10至100微米，並且係藉由搗碎對應的液晶聚合物前軀體薄膜而獲得的。用於本發明中的較佳雪片的厚度範圍為1至10微米，而平均雪片尺寸範圍為20至100微米。
該等雪片較佳的係透過一塗佈合成物而被塗敷至該文件或項目。這隱喻著合宜數量的雪片會被混合至一塗佈合成物之中，其包括至少一黏結劑作為額外組成。該黏結劑中的合宜雪片濃度範圍係重量百分比介於0.01%與20%之間；較佳的係重量百分比介於0.1%與3%之間；最佳的係濃度範圍係重量百分比介於0.2%與1%之間。該黏結劑可能包括額外的組成，明確地說，可能包括填充劑與添加劑， 以及著色劑與其它油墨安全元素。
該標記的較佳雪片密度為每平方毫米不高於100個雪片，較佳的係不高於35個雪片；最佳的係每平方毫米不高於7個雪片。
該標記可能進一步由不同類型的粒子所組成。其還進一步可能將由具有該密度之該等既定圓形極化雪片所代表的一標記隱藏在更大數量的其它顏料粒子內；後者會具有相同或不同的性質並且具有相同或不同的顏色。明確地說，由一圓形極化之少量膽固醇液晶顏料雪片所代表的一標記可能會被隱藏在相反圓形極化之大量膽固醇液晶顏料雪片之中。
因此，適用於本發明實施例的印刷油墨或塗佈合成物必須至少包括該亮光漆成分(黏結劑)及該等標記(CLCP)雪片。視情況，還可能存在顏料、染料、補充劑、添加劑、光起始劑、...等。
其上可塗佈該等CLCP雪片的基板可能係由相容於該印刷油墨或亮光漆的任何材料所製成；較佳的係，該基板係一紙張、硬紙板、塑膠、或是金屬。亦可塗佈編織材料與毛氈。再者，該基板可能係黑色、白色、彩色及/或具有反射性。雖然黑色的基板會提供最佳的對比以感知該CLCP雪片反射；不過即使背景並非為黑色，該等雪片的極化特性仍允許區分該等雪片與背景。該基板可能還含有戳記，例如文字、或是條碼或矩陣碼。
熟習本技術的人士便會明白，含有該等CLCP雪片的 塗料上可能會套印著(overprint)或塗佈著戳記，例如文字、或是條碼或矩陣碼，可預見的係，該等雪片中至少一部分仍維持可偵測以進行鑑定。
該塗佈方法較佳的係選自常用的大面積印刷技術之間，例如凹版印刷、柔版印刷、以及網版印刷。該黏結劑在塗佈之後的硬化會確保該等標記粒子被固定在正確的地方並且牢牢地固定在該處。這使用個別粒子的隨機分佈作為一標記與識別手段來說非常重要，方能在該項目的正常使用條件下提供一堅韌、耐用、以及穩定的識別符。
於利用「凹版印刷」來塗敷該標記的情況中，「凹版」印刷版材中杯體的事先配置圖案可充當油墨滴沉積場所的一「自然」數位陣列。每一個此類小滴均可能含有至少一雪片(於此情況中，該陣列元素的數位數值會被指派為「1」)或是沒有任何雪片(於此情況中，該陣列元素的數位數值會被指派為「0」)。該等雪片之位置資訊的此「自然」數位化作法可幫助讀取該標記，用於以簡單直接且快速的方式正確地定位該讀取標記。一陣列元素被一或多個顏料雪片佔據的機率與該印刷油墨中雪片的濃度具有一函數關係。可以使用「凹版印刷」以外的其它印刷製程達到以一事先配置圖案來沉積油墨小滴的相同效果，值得注意的係，利用柔版印刷或噴墨印刷。
此類標記可以高度抵抗其環境的影響，因為一旦被固定之後，該等粒子便不太可能會改變它們的位置。倘若它們非常大的話，它們亦不可能會因摩擦或磨耗的關係而遺 失。於使用高密度雪片的情況中(例如代表一被印刷特徵圖案之劃定區域上方之完全表面涵蓋的密度，舉例來說，使用含有CLCP雪片顏料重量百分比約20%的網版印刷便可達成此目的)，其優點係選擇既有全部數量雪片中的一子集，用以讓該隨機分佈的代表資料保持在可處理極限內。接著，便會根據一預定整體準則(例如位置、配向、或是圖形設計)於一更大量的總數之間選擇數個雪片來取得該隨機分佈的該代表資料。
舉例來說，該位置準則可被設計成僅考慮該被印刷特徵圖案之界線中被隔離粒子的位置，並且忽略該被印刷特徵圖案內已堆積粒子的位置。
或者，可以使用一被印刷背景的特定細微細節作為基準點，用以合宜地局部化該等雪片。
舉例來說，該配向準則可以使用特定角度限制下的照射與觀察而藉由利用該粒子的反射特性來設計。僅有在該等條件下將來自該光源的光反射至該偵測器的粒子才會被考慮，而在該等條件下不會反射光的粒子則會被忽略。熟習本技術的人士便會明白，該經標記項目相對於照射源與偵測器的旋轉或傾斜會將另一粒子子集置入各種反射條件中；所以，此類型選擇的可使用性會高度相依於原始選定讀取條件的精確再生性。
該圖形設計準則可以藉由利用該粒子的顏色或顏色偏移特性來設計。舉例來說，一被印刷特徵圖案之劃定區域上方的完全表面涵蓋可以使用不同類型粒子之混合來實 現。基於前述，可以分開或共同使用一或多種既定類型來推知該隨機分佈的該代表資料。此處係依據一事先決定的光學特性來選擇該等粒子屬於一既定類型。
對該標記方法來說，進一步言之，本發明還包括一種載有一根據上面所述之標記的文件或項目。明確地說：一種於至少一區域中標記著一隨機CLCP雪片分佈的文件或項目，其特徵在於該等CLCP雪片會反射一圓形極化光分量。
一種以上面方式來標記的文件或項目，其中該等CLCP雪片在紫外光、可見光、以及紅外光電磁頻譜中的至少一者之中具有至少一頻譜反射頻帶。
一種以上面方式來標記的文件或項目，其中該等CLCP雪片在紫外光、可見光、以及紅外光電磁頻譜中的至少一者之中具有至少兩個頻譜反射頻帶。
一種以上面方式來標記的文件或項目，其中每一個頻譜反射頻帶會個別被左手圓形極化或右手圓形極化。
一種以上面方式來標記的文件或項目，其中該隨機分佈會產生在至少1mm2 的面積之中，較佳的係至少為25mm2 ，更佳的係至少為100mm2 。
一種以上面方式來標記的文件或項目，其中該隨機的CLCP雪片分佈會被塗敷在事先存在的戳記上方。
一種以上面方式來標記的文件或項目，其中該隨機分佈包括介於3個與1000個之間的雪片，較佳的係介於10個與300個之間的雪片，更佳的係介於30個與100個之 間的雪片。
進一步言之，本發明還包括使用膽固醇液晶顏料(CLCP)雪片以一隨機的粒子分佈來標記一文件或項目，用以利用一鑑定裝置來進行鑑定/識別，其特徵在於該等CLCP雪片會反射一圓形極化光分量，且該鑑定裝置會利用圓形極化藉由形成一圓形極化差異影像來分辨該標記的該等雪片與背景。
該等CLCP雪片在紫外光、可見光、以及紅外光電磁頻譜中的至少一者之中具有至少一頻譜反射頻帶。
或者，該等CLCP雪片在紫外光、可見光、以及紅外光電磁頻譜中的至少一者之中具有至少兩個頻譜反射頻帶。
該等CLCP雪片可能進一步會讓每一個頻譜反射頻帶個別被左手圓形極化或右手圓形極化。
本發明的進一步觀點係使用上面所述的CLCP雪片，其中該隨機分佈會產生或運用在至少1mm2 的偵測面積之中，較佳的係至少為25mm2 ，更佳的係至少為100mm2 。
本發明的進一步觀點係使用上面所述的CLCP雪片，其中該隨機分佈包括介於3個與1000個之間的雪片，較佳的係介於10個與300個之間的雪片，更佳的係介於30個與100個之間的雪片。
根據本發明用於鑑定一項目的塗佈合成物中CLCP雪片之濃度較佳的係重量百分比介於0.01%至20%之間；更佳的係重量百分比介於0.1%至3%之間；最佳的係重量百 分比介於0.2%至1%之間。
本發明進一步包括一種用於識別或鑑定一具有一含有隨機分佈粒子之標記的項目的裝置，該裝置包括照射構件與光學偵測構件，其特徵為用於偵測與分析圓形極化光的構件以及用於形成一圓形極化差異影像的構件。
根據本發明的裝置可能具有至少一圓形極化濾波器，較佳的係具有一右圓形極化濾波器與一左圓形極化濾波器。
根據本發明的裝置可能進一步包括至少一彩色濾波器。
該裝置包括至少一電子影像感測器，其係選自由單色影像感測器及彩色影像感測器所組成的群之中；該影像感測器可能進一步選自由CMOS影像感測器及CCD影像感測器所組成的群之中。該裝置可被整合至一實施其它功能的裝置之中，舉例來說，具現為一附有相機的行動電話。該裝置可能進一步包括一影像分離稜鏡及兩個圓形極化濾波器。
較佳的光學偵測構件包括一根據圖4的精簡且小型的稜鏡(1)。該稜鏡會被具現為用以輕易地適配於一現有的成像裝置(舉例來說，相機或行動電話)(2)，而不需要對該成像裝置(圖5)進行重大修正。
該稜鏡(1、1’)可能包括可倒置的固定構件(3)，其可被具現為一磁性固定元件、一螺絲、...等，用以讓該稜鏡被固定在該成像裝置的透鏡前面。
參考圖4a、圖4b，稜鏡(1)較佳的係一等腰稜鏡，其脊角(Φ)的範圍係從140°至170°。該稜鏡可能係一單件式的光學合宜材料(玻璃、塑膠)，其折射率n的範圍係從1.3至1.9。或者，該稜鏡可能包括兩個矩形的半稜鏡(1、1’)，它們會被接合在一起用以形成單一稜鏡(圖4b、4c)。
該讀取裝置包括結合一透鏡(圖4a的3)的稜鏡(1)以及一電子影像感測器。該透鏡可能係已出現在相機、行動電話、...等之中的透鏡。該稜鏡的功能係將標記(I)的影像複製成兩個完全相同的影像(圖4a的I1、I2)，它們會被透鏡(3)成像在影像感測器晶片(2)之上。該影像感測器晶片(2)(其可能係一CCD元件或是一CMOS元件)會同時傳送該標記(I)之分別對應於兩種極化中每一者的兩個影像。
為達成此目的，該稜鏡(1)包括兩個極化濾波器(4、4’)，它們會分別透射左手(4)圓形極化光以及右手圓形極化光。該等極化濾波器可能會被設置在該稜鏡之頂端(脊部)的兩面上(圖4b)。或者，該等濾波器(4、4’)可能會被設置在該稜鏡之底部(基部)(圖4c)。
除此之外，該等極化濾波器(4、4’)還可能會結合彩色濾波器，用以選擇性透射特定的波長範圍。
其它類型的稜鏡以及用以分析影像中之圓形極化狀態的其它方法與裝置係熟習本技術的人士所熟知，並且可以在根據本發明所需要的功能中取代上面所述的稜鏡與濾波器。
明確地說，該稜鏡與該透鏡的個別功能可一起被整合 在單一裝置之中，用以形成一雙透鏡或是一雙菲涅耳透鏡；該雙透鏡的個別部分可見光能具備右手圓形極化濾波器及左手圓形極化濾波器。
特佳的係包括一具備右手圓形極化濾波器及左手圓形極化濾波器之雙菲涅耳透鏡的實施例，因為其非常廉價並且可被建構成單一、平坦的塑膠材料薄板。
該影像資料亦可藉助於一配備一巨型物鏡與該影像分離光學元件的數位相機而被記錄。有利的係可以使用根據圖8的光擴散白色圓屋體，其會經由一孔洞來視覺接取該樣本且其包括全向性照射構件。
配合該讀取裝置所使用的一較佳照射構件包括一環狀光源，其可被具現為一白色或彩色LED輪，且其係用來照射該白色圓屋體。接著，該圓屋體會將光擴散至該樣本上，用以提供基本上可以在該相機的影像中看見出現在該標記之中所有CLCP雪片的情況。擴散照射源係熟習本技術的人士已知的並且可從各製造商(西門子(Siemens)、先進照明(Advanced illumination)、CCS、...等)處購得。於一替代實施例中，有利的係可以使用彩色照射來改良該等CLCP粒子與背景之間的對比。
於根據本發明的另一實施例中，該讀取裝置的照射構件並不會完全擴散。使用至少部分有向性照射會允許僅選擇滿足所選定照射角度與偵測角度之組合的特定反射條件之部分粒子。
針對該基板平面之一簡單正交照射與偵測配置(直射 光、正交視圖)允許僅偵測(也就是，僅選擇)那些被配向在該基板之平面中為20°甚至更小角度內的CLCP雪片。
於一對應的實施例中，在一文件或項目上的一標記的影像資料捕捉係利用一配備一巨型物鏡與一稜鏡的簡單相機來實施，該稜鏡的兩個脊面各具有一左手極化濾波器及一右手極化濾波器。照射係由一來自該相機之方向的光源(舉例來說，一閃光)而實施。於此情況中，僅有一部分的CLCP雪片會將光反射朝著該相機並且出現在該影像之中。因此，藉由該讀取裝置的有向性照射構件便會實施CLCP雪片之篩選。
亦可以使用一連串(k＝1..N)的有向性光源(每次會開啟它們之中其中一者)來拍攝相同粒子排列的一連串(k＝1..N)對應影像。該等影像接著可以在每一個像素i、j的強度為I(i,j)＝Max(I_1(I,j)、I_2(I,j)、...I_N(I,j))的前提下被結合成單一影像。在該序列的每一個步驟中，每次亦可能會開啟一個以上的有向性光源。
該裝置可能進一步包括藉由圓形極化光來照射該文件或項目的照射構件。於一第一實施例中，存在一用於右手圓形極化光及用於左手圓形極化光的分離光源；該等光源會被交替地開啟與關閉。於一第二實施例中則係使用具有一電光濾波器的單一、獨特光源，如DE 102 11 310之中所揭示者，其允許交替選擇右圓形極化與左圓形極化。亦可能會提供一獨特的光源以及一用於左手圓形極化濾波器與右手圓形極化濾波器的機械切換。
該裝置可能進一步包括硬體與軟體，以便使其能夠實施資料處理運算，以及用以透過有線連接或無線資料鏈接或透過網際網路來轉移資訊。值得注意的係，獲取(捕捉)該影像；對彼此的左手影像與右手影像進行縮放、對齊、以及相減(匹配與影像處理)；以及詮釋該結果(鑑定或識別該標記)均會需要進行資料處理。倘若進行資料鏈接的話，該些運算中的一部分運算則可由一遠端電腦來實施。
本發明的進一步觀點係一種製造一用於鑑定一具有隨機CLCP雪片分佈之項目的鑑定裝置的方法，其特徵在於一影像分離光學元件會與一附有相機的行動電話組裝在一起，該影像分離光學元件具有一左手圓形極化濾波器以及一右手圓形極化濾波器。
本發明的進一步觀點係使用該鑑定裝置來鑑定一具有隨機CLCP雪片分佈的項目，該鑑定裝置包括一與一附有相機的行動電話組裝在一起的影像分離光學元件，該影像分離光學元件具有一左手圓形極化濾波器以及一右手圓形極化濾波器。
該裝置可能進一步包括一彩色濾波器。熟習本技術的人士便會明白，可以使用各種濾波器結合該等極化濾波器以改良影像品質。值得注意的係，可以藉由合宜的彩色濾波器來修正一黑白感測器(例如一電子CCD或CMOS影像感測器晶片)的頻譜響應。可以使用彩色玻璃濾波器或干涉濾波器來改良影像對比，其係運用該粒子在該電磁頻譜之既定波長區域中的反射。
根據本發明，且參考圖4，於一用於鑑定或識別的方法中，隨機的CLCP雪片分佈係包括在一文件或項目的一既定區域之中或之上，該文件或項目會被放置在包括該光學構件(也就是，一影像分離、極化稜鏡以及一影像感測器)的該讀取裝置的前面，以便從該影像感測器處取得一影像。若需要的話，會使用專屬的照射構件。
倘若該影像分離光學元件為一稜鏡的話，那麼該稜鏡的每一個斜面便可能分別包括一左手極化濾波器及一右手極化濾波器，從而分別在該影像感測器裝置的兩個分離部分上產生一分離影像，其會對應於在左手圓形極化光及右手圓形極化光下所看見的標記(I)。
標記(I)的兩個影像(I1、I2)現在會彼此映對，若必要的話，其會套用平移與縮放運算，且該等影像(I1、I2)會彼此相減以產生一差異影像(I1－I2)，其不再含有非極化背景貢獻。
從該差異影像中會決定該等標記粒子(雪片)的位置，並且會藉由比較該等標記粒子的位置資料及從一資料庫中所取出的事先記錄資訊來鑑定或識別該文件或項目。該資料庫或其一部份可被嵌入在該讀取裝置之中，從而允許單機型識別。或者，該資料庫或其一部份會被寄放在一外部伺服器(電腦)之中，從而需要進行遠端訊問以查明鑑定或識別結果。
一般來說，該差異影像(I1－I2)係藉由使用該相同標記為分別經由左手極化濾波器及右手極化濾波器所取得的兩 個影像所取得的；接著，便需要對該等兩個影像的對應點進行逐點比較，用以判斷在任何給定點處是否存在一極化顏料雪片並且判斷該極化顏料雪片究竟係反射一左手系光分量或是一右手系光分量。在實施任何相減運算之前必須先識別出該等左手系影像與右手系影像中的點對應性。藉由一影像匹配演算法便可達成此目的，其本身係以出現在該標記區帶中的圖形設計或類似圖案為目標，從而表示該等局部影像元素。此等影像匹配演算法係熟習本技術的人士已知的並且很容易取得。
於根據本發明之標記的一第一較佳實施例中，該等CLCP標記雪片會在可見光頻譜中的一波長範圍內反射一具有單一圓形極化的光分量。因此，從該頻譜範圍中左手系圓形極化光與右手系圓形極化光的反射係數差異便可以決定此雪片的存在或不存在。
於進一步實施例中，該等CLCP標記雪片會在可見光頻譜的一個以上範圍中反射光；在它們的每一者之中，其均會獨立地反射一左手系光分量或一右手系光分量。該等雙手系(左手系與右手系)圓形極化雪片可藉助於極化濾波器與彩色濾波器之組合而被獨特地偵測到。
CLCP雪片的一重要優點係它們具有介於20至100微米之間非常大的雪片尺寸且它們具有介於約1至10微米(通常為3微米)之間非常小的厚度。該等CLCP雪片的中等厚度可讓它們被併入常用的印刷油墨之中(舉例來說，被併入套印亮光漆之中)並且可利用常用的印刷設備來印刷，儘管 具有非常大的雪片尺寸，因為該等CLCP雪片係具有特定程度的彈性材料。
作為本發明中標記粒子的該等CLCP雪片的大尺寸會讓它們在一文件或項目上容易被偵測到。在該等雪片之大尺寸的前提下，標記面積亦可被選為非常大，使其容易被局部化。該等透明的CLCP雪片可被塗敷在既有的戳記上方。因此，含有上方塗料的該等CLCP雪片便會密封該戳記；其能夠確保該戳記不會被竄改。
約20至50個雪片便足以明確地識別大量文件或項目；因而會限制必須被處理且要事先被記錄在參考資料庫之中的資料數量。
端視要被識別的文件或項目而定，塗敷著其中該標記的區帶可能會延伸在被有效使用的識別區帶上方；於極端的情況中，整個文件或項目均可為該標記的目標。
該經標記文件或項目遭到破壞或弄髒的負面效應會降低，因為根據本發明之識別並不需要在實際取出的雪片圖案與參考資料庫中事先記錄的圖案之間完全匹配。確切地說，只要該資料庫中該等事先記錄的雪片位置中有一部分出現在所探討的文件或項目上的話，便可以確定該文件或項目的真實性。相反地，倘若出現在該文件或項目上的雪片並未在該事先記錄的參考資料庫中找到的話，那麼所探討的文件或項目便會被視為係仿冒品。該些優點會共同克服先前技術的許多問題，如低鑑定速度、堵塞、文件污損、...等。
該標記的面積包括用於該標記之偵測(讀取)的面積，不過卻可能遠大於它。該偵測面積的較佳尺寸為一平方公分，端視應用而定，亦可以選擇較小或較大的尺寸。該偵測面積亦可能和整個樣本一樣大。當該偵測面積非常大時，該讀取裝置的定位會比較容易；鑑定與識別也將會比較快。於所有情況中，被該讀取裝置捕捉到的面積應該大於要被鑑定的標記的實際面積，方能補償載有該標記的文件或項目的小額定位誤差。該標記之鑑定必須包括在該文件或項目上找出該標記之確實位置。
一簽章的資料尺寸(也就是，反映在特定位置處有標記粒子存在的資料集)係一敏感點。如熟習本技術的人士已知的，鑑定龐大的資料記錄會需要在參考資料庫中進行耗時的搜尋，而為縮短該資料庫中的搜尋時間，便必須限制該簽章本身的尺寸。可以使用數個參數來定義一項目的簽章，例如該等雪片位置、配向、它們的顏色、若可以應用的話則它們的雙極化、...等。將該簽章侷限在僅代表雪片位置便可以達成顯著縮減簽章尺寸的目的。
為進一步縮減要被處理的資料集的尺寸，可以結合從該偵測面積中相鄰像素處取出的資料，以便降低雜訊並且取得該項目的一明確簽章。舉例來說，可以結合四平方個、九平方個、或是十六平方個、...等相鄰像素的資料以代表一「巨型像素」的數值。此意謂著，在最終的資料集中僅會使用到延伸在一個以上像素上方的大型且明亮雪片或雪片叢(「巨型像素演算法」)。亦可以套用其它的統計式雜 訊抑制手段(例如滑移手段(gliding means)或是傅立葉域之中的頻譜濾波法)，用以降低要被處理的資料集的尺寸。
一項目之鑑定可以僅在數個參數上來實施，較佳的係，以被選來確定該項目之真實性的既定區域中的位置來實施。或者，該等雪片的其它參數(例如配向、顏色、相對於觀察角的顏色偏移、...等)亦可併入被儲存在該資料庫之中作為真實性參考資料的資料集之中。
隨機的CLCP雪片分佈的用途係產生該項目的一獨特身分。該分佈具有數個「隨機度(degree of randomness)」，偽造者必須匹配該些隨機度方能製造一精確的副本。該些隨機度為：每一個CLCP雪片的位置；該等雪片在所有三軸上之配向的自由度；它們的直徑；它們的顏色與顏色偏移；它們的極化(左手系、右手系、或是兩者兼具)；它們在亮光漆之中的深度、該項目第一層的顏色。成功複製該標記的整體機會非常的小，因為許多雪片必須要同時匹配該參考值。
提高CLCP雪片的數量，偽造的風險便會因難以再生該標記的關係而下降。該等CLCP雪片本身的製造已經不容易，並且還可以製造許多各種不同類型的CLCP雪片。對偽造者而言，無法取得正確的材料係第一項重大障礙。第二項障礙係難以在該簽章區域中重建該雪片分佈並且匹配所有的隨機度。
一文件或項目係藉由在雪片位置、配向、顏色、顏色偏移、...等方面比較在該文件或項目的標記區域中所取出 的資料與先前被儲存在一資料庫之中該原始文件或項目的「簽章」來進行鑑定或識別。可以使用一經索引編排的資料庫(indexed data base)或是一未經加工的資料庫(raw data base)。經索引編排資料庫的優點係可以進行快速、內容驅動式的資訊搜尋與存取。
倘若在未對應於原始儲存資訊的文件或項目上找到雪片位置的話，該文件或項目便會被視為係仿冒品。倘若原始儲存的資訊含有不出現在該文件或項目上之雪片位置的話，該文件或項目便會被視為真品。可能必須存在該等原始雪片中的一最小百分比方能接受該標記為真品。舉例來說，當該等隨機CLCP雪片之位置中有85%匹配該資料庫中原始之事先記錄簽章時，該簽章便可被視為真品。該比較亦可被侷限在該文件或項目之「簽章」的一部分，以便節省時間。不過，必須比較足夠數量的雪片位置，方能達成明確識別的目的。
本發明的標記(其係每一個文件或項目的個別簽章)可作用為跟蹤或追蹤該文件或項目。該標記區域中該等CLCP雪片的隨機分佈，或是該等雪片中至少一選定部分的隨機分佈會被事先記錄在一資料庫之中。而後，便可藉由一合宜的讀取裝置(其可能係一經過對應修正之附有相機的行動電話或是一經過修正的商用掃描裝置(例如一商用平台式掃描器)，不過較佳的係一專屬的讀取裝置)來檢查該文件，並且可以在該資料庫中識別對應於該等雪片位置之該等被取出的「簽章」，也就是，可以決定該文件的身分。
〔示範實施例〕
圖1所示的係根據本發明藉助於圓形極化粒子來標記及識別一文件或項目的方法的示範性實施例，其會使用一用於鑑定/識別該經標記文件的裝置，配合進一步的硬體與軟體來具現一用於跟蹤及追蹤作業的系統。
一文件或項目(例如貼紙(1))會使用一包括具有合宜濃度的圓形極化CLCP雪片(2)的油墨來標記。所生成的標記(3)會利用一相機(4)來記錄，其具有合宜的成像光學元件(5)及一圓形極化濾波器(6)。應該瞭解的係，於該技術中，該圓形極化濾波器(6)代表左手圓形極化濾波器及右手圓形極化濾波器兩者或是一電光濾波器。圖中還出現照射構件(7)。使用左手圓形極化光及右手圓形極化光從該標記處所獲得的影像資料會在第一電腦(8)(其具有對應的軟體)之中被處理，而一簽章(S)則會從該標記處被推導出來並且儲存在一資料庫(9)之中。
接著，便會將該項目(1)使用在一要被跟蹤或追蹤的產品(Product)上。為識別該產品，會使用一讀取裝置(12)來記錄標記(3)的影像資料。該讀取裝置(12)可能會透過一無線連結(L)將該被記錄的影像資料傳送至一被連結至一第二電腦(10)的基地台(11)。具有對應軟體的第二電腦(10)會從該已接收的影像資料中推導出一簽章並且將其與被儲存在資料庫(9)之中的簽章庫作比較。藉以發現該簽章出現在該資料庫(9)之中並且將該產品視為其原始與追蹤記錄；否則，該產品便會被視為並非真品。
圖2所示的係一經標記的SICPA郵票，其較佳的尺寸為一平方公分。該偵測面積包括整張郵票。
該郵票已經被套印一亮光漆，其包括重量百分比為1%的右手圓形極化CLCP雪片。該影像會使用一右手圓形極化濾波器來記錄，該右手系圓形極化濾波器會結合一570nm低通濾波器，該570nm低通濾波器會讓波長在570nm以上的光透過並且阻隔波長在570nm以下的光。在該郵票的暗區上可以清楚看見該等雪片。
圖3概略顯示用於讀取該標記的四種不同類型設定：根據實施例A)的讀取裝置包括兩個分離的電子影像感測器(C1、C2)，其分別具有一透鏡或光學元件(3)並且具有一左手圓形極化濾波器與一右手圓形極化濾波器(L、R)。標記(I)會被一第一影像感測器(C1)所成像，用以經由左手圓形極化濾波器(L)來產生一第一影像(I1)；並且會被一第二影像感測器(C2)所成像，用以經由右手圓形極化濾波器(R)來產生一第二影像(I2)。
根據實施例B)的讀取裝置包括單一影像感測器(C1)，其具有一透鏡或光學元件(3)以及一影像分離稜鏡(Prism)，在該稜鏡脊部的兩個表面上分別設置一左手圓形極化濾波器與一右手圓形極化濾波器(L、R)。標記(I)的兩個極化影像(I1、I2)會在相同的影像感測器(C1)中被同時取得。
根據實施例C)的讀取裝置包括單一影像感測器(C1)，其具有一透鏡或光學元件(3)以及一電光濾波器(EO)，該電光濾波器會被交替切換，用以選擇右手圓形極化或左手圓 形極化。標記(I)的兩個極化影像(I1、I2)會在相同的影像感測器(C1)中被依序取得。
根據實施例D)的讀取裝置包括單一影像感測器(C1)，其具有一透鏡或光學元件(3)以及兩個光源(LS1、LS2)，在該等兩個光源的前面分別設置一左手圓形極化濾波器與一右手圓形極化濾波器(L、R)。該等光源會被交替開啟與關閉，用以提供該標記(I)交替的右手圓形極化照射與左手圓形極化照射。該影像感測器會在該右手圓形極化照射與左手圓形極化照射下來拍攝該標記(I)的影像。因此，標記(I)的兩個極化影像(I1、I2)會在相同的影像感測器(C1)中被依序取得。
於實施例D)的進一步變化例中(圖中並未顯示)，可以使用單一光源，其具有一用於選擇極化的電光濾波器。
圖4a概略顯示本發明的一較佳光學構件的功能，其允許使用單一電子影像感測器(2)來同時記錄一標記(I)的左手極化影像與右手極化影像。標記(I)的影像會因而藉由被設置在影像感測器(2)之透鏡或光學元件(3)前面的一小型稜鏡(1)的兩面而被分離成兩個影像(I1、I2)。一左手極化濾波器及一右手極化濾波器(4、4’)會分別被設置在該小型稜鏡(1)的該等兩面的前方，以便選擇每一個影像的極化。
一左手圓形極化濾波器會優先讓左手極化光(例如被該項目上該標記的左手圓形極化雪片反射的光分量)透過。右手圓形極化光將不會通過該左手濾波器，而反射右手圓形極化光的物體則會在該影像中呈現黑色；也就是，完全無 法看見它們；相反地，對一右手極化濾波器亦同樣成立。
圖4b為圖4a之稜鏡剖面的細部圖示：稜鏡(1)可能係一獨特的主體；不過，其亦可能係由兩個矩形半稜鏡(1、1’)所組成。該稜鏡的脊角(Φ)範圍係從140°至170°。較低的脊角會造成非常低的透射穿過該稜鏡並且造成重大的影像像差；而較高的脊角則會造成該等兩個影像(I1、I2)的分離過小。該等左手極化濾波器及右手極化濾波器(4、4’)會被設置在該稜鏡的兩個脊面的前方。固定構件(3)會被設置在該稜鏡(1、1’)的基底，以便使其以可倒置的方式附接至一影像感測器裝置。
圖4c所示的係該稜鏡的一替代實施例，其中，該等左手極化濾波器及右手極化濾波器(4、4’)係分別被設置在該稜鏡基底的左手側與右手側處。
一種替代元件係一影像分離光學元件，其包括一具有極化濾波器的雙透鏡；該等透鏡的每一個部分會在一共同的影像感測器裝置上產生該物體的一分離影像。
另外一種替代元件的係一影像分離光學元件，其包括一具有極化濾波器的雙菲涅耳透鏡，並具現相同的功能。
圖5顯示出該稜鏡被附接至一附有相機的行動電話；該附有相機的行動電話係充當該讀取裝置。
於該標記的一第一示範性實施例中，根據圖6，會決定該油墨中的CLCP雪片的最佳濃度。為達成此目的，本發明已經製備具有下面一般公式的絲網油墨(silkscreen ink)：
該油墨的黏稠度已藉由熟習本技術的人士已知的方式調整至介於0.5至1Pa.sec範圍中的數值。
本範例的目的係顯示於印刷及固化該等油墨之後所獲得的每個表面的CLCP雪片數量。該等油墨係使用具有網版77T之絲網印刷技術而被印刷在方格紙之上。
圖6a所示的係從包括重量百分比為1%的CLCP雪片之已印刷且已固化油墨中所獲得的影像。使用570nm低通濾波器會幫助偵測該等CLCP雪片。此濾波器會讓波長長於570nm的光透過並且阻隔波長短於570nm的光。從圖6a處可以看見，每平方毫米存在約35個雪片。
圖6b所示的係使用相同的條件來印刷一包括重量百分比為0.2%之CLCP雪片的油墨的情況。在相同條件下所取得的影像顯示出，每平方毫米存在約7個雪片。
於根據本發明的一標記的進一步示範性實施例中，並 且參考圖7，其會利用包括重量百分比為1%之CLCP雪片的絲網油墨來套印一矩陣碼。該標記係使用具有網版77T之絲網印刷技術來印刷。該經印刷的標記會被UV烘乾。
圖7a所示的係經由一左手圓形極化濾波器所如此取得的標記的負(反向)影像。該等CLCP雪片在該矩陣碼的較大型白點上可被看成暗點。在該矩陣碼的暗區(原來為白色的區域)，則幾乎無法看見該等雪片。
圖7b顯示的係和圖7a相同的區域，不過係經由一右手圓形極化濾波器所取得的影像。圖中不再能夠看見任何雪片。該影像中少量的暗點係因為印刷缺陷所造成的。
圖7c所示的係從圖7a的影像中扣除圖7b的影像之後所獲得的差異影像。無論他們本存在哪裡，該等CLCP顏料雪片可被看成暗點；背景矩陣碼幾乎完全受到抑制。
圖8所示的係一較佳的照射構件，其包括一位於一白色擴散圓屋體(半球體)內的一由16個白色LED所組成的輪狀體。該照射構件可以全向性的方式來照射一文件或項目，俾使不論該標記中之CLCP雪片在構成該標記的塗料內的真實配向為何，實際上均可看見該標記的所有CLCP雪片。該成像裝置會被***穿過該白色擴散圓屋體頂端的一孔洞之中。
表I 對於在各種背景上不同照射－偵測技術的場景： 照射假設會被完全擴散。
雪片認為應該會以效率FR 來反射R極化光並且會透 射L極化光(對於L極化雪片的結果則會在表格中交換L與R索引而取得)。
照射： L：左極化；IL ：左極化光的強度(IR ＝0)R：右極化；IR ：右極化光的強度(IL ＝0)U：無極化；I：無極化光的強度(IR ＝IL ＝I/2)
偵測： L：左極化R：右極化U：無極化
背景： 反射係數η(0<η<1)。在反射時，極化資訊會遺失。
1(圖1)‧‧‧貼紙,項目
Product‧‧‧產品
2(圖1)‧‧‧圓形極化膽固醇液晶聚合物(CLCP)雪片
3(圖1)‧‧‧標記
4(圖1)‧‧‧相機
5‧‧‧成像光學元件
6‧‧‧圓形極化濾波器
7‧‧‧照射構件
8‧‧‧電腦
S‧‧‧簽章
9‧‧‧資料庫
10‧‧‧電腦
11‧‧‧基地台
12‧‧‧讀取裝置
L‧‧‧無線鏈接
3(圖3)‧‧‧光學元件或透鏡
(L,R)‧‧‧(左手圓形極化濾波器,右手圓形極化濾波器)
C1‧‧‧第一影像感測器
C2‧‧‧第二影像感測器
I‧‧‧標記
I1‧‧‧第一影像,極化影像
I2‧‧‧第二影像,極化影像
Prism‧‧‧稜鏡
LS1‧‧‧光源
LS2‧‧‧光源
EO‧‧‧電光濾波器
(1,1’)‧‧‧稜鏡
2(圖4)‧‧‧影像感測器
3(圖4)‧‧‧光學元件或透鏡,固定構件
(4,4’)‧‧‧左手極化濾波器以及右手極化濾波器
Φ‧‧‧脊角
本發明會藉助於圖式與示範實施例作進一步解釋。
圖1示意地顯示根據本發明的標記與識別方法及系統。
圖2示意地顯示根據本發明的一標記。
圖3示意地顯示根據不同的可能實施例之根據本發明的一讀取裝置：A)所示的分別係具有一左圓形極化濾波器與一右圓形極化濾波器的兩個相機；B)所示的係具有一影像分離稜鏡的一單一相機，該影像分離稜鏡包括一左圓形極化濾波器與一右圓形極化濾波器；C)所示的係具有一電光切換器的一單一相機，該電光切換器係用於依序選擇左手圓形極化與右手圓形極化；D)所示的係單一相機，其具有一依序的左手極化照射與右手極化照射。
圖4：a)所示的係被安置在一相機上的一極化影像分離稜鏡的功能；b)示意地顯示該極化影像分離稜鏡的一第一實施例；c)示意地顯示該極化影像分離稜鏡的一第二實施例。
圖5所示的係一包括一極化影像分離稜鏡之相機行動 電話的實施例。
圖6所示的係根據本發明位於一方格紙(mm格柵間隔)上的一標記：a)係利用一包括重量百分比為1%之CLCP雪片的油墨所實現；b)係利用一包括重量百分比為0.2%之CLCP雪片的油墨所實現。
圖7所示的係根據本發明的一標記的影像，其係實現在一資料矩陣碼的頂端：a)為經由一右手圓形極化濾波器所取得的影像；b)為經由一左手圓形極化濾波器所取得的影像；c)為影像a)與影像b)的差異影像。
圖8所示的係較佳的照射構件，其包括一位於一白色擴散球體內的一白色LED輪狀體。
1‧‧‧貼紙,項目
2‧‧‧圓形極化膽固醇液晶聚合物(CLCP)雪片
3‧‧‧標記
4‧‧‧相機
5‧‧‧成像光學元件
6‧‧‧圓形極化濾波器
7‧‧‧照射構件
8‧‧‧電腦
S‧‧‧簽章
9‧‧‧資料庫
10‧‧‧電腦
11‧‧‧基地台
12‧‧‧讀取裝置
L‧‧‧無線鏈接

Claims (21)

  1. 一種標記與識別或鑑定一項目的方法，其中該方法包括下面步驟之至少之一者：提供一標記給該項目，該標記包括隨機分佈膽固醇液晶聚合物(CLCP)雪片，該等雪片反射一圓形極化光分量，及使用一第一讀取裝置來記錄與儲存代表該隨機分佈的資料，該第一讀取裝置包括照射單元與光學偵測單元；以及藉由用一第二讀取裝置來讀取代表該隨機分佈的資料並且將已讀取之資料與已儲存之資料作比較，來識別或鑑定經標記的該項目，該第二讀取裝置包括照射單元與光學偵測單元，該第一讀取裝置與該第二讀取裝置偵測從該等CLCP雪片所反射的圓形極化光且藉由形成一圓形極化差異影像來分辨該等雪片與該等雪片之一背景。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該圓形極化差異影像係從在不同極化條件下所取得的兩個影像所形成，該等不同極化條件係選自無極化、左圓形極化以及右圓形極化。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該圓形極化差異影像係從分別在左圓形極化條件及右圓形極化條件下所取得的兩個影像所形成。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等CLCP雪片在紫外光、可見光以及紅外光電磁頻譜中之至少一者之中呈現至少兩個頻譜反射頻帶。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中每一個頻譜反射頻帶係個別被左手圓形極化或右手圓形極化。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該隨機分佈係在至少1mm2 的面積之中產生或被偵測到。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該隨機分佈係在至少100mm2 的面積之中產生或被偵測到。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該隨機分佈包括從3個雪片至1000個雪片。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該隨機分佈包括從30個雪片至100個雪片。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中根據一預定準則，藉由於一更大量的雪片總數中選擇數個雪片來取得代表該隨機分佈的該資料。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該預定準則包括位置。
  12. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該預定準則包括配向。
  13. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該預定準則包括圖形設計。
  14. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一讀取裝置及該第二讀取裝置之各者包括至少一圓形極化濾波器。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該第一讀取裝置及該第二讀取裝置之各者包括一右圓形極化濾波器及一左圓形極化濾波器。
  16. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一讀取裝置及該第二讀取裝置之各者包括至少一彩色濾波器，該彩色濾波器之導通帶係在紫外光、可見光以及紅外光電磁頻譜中之至少一者之中。
  17. 如申請專利範圍第1項之方法，其中經由至少一塗佈技術來提供該等隨機的CLCP雪片分佈給該項目，該至少一塗佈技術係選自下面：利用一液體合成物來塗佈或印刷；利用一糊狀塗佈合成物來塗佈或印刷；利用一固體來塗佈或印刷；以及「燙金法(bronzing)」。
  18. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括用戳記來套印及塗佈當中之至少一者該等隨機的CLCP雪片分佈。
  19. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等隨機的CLCP雪片分佈係被塗敷在事先存在的戳記之上方。
  20. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等隨機的CLCP雪片分佈係藉由塗敷一事先配置的油墨小滴圖案所塗敷。
  21. 如申請專利範圍第1項之方法，其中以下面之至少一者的形式來提供該等隨機的CLCP雪片分佈給該項目：一貼紙、一層疊片、一薄膜及一轉移金屬箔。
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