一種雙通道光柵結構、識別結構及卡證的識別方法
2023-06-07 00:08:01
專利名稱：一種雙通道光柵結構、識別結構及卡證的識別方法
技術領域：
本發明涉及一種卡證的防偽領域，具體涉及一種同時具有專家識別防偽和公眾識別防偽的識別結構和識別方法。
背景技術：
現代防偽技術主要有兩類專家識別防偽和公眾識別防偽。所謂專家識別防偽，就是必須與一些儀器設備配合才能加以識別的，這類防偽裝置主要是將一些特殊的材料加入被防偽的產品中，利用其特有的物理或化學屬性加以識別，如在貨幣上使用的無色螢光油墨，用肉眼無法看見，但在紫外線照射下，會激發出螢光來；有的是將在紅外波段有特殊吸收峰的材料加入被防偽的產品上，然後用紅外光譜儀等設備加以鑑別。所謂公眾識別防偽， 就是能用肉眼或藉助一些極簡單的輔助方法就能加以識別的，如貨幣上的水印。近年來，由於一些防偽技術的廣泛應用及公開化，單存的「專家識別防偽」和「公眾識別防偽」已經不能滿足防偽要求，因此，各國都在致力於發展高新防偽技術，研究具有公眾和專家雙重防偽功能的防偽技術。研究表明，亞波長光柵是一種能夠提高產品防偽能力的光學元件。利用亞波長光柵在垂直於光柵取向平面和平行於光柵取向平面傾斜入射條件下，產生零級反射共振的原理，選擇合適的光柵結構參數，可以設計出光變色器件，使得能夠在不同的照明條件下和不同的觀察方向上呈現肉眼可察覺或儀器可探測的各向異性效果，在光學防偽領域具有很高的應用價值。很多科研團隊對亞波長光柵結構的光學特性進行了報導。葉燕等人的文章《埋入式光柵雙通道特性及其應用研究》報導了採用取向正交的埋入式光柵得到雙通道光變色器件。陳永利等人的文章《間隔疊合式雙層亞波長光柵》提出了一種間隔疊合式雙層亞波長光柵結構光變色器件。上述光變色器件主要利用了亞波長光柵結構在可見光波段的波長選擇特性。目前，對亞波長光柵結構的光學特性的研究主要針對可見光波段，對於紫外波段的研究很少，而且未見有將亞波長光柵在可見光波段、紫外波段的波長選擇性同時用於提高產品的防偽能力的報導。一旦將亞波長光柵在可見光波段(人眼可識別)、紫外波段(儀器可探測)的波長選擇特性同時應用於防偽技術，將會提高產品的防偽能力，使得產品具有公眾和專家雙重防偽功能。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提出一種具有公眾和專家雙重識別防偽的識別結構，該識別結構能夠在白光照射時，反射出一種可見光的識別圖案，而在用紫外光照射時， 能夠用紫外探測器探測出紫外光的識別圖案。同時本發明提出了能夠實現上述功能的同一角度下，分別用可見光和紫外光照射時，都能反射出識別圖案的雙通道光柵結構和卡證的識別方法。根據本發明之一目的提出的一種雙通道光柵結構，該雙通道光柵結構於第一方向反射綠色光，該雙通道光柵結構於垂直於第一方向的第二方向反射紫外光，所述雙通道光柵結構包括基底、光柵層、第一介質層、第二介質層和介質覆蓋層，所述光柵層位於基底上， 該光柵層的周期為240nm至270nm、佔空比為0. 5、高度為90nm至IOOnm ；所述第一介質層位於該光柵層的頂部；所述第二介質層位於該光柵層的谷部；所述介質覆蓋層覆蓋該於第一介質層和第二介質層之上。優選的，所述基底為透明材料，該基底的材質為玻璃或有機玻璃。優選的，所述第一介質層和第二介質層的材質為硫化鋅。優選的，所述介質覆蓋層的材質為有機玻璃。優選的，所述第一方向為垂直於光柵取向方向。
優選的，所述第二方向為平行於光柵取向方向。根據本發明的另一目的提出的一種識別結構，該識別結構運用上述的雙通道光柵結構製成，所述識別結構包括第一圖形和第二圖形，組成該第一圖形的像素點為第一雙通道光柵結構，組成該第二圖形的像素點為第二雙通道光柵結構，該第一雙通道光柵結構和第二雙通道光柵結構的光柵取向互相垂直。優選的，所述第一圖形和第二圖形的像素點交錯排列，該交錯排列的效果使得第一圖形和第二圖形互相鑲嵌。優選的，所述第一圖形和第二圖形的像素點獨立排列，該獨立排列的效果使得第一圖形和第二圖形相互並排。同時本發明還提出了一種卡證的識別方法，所述卡證具有如上所述的識別結構， 以白光照射所述識別結構，在鏡面反射方向觀察，當入射光垂直於第一雙通道光柵結構的光柵取向時，第一圖形呈現綠色，第二圖形為透明，將該卡證圍繞中心法線旋轉90度，繼續以上述白光照射時，第一圖形為透明，第二圖形呈現綠色；以紫外光照射所述識別結構，將一紫外探測器放置於鏡面反射方向，當入射光垂直於第一雙通道光柵結構的光柵取向時， 紫外探測器探測到第二圖形，將該卡證圍繞中心法線旋轉90度，紫外探測器識別第一圖形，符合上述特徵，則認定該卡證為真，否則認為該卡證為假。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明的雙通道光柵結構的結構示意圖；圖2是本發明的雙通道光柵結構在兩個互相垂直的方向上的TE、TM光的反射光譜圖；圖3是本發明的用於雙重防偽的識別結構第一實施方式的結構示意圖；圖4是本發明的用於雙重防偽的識別結構第二實施方式的結構示意圖。
具體實施例方式正如背景技術中所提到的，亞波長光柵結構因其具有各向異性的光學特徵，已經在防偽領域得到應用。然而現有的亞波長光柵結構的視覺雙通道特性，普遍基於可見光範圍內，即通過人眼觀察就能實現識別。而對於專家識別防偽領域卻鮮有涉及。因此本發明的重點在於提出了一種能夠同時反射可見光波段的光和紫外光的雙通道光柵結構，以此實現公眾和專家的雙重識別防偽功效。下面將對本發明的雙通道光柵結構以及應用該雙通道光柵結構實現雙重防偽技術做詳細說明。請參見圖1，圖1是本發明的雙通道光柵結構的結構示意圖。如圖所示，該雙通道光柵結構包括基底21、光柵層22、第一介質層23、第二介質層M和介質覆蓋層25。其中基底21為透明材料，其材質可以是玻璃或者有機玻璃(PMMA)，較佳地該基底21的折射率在 1. 5左右。光柵層22為周期性排布的凸起和溝槽，其周期為MOnm至270nm、佔空比為0. 5、 高度為90nm至lOOnm。在一種實施方式中，該光柵層22材質可以與基底材質相同。此時該光柵層22可以通過電子束或者雷射束光刻技術製作。第一介質層23設置於所述光柵層22的頂部，第二介質層M設置於所述光柵層22 的底部。該第一介質層23和該第二介質層M的材質為硫化鋅(ZnS)，其折射率為2，高度為70nm至80nm。該第一介質層23和第二介質層M可以通過化學氣相沉積、真空磁控濺射以及真空蒸發鍍膜技術等方法製作而成。介質覆蓋層25覆蓋於第一介質層23和第二介質層M之上。該覆蓋層25的材質為有機玻璃(PMMA)，其厚度為50nm至60nm。下面以一個具體地實施方式說明上述結構的光柵的光學特性。請參見圖2，圖2是本發明的雙通道光柵結構在兩個方向上的TE、TM光的反射光譜圖。該雙通道光柵結構的具體參數為透明基底21的折射率為1. 5。介質光柵層22的折射率同樣為1. 5，高度為90nm。 該介質光柵層22的周期為250nm，佔空比為0. 5。第一介質層23和第二介質層M的折射率為2，這兩層的高度都為70nm。介質覆蓋層M的折射率為1. 5，高度為50納米。圖2A和2B是當入射光垂直於光柵取向時的TM和T E光的反射光譜，如圖所示 TE偏振光的半峰全寬為20納米左右，峰值能量約100%，TM偏振光的半峰全寬較窄，因此 TE偏振光決定了人眼觀察到的效果，此時該雙通道光柵只反射綠色波段的光，人眼可以觀察到該光柵呈現綠色。圖2C和2D是當入射光平行於光柵取向時的TM光和TE光的反射光譜，如圖所示 TM偏振光的半峰全寬較寬，而且峰值能量高，因此TM偏振光起主要作用，光譜的峰值位置出現在紫外波段。此時用人眼觀察則只能看到光柵呈透明。而在紫外光源度照射下，在鏡面反射方向光柵可被探測到紫外光譜。因此本發明的雙通道光柵結構具有可見光波段和紫外波段的雙通道反射光譜，且由於這兩個波段的反射光需要分別在垂直和平行光柵取向時才能體現，可以用來作為一種易於識別的雙重防偽識別結構。請參見圖3，圖3是本發明的用於雙重防偽的識別結構第一實施方式的結構示意圖。如圖所示，該識別結構包括第一圖形11和第二圖形12，組成該第一圖形11的像素點為第一雙通道光柵結構111，組成該第二圖形12的像素點為第二雙通道光柵結構121，該第一雙通道光柵結構111和第二雙通道光柵結構121的光柵取向互相垂直。
在本實施方式中，第一圖形11和像素點和第二圖形12的像素點交錯排列，因此產生的視覺效果是兩個圖形相互鑲嵌在一起，當使用垂直於第一雙通道光柵結構111的光柵取向的可見光照射該識別結構時，能夠看到第一圖形11，此時使用紫外光源替代可見光照射該識別結構時，用紫外探測裝置能夠在原來第一圖形11的位置探測到第二圖形12。而使用垂直於第二雙通道光柵結構121的光柵取向的可見光照射該識別結構時，能夠看到第二圖形12，此時使用紫外光源替代可見光照射該識別結構時，用紫外探測裝置能夠在原來第二圖形12的位置探測到第一圖形11。請參見圖4，圖4是本發明的用於雙重防偽的識別結構第二實施方式的結構示意圖。在本實施方式中，第一圖形11』和第二圖形12』的像素點分別獨立排列於本圖形內，因此該識別結構的視覺效果使得第一圖形11』和第二圖形12』相互並排。當符合上述結構特徵的識別結構用於卡證上時，該卡證就具有雙重防偽的功效。 而具體判別該卡證真偽的方法如下以白光照射所述識別結構，在鏡面反射方向觀察，當入射光垂直於第一雙通道光柵結構的光柵取向時，第一圖形呈現綠色，第二圖形為透明，將該卡證圍繞中心法線旋轉90 度，繼續以上述白光照射時，第一圖形為透明，第二圖形呈現綠色；以紫外光照射所述識別結構，將一紫外探測器放置於鏡面反射方向，當入射光垂直於第一雙通道光柵結構的光柵取向時，紫外探測器探測到第二圖形，將該卡證圍繞中心法線旋轉90度，紫外探測器識別第一圖形，符合上述特徵，則認定該卡證為真，否則認為該卡證為假。值得注意的是，上述例舉的各個實施方式中，該雙通道光柵結構在可見光波段的反射光為綠色，然而通過調節光柵層的高度、周期、佔空比、材質以及調節第一介質層、第二介質層和介質覆蓋層的高度和材質，就能改變該光柵結構的反射光譜，從而得出能夠反射其他可見光波段的光的雙通道光柵結構。綜上所述，本發明提出了一種雙通道光柵結構，並利用該雙通道光柵結構具有能夠在不同方向分別反射可見光和紫外光的光學特性，設計製作成了用於卡證等的防偽識別結構，該識別結構同時具有專家識別防偽和公眾識別防偽的效果。同時本發明了還提出了基於上述識別結構的卡證的真偽識別方法。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種雙通道光柵結構，該雙通道光柵結構於第一方向反射綠色光，該雙通道光柵結構於垂直於第一方向的第二方向反射紫外光，其特徵在於所述雙通道光柵結構包括基底、 光柵層、第一介質層、第二介質層和介質覆蓋層，所述光柵層位於基底上，該光柵層的周期為240nm至270nm、佔空比為0. 5、高度為90nm至IOOnm ；所述第一介質層位於該光柵層的頂部；所述第二介質層位於該光柵層的谷部；所述介質覆蓋層覆蓋該於第一介質層和第二介質層之上。
2.如權利要求1所述的雙通道光柵結構，其特徵在於所述基底為透明材料，該基底的材質為玻璃或有機玻璃。
3.如權利要求1所述的雙通道光柵結構，其特徵在於的材質為硫化鋅。
4.如權利要求1所述的雙通道光柵結構，其特徵在於玻璃。
5.如權利要求1所述的雙通道光柵結構，其特徵在於向方向。
6.如權利要求1所述的雙通道光柵結構，其特徵在於向方向。
7.一種識別結構，其特徵在於所述識別結構運用如權利要求1所述的雙通道光柵結構製成，所述識別結構包括第一圖形和第二圖形，組成該第一圖形的像素點為第一雙通道光柵結構，組成該第二圖形的像素點為第二雙通道光柵結構，該第一雙通道光柵結構和第二雙通道光柵結構的光柵取向互相垂直。
8.如權利要求7所述的識別結構，其特徵在於所述第一圖形和第二圖形的像素點交錯排列，該交錯排列的效果使得第一圖形和第二圖形互相鑲嵌。
9.如權利要求7所述的識別結構，其特徵在於所述第一圖形和第二圖形的像素點獨立排列，該獨立排列的效果使得第一圖形和第二圖形相互並排。
10.一種卡證的識別方法，所述卡證具有如權利要求7所述的識別結構，其特徵在於 以白光照射所述識別結構，在鏡面反射方向觀察，當入射光垂直於第一雙通道光柵結構的光柵取向時，第一圖形呈現綠色，第二圖形為透明，將該卡證圍繞中心法線旋轉90度，繼續以上述白光照射時，第一圖形為透明，第二圖形呈現綠色；以紫外光照射所述識別結構，將一紫外探測器放置於鏡面反射方向，當入射光垂直於第一雙通道光柵結構的光柵取向時， 紫外探測器探測到第二圖形，將該卡證圍繞中心法線旋轉90度，紫外探測器識別第一圖形，符合上述特徵，則認定該卡證為真，否則認為該卡證為假。所述第一介質層和第二介質層 所述介質覆蓋層的材質為有機 所述第一方向為垂直於光柵取 所述第二方向為平行於光柵取
全文摘要
本發明提出了一種雙通道光柵結構，並利用該雙通道光柵結構具有能夠在不同方向分別反射可見光和紫外光的光學特性，設計製作成了用於卡證等的防偽識別結構，該識別結構同時具有專家識別防偽和公眾識別防偽的效果。同時本發明了還提出了基於上述識別結構的卡證的真偽識別方法。
文檔編號G06K7/10GK102542313SQ201210002138
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者葉燕, 周雲, 浦東林, 申溯, 胡進, 陳林森 申請人:蘇州大學, 蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司