ЦЕННЫЙ ДОКУМЕНТ С ЗАЩИТНОЙ МАРКИРОВКОЙ И СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЗАЩИТНОЙ МАРКИРОВКИ
VALUABLE DOCUMENT WITH PROTECTIVE MARKING AND METHOD OF IDENTIFICATION OF PROTECTIVE MARKING

Настоящее изобретение относится к технической области изготовления и проверки ценных документов и касается ценного документа с защитной маркировкой, а также способа идентификации последней.
Ценные документы, как правило, защищены от нежелаемого и зачастую противоречащего закону размножения специальной маркировкой. Давно известно снабжение ценных документов для этой цели люминесцирующими субстанциями, которые имеют заданные эмиссионные характеристики.
Таким образом, публикация WO 916009 А1 описывает определение подлинности ценного документа на основании определения времени затухания люминесценции защитной маркировки. При этом защитную маркировку возбуждают в пульсирующем режиме и определяют время после окончания возбуждающего импульса, которое протекает до заранее заданной интенсивности люминесценции.
Еще один способ для проверки подлинности ценного документа путем определения времени затухания люминесценции защитной маркировки раскрывается в публикации WO 0188846 А1. При этом способе в несколько моментов времени после отключения возбуждающего импульса измеряют интенсивность люминесценции, чтобы определить кривую затухания и сравнить ее с заданной кривой.
Публикация US 7762468 В2 показывает способ аутентификации, в котором используется комбинация двух люминесцирующих веществ с различным временем затухания. При этом способе второе, более медленно затухающее люминесцирующее вещество фиксируется только тогда, когда люминесценция первого люминесцирующего вещества уже затухла.
Из публикации DE 102006047851 А1 также может быть получена оценка защитной маркировки с различным характером затухания и пересекающимися эмиссионными спектрами. При этом способе измеряют временную характеристику интенсивностей люминесценции и проверяют форму кривой для аутентификации или же сравнивают с заданными значениями.
В публикации US 9046486 В2 раскрывается защитная маркировка и способ идентификации последней, основывающийся на комбинациях люминесцирующих веществ с различным экспоненциальным характером затухания. При помощи нелинейного приближения определяются как амплитуды, так и время затухания. Описанный способ не подходит для маркирующих веществ с сильно выраженным неэкспоненциальным характером затухания, в результате чего ограничивается количество доступных маркирующих веществ. Также анализ посредством нелинейного приближения оказывается затратным по времени и чреватым ошибками в отношении шумов, так что скорость и качество оценки являются низкими.
Хотя при помощи известных из уровня техники люминесцирующих веществ и способов оценки может быть достигнуто удовлетворительное решение задачи создания защищенной от фальсификации маркировки ценных документов, однако, прежде всего в случае люминесцирующих веществ с неэкспоненциальным характером затухания, отрицательным является то, что комбинационное многообразие имеющихся в наличии люминесцирующих веществ ограничено. Это обуславливает ограниченную вариативность маркировки, из чего помимо прочего может следовать сокращение надежности защиты от фальсификации. Если люминесцирующие вещества со сложной временной характеристикой используются как базовые вещества для кодирования смесей с различным характером затухания, то известные до сих пор различные способы оценки, как они, например, известны из публикации US 9046486 В2, не подходят для того, чтобы надежным образом оценивать подобные защитные признаки в критичных по времени ситуациях, таких как, например, на высокоскоростных машинах для обработки банкнот.
Напротив, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы сделать возможной надежную, безопасную и быструю идентификацию маркировки ценного документа люминесцирующими веществами со сложной временной характеристикой. Кроме того, должно быть возможным использование большого количества различных люминесцирующих веществ с неэкспоненциальной временной характеристикой.
Эта и последующие задачи решены согласно настоящему изобретению посредством ценного документа с защитной маркировкой, а также способа идентификации последнего с признаками независимых пунктов формулы изобретения. Преимущественные формы осуществления изобретения указаны в рамках признаков зависимых пунктов формулы изобретения.
Согласно изобретению ценный документ обозначен защитной маркировкой (меткой). Под понятием «ценный документ» в рамках настоящего изобретения следует понимать любые подлежащие защите от нежелательного или же противозаконного размножения предметы, например, банкноты, чеки, акции, ценные марки, удостоверения, кредитные карты и паспорта, а также этикетки, печати, упаковки и другие предметы для индексации. Защитная маркировка предлагаемого ценного документа может относиться по меньшей мере к одному свободно задаваемому (бинарному) свойству ценного документа, при этом свойство при идентификации (наличие защитной маркировки) имеется, а при неидентификации (отсутствие защитной маркировки) отсутствует. Например, защитная маркировка может быть классифицирована как маркировка подлинности или же признак подлинности свойства «подлинность», чтобы распознавать ценные документы как подлинные или фальсифицированные. Также возможно, чтобы ценные документы при помощи защитной маркировки, например, были отнесены к определенному классу или группе, таким как, например, номинал или страна изготовления банкнот.
Согласно изобретению защитная маркировка выполнена в форме по меньшей мере двух люминесцирующих субстанций (далее также называемых люминесцирующими веществами). Люминесцирующие вещества могут быть внесены в ценный документ или нанесены на ценный документ различными способами. Так, люминесцирующие вещества, например, могут быть примешены к бумажной или пластической массе для изготовления ценного документа или к печатной краске для нанесения печати на ценный документ. Также возможно предусмотреть люминесцирующие вещества как, например, невидимое покрытие на ценном документе. Люминесцирующие вещества могут также быть предусмотрены на или в состоящем, например, из пластика несущем материале, который введен в бумажную или пластическую массу для изготовления ценного документа. Несущий материал может, например, быть выполнен в форме защитной или опознавательной нити, крапчатого волокна или планшета. Несущий материал может быть также нанесен на ценный документ, например, в форме, наклейки, например, чтобы реализовать меры по безопасности продукции. В принципе, возможно придание несущему материалу абсолютно любой формы.
По меньшей мере два люминесцирующих вещества защитной маркировки вместе могут быть возбуждены одним (и тем же) возбуждающим импульсом (например, вспышкой света). При этом существенно, что временные характеристики интенсивностей вызванных возбуждающим импульсом, испущенных излучений люминесцирующих веществ являются отличными друг от друга, причем по меньшей мере одно люминесцирующее вещество имеет немоноэкспоненциальную временную характеристику интенсивности испущенного излучения.
В защитной маркировке содержатся в комбинации по меньшей мере два люминесцирующих вещества в задаваемом или же заданном количественном соотношении (Предпочтительным образом, в форме смеси). Это означает, что каждое люминесцирующее вещество содержится в защитной маркировке в задаваемой или же заданной относительной количественной доле по отношению к общему количеству люминесцирующих веществ. Защитная маркировка, таким образом, может быть однозначным образом идентифицирована на основании количественного соотношения (соотношения компонентов смеси) люминесцирующих субстанций.
В зависимости от его относительной количественной доли каждое люминесцирующее вещество с интенсивностью его испущенного люминесцентного излучения является составляющей общей интенсивности одновременно испущенных излучений возбужденных люминесцирующих веществ защитной маркировки. Понятие «общая интенсивность» здесь и далее относится к суммарной интенсивности возбужденных одним (и тем же) возбуждающим импульсом и зафиксированных в один и тот же момент времени люминесцентных излучений содержащихся в защитной маркировке в комбинации люминесцирующих веществ.
Защитная маркировка выполнена таким образом, что для идентификации защитной маркировки может быть определено количественное соотношение (соотношение компонентов смеси) люминесцирующих субстанций методом анализа временной характеристики общей интенсивности (вызванных возбуждающим импульсом) испущенных люминесцентных излучений на основании временных характеристик интенсивностей (вызванных одним и тем же возбуждающем импульсе) люминесцентных излучений люминесцирующих веществ.
Использование по меньшей мере одного люминесцирующего вещества с немоноэкспоненциальной временной характеристикой интенсивности испущенного излучения имеет особое преимущество, заключающееся в том, что имеется в распоряжении большое многообразие принципиально подходящих веществ и что путем особого выбора может быть достигнута улучшенная защита от фальсификации.
Кроме того, может быть достигнуто относительно большое различие в характере возбуждения и/или затухания люминесцирующих веществ, что допускает надежную и уверенную идентификацию защитной маркировки. Если возбуждающий свет с длиной волн с (анти-)стоксовым смещением на основании внутренних процессов превращения переизлучается, то при помощи подходящих технологий фильтрации легко возможно отчетливое разделение возбуждающего и испущенного излучения.
Особо преимущественным образом, по меньшей мере две люминесцирующие субстанции выбраны таким образом, что интенсивность испущенного излучения каждой люминесцирующей субстанции находится в диапазоне от 5% до 95%, преимущественным образом от 10% до 90%, и особо предпочтительным образом от 15% до 85%, общей интенсивности люминесцирующих субстанций. Благодаря этому возможен особенно точный анализ временной характеристики общей интенсивности защитной маркировки на основании временных характеристик интенсивностей испускаемых соответствующими люминесцирующими субстанциями люминесцентных излучений, что способствует улучшению надежности идентификации защитного элемента.
Предпочтительным образом, по меньшей мере две люминесцирующие субстанции соответственно выбраны таким образом, что время затухания, то есть, прежде всего, время между концом возбуждающего импульса и достижением интенсивности в размере 1/е интенсивности в конце возбуждающего импульса, находится в диапазоне от 100 нс до 100 мс, Предпочтительным образом, от 10 мкс до 5 мс. Это является преимущественным для точного анализа временной характеристики общей интенсивности испущенных люминесцентных излучений люминесцирующих субстанций на основании временных характеристик интенсивностей испущенных соответствующими люминесцирующими субстанциями люминесцентных излучений, что способствует дополнительному улучшению надежности идентификации защитного элемента.
Предпочтительным образом, но не обязательно, по меньшей мере две люминесцирующие субстанции имеют накладывающиеся, прежде всего идентичные возбуждающие спектры, что делает возможным целенаправленное и относительно сильное возбуждение люминесцирующих субстанций при помощи сравнительно узкополосного возбуждающего импульса (вспышка света). Особо предпочтительным образом, по меньшей мере две люминесцирующие субстанции имеют накладывающиеся спектры излучения, за счет чего защищенность от фальсификации защитного элемента на основании существенно усложненного анализа испущенного излучения, преимущественным образом, дополнительно улучшается.
i
n
i
n
При еще одной преимущественной форме осуществления предлагаемого ценного документа по меньшей мере две люминесцирующие субстанции выполнены таким образом, что временные характеристики интенсивностей испущенных излучений имеют индекс Брея-Кертиса более 0,10, Предпочтительным образом, более 0,20 и особо предпочтительным образом более 0,25. Индекс Брея-Кертиса двух векторов (v, …, v) и (w, …, w) при этом определяется как
Также посредством этой меры может быть повышена точность анализа временной характеристики общей интенсивности испущенных люминесцентных излучений люминесцирующих веществ защитной маркировки на основании временных характеристик интенсивностей испущенных люминесцирующими веществами люминесцентных излучений, что приводит к еще дополнительному улучшению надежности идентификации защитного элемента.
Люминесцирующие субстанции защитной маркировки предлагаемого ценного документа в принципе могут быть выбраны свободно, если гарантируется, что они совместно могут быть возбуждены при помощи возбуждающего импульса, и временные характеристики испущенных излучений люминесцирующих субстанций являются отличными друг от друга, причем по меньшей мере одна люминесцирующая субстанция имеет немоноэкспоненциальную временную характеристику интенсивности испущенного излучения.
Возбуждение и испускание излучения люминесцирующих субстанций может осуществляться в УФ, ВИЗ и/или ИК-области. Например, могут использоваться люминесцирующие субстанции, которые возбуждаются в УФ-области и испускают излучение в УФ-области или видимой спектральной области. Кроме того, можно использовать люминесцирующие субстанции, которые возбуждаются в видимой спектральной области и испускают излучение в видимой спектральной области или ИК-области. Кроме того, могут использоваться люминесцирующие субстанции, которые возбуждаются в ИК-области и испускают излучение в ИК-области или видимой спектральной области (преобразователь с повышением).
Согласно изобретению преимущественными являются люминесцирующие субстанции, которые демонстрируют особенно сильный немоноэкспоненциальный характер затухания. Особо предпочтительными являются люминесцирующие субстанции, которые соответственно включают в себя решетку основного кристалла, к которой добавлена по меньшей мере одна легирующая примесь, выбранная из редких земельных металлов и переходных металлов (или же их ионов).
Подходящие неорганические решетки основного кристалла представляют собой, например, оксиды, бораты, галлаты, фосфаты, гранаты, перовскиты, сульфиды, оксисульфиды, апатиты, ванадаты, вольфраматы, стекла, танталаты, ниобаты, галогениды, оксигалогениды, прежде всего флуориды, силикаты или алюминаты.
5
2
4
4
3
3
2
2
2
2
2
2
7
2
2
2
6
4
2
2
3
5
12
4
2
12
19
4
4
3
2
5
7
В качестве решеток основного кристалла могут быть использованы, прежде всего, такие решетки основного кристалла как YAG, ZnS, YGG, YAM, YAP, AlPO, цеолиты, ZnSiO, YVO, CaSiO, KMgF, YOS, LaOS, BaPO, GdOS, NaYWO, SrMoO, MgF, MgO, CaF, YGaO, KY(WO), SrAlO, ZBLAN, LiYF, YPO, GdBO, BaSiO или SrBeO.
Подходящие легирующие примеси представляют собой, например, редкие легирующие металлы La, Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, bzw. Bi, Pb, Ni, Sn, Sb, W, TI, Ag, Cu, Zn, Ti, Mn, Cr и V (или же их ионы).
Конкретный выбор подходящих комбинаций решеток основного кристалла/ионов легирующей примеси, например, описан в публикации ЕР 1632908 А1, на содержание которого в этом отношении автор полностью ссылается.
Люминесцирующие субстанции с сильной немоноэкспоненциальной временной характеристикой интенсивности испущенного излучения могут быть реализованы при помощи различных механизмов. Таким образом, прежде всего в случае люминесцирующих веществ со сложными, при определенных условиях, многоступенчатыми процессами передачи энергии между различными ионами легирующей примеси, прежде всего ионами редкоземельных металлов, внутренне обнаруживаются множественные временные постоянные в характере нарастания, а также затухания. Подобные процессы передачи энергии, например, известны для комбинаций ионов легирующей примеси Yb/Er, Nd/Yb, Yb/Tm, Cr/Tm, Tm/Ho, Er/Tm, Er/Ho, Yb/Ho, Cr/Ho, Fe/Tm, Mn/Tm, Cr/Er, Fe/Er, Cr/Nd, Cr/Nd, Cr/Yb, прежде всего в комбинации с дополнительными ионами легирующей примеси. Согласно изобретению предпочтительным является использование таких комбинаций ионов легирующей примеси. Точная временная характеристика этих веществ при этом существенным образом зависит как от использованной решетки основного кристалла (за счет тонкого разделения спектра задействованных энергетических состояний), так и от соответствующих концентраций ионов легирующей примеси. Причиной этого является относительное изменение степеней связывания по сравнению с конкурирующими процессами потерь, такими как, например, неизлучающая рекомбинация задействованных ионов.
Прежде всего, люминесцирующие вещества со сложными внутренними процессами могут демонстрировать характеристики интенсивности с сильной немоноэкспоненциальной временной характеристикой, причем интенсивность люминесценции после завершения фазы возбуждения может продолжать возрастать. Комбинация подобных веществ вместе с классическими веществами, которые после возбуждения демонстрируют со временем монотонно понижающуюся характеристику, позволяет осуществлять целенаправленное регулирование временной характеристики общей интенсивности люминесцирующих веществ.
Последняя, наряду с понижающимися участками испускаемого излучения, также может иметь подъемы, ровные участки, локальные максимумы и/или минимумы. Согласно изобретению может быть преимущественным, если защитная маркировка имеет комбинацию по меньшей мере из одного люминесцирующего вещества с немоноэкспоненциальной временной характеристикой и по меньшей мере одного люминесцирующего вещества с моноэкспоненциальной временной характеристикой интенсивности испущенного люминесцентного излучения.
В еще одной предпочтительной форме осуществления защитная маркировка имеет комбинацию по меньшей мере из двух люминесцирующих веществ с соответственно различными немоноэкспоненциальнными временными характеристиками интенсивности испущенного люминесцентного излучения.
Кроме того, существуют люминесцирующие вещества, у которых несколько различных переходов иона легирующей примеси, которые хотя энергетически очень похожи, но имеют различные продолжительности жизни, способствуют излучению в узком диапазоне длины волн. Эти люминесцирующие вещества также часто демонстрируют немоноэкспоненциальную временную характеристику. Их примерами служат Pr и Er.
Кроме того, люминесцирующие вещества из-за случайно встречающихся или целенаправленно созданных при изготовлении неоднородностей, например неоднородного распределения размера ядер или неоднородного распределения легирующих веществ, имеют немоноэкспоненциальный характер. Это может, например, встречаться в том случае, когда возникают ядра с более быстрой временной характеристикой, то есть более быстрым временем затухания и/или более быстрым временем нарастания, а также ядра с более медленной временной характеристикой, то есть более медленным временем затухания и/или более медленным временем нарастания. Их различные свойства определяются при соответствующем макроскопическом измерении, при котором, в общем, одновременно возбуждаются и измеряются относительно много отдельных ядер. За счет этого отдельные временные структуры испускаемых излучений отдельных ядер накладываются друг на друга таким образом, что может быть получена в целом немоноэкспоненциальная временная характеристика.
2
2
2
Специалист путем простого измерения зависящей от времени люминесценции люминесцирующего вещества может определить, имеет ли оно моноэкспоненциальную временную характеристику или нет. При этом измеряется временная кривая интенсивности в фазе затухания и экспоненциальная кривая приводится в соответствие с кривой затухания. В качестве меры для степени приближения может, например, использоваться мера R определенности, причем кривая затухания, например, оценивается как «неэкспоненциальная», если R<0,98. При измерении соотношение сигнал-шум в начале кривой затухания должно составлять по меньшей мере 50, чтобы не случайным образом при моноэкспоненциальной кривой затухания было получено приближение со степенью R приближения <0,98.
Изобретение, кроме того, распространяется на способ идентификации (то есть, распознавание наличия или отсутствия) защитной маркировки выполненного, как описано выше, ценного документа. Способ включает в себя следующие шаги:
Шаг i)
Общее возбуждение люминесцирующих субстанций защитной маркировки одним (и тем же) возбуждающим импульсом.
Шаг ii)
Обнаружение временной характеристики общей интенсивности возбужденных возбуждающим импульсом, одновременно испущенных излучений люминесцирующих субстанций.
Шаг iii)
Приближение линейной комбинации I(t) согласно следующей формуле
i
i
i
к временной характеристике общей интенсивности испущенных излучений, причем I(t) - это задаваемые или же заданные временные характеристики интенсивностей, соответственно испущенных люминесцирующими субстанциями (возбужденных одним и тем же возбуждающим импульсом), а c - подлежащие приближению линейные коэффициенты. Текущий индекс i относится к люминесцирующим субстанциям, n указывает количество люминесцирующих субстанций, a t - время. Временные характеристики I(t) интенсивностей люминесцирующих веществ могут быть определены для каждого люминесцирующего вещества путем возбуждения одним и тем же возбуждающим импульсом и обнаружения люминесцентного излучения (предварительно).
i
i
i
i
Для приближения линейной комбинации I(t) к временной характеристике общей интенсивности I(t) определяются линейные коэффициенты c. Линейные коэффициенты c передают соответственно относительную долю временной характеристики I(t) отдельной люминесцирующей субстанции в линейной комбинации I(t). На основании линейных коэффициентов c может быть получена количественная доля каждой люминесцирующей субстанции относительно общего количества люминесцирующих субстанций в защитной маркировке и, таким образом, количественное соотношение (например, соотношение компонентов смеси) люминесцирующих субстанций в защитной маркировке.
Шаг iv)
i
Идентификация (то есть, распознавание наличия или отсутствия) защитной маркировки на основании линейных коэффициентов c.
i
Приближение линейной комбинации I(t), состоящей из усредненной с линейными коэффициентами c суммы заранее известных временных характеристик F(t), к общей интенсивности I(t) одновременно испущенных люминесцентных излучений, преимущественным образом, делает возможным особо простое, надежное и очень быстрое определение количественного соотношения (например, соотношения компонентов смеси) люминесцирующих субстанций в защитной маркировке, благодаря чему становится возможной надежная идентификация защитной маркировки.
i
i
При преимущественной форме осуществления предлагаемого способа на шаге iii) линейные коэффициенты c определяются таким образом, что абсолютные отклонения линейной комбинации I(t) от точек данных обнаруженной временной характеристики общей интенсивности минимизированы. Предпочтительным образом, линейные коэффициенты c определяются методом наименьших квадратов таким образом, что суммы квадратичных отклонений линейной комбинации I(t) от точек данных обнаруженной общей интенсивности минимизированы. Специалисту в области статистической оценки массивов данных метод наименьших квадратов является привычным, так что дополнительные пояснения здесь не требуются. Дополнительно следует сослаться только на то, что здесь речь идет о стандартном статистическом методе, чтобы получить корректировочную кривую к группе данных с максимально малым отклонением точек данных от корректировочной кривой.
При еще одной преимущественной форме осуществления предлагаемого способа шаг iv) включает в себя следующие подшаги:
Подшаг iv-1)
i
i
i
i
i
1
2
Для n-1 линейных коэффициентов c: определение относительного числа M для каждого линейного коэффициента c, которое образуется из отношения линейного коэффициента c по меньшей мере к одному другому линейному коэффициенту c (например, c/c).
i
i
i
i
1
2
n
1
n-1
i
i
Преимущественным образом, относительное число M определяется отношением линейного коэффициента c к сумме по меньшей мере одного, Предпочтительным образом, всех линейных коэффициентов c (например, c/(c+c)). Для n-ного линейного коэффициента относительное число Mn следует из M=1-(M+…+M), то есть из разницы между числом 1 и суммой остальных относительных чисел M. Относительные числа M передают количественное соотношение (например, соотношение компонентов смеси) люминесцирующих субстанций в защитной маркировке.
Подшаг iv-2)
i
i
Для каждого относительного числа M: проверка, находится ли относительное число M внутри соответствующего задаваемого или же заданного интервала значений Wi, который, преимущественным образом, соответствует диапазону разброса вокруг заранее известной относительной количественной доли люминесцирующей субстанции в защитной маркировке.
Подшаг iv-3)
i
i
i
Для каждого относительного числа M: присвоение свойства «относительное число принято», если относительное число M находится внутри соответствующего диапазона значений Wi, или свойства «относительное число не принято», если относительное число M находится вне соответствующего диапазона значений Wi.
Подшаг iv-4)
i
i
Идентификация (то есть, распознавание наличия) защитной маркировки, если всем относительным числам M было присвоено свойство «относительное число принято», или неидентификация (то есть, распознавание отсутствия) защитной маркировки, если по меньшей мере одному относительному числу M было присвоено свойство «относительное число не принято».
i
Посредством подшагов iv-1)-iv-4), преимущественным образом, возможна простая и надежная идентификация защитной маркировки на основании линейного коэффициента c.
При еще одной преимущественной форме осуществления предлагаемого способа последний имеет еще один шаг v), который включает в себя следующие подшаги:
Подшаг v-1)
2
2
2
Определение степени приближения линейной комбинации I(t) к временной характеристике характеризующей общую интенсивность меры G. Предпочтительным образом, в качестве меры G используется мера R определенности. Специалисту в области статистической оценки массивов данных мера R определенности является привычной, так что здесь дополнительное пояснение не требуется. Дополнительно следует сослаться только на то, что в случае меры R определенности речь идет о стандартном статистическом методе, при помощи которого может быть определено качество линейного приближения.
Подшаг v-2)
2
Сравнение меры G с задаваемым или же заданным пороговым значением. Если в качестве меры G используется мера R определенности, то используется нижнее пороговое значение, предпочтительным образом, равное 0,9, особо предпочтительным образом 0,95, посредством чего может быть достигнута высокая надежность при идентификации защитной маркировки.
Подшаг v-3)
Присвоение мере G свойства «мера принята», если мера G больше, чем пороговое значение, или свойства «мера не принята», если мера G меньше или равна пороговому значению.
Подшаг v-4)
Идентификация (то есть, распознавание наличия) защитной маркировки, если мере G было присвоено свойство «мера принята», или неидентификация (то есть, распознавание отсутствия) защитной маркировки, если мере G было присвоено свойство «мера не принята».
Для случая, когда на шаге iv) выполняются подшаги от iv-1) до iv-4), для подшага v-4) действительно следующее:
i
i
Идентификация защитной маркировки, если всем относительным числам M было присвоено свойство «относительное число принято» и, кроме того, мере G было присвоено свойство «мера принята», или неидентификация (то есть, распознавание отсутствия) защитной маркировки, если по меньшей мере одному относительному числу M было присвоено свойство «относительное число не принято» и/или мере G было присвоено свойство «мера не принята».
Посредством шага v), прежде всего в связи с подшагами от iv-1) до iv-4), особо преимущественным образом, может быть еще дополнительно улучшена надежность идентификации защитной маркировки.
В еще одной преимущественной форме осуществления предлагаемого способа в непосредственно примыкающий к отключению возбуждающего импульса первый период времени фиксируется больше точек данных для обнаружения общей интенсивности, чем в непосредственно примыкающий к первому периоду времени второй период времени, причем первый период времени и второй период времени имеют одинаковую длину. Эта мера, преимущественным образом, делает возможной высокую надежность идентификации защитной маркировки при ограниченных накопительных ресурсах.
Для выбора люминесцирующих субстанций и для определения их заданных относительных количественных долей для ценного документа, например, как указано выше, может быть определена общая интенсивность в зависимости от времени (то есть, линейная комбинация I(t)) и отнесена к информации (например, подлинность).
i
i
i
i
i
i
i
i
Линейная комбинация I(t) - это комбинация временных кривых интенсивностей I(t) люминесцирующих субстанций с линейными коэффициентами c люминесцирующих субстанций. Исходя из заданной линейной комбинации I(t) устанавливаются количественные доли люминесцирующих субстанций. Таким образом, из заранее заданной, желаемой линейной комбинации I(t) следует заданное количественное соотношение и заданные количественные доли люминесцирующих субстанций. Для определения и/или выбора люминесцирующих субстанций, а также заданных количественных долей, прежде всего, рассматриваются и/или оцениваются соответствующие временные характеристики интенсивностей I(t) люминесцирующих субстанций и, при необходимости, соответствующие линейные коэффициенты c. Таким образом, при помощи базы данных, в которой заложены временные характеристики интенсивностей I(t), определяется комбинация люминесцирующих субстанций. Затем при помощи линейных коэффициентов c может быть определена количественная доля соответствующей люминесцирующей субстанции. При этом может быть учтено, чтобы для регулирования интенсивности I(t) люминесцирующей субстанции последняя была снабжена так называемыми маскировочными материалами. Маскировочные материалы оказывают воздействие на уменьшение интенсивности люминесценции люминесцирующей субстанции, прежде всего, на постоянную во времени величину, так что в зависимости от количества маскировочного материала из линейного коэффициента c следует другая относительная количественная доля для соответствующей люминесцирующей субстанции.
Краткое описание чертежей
Изобретение более подробно поясняется на основании примеров осуществления, причем делается ссылка на прилагаемые фигуры. На фигурах показаны:
Фиг. 1 временные характеристики интенсивностей люминесценции двух люминесцирующих веществ А, В с различным, немоноэкспоненциальным характером испускания,
Фиг. 2 временная характеристика общей интенсивности люминесцирующих излучений комбинации обоих люминесцирующих веществ А, В из фиг. 1, с корректировочной кривой,
Фиг. 3 временные характеристики интенсивностей люминесценции трех люминесцирующих веществ А, В, С с различным, частично немоноэкспоненциальным характером испускания,
Фиг. 4 временная характеристика общей интенсивности люминесцирующих излучений комбинации люминесцирующих веществ А, В, С из фиг. 3, с корректировочной кривой,
Фиг. 5 график для демонстрации кортежа из элементов смеси (а, b) с диапазоном разброса для смеси из трех люминесцирующих веществ из фиг. 4,
Фиг. 6 верхнее изображение: симулированная временная характеристика интенсивности люминесценции комбинации люминесцирующих веществ с заданной долей шума во время фазы затухания, нижнее изображение: зависимость относительной доли смеси от размера доли шума.
Фиг. 7 временная характеристика общей интенсивности испущенного излучения смеси двух люминесцирующих веществ с различным, моноэкспоненциальным характером испускания для демонстрации попытки фальсификации, с корректировочной кривой,
Фиг. 8 ценный документ с опознавательной нитью, которая имеет защитную маркировку.
Подробное описание изображений
Сначала следует рассмотреть фиг. 1, на которой в качестве примера показаны измеренные временные характеристики интенсивностей испущенных люминесцентных излучений двух различных люминесцирующих веществ А, В. Показана зависимость интенсивности I от времени t (в любых единицах времени и интенсивности). Измеренные точки данных соответственно соединены друг с другом сплошной линией данных.
Люминесцентные излучения обоих люминесцирующих веществ А, В вместе возбуждаются единственными или же одним и тем же возбуждающим импульсом (вспышкой света).
p
Возбуждающий импульс включается на момент времени t=0 и отключается на момент времени t=t. Временная продолжительность и интенсивность возбуждающего импульса показана пунктирной линией. Предпочтительным образом, продолжительность вспышки света составляет от 10 пс до 10 мс и, например, равна 40 пс.
p
Временные характеристики интенсивностей обоих люминесцирующих веществ А, В соответственно имеют одну фазу нарастания, на которой интенсивность повышается от нуля до максимального значения, а также фазу затухания, на которой интенсивность падает, начиная с максимального значения. Явным образом интенсивность люминесцирующего вещества А достигает максимального значения в момент времени t=t, так что фаза нарастания заканчивается, когда отключается возбуждающий импульс. Другим является люминесцирующее вещество В, интенсивность которого достигает максимального значения только после отключения возбуждающего импульса.
Временные характеристики интенсивностей обоих люминесцирующих веществ сильно отличаются друг от друга, причем оба люминесцирующих вещества демонстрируют немоноэкспоненциальный характер испускания. Временные характеристики интенсивностей обоих люминесцирующих веществ имеют индекс Брея-Кертиса, равный 0,25, который отражает небольшое и, таким образом, предпочтительный корреляционный характер обеих характеристик испускания.
p
Фиг. 2 показывает измеренную временную характеристику общей интенсивности одновременно испущенных излучений одной смеси обоих люминесцирующих веществ А, В на графике I-t. Комбинация обоих люминесцирующих веществ А, В может применяться как защитная маркировка для ценного документа. Далее показаны возбуждающий импульс для общего возбуждения обоих люминесцирующих веществ А, В (который является одинаковым с возбуждающим импульсом на фиг. 1), а также показанная сплошной линией корректировочная кривая. В смеси люминесцирующих веществ имеется люминесцирующее вещество А с долей смеси 30% и люминесцирующее вещество В с долей смеси 70%, соответственно относительно общего количества люминесцирующих веществ А, В. (Заранее известное) количественное соотношение (соотношение компонентов смеси) люминесцирующих веществ А, В, таким образом, составляет 30%/70%. Фаза нарастания общей интенсивности испущенных излучений продолжается до t=t, максимальное значение общей интенсивности достигается только после отключения возбуждающего импульса.
Измерения общей интенсивности происходят в заданные моменты времени. Измерения могут осуществляться в равноудаленные моменты времени, однако также в неравноудаленные моменты времени, причем последнее имеет преимущество, состоящее в том, что, например, при ограниченных накопительных ресурсах в индикаторном датчике может быть выбрано сокращенное количество данных без существенного ухудшения степени приближения. Для этого Предпочтительным образом, в промежутки времени, в которые характеристики интенсивности основных веществ сильно различаются, берется больше точек измерения, в то время как во время фазы затухания спустя продолжительное время после возбуждения, когда люминесценция уже в существенной степени затухла, берется меньше точек измерения.
Измеренная временная характеристика общей интенсивности I(t) оценивается посредством приближения линейной комбинации общей формулы
i
i
i
i
i
A(
B
Использованная для линейного приближения формула (А) - это линейная комбинация из (выбранных) базисных векторов I(t). Текущий индекс i обозначает люминесцирующие вещества. В данном случае n=2, то есть i=1 и i=2 соответственно обоих люминесцирующих веществ А, В. Базисные векторы I(t) представляют собой задаваемые или же заданные (известные заранее) временные характеристики использованных люминесцирующих веществ и Предпочтительным образом, следуют из заранее полученных временных измерений интенсивности использованных люминесцирующих веществ. Базисные векторы I(t) соответственно должны быть взвешены с соответствующими линейными коэффициентами c. В настоящем примере осуществления изобретения базисные векторы I(t) соответствуют заранее известным временным характеристикам It), I(t) обоих люминесцирующих веществ А, В, как они показаны на фиг. 1.
i
i
i
Приближение линейной комбинации I(t) к точкам данных измеренной общей интенсивности требует определения линейных коэффициентов c, что в данном случае осуществляется при помощи способа наименьших квадратов (Least-Square-Fit). Линейные коэффициенты c посредством этого могут быть определены эффективным образом с хорошим приближением корректировочной кривой. Из линейных коэффициентов c следуют относительные доли смеси примененных люминесцирующих веществ в защитной маркировке соответственно относительно общего количества люминесцирующих веществ. Оценка выдает долю смеси в размере 28,8% для люминесцирующего вещества А и долю смеси в размере 71,2% для люминесцирующего вещества В, в соответствии с количественным соотношением (соотношением компонентов смеси) А/В=28,8%/71,2%.
i
1
2
i
i
1
2
1
1
1
2
1
2
2
2
2
1
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Для идентификации защитной маркировки заданные линейные коэффициенты c объединяются в кортеж из 2-ух элементов (c, c) и пересчитываются в не зависящее от измерения масштаба значение, относительное число M. Относительное число M высчитывается из линейных коэффициентов c, с следующим образом: M=c/(c+c). Затем для первого линейного коэффициента c1 формируется отношение к сумме обоих линейных коэффициентов c и с. Для второго линейного коэффициента с соответствующее относительное число М получают из равенства М=1-M. Затем для относительного числа M или М проверяется, находится ли относительное число внутри соответствующего, задаваемого или же заданного (заранее определенного) диапазона значений W или же W. Диапазоны значений W, W указывают соответственно диапазон разброса вокруг заранее известных долей смеси люминесцирующих веществ А, В в защитной маркировке. Затем для проверенного относительного числа M или М осуществляется присвоение свойства «относительное число принято», если относительное число находится внутри соответствующего диапазона значений, или свойства «относительное число не принято», если относительное число находится вне соответствующего диапазона значений.. В данном случае, относительные числа M, М находятся внутри соответствующих диапазонов значений W, W, то есть в рамках разброса были получены верные, то есть заранее известные доли смеси обоих люминесцирующих веществ А, В соответственно относительно общего количества люминесцирующих веществ А, В, или же заранее известное количественное соотношение (соотношение компонентов смеси) А/В.
2
2
2
Кроме того, определяется степень приближения линейной комбинации I(t) к временной характеристике общей интенсивности обеих люминесцирующих субстанций А, В. Для этой цели используется мера R определенности, причем предпочтительно, чтобы мера R определенности была выше порогового значения 0,9, Предпочтительным образом, выше порогового значения 0,95. В данном случае, вычисляется мера R определенности = 0,977.
1
2
Таким образом, защитная маркировка однозначно идентифицирована (то есть, имеется в наличии), так как относительным числам M, М было присвоено свойство «относительное число принято» и степень приближения выше желаемого порогового значения. За счет необходимости наличия обоих условий (свойство относительного числа, степень приближения) может быть достигнута особенно высокая надежность при идентификации защитной маркировки.
Со ссылкой на фиг. 3-5 поясняется дополнительный пример осуществления изобретения. Чтобы избежать ненужных повторений, поясняются исключительно различия с примером осуществления фиг. 1 и 2 и, в остальном, делается ссылка на исполнения в этих фигурах. Затем рассматривается защитная маркировка с тремя комбинированными люминесцирующими веществами А, В, С, которые вместе возбуждаются одним и тем же возбуждающим импульсом. Люминесцирующие вещества А, В соответствуют веществам фиг. 1, люминесцирующее вещество С относится сюда дополнительно. Как видно на графике зависимости I-t фиг. 3, временные характеристики интенсивностей испущенных люминесцирующих излучений сильно отличаются друг от друга, причем люминесцирующее вещество С, в отличие от люминесцирующих веществ А, В, демонстрирует моноэкспоненциальный характер испускания. Измеренные точки данных соответственно соединены друг с другом сплошными линиями данных.
1
2
3
В смеси люминесцирующих веществ доли смеси люминесцирующих веществ А, В, С в таком порядке составляют 20%, 50%, 30% соответственно относительно общего количества люминесцирующих веществ. Соотношение компонентов смеси А/В/С, таким образом, составляет 20%/50%/30%. Комбинированный характер интенсивности был измерен соотношением сигнал-шум, составляющим ок. 20. Измеренные значения показаны на фиг. 4. После этого выполняется приближение вышеуказанной линейной комбинации общей формулы А с тремя базисными векторами IA(t), IB(t), IC(t), как они показаны на фиг. 3, причем линейные коэффициенты c, c, c определяются способом наименьших квадратов. Видно хорошее приближение корректировочной кривой к точкам данных, несмотря на визуально отчетливо распознаваемой долю шума.
1
2
3
1
2
3
1
1
1
2
3
2
2
1
2
3
Оценка выдает относительные доли содержания в смеси люминесцирующих веществ А, В, С, в таком порядке, в размере 18,8%, 50,7%, 30,5% соответственно относительно общего количества люминесцирующих веществ. Для идентификации защитной маркировки заданные линейные коэффициенты c, c, c объединяются в кортеж из 3-х элементов (c, c, c) и пересчитываются в не зависящие от измерения масштаба относительные числа M=c/(c+c+c), М=c/(c+c+c).
3
1
2
1
2
1
2
Для третьего линейного коэффициента с3 соответствующее относительное число М3 следует из равенства М=1-(M+М). Затем для двух относительных чисел M, М проверяют, находятся ли относительные числа внутри соответствующего, задаваемого или же заданного (заранее определенного) диапазона значений W, W, в соответствии с областями разброса заранее известных долей смеси, то есть определяется удаленность кортежа из элементов смеси относительно референсных координат, полученных из первоначального состава смеси.
Для простой проверки расположения измеренного кортежа из элементов смеси относительно заранее известного кортежа из элементов смеси в плоскости а-b определяется, например, эллиптическая область допусков (см. фиг. 5). Последняя может быть по-разному вытянута в различных направлениях в зависимости от формы временной характеристики интенсивности. На фиг. 5 измеренный кортеж из элементов смеси обозначен заполненным кругом, заданное значение (заранее известный кортеж из элементов смеси) - пустым кругом.
1
2
Затем для двух относительных чисел M, М осуществляется присвоение свойства «относительное число принято», если относительное число расположено внутри соответствующего диапазона значений, или свойства «относительное число не принято», если относительное число находится вне соответствующего диапазона.
1
2
1
2
В данном случае, оба относительных числа M, М находятся внутри соответствующих диапазонов значений W, W, причем в рамках разброса были получены правильные, то есть заранее известные доли содержания в смеси обоих люминесцирующих веществ А, В соответственно относительно общего количества люминесцирующих веществ А, В, С.
2
2
Кроме того, была определена мера R определенности, что, в данном случае, составляет R=0,9989, причем оказалось, что это значение существенно выше предпочтительного порогового значения.
В результате может быть установлено, что защитная маркировка и имеет заранее известный состав, при помощи которого защитная маркировка была идентифицирована.
Сейчас сошлемся на фиг. 6, верхнее изображение. Чтобы изучить чувствительность предлагаемого способа к шумам, у кривой затухания смеси из двух люминесцирующих веществ с моноэкспоненциальным характером затухания к контрольным точкам были по-разному добавлены нормально распределенные доли шума. Была выполнена оценка линейным методом приближения согласно настоящему исследованию и известному из уровня техники нелинейному методу приближения. На фиг. 6, нижнее изображение, оценка наглядно показана на графике, на котором отражена зависимость относительной доли содержания в смеси люминесцирующего вещества от уровня шума. Явным образом при предлагаемом определении относительной доли содержания в смеси проявляется меньшая подверженность шумовому воздействию по сравнению с известным из уровня техники способом. Явным образом для нелинейного способа в рассмотренном интервале уровня шума имеется приблизительно линейная зависимость между шириной разброса заданной доли содержания в смеси и уровнем шума. Линейный метод приближения, напротив, показывает себя более стабильным с шириной разброса доли содержания в смеси равной 0,05 (абсолютно).
Эти результаты дают понять, что уже при небольших долях шума нелинейные методы приближения больше не дают надежных результатов, в то время как предлагаемый линейный метод приближения достаточно надежно функционирует в рассмотренном интервале интенсивности.
2
Фиг. 7 показывает временную характеристику моноэкспоненциально затухающего люминесцирующего вещества, который, например, мог бы использоваться для попытки фальсификации. Полученная предлагаемым способом корректировочная кривая показана сплошной линией. Если предположить, что защитная маркировка содержит оба люминесцирующих вещества А, В, тогда получаются доли содержания в смеси 61,2% и 37,8%, а также степени R приближения = 0,793. Из-за расположенного существенно ниже порогового значения, Предпочтительным образом, составляющего 0,9, степени приближения защитная маркировка не идентифицируется.
Фиг. 8 показывает выполненный, например, в форме банкноты ценный документ 1, который имеет опознавательную нить 2 с защитной маркировкой 3. Защитная маркировка 3 может быть выполнена, как описано выше.
Как следует из вышестоящего описания, изобретение дает большие преимущества относительно известных из уровня техники способов оценки с нелинейным приближением, в которых, наряду с амплитудами временных спектров интенсивности, также используется время затухания как параметр для моделирования. Прежде всего, за счет предлагаемого способа с заданной временной характеристикой (прежде всего, кривые затухания) для использованных в комбинации люминесцирующих веществ получают существенно более быструю и стабильную оценку (то есть, более быструю конвергентную характеристику последовательности приближения) как для чистых, так и для отягощенных шумами измерений интенсивности. Количественная оценка выдает уменьшенное примерно на 3 порядка время вычислений по сравнению с известным из уровня техники нелинейным приближением, что объясняет повышение эффективности в отношении скорости оценки. В критичных по времени случаях применения быстрый способ оценки является ключевым, например, для анализа на высокоскоростных машинах для обработки банкнот с перемещаемыми со скоростью до 12 м/с банкнотами, так как последние, по сути, определяют скорость обработки.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Ценный документ
2 Опознавательная нить
3 Защитная маркировка