讀取由周期性偏振納米結(jié)構(gòu)表示的數(shù)據(jù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于讀取由標(biāo)記表示的數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備，例如讀取用于識(shí)別、防偽或驗(yàn)證目的的數(shù)據(jù)。
【背景技術(shù)】
[0002]使用表面標(biāo)記來表示數(shù)據(jù)是已知的，其可用于驗(yàn)證或防偽目的。對于高價(jià)值商品、可以容易地被復(fù)制的商品、或其中質(zhì)量、內(nèi)含物或出處特別重要的商品，例如，微芯片、半導(dǎo)體裝置、電路板、藥物包裝、存儲(chǔ)器裝置、或記錄的音樂、圖像、視頻或文本內(nèi)容此類驗(yàn)證或防偽措施可以是尤其重要的。
[0003]使得用于驗(yàn)證或防偽目的的表面標(biāo)記難以在例如不具有專業(yè)知識(shí)或設(shè)備的情況下被復(fù)制是有利的。而且，鑒于在實(shí)踐中標(biāo)記所應(yīng)用到的產(chǎn)品可能會(huì)受到的各種不同情況，重要的是此類標(biāo)記是穩(wěn)固的。
[0004]已知超快激光脈沖與一表面的相互作用可導(dǎo)致周期性表面結(jié)構(gòu)的形成，其一般稱為激光引發(fā)的周期性表面結(jié)構(gòu)(LIPSS)。伯恩鮑姆(Birnbaum)、米爾頓(Milton)在應(yīng)用物理雜志(Journal of Applied Physics) (1965年，第36卷，3688頁)中發(fā)表的“由紅寶石激光產(chǎn)生的半導(dǎo)體表面損壞(Semiconductor surface damage produced by ruby lasers) ”中揭示了在因來自紅寶石激光的光而損壞的各種半導(dǎo)體的表面上出現(xiàn)的‘有規(guī)律的平行直線系統(tǒng)’的效果。從此，這些結(jié)構(gòu)己經(jīng)由從持續(xù)波到皮秒激光的任何東西所生產(chǎn)，但是最常用的是用飛秒激光。
[0005]在WO 2009/090324中已經(jīng)建議使用呈LIPSS結(jié)構(gòu)形式的周期性納米結(jié)構(gòu)來表示數(shù)據(jù)，例如用于物品或文檔的識(shí)別、追溯或驗(yàn)證。在W02009/090324中，數(shù)據(jù)由LIPSS結(jié)構(gòu)的取向來表示，所述取向通過控制用于形成所述結(jié)構(gòu)的激光輻射的偏振來控制。通過將光施加至所述結(jié)構(gòu)并且確定從所述結(jié)構(gòu)接收到的所得光的顏色來讀取數(shù)據(jù)，其中從LIPSS結(jié)構(gòu)接收到的光的顏色由于衍射效應(yīng)而取決于LIPSS結(jié)構(gòu)的取向。一個(gè)圖像捕獲裝置，例如是攝像機(jī)，可以用來捕獲標(biāo)記有LIPSS結(jié)構(gòu)的表面的圖像，并且數(shù)據(jù)可經(jīng)處理以確定所呈現(xiàn)的色彩以及由所述色彩所表示的數(shù)據(jù)值。
[0006]通過以LIPSS結(jié)構(gòu)標(biāo)記表面來控制表面的顏色也已在阿赫桑(Ahsan)等人于2011年在應(yīng)用表面科學(xué)(Applied Surface Science) (257 (2011)，7771 到 7777 頁)中發(fā)表的文章中、在杜塞爾(Dusser)等人于2009年在SPIE雜志第7201卷發(fā)表的微電子和光電制造 VII 中的激光應(yīng)用(Laser Applicat1ns in Microelectronics and OptoelectronicManufacturing VII)中、以及在杜塞爾(Dusser)等人于2010年2月I日在光學(xué)快報(bào)(Optics Express) 2913第18卷第3期中發(fā)表的文章中進(jìn)行了描述。
[0007]US 2007/0206480描述了一種偏振檢測系統(tǒng)，其用于光學(xué)讀出圓盤形狀光學(xué)數(shù)據(jù)/信息存儲(chǔ)以及檢索媒體，所述媒體具有由凹點(diǎn)或標(biāo)記組成的表面，所述凹點(diǎn)或標(biāo)記配置為經(jīng)多層取向的納米結(jié)構(gòu)，并具有變化的凹點(diǎn)或標(biāo)記取向和寬度。
[0008]對于許多標(biāo)記應(yīng)用，標(biāo)記的穩(wěn)固性以及在使用期間避免退化可為重要的，以確保在實(shí)踐中精確讀取標(biāo)記。表面色彩的檢測對表面的退化敏感，并且表面上的刮痕、污垢或其它堆積物的積聚會(huì)導(dǎo)致測得的色彩發(fā)生變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在本發(fā)明的第一方面中，提供一種讀取由包括至少一個(gè)周期性納米結(jié)構(gòu)的標(biāo)記表示的數(shù)據(jù)的方法，所述標(biāo)記使用所述周期性納米結(jié)構(gòu)的一個(gè)偏振特性表示數(shù)據(jù)，并且所述方法包括檢測從所述納米結(jié)構(gòu)反射或通過所述納米結(jié)構(gòu)透射的偏振的電磁輻射、以及從檢測到的偏振的電磁輻射中確定由所述標(biāo)記表示的數(shù)據(jù)。檢測是使用偏振敏感檢測器設(shè)備來執(zhí)行的和/或所述方法進(jìn)一步包括將偏振的電磁輻射施用到納米結(jié)構(gòu)。
[0010]通過確定從周期性納米結(jié)構(gòu)反射的電磁輻射的偏振來讀取數(shù)據(jù)可以提供特別穩(wěn)固的方式來讀取由此類周期性納米結(jié)構(gòu)編碼的數(shù)據(jù)。在實(shí)際環(huán)境中可能發(fā)生的表面上的污垢的存在、表面的損壞或其它退化可改變反射信號(hào)的強(qiáng)度或其它特性，但檢測器仍然能夠以穩(wěn)固的方式區(qū)分開正交偏振狀態(tài)。
[0011 ] 所述或每一納米結(jié)構(gòu)可以包括多條實(shí)質(zhì)上平行線。
[0012]所述偏振特性可以包括優(yōu)選的偏振方向。所述偏振特性可以包括周期性納米結(jié)構(gòu)的一個(gè)取向。
[0013]所述或每一納米結(jié)構(gòu)可以包括激光引發(fā)的周期性表面結(jié)構(gòu)(LIPSS)。
[0014]所述或每一周期性納米結(jié)構(gòu)可以包括多條實(shí)質(zhì)上平行線。
[0015]所述多條實(shí)質(zhì)上平行線可以有規(guī)律地于垂直于線延伸的方向上以小于I ym，任選地1nm到I μ m的間距間隔開。任選地，間距可以在200nm到800nm范圍內(nèi)，進(jìn)一步任選地在400nm到650nm范圍內(nèi)。除在直接顯現(xiàn)或衍射技術(shù)的應(yīng)用中，納米結(jié)構(gòu)的周期可以小于用于讀取所述納米結(jié)構(gòu)的光的波長。
[0016]所施用的電磁輻射可以在大于周期性納米結(jié)構(gòu)的周期的一個(gè)波長處具有最大強(qiáng)度。
[0017]對于從所述納米結(jié)構(gòu)反射或通過所述納米結(jié)構(gòu)透射的偏振的電磁輻射的檢測，可以包括檢測表不一個(gè)第一偏振的電磁福射的一個(gè)第一信號(hào)、檢測表不一個(gè)第二不同的偏振的電磁輻射的一個(gè)第二信號(hào)、并且確定所述第一信號(hào)與第二信號(hào)之間的差。
[0018]偏振敏感檢測器設(shè)備可以包括至少一對偏振敏感檢測器，并且所述對的第一檢測器相較于所述對的第二檢測器對不同的偏振具有最高敏感性，每一檢測器經(jīng)配置以提供表不檢測到的電磁福射的相應(yīng)輸出信號(hào)。
[0019]所述方法可以包括，針對所述或每一對檢測器，確定由第一檢測器和第二檢測器獲得的輸出信號(hào)之間的差。
[0020]所述第一檢測器可以對一個(gè)第一偏振具有最高敏感性，并且所述第二檢測器可以對一個(gè)第二實(shí)質(zhì)上正交的偏振具有最高敏感性。
[0021]所述偏振敏感檢測器設(shè)備可以經(jīng)配置使得在操作中所述第一檢測器和第二檢測器依次地或者實(shí)質(zhì)上同步地檢測來自相同納米結(jié)構(gòu)的電磁輻射。
[0022]所施用的電磁輻射可以包括偏振的電磁輻射，并且將電磁輻射施用到所述納米結(jié)構(gòu)包括將不同偏振的電磁輻射按順序施用到納米結(jié)構(gòu)。
[0023]所施用的電磁輻射可以包括偏振的電磁輻射，并且所述方法可以包括使用實(shí)質(zhì)上非偏振敏感檢測器設(shè)備檢測從所述納米結(jié)構(gòu)反射或透射的電磁輻射。
[0024]所述標(biāo)記可以包括多個(gè)納米結(jié)構(gòu)。每一納米結(jié)構(gòu)使用所述納米結(jié)構(gòu)的一個(gè)偏振特性表示一個(gè)相應(yīng)數(shù)據(jù)值，并且所述方法可以包括從檢測到的偏振的電磁輻射中確定數(shù)據(jù)值。
[0025]所述標(biāo)記可以是在一個(gè)高價(jià)值物品上的標(biāo)記以及在一個(gè)需要穩(wěn)固的可追溯性的物件上的標(biāo)記中的至少一者。所述標(biāo)記可以是在微芯片、半導(dǎo)體裝置、電路板、藥物包裝、存儲(chǔ)器裝置、或錄制的音樂、圖像、視頻或文本內(nèi)容載體、醫(yī)學(xué)植入物或其它醫(yī)療裝置、飛機(jī)部件、藝術(shù)品、首飾或其它工藝品中的至少一者上的標(biāo)記。
[0026]數(shù)據(jù)可以表示以下各者中的至少一者:_代碼；序號(hào)；制造商；制造日期、時(shí)間或位置、備案或修改；驗(yàn)證標(biāo)記。
[0027]至少一個(gè)標(biāo)記可以包括在測量標(biāo)度裝置上的至少一個(gè)標(biāo)記，并且所述方法可以包括根據(jù)從檢測到的偏振的電磁輻射中確定的數(shù)據(jù)來確定位置。
[0028]至少一個(gè)標(biāo)度標(biāo)記可以包括形成一系列標(biāo)度標(biāo)記的一部分的標(biāo)度標(biāo)記。所述序列的其它標(biāo)度標(biāo)記可以包括或不包括至少一個(gè)納米結(jié)構(gòu)。
[0029]至少一個(gè)標(biāo)記可以包括形成一個(gè)第一系列標(biāo)度標(biāo)記的多個(gè)標(biāo)度標(biāo)記，并且測量標(biāo)度可以進(jìn)一步包括一個(gè)第二系列標(biāo)度標(biāo)記，并且所述方法可以包括從所述第一系列標(biāo)度標(biāo)記和第二系列標(biāo)度標(biāo)記兩者中確定在測量標(biāo)度上的位置。
[0030]所述第一系列標(biāo)度標(biāo)記和第二系列標(biāo)度標(biāo)記可以疊加和/或共享共用測量軸。
[0031]所述第一系列標(biāo)度標(biāo)記可以包括絕對標(biāo)度標(biāo)記和增量標(biāo)度標(biāo)記中的一者，并且所述第二系列標(biāo)度標(biāo)記可以包括絕對標(biāo)度標(biāo)記和增量標(biāo)度標(biāo)記中的另一者，并且所述方法可以包括讀取所述第一系列標(biāo)度標(biāo)記和第二系列標(biāo)度標(biāo)記。
[0032]在本發(fā)明的另一獨(dú)立方面中，提供一種用于讀取由包括至少一個(gè)周期性納米結(jié)構(gòu)的標(biāo)記表示的數(shù)據(jù)的設(shè)備，所述標(biāo)記使用所述周期性納米結(jié)構(gòu)的一個(gè)偏振特性表示數(shù)據(jù)，并且所述設(shè)備包括:一個(gè)檢測器設(shè)備，其用于檢測從所述納米結(jié)構(gòu)反射或通過所述納米結(jié)構(gòu)透射的偏振的電磁輻射；以及一個(gè)處理器材，其經(jīng)配置以從檢測到的偏振的電磁輻射中確定由所述標(biāo)記表示的所述數(shù)據(jù)。所述設(shè)備進(jìn)一步包括一個(gè)電磁輻射源，其經(jīng)配置以將偏振的電磁輻射應(yīng)用到納米結(jié)構(gòu)，和/或檢測器設(shè)備包括一個(gè)偏振敏感檢測器設(shè)備。
[0033]在本發(fā)明的另一獨(dú)立方面中，提供一個(gè)具有包括至少一個(gè)周期性納米結(jié)構(gòu)的標(biāo)記的物體，所述標(biāo)記使用所述周期性納米結(jié)構(gòu)的一個(gè)偏振特性表示數(shù)據(jù)，并且是通過用于檢測從所述納米結(jié)構(gòu)反射或通過所述納米結(jié)構(gòu)透射的偏振的電磁輻射的檢測器設(shè)備可讀的。
[0034]所述物體可以是高價(jià)值物品以及需要穩(wěn)固的可追溯性的物件中的至少一者，例如，微芯片、半導(dǎo)體裝置、電路板、藥物包裝、存儲(chǔ)器裝置、內(nèi)容載體(例如，用于錄制的音樂、圖像、視頻或文本)、醫(yī)學(xué)植入物或其它醫(yī)療裝置、飛機(jī)部件、藝術(shù)品、一件首飾或其它工甘口PR ο
[0035]如上所述，數(shù)據(jù)可以表示以下各者中的至少一者:_代碼；序號(hào)；制造商；制造日期、時(shí)間或位置、備案或修改；以及驗(yàn)證標(biāo)記。
[0036]所述物體可以是一個(gè)測量標(biāo)度裝置，其中所述標(biāo)記是在所述測量標(biāo)度裝置上的標(biāo)度標(biāo)記。
[0037]標(biāo)度標(biāo)記可以形成一系列標(biāo)