專利名稱：一種雙通道光柵結(jié)構(gòu)、識(shí)別結(jié)構(gòu)及卡證的識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種卡證的防偽領(lǐng)域，具體涉及一種同時(shí)具有專家識(shí)別防偽和公眾識(shí)別防偽的識(shí)別結(jié)構(gòu)和識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代防偽技術(shù)主要有兩類專家識(shí)別防偽和公眾識(shí)別防偽。所謂專家識(shí)別防偽，就是必須與一些儀器設(shè)備配合才能加以識(shí)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(chǎn)品中，利用其特有的物理或化學(xué)屬性加以識(shí)別，如在貨幣上使用的無色熒光油墨，用肉眼無法看見，但在紫外線照射下，會(huì)激發(fā)出熒光來；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(chǎn)品上，然后用紅外光譜儀等設(shè)備加以鑒別。所謂公眾識(shí)別防偽， 就是能用肉眼或借助一些極簡單的輔助方法就能加以識(shí)別的，如貨幣上的水印。近年來，由于一些防偽技術(shù)的廣泛應(yīng)用及公開化，單存的“專家識(shí)別防偽”和“公眾識(shí)別防偽”已經(jīng)不能滿足防偽要求，因此，各國都在致力于發(fā)展高新防偽技術(shù)，研究具有公眾和專家雙重防偽功能的防偽技術(shù)。研究表明，亞波長光柵是一種能夠提高產(chǎn)品防偽能力的光學(xué)元件。利用亞波長光柵在垂直于光柵取向平面和平行于光柵取向平面傾斜入射條件下，產(chǎn)生零級(jí)反射共振的原理，選擇合適的光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以設(shè)計(jì)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(xiàn)肉眼可察覺或儀器可探測的各向異性效果，在光學(xué)防偽領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值。很多科研團(tuán)隊(duì)對(duì)亞波長光柵結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性進(jìn)行了報(bào)道。葉燕等人的文章《埋入式光柵雙通道特性及其應(yīng)用研究》報(bào)道了采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(jié)構(gòu)光變色器件。上述光變色器件主要利用了亞波長光柵結(jié)構(gòu)在可見光波段的波長選擇特性。目前，對(duì)亞波長光柵結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性的研究主要針對(duì)可見光波段，對(duì)于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(shí)用于提高產(chǎn)品的防偽能力的報(bào)道。一旦將亞波長光柵在可見光波段(人眼可識(shí)別)、紫外波段(儀器可探測)的波長選擇特性同時(shí)應(yīng)用于防偽技術(shù)，將會(huì)提高產(chǎn)品的防偽能力，使得產(chǎn)品具有公眾和專家雙重防偽功能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種具有公眾和專家雙重識(shí)別防偽的識(shí)別結(jié)構(gòu)，該識(shí)別結(jié)構(gòu)能夠在白光照射時(shí)，反射出一種可見光的識(shí)別圖案，而在用紫外光照射時(shí)， 能夠用紫外探測器探測出紫外光的識(shí)別圖案。同時(shí)本發(fā)明提出了能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的同一角度下，分別用可見光和紫外光照射時(shí)，都能反射出識(shí)別圖案的雙通道光柵結(jié)構(gòu)和卡證的識(shí)別方法。根據(jù)本發(fā)明之一目的提出的一種雙通道光柵結(jié)構(gòu)，該雙通道光柵結(jié)構(gòu)于第一方向反射綠色光，該雙通道光柵結(jié)構(gòu)于垂直于第一方向的第二方向反射紫外光，所述雙通道光柵結(jié)構(gòu)包括基底、光柵層、第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層和介質(zhì)覆蓋層，所述光柵層位于基底上， 該光柵層的周期為240nm至270nm、占空比為0. 5、高度為90nm至IOOnm ；所述第一介質(zhì)層位于該光柵層的頂部；所述第二介質(zhì)層位于該光柵層的谷部；所述介質(zhì)覆蓋層覆蓋該于第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層之上。優(yōu)選的，所述基底為透明材料，該基底的材質(zhì)為玻璃或有機(jī)玻璃。優(yōu)選的，所述第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的材質(zhì)為硫化鋅。優(yōu)選的，所述介質(zhì)覆蓋層的材質(zhì)為有機(jī)玻璃。優(yōu)選的，所述第一方向?yàn)榇怪庇诠鈻湃∠蚍较颉?
優(yōu)選的，所述第二方向?yàn)槠叫杏诠鈻湃∠蚍较?。根?jù)本發(fā)明的另一目的提出的一種識(shí)別結(jié)構(gòu)，該識(shí)別結(jié)構(gòu)運(yùn)用上述的雙通道光柵結(jié)構(gòu)制成，所述識(shí)別結(jié)構(gòu)包括第一圖形和第二圖形，組成該第一圖形的像素點(diǎn)為第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)，組成該第二圖形的像素點(diǎn)為第二雙通道光柵結(jié)構(gòu)，該第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)和第二雙通道光柵結(jié)構(gòu)的光柵取向互相垂直。優(yōu)選的，所述第一圖形和第二圖形的像素點(diǎn)交錯(cuò)排列，該交錯(cuò)排列的效果使得第一圖形和第二圖形互相鑲嵌。優(yōu)選的，所述第一圖形和第二圖形的像素點(diǎn)獨(dú)立排列，該獨(dú)立排列的效果使得第一圖形和第二圖形相互并排。同時(shí)本發(fā)明還提出了一種卡證的識(shí)別方法，所述卡證具有如上所述的識(shí)別結(jié)構(gòu)， 以白光照射所述識(shí)別結(jié)構(gòu)，在鏡面反射方向觀察，當(dāng)入射光垂直于第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)的光柵取向時(shí)，第一圖形呈現(xiàn)綠色，第二圖形為透明，將該卡證圍繞中心法線旋轉(zhuǎn)90度，繼續(xù)以上述白光照射時(shí)，第一圖形為透明，第二圖形呈現(xiàn)綠色；以紫外光照射所述識(shí)別結(jié)構(gòu)，將一紫外探測器放置于鏡面反射方向，當(dāng)入射光垂直于第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)的光柵取向時(shí)， 紫外探測器探測到第二圖形，將該卡證圍繞中心法線旋轉(zhuǎn)90度，紫外探測器識(shí)別第一圖形，符合上述特征，則認(rèn)定該卡證為真，否則認(rèn)為該卡證為假。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)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(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明的雙通道光柵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的雙通道光柵結(jié)構(gòu)在兩個(gè)互相垂直的方向上的TE、TM光的反射光譜圖；圖3是本發(fā)明的用于雙重防偽的識(shí)別結(jié)構(gòu)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的用于雙重防偽的識(shí)別結(jié)構(gòu)第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式正如背景技術(shù)中所提到的，亞波長光柵結(jié)構(gòu)因其具有各向異性的光學(xué)特征，已經(jīng)在防偽領(lǐng)域得到應(yīng)用。然而現(xiàn)有的亞波長光柵結(jié)構(gòu)的視覺雙通道特性，普遍基于可見光范圍內(nèi)，即通過人眼觀察就能實(shí)現(xiàn)識(shí)別。而對(duì)于專家識(shí)別防偽領(lǐng)域卻鮮有涉及。因此本發(fā)明的重點(diǎn)在于提出了一種能夠同時(shí)反射可見光波段的光和紫外光的雙通道光柵結(jié)構(gòu)，以此實(shí)現(xiàn)公眾和專家的雙重識(shí)別防偽功效。下面將對(duì)本發(fā)明的雙通道光柵結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用該雙通道光柵結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙重防偽技術(shù)做詳細(xì)說明。請(qǐng)參見圖1，圖1是本發(fā)明的雙通道光柵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該雙通道光柵結(jié)構(gòu)包括基底21、光柵層22、第一介質(zhì)層23、第二介質(zhì)層M和介質(zhì)覆蓋層25。其中基底21為透明材料，其材質(zhì)可以是玻璃或者有機(jī)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、占空比為0. 5、 高度為90nm至lOOnm。在一種實(shí)施方式中，該光柵層22材質(zhì)可以與基底材質(zhì)相同。此時(shí)該光柵層22可以通過電子束或者激光束光刻技術(shù)制作。第一介質(zhì)層23設(shè)置于所述光柵層22的頂部，第二介質(zhì)層M設(shè)置于所述光柵層22 的底部。該第一介質(zhì)層23和該第二介質(zhì)層M的材質(zhì)為硫化鋅(ZnS)，其折射率為2，高度為70nm至80nm。該第一介質(zhì)層23和第二介質(zhì)層M可以通過化學(xué)氣相沉積、真空磁控濺射以及真空蒸發(fā)鍍膜技術(shù)等方法制作而成。介質(zhì)覆蓋層25覆蓋于第一介質(zhì)層23和第二介質(zhì)層M之上。該覆蓋層25的材質(zhì)為有機(jī)玻璃(PMMA)，其厚度為50nm至60nm。下面以一個(gè)具體地實(shí)施方式說明上述結(jié)構(gòu)的光柵的光學(xué)特性。請(qǐng)參見圖2，圖2是本發(fā)明的雙通道光柵結(jié)構(gòu)在兩個(gè)方向上的TE、TM光的反射光譜圖。該雙通道光柵結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)為透明基底21的折射率為1. 5。介質(zhì)光柵層22的折射率同樣為1. 5，高度為90nm。 該介質(zhì)光柵層22的周期為250nm，占空比為0. 5。第一介質(zhì)層23和第二介質(zhì)層M的折射率為2，這兩層的高度都為70nm。介質(zhì)覆蓋層M的折射率為1. 5，高度為50納米。圖2A和2B是當(dāng)入射光垂直于光柵取向時(shí)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(shí)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(xiàn)綠色。圖2C和2D是當(dāng)入射光平行于光柵取向時(shí)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(xiàn)在紫外波段。此時(shí)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(fā)明的雙通道光柵結(jié)構(gòu)具有可見光波段和紫外波段的雙通道反射光譜，且由于這兩個(gè)波段的反射光需要分別在垂直和平行光柵取向時(shí)才能體現(xiàn)，可以用來作為一種易于識(shí)別的雙重防偽識(shí)別結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參見圖3，圖3是本發(fā)明的用于雙重防偽的識(shí)別結(jié)構(gòu)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該識(shí)別結(jié)構(gòu)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(diǎn)為第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)111，組成該第二圖形12的像素點(diǎn)為第二雙通道光柵結(jié)構(gòu)121，該第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)111和第二雙通道光柵結(jié)構(gòu)121的光柵取向互相垂直。
在本實(shí)施方式中，第一圖形11和像素點(diǎn)和第二圖形12的像素點(diǎn)交錯(cuò)排列，因此產(chǎn)生的視覺效果是兩個(gè)圖形相互鑲嵌在一起，當(dāng)使用垂直于第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)111的光柵取向的可見光照射該識(shí)別結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠看到第一圖形11，此時(shí)使用紫外光源替代可見光照射該識(shí)別結(jié)構(gòu)時(shí)，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。而使用垂直于第二雙通道光柵結(jié)構(gòu)121的光柵取向的可見光照射該識(shí)別結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠看到第二圖形12，此時(shí)使用紫外光源替代可見光照射該識(shí)別結(jié)構(gòu)時(shí)，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(qǐng)參見圖4，圖4是本發(fā)明的用于雙重防偽的識(shí)別結(jié)構(gòu)第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)施方式中，第一圖形11’和第二圖形12’的像素點(diǎn)分別獨(dú)立排列于本圖形內(nèi)，因此該識(shí)別結(jié)構(gòu)的視覺效果使得第一圖形11’和第二圖形12’相互并排。當(dāng)符合上述結(jié)構(gòu)特征的識(shí)別結(jié)構(gòu)用于卡證上時(shí)，該卡證就具有雙重防偽的功效。 而具體判別該卡證真?zhèn)蔚姆椒ㄈ缦乱园坠庹丈渌鲎R(shí)別結(jié)構(gòu)，在鏡面反射方向觀察，當(dāng)入射光垂直于第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)的光柵取向時(shí)，第一圖形呈現(xiàn)綠色，第二圖形為透明，將該卡證圍繞中心法線旋轉(zhuǎn)90 度，繼續(xù)以上述白光照射時(shí)，第一圖形為透明，第二圖形呈現(xiàn)綠色；以紫外光照射所述識(shí)別結(jié)構(gòu)，將一紫外探測器放置于鏡面反射方向，當(dāng)入射光垂直于第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)的光柵取向時(shí)，紫外探測器探測到第二圖形，將該卡證圍繞中心法線旋轉(zhuǎn)90度，紫外探測器識(shí)別第一圖形，符合上述特征，則認(rèn)定該卡證為真，否則認(rèn)為該卡證為假。值得注意的是，上述例舉的各個(gè)實(shí)施方式中，該雙通道光柵結(jié)構(gòu)在可見光波段的反射光為綠色，然而通過調(diào)節(jié)光柵層的高度、周期、占空比、材質(zhì)以及調(diào)節(jié)第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層和介質(zhì)覆蓋層的高度和材質(zhì)，就能改變?cè)摴鈻沤Y(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。綜上所述，本發(fā)明提出了一種雙通道光柵結(jié)構(gòu)，并利用該雙通道光柵結(jié)構(gòu)具有能夠在不同方向分別反射可見光和紫外光的光學(xué)特性，設(shè)計(jì)制作成了用于卡證等的防偽識(shí)別結(jié)構(gòu)，該識(shí)別結(jié)構(gòu)同時(shí)具有專家識(shí)別防偽和公眾識(shí)別防偽的效果。同時(shí)本發(fā)明了還提出了基于上述識(shí)別結(jié)構(gòu)的卡證的真?zhèn)巫R(shí)別方法。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)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(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙通道光柵結(jié)構(gòu)，該雙通道光柵結(jié)構(gòu)于第一方向反射綠色光，該雙通道光柵結(jié)構(gòu)于垂直于第一方向的第二方向反射紫外光，其特征在于所述雙通道光柵結(jié)構(gòu)包括基底、 光柵層、第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層和介質(zhì)覆蓋層，所述光柵層位于基底上，該光柵層的周期為240nm至270nm、占空比為0. 5、高度為90nm至IOOnm ；所述第一介質(zhì)層位于該光柵層的頂部；所述第二介質(zhì)層位于該光柵層的谷部；所述介質(zhì)覆蓋層覆蓋該于第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層之上。
2.如權(quán)利要求1所述的雙通道光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基底為透明材料，該基底的材質(zhì)為玻璃或有機(jī)玻璃。
3.如權(quán)利要求1所述的雙通道光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于的材質(zhì)為硫化鋅。
4.如權(quán)利要求1所述的雙通道光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于玻璃。
5.如權(quán)利要求1所述的雙通道光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于向方向。
6.如權(quán)利要求1所述的雙通道光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于向方向。
7.一種識(shí)別結(jié)構(gòu)，其特征在于所述識(shí)別結(jié)構(gòu)運(yùn)用如權(quán)利要求1所述的雙通道光柵結(jié)構(gòu)制成，所述識(shí)別結(jié)構(gòu)包括第一圖形和第二圖形，組成該第一圖形的像素點(diǎn)為第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)，組成該第二圖形的像素點(diǎn)為第二雙通道光柵結(jié)構(gòu)，該第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)和第二雙通道光柵結(jié)構(gòu)的光柵取向互相垂直。
8.如權(quán)利要求7所述的識(shí)別結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一圖形和第二圖形的像素點(diǎn)交錯(cuò)排列，該交錯(cuò)排列的效果使得第一圖形和第二圖形互相鑲嵌。
9.如權(quán)利要求7所述的識(shí)別結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一圖形和第二圖形的像素點(diǎn)獨(dú)立排列，該獨(dú)立排列的效果使得第一圖形和第二圖形相互并排。
10.一種卡證的識(shí)別方法，所述卡證具有如權(quán)利要求7所述的識(shí)別結(jié)構(gòu)，其特征在于 以白光照射所述識(shí)別結(jié)構(gòu)，在鏡面反射方向觀察，當(dāng)入射光垂直于第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)的光柵取向時(shí)，第一圖形呈現(xiàn)綠色，第二圖形為透明，將該卡證圍繞中心法線旋轉(zhuǎn)90度，繼續(xù)以上述白光照射時(shí)，第一圖形為透明，第二圖形呈現(xiàn)綠色；以紫外光照射所述識(shí)別結(jié)構(gòu)，將一紫外探測器放置于鏡面反射方向，當(dāng)入射光垂直于第一雙通道光柵結(jié)構(gòu)的光柵取向時(shí)， 紫外探測器探測到第二圖形，將該卡證圍繞中心法線旋轉(zhuǎn)90度，紫外探測器識(shí)別第一圖形，符合上述特征，則認(rèn)定該卡證為真，否則認(rèn)為該卡證為假。所述第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層 所述介質(zhì)覆蓋層的材質(zhì)為有機(jī) 所述第一方向?yàn)榇怪庇诠鈻湃?所述第二方向?yàn)槠叫杏诠鈻湃?br> 全文摘要
本發(fā)明提出了一種雙通道光柵結(jié)構(gòu)，并利用該雙通道光柵結(jié)構(gòu)具有能夠在不同方向分別反射可見光和紫外光的光學(xué)特性，設(shè)計(jì)制作成了用于卡證等的防偽識(shí)別結(jié)構(gòu)，該識(shí)別結(jié)構(gòu)同時(shí)具有專家識(shí)別防偽和公眾識(shí)別防偽的效果。同時(shí)本發(fā)明了還提出了基于上述識(shí)別結(jié)構(gòu)的卡證的真?zhèn)巫R(shí)別方法。
文檔編號(hào)G06K7/10GK102542313SQ201210002138
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者葉燕, 周云, 浦東林, 申溯, 胡進(jìn), 陳林森 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué), 蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司