專利名稱：變色薄膜辨識驗證的模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種檢測變色薄膜顏色變化的技術，利用本發(fā)明的技術可判別變色薄膜的真?zhèn)?，本發(fā)明可應用于使用變色薄膜作為辨識技術的系統(tǒng)上，如紙幣等。
背景技術：
近十年來雖然塑料貨幣已經(jīng)在各金融機構(gòu)的推波助瀾之下已漸漸普及，但在我們?nèi)粘Ｉ钪屑堚n的使用還是最為普遍，各金融機構(gòu)每日的各式紙幣流通的平均達到百萬這一等級，面對如此大的現(xiàn)金流通，難免引起偽鈔集團的覬覦。偽鈔的橫行不僅是個人或金融業(yè)者的損失，更是國家金融穩(wěn)定的一大傷害。對于個人而言，由非金融機構(gòu)處收到偽鈔只有自認倒霉一途，因為使用偽鈔是會觸犯特別法「妨害國幣懲治條例」，最高可判到三年以上十年以下有期徒刑。對于金融業(yè)者而言，凡經(jīng)由各行庫經(jīng)手且被發(fā)現(xiàn)其為偽鈔者，其中的損失需由各行庫自行負擔。
紙鈔上的防偽技術由于需配合紙鈔大量流通的特性，故應用于紙鈔上的防偽技術必須含括可用肉眼辨識的技術并具備低價及可大量制作的性質(zhì)。這些防偽技術有水印、變色油墨、安全線、隱藏字、微小字及凹版印刷等。為了配合金融機構(gòu)必須大量快速驗鈔的需求，亦有數(shù)項便于機器判別的防偽自動鑒識技術如光穿透紙、隱性螢光纖維絲及磁性油墨等。面對日新月異的偽鈔制作技術，這樣的偽鈔自動鑒識技術已經(jīng)被證明不敷使用。許多金融機構(gòu)收取高額現(xiàn)金時還必須使用人工辨識篩選偽鈔以避免損失，而其中一項被證明為最有效的人工辨識防偽技術就是變色油墨。
目前世界上主要的流通貨幣在最新一次的改版中幾乎都加入了變色油墨的防偽技術，而各種油墨的調(diào)色配方也被嚴格的保密，調(diào)色品質(zhì)也能夠維持穩(wěn)定。基于此一背景與偽鈔自動鑒識技術層次提升的需求，本發(fā)明提出以辨識變色油墨的機制為偽鈔自動鑒識技術，開發(fā)出新一代防偽自動鑒識的驗鈔機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示一種可辨識變色薄膜真?zhèn)蔚募夹g。所謂變色薄膜是指該薄膜在不同觀察角度下能變換出不同的顏色。例如變色油墨印制的圖文，其變色油墨變換色彩效果乃是建立在多層膜干涉的薄膜光學的原理上。多層膜的反射率是由各層反射系數(shù)與反射光程所決定。入射角度的改變會影響反射光程。因此，對一個確定的膜系結(jié)構(gòu)來看，其對各波長光的反射率是入射角(或反射角根據(jù)光學原理反射角等于入射角)的函數(shù)，意即每個入射角/反射角都有一相對的反射光光譜。如圖2所示，變色油墨的薄膜在反射角A與反射角B下的反射光光譜分別為0211與0212。反射光光譜0211與0212對應的反應強度最高的波長分別為0221與0222，以至于顯示出色澤的不同，故稱變色油墨。
根據(jù)上述變色薄膜的特性，本發(fā)明提出以比較兩個或兩個以上反射角度的反射光頻譜信息來辨識變色薄膜。本發(fā)明的目的是在提供辨識變色薄膜的一種自動化技術，可應用于辨識紙鈔上的變色油墨薄膜。應用本發(fā)明可以開發(fā)出新一代防偽自動鑒識的驗鈔機。
本發(fā)明所提的變色薄膜防偽自動辨識模塊至少包括兩組或兩組以上的光檢器。這些光檢測器是用以測量兩組或兩組以上反射角度的反射光頻譜信息，并將兩者互相比較，據(jù)以進行辨識。以兩組為例，如圖1所示，光檢器A(0111)與光檢器B(0112)分別置于反射角A(0121)與反射角B(0122)的位置上。假定光檢器A所測量的頻譜信息為標準變色薄膜在反射角A下頻譜反應最強的波段光強，而光檢器B所測量的頻譜信息則為標準變色薄膜在反射角B下頻譜反應最強的波段光強。如圖3所示，0311與0312分別為變色薄膜在一固定穩(wěn)定白色光源下于反射角A與反射角B所呈現(xiàn)的頻譜特性，0321與0322則分別為光檢器A與光檢器B被指定測量的頻譜特性曲線，是標準變色薄膜在所屬反射角下頻譜反應最強的波段。在被測薄膜為標準變色薄膜的情況下，兩光檢器所量得的訊號0331與0332的比值由于變色薄膜隨觀察角度變色的因素，會呈現(xiàn)一特殊標準值。若兩光檢器的訊號比值偏離該特殊標準值太遠，則可判斷被測薄膜并非標準變色薄膜。指定光檢器測量的頻譜特性曲線可藉由將光二極管(photodiode)貼濾光片達成，或者控制檢測模塊內(nèi)部光源發(fā)射波段完成。在圖3的例中，共需兩組發(fā)射特定波段的光源分別對應到兩個指定測量頻譜波段的光檢器。
此外，光檢器所測量的頻譜信息也可以直接是該反射角度下反射光所呈現(xiàn)的色彩信息。采用電荷耦合組件(CCD)或是光譜儀(spectrometer)等組件作為光檢器，即可直接擷取反射光所呈現(xiàn)的色彩信息。藉由比較兩個反射角下所呈現(xiàn)色彩的變異度，便可辨別被測薄膜是否為變色薄膜。


為使本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更為明顯且易于了解，本發(fā)明將配合附圖進行詳細說明。
圖1本發(fā)明實施例架構(gòu)說明之一，兩光檢器配置于不同反射角度測量的特定頻譜信息。
圖2變色薄膜在不同觀察反射角度下的頻譜響應。
圖3本發(fā)明的辨識機制說明，光檢器測量作辨識用的特定頻譜信息。
圖4本發(fā)明實施例架構(gòu)說明之一，利用光源做主辨識頻段的限制。
圖5本發(fā)明實施例架構(gòu)說明之一，利用光源做主辨識頻段的限制。
圖6本發(fā)明實施例架構(gòu)說明之一，利用光源做主辨識頻段的限制。
圖7本發(fā)明的辨識機制說明，光檢器測量作辨識用的特定頻譜信息。
圖8本發(fā)明實施例架構(gòu)說明之一，利用光檢器做主辨識頻段的限制。
圖9本發(fā)明實施例架構(gòu)說明之一，利用光檢器做主辨識頻段的限制。
圖10本發(fā)明實施例架構(gòu)說明之一，利用光源與光檢器做主辨識頻段的限制。
圖11本發(fā)明實施例架構(gòu)說明之一，利用光源與光檢器做主辨識頻段的限制。
圖12本發(fā)明實施例架構(gòu)說明之一，利用光源與光檢器做主辨識頻段的限制。
具體實施例方式
本發(fā)明提出以比較兩個或兩個以上反射角度的反射光頻譜信息來辨識變色薄膜。首先必須選擇兩個或兩個以上的反射角度放置光檢器，反射角的選擇以標準變色薄膜在該反射角度下能產(chǎn)生最大的色彩變化為原則，可以利用光譜儀測量在各個反射角狀態(tài)下標準變色薄膜的頻譜響應，以作為決定反射角度選擇的參考。
反射角度選定之后，標準變色薄膜在選定反射角度下頻譜響應的主波段(意即所呈現(xiàn)色彩)便決定了。標準變色薄膜在選定反射角度下頻譜響應的主波段即是整個辨識模塊的主辨識頻段。只要將各反射角下被測薄膜反射光頻譜在主辨識頻段下的信息擷取出來比較，便可辨識該被測薄膜是否為標準變色薄膜。光檢器所檢測到由被測薄膜反射出的反射光頻譜信息是由以下參數(shù)決定光源頻譜、光源入射角度、被測薄膜在該反射角度下的頻譜以及光檢器的測量頻譜，其中被測薄膜在該反射角度下的頻譜為待測參數(shù)，而其它會影響光檢器所檢測到反射光頻譜信息的參數(shù)，均可利用以限制主辨識頻段信息的擷取。這些參數(shù)可分為光源與光檢器兩個部分來討論。
假設已針對一標準變色薄膜選定兩組反射角度，即反射角A與反射角B。各組反射角均對應一主辨識頻段。主辨識頻段為標準變色薄膜在選定反射角度下頻譜響應的主波段，主辨識頻段A與主辨識頻段B實施例一利用光源作主辨識頻段信息的限制選擇兩組光源分別只發(fā)出主辨識頻段的光訊號。光源A只發(fā)出主辨識頻段A的光訊號，光源B只發(fā)出主辨識頻段B的光訊號。另外并選擇兩組可檢測主辨識頻段光強的光檢器。如圖4所示，將光源A(0411)與一光檢器1(0412)置于反射角A(0401)相對應的位置。同理，光源B與一光檢器2置于反射角B相對應的位置。光源A及光檢器1在辨識模塊內(nèi)必須與光源B及光檢器2是光源隔離的，以避免產(chǎn)生主辨識頻段限制的干擾。于是，整個模塊的辨識機制即如圖3所示。0311與0312分別為標準變色薄膜在一固定穩(wěn)定白色光源下于反射角A與反射角B所呈現(xiàn)的頻譜特性，0321與0322則分別為光源A與光源B的頻譜特性曲線，分別集中在主辨識頻段A與主辨識頻段B。在被測薄膜為標準變色薄膜的情況下，兩光檢器所量得的訊號0331與0332的比值由于變色薄膜隨觀察角度變色的因素，會呈現(xiàn)一特殊標準值。若兩光檢器的訊號比值偏離該特殊標準值太遠，則可判斷被測薄膜并非標準變色薄膜。
另外可藉由增加光檢器的數(shù)目來提高模塊的辨識率，將各組光源在對應兩組反射角均設置一光檢器。如圖5所示，只發(fā)出主辨識頻段A光訊號的光源A(0501)分別對應有兩組光檢器光檢器1(0511)置于反射角A(0521)、光檢器3(0512)置于反射角B(0522)。由于光源對應到一組以上的反射角，故光源的選擇必須考慮擴散角度較大者。或者也可以使用兩組相同的光源分別放置于對應的光檢器的反射角。如圖6所示，只發(fā)出主辨識頻段A光訊號的光源A1(0601)置于反射角A(0521)，對應光檢器1(0511)，只發(fā)出主辨識頻段A光訊號的光源A2(0602)置于反射角B(0522)，對應光檢器3(0512)，增加一組光源的設計可增加光檢器所得訊號的訊雜比(signal to noise ratio)。同理，只發(fā)出主辨識頻段B光訊號的光源B分別對應到兩組光檢器光檢器4置于反射角A、光檢器2置于反射角B。
須注意到的是兩組光源及其對應的光檢器的空間配置必須做到光隔離，以避免產(chǎn)生主辨識頻段限制的干擾。于是，整個模塊的辨識機制就如圖7所示。0311與0312分別為標準變色薄膜在一固定穩(wěn)定白色光源下于反射角A與反射角B所呈現(xiàn)的頻譜特性，0321與0322則分別為光源A與光源B的頻譜特性曲線，分別集中在主辨識頻段A與主辨識頻段B。在被測薄膜為標準變色薄膜的情況下，光檢器1與光檢器3所量得的訊號0331與0731分別為標準變色薄膜在反射角A與反射角B下于主辨識頻段A的光強，光檢器4與光檢器2所量得的訊號0732與0332分別為待測薄膜在反射角A與反射角B下于主辨識頻段B的光強。在光源強度以及放置角度有適當?shù)陌才畔?，辨識程序只需比較0331與0731以及0732與0332的大小即可。若0331大于0731且0332大于0732，則被測薄膜為變色薄膜，單純比較電路不但實現(xiàn)起來成本較低，且辨識速率也快很多。此外，如前述這樣的架構(gòu)下，修改一下辨識程序還可進一步精確判定變色薄膜的變色度是否與標準變色薄膜相符。將0331與0731的比值與0732及0332的比值相除，即為一變色度判定的指針。
實施例二利用光檢器作主辨識頻段信息的限制選擇兩組光檢器分別只能接收主辨識頻段的光訊號，這樣的光檢器可以利用光二極管(photodiode)加上主辨識頻段濾光片來達成。光檢器A只接收主辨識頻段A的光訊號，光檢器B只接收主辨識頻段B的光訊號。此實施例中的光源的選擇只需其頻譜響應涵蓋到兩個主辨識頻段即可如白光發(fā)光二極管(LED)等。甚至模塊內(nèi)不需內(nèi)建光源而采用外部光源，只要在使用辨識模塊前先進行一次校正即可。當然，若模塊內(nèi)建光源，則辨識的標準比較容易掌控。
本實施例的架構(gòu)即如圖8所示，一組光源分別對應有兩組光檢器光檢器A(0811)置于反射角A(0521)、光檢器B(0812)置于反射角B(0522)。由于光源(0801)對應到一組以上的反射角，故光源的選擇必須考慮擴散角度較大者，或者直接采用兩組光源分別對應到不同反射角的光檢器。如圖9所示，光源1(0901)置于反射角A(0521)，對應光檢器A(0811)，光源2(0902)置于反射角B(05220)，對應光檢器B(0812)，增加一組光源的設計可增加光檢器所得訊號的訊雜比(signal-to-noise ratio)。在這樣的架構(gòu)下，整個模塊的辨識機制就如圖3所示。0311與0312分別為標準變色薄膜在一固定穩(wěn)定白色光源下于反射角A與反射角B所呈現(xiàn)的頻譜特性，0321與0322則分別為光檢器A與光檢器B的檢測頻譜特性曲線，分別集中在主辨識頻段A與主辨識頻段B。在被測薄膜為標準變色薄膜的情況下，兩光檢器所量得的訊號0331與0332的比值由于變色薄膜隨觀察角度變色的因素，會呈現(xiàn)一特殊標準值。若兩光檢器的訊號比值偏離該特殊標準值太遠，則可判斷被測薄膜并非標準變色薄膜。
實施例三光源與光檢器同時作主辨識頻段信息的限制利用光源與光檢器同時作主辨識頻段信息的限制，選擇兩組光源分別只發(fā)出主辨識頻段的光訊號。例如，光源A只發(fā)出主辨識頻段A的光訊號，光源B只發(fā)出主辨識頻段B的光訊號。另外選擇兩組只可檢測主辨識頻段光強的光檢器，光檢器A只接收主辨識頻段A的光訊號，光檢器B只接收主辨識頻段B的光訊號。如圖10所示，將光源A(0411)與光檢器A(1012)置于反射角A(0401)相對應的位置，同理，光源B與一光檢器B置于反射角B相對應的位置。于是，整個模塊的辨識機制就如圖3所示，0311與0312分別為標準變色薄膜在一固定穩(wěn)定白色光源下于反射角A與反射角B所呈現(xiàn)的頻譜特性，0321為光源A與光檢器A發(fā)射與檢測頻譜特性相乘出的結(jié)果，0322為光源B與光檢器B發(fā)射與檢測頻譜特性相乘出的結(jié)果，分別集中在主辨識頻段A與主辨識頻段B。在被測薄膜為標準變色薄膜的情況下，兩光檢器所量得的訊號0331與0332的比值由于變色薄膜隨觀察角度變色的因素，會呈現(xiàn)一特殊標準值。若兩光檢器的訊號比值偏離該特殊標準值太遠，則可判斷被測薄膜并非標準變色薄膜。
另外可藉由增加光檢器數(shù)目來提高模塊的辨識率，將各組只發(fā)出主辨識頻段光訊號的光源，在對應兩組反射角均設置一只可檢測主辨識頻段光強的光檢器。如圖11所示，只發(fā)出主辨識頻段A光訊號的光源A(0501)分別對應有兩組只接收主辨識頻段A的光檢器光檢器A1(1111)置于反射角A(0521)、光檢器A2(1112)置于反射角B(0522)。由于光源對應到一組以上的反射角，故光源的選擇必須考慮擴散角度較大者，或者也可以使用兩組相同的光源分別放置于對應的光檢器的反射角。如圖12所示，只發(fā)出主辨識頻段A光訊號的光源A1(0601)置于反射角A(0521)，對應只接收主辨識頻段A光訊號的光檢器A1(1211)，只發(fā)出主辨識頻段A光訊號的光源A2(0602)置于反射角B(0522)，對應只接收主辨識頻段A光訊號的光檢器A2(1212)，增加一組光源的設計可增加光檢器所得訊號的訊雜比(signal to noiseratio)。同理，只發(fā)出主辨識頻段B光訊號的光源B分別對應到兩組只接收主辨識頻段B的光檢器光檢器B1置于反射角A、光檢器B2置于反射角B。于是，整個模塊的辨識機制就如圖7所示，0311與0312分別為標準變色薄膜在一固定穩(wěn)定白色光源下于反射角A與反射角B所呈現(xiàn)的頻譜特性，0321為光源A與光檢器A發(fā)射與檢測頻譜特性相乘出的結(jié)果，0322為光源B與光檢器B發(fā)射與檢測頻譜特性相乘出的結(jié)果，分別集中在主辨識頻段A與主辨識頻段B。在被測薄膜為標準變色薄膜的情況下，光檢器A1與光檢器A2所量得的訊號0331與0731分別為標準變色薄膜在反射角A與反射角B下于主辨識頻段A的光強，光檢器B1與光檢器B2所量得的訊號0732與0332分別為標準變色薄膜在反射角A與反射角B下于主辨識頻段B的光強。在光源強度以及放置角度有適當?shù)陌才畔?，辨識程序只需比較0331與0731以及0732與0332的大小即可，若0331大于0731且0332大于0732，則被測薄膜為變色薄膜，單純比較電路不但實現(xiàn)起來成本較低，且辨識速率也快很多。此外，如前述這樣的架構(gòu)下，修改一下辨識程序還可進一步精確判定變色薄膜的變色度是否與標準變色薄膜相符，將0331與0731的比值與0732及0332的比值相除，即為一變色度判定的指針。
實施例四光檢器所測量的頻譜信息直接是該反射角度下反射光所呈現(xiàn)的色彩信息，如電荷耦合組件(CCD)或是光譜儀(spectrometer)等組件。
兩組可直接測量反射光色彩信息的光檢器分別至于反射角A與反射角B，被測薄膜在各個反射角下的變色程度可以直接以光檢器所擷取的訊號判斷。此實施例中的光源頻譜響應必須涵蓋整個可見光范圍，以便于光檢器作該角度下反射光的色彩信息擷取，故光源可以是任何可以產(chǎn)生白光的發(fā)光組件，于辨識模塊內(nèi)，由于光源對應到一組以上的反射角。故光源的選擇必須考慮擴散角度較大者，或者也可以使用兩組相同的光源分別放置于對應的光檢器的反射角。
以上四種實施例均針對一種標準變色薄膜而言，因為不同變色薄膜各有其最佳變色觀測角度與變化的色系。舉新臺幣而言，就共有兩組變化五百元與一百元是同一系列、一千元、兩百元及今年七月發(fā)行的兩千元為同一變色系統(tǒng)。本發(fā)明此模塊若建構(gòu)于辨識鈔票真?zhèn)蔚南到y(tǒng)內(nèi)，每一種變色系統(tǒng)均配合一組辨識模塊作為最佳的設計。但若配合成本的考量，不同變色系統(tǒng)可以選用相同的兩組或兩組以上的反射角，且在各變色系統(tǒng)在選定反射角度下的主辨識頻段也可以相互妥協(xié)出一個各變色系統(tǒng)可以共享的頻段，以減少光檢器與光源的組件數(shù)。當然，前提是辨識率必須能維持一相當程度。此外，本系統(tǒng)由于有辨別顏色的能力，若應用到辨別以顏色作幣值區(qū)隔的紙鈔系統(tǒng)上，還可附加一計算總幣值的功能。
據(jù)此，本發(fā)明的優(yōu)選實施例已在此詳細描述，以使本領域普通技術人員能夠利用本發(fā)明。然而應當了解的是，申請人可針對所說明的實施例進行改變、修改、替換而不會背離本發(fā)明的權利要求書所界定的精神與范疇。
在上述實施例中出現(xiàn)的圖式參考標號如下0101被測薄膜0111光檢器0112光檢器0121反射角A0122反射角B0211標準變色薄膜在反射角A下反射光的頻譜響應0212標準變色薄膜在反射角B下反射光的頻譜響應0221標準變色薄膜在反射角A下所呈現(xiàn)的色澤0222標準變色薄膜在反射角B下所呈現(xiàn)的色澤0311標準變色薄膜在一固定穩(wěn)定白色光源下于反射角A所呈現(xiàn)的頻譜特性0312標準變色薄膜在一固定穩(wěn)定白色光源下于反射角B所呈現(xiàn)的頻譜特性0321位于反射角A的光源與光檢器發(fā)射與檢測頻譜特性相乘出的結(jié)果0322位于反射角B的光源與光檢器發(fā)射與檢測頻譜特性相乘出的結(jié)果0331位于反射角A的光檢器所量得的訊號強度0332位于反射角B的光檢器所量得的訊號強度0401反射角A
0411只發(fā)出主辨識頻段A光訊號的光源A0412光檢器10501只發(fā)出主辨識頻段A光訊號的光源A0511光檢器10512光檢器30521反射角A0522反射角B0601只發(fā)出主辨識頻段A光訊號的光源A10602只發(fā)出主辨識頻段A光訊號的光源A20731標準變色薄膜在反射角B下于主辨識頻段A的光強0732標準變色薄膜在反射角A下于主辨識頻段B的光強0801光源0811只接收主辨識頻段A光訊號的光檢器A0812只接收主辨識頻段B光訊號的光檢器B0901光源10901光源21012只接收主辨識頻段A光訊號的光檢器A1111只發(fā)出主辨識頻段A光訊號的光源A11112只發(fā)出主辨識頻段A光訊號的光源A21211只接收主辨識頻段A光訊號的光檢器A11212只接收主辨識頻段A光訊號的光檢器A權利要求
1.一種可自動辨識變色薄膜的模塊，包含有至少兩組可測量反射光的頻譜信息的光檢器；其中所述至少兩組光檢器是配置于至少兩反射角度上。
2.如權利要求1所述的模塊，其中可測量反射光頻譜信息的所述至少兩組光檢器是光二極管(photodiode)，配以指定波段的濾光片。
3.如權利要求1所述的模塊，其中可測量反射光頻譜信息的所述至少兩組光檢器是電荷耦合組件(CCD)。
4.如權利要求1所述的模塊，其中可測量反射光頻譜信息的所述至少兩組光檢器是光譜儀(spectrometer)。
5.如權利要求1所述的模塊，是應用于辨識紙鈔。
6.一種可自動辨識變色薄膜真?zhèn)蔚哪K，包含有至少一組光源；與至少兩組光檢器；其中所述至少兩組光檢器是配置于兩反射角度上。
7.如權利要求6所述的模塊，其中所述至少一光源是發(fā)光二極管(LED)。
8.如權利要求6所述的模塊，其中所述至少兩組光檢器是光二極管(photodiode)。
9.如權利要求6所述的模塊，其中所述至少兩組光檢器是電荷耦合組件(CCD)。
10.如權利要求6所述的模塊，其中所述至少兩組光檢器是光譜儀(spectrometer)。
11.如權利要求6所述的模塊，是應用于辨識紙鈔。
全文摘要
本發(fā)明提出一種自動化檢測變色薄膜顏色變化的技術，所謂變色薄膜意指該薄膜在不同觀察角度下能變換出不同的顏色，基于此原理，本發(fā)明提出在兩組反射角度下測量被測薄膜的反射光頻譜信息來判斷被測薄膜是否為標準變色薄膜，本發(fā)明可應用于使用變色薄膜作為辨識技術的系統(tǒng)上，如紙幣等。
文檔編號G07D7/12GK1691072SQ200410037249
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權日2004年4月29日
發(fā)明者林嘉龍, 陳家怡, 陳俊光, 蕭文欣, 李世光 申請人:正波科技股份有限公司