信息载体 发明领域
本发明涉及信息载体，其中使用了各种记录信息的方法，它们可以防止对以这种方式保护的信息载体未经授权的复制或伪造，而且本发明可广泛用于保护文件、股票免被伪造或复制。
发明背景
已知的信息载体包括相互接合的至少三个层，中层和上层是由不透明的材料制成的，而下层则由透明或反光的材料制成，反射式衍射光栅加在所说各层的上表面上，在这种情况下光栅刻线的方向、间距和外形由这些条件选定：使射到光栅上的不少于50％的光集中在对于每个光栅所给定的不等于零级的光谱中；同时还由这样的条件选定：使在所给定地非零级光谱中的红色波段的对于下层的光栅、绿色波段的对于中层的光栅、蓝色波段的对于上层的光栅衍射光线的传播方向重合；衍射光的传播方向乃是观察识别信息载体真实性的图象的方向，其与载体平面构成不超过45°的角，而且识别信息载体真实性的图像是彩色的，具有光栅结构，并且是利用激光蚀刻去除在信息载体上规定部分的材料直到信息载体上的仅仅上层的深度或上层和中层的不透明层的深度而形成的，位于载体上的信息具有文字和图形影象的形式，它也是通过激光蚀刻去除信息载体上规定部分的材料直到上层和中层不透明层的深度而形成的。
在这一载体中采取了若干措施以提高其对付可能的伪造的保护程度，同时在载体上记录相应信息的速度也增加了，且检查载体真实性所需的方便性也建立了。
与此同时，考虑到在载体中使用了具有平面光栅形式的全息图，故存在着用全息方法复制它的可能性。因此，所有的对于全息图是典型的缺点，包括实际上不可能单独地保护多个作品的缺点对于这种载体都是固有的(俄罗斯专利2079167，国际分类GO6K 1G/16，1997公布)。
还有一种已知的信息载体，包括相互连结的至少两层，其中一层是由不透明的材料制成的，而另一层由透明的或反光的材料制成，在由不透明材料制成的一层上在信息载体的整个表面上产生一个在白光下能再现的反射全息图，这个全息图在光照时再现一个图象以识别该信息载体的真实性，图象是在与信息载体的平面构成一个不超过45°角的方向观察的，位于载体上的信息具有文字和图形影象的形式，也是通过激光蚀刻以除去信息载体的规定部分中的材料直到其上层和中层不透明层的深度形成的。
按照该发明，在建立载体时，对付可能的伪造的信息载体的保护程度提高，且其制造费用也降低，同时在载体上记录所需信息的速度也增加。
与此同时，在制造这样的载体时，引入个别的保护特征是在激光蚀刻各个载体时实现的，这是相当昂贵的。
此外，识别所保护的真实性要求足够复杂的软件硬件装置，建立这种装置的可能性在当今里是非常成问题的(俄罗斯专利2079166，国际分类GO6K 19/16，1997公布)。
已知的一种信息载体是薄膜结构的，包括至少一层聚合物材料，其上具有由凹陷及/或呈回转体形式的通孔所形成的凹凸表面，一部分凹陷或通孔被填充以各向异性的材料，或透明的导电材料，或具有磁性的物质，或彩色的物质，或疏水性物质，或亲水性物质，或发光材料，或相应聚合物层的去结构材料，且该薄膜结构包括至少一层磁性材料，或偏光材料，或发光材料，或热塑性材料，或亲水性材料，或疏水性材料，或金属材料，它们部分地覆盖聚合物材料层，而且薄膜结构层是由具有不同光谱特性和折射率的聚合物材料制成的，该薄膜结构在它的两侧之一有一个由聚合物材料或金属制成的网，该网的网孔尺寸等于或大于20μm，并使用涤纶作为网的聚合物材料(国际申请PCT/RU96/00070，国际分类G07D7/00 GO3F7/12，G21H5/00，B41N 1/14，1997年公布)。
按照该发明制造的信息载体保证在已知载体中有最高的保护程度，从而实际上排除了以工业化大量生产载体来伪造或复制信息载体的可能性。
与此同时，在某些情况下不仅需要用仪器控制相关联的可靠保护，而且也需要高度有效的视觉识别，而借助该信息载体所得到的识别是颇成问题的，因为其中有两维的随机形成的微孔。
从技术实质和在使用时所达到的技术结果而言最近于本发明的是一种用于识别信息真实性的系统，它包括用于存储编码形式信息的多层载体并能作读和写的访问，该载体具有一个识别区，它具有多个均匀地分布于识别区整个表面上的区段的组，识别区的每个区段包括一个全息图或衍射光栅，它的表面是由多个具有选择性折射能力的平行凹槽形成的，每个区段均具有矩形形式，而且多个区段排列成矩阵形式(欧洲专利0533448，国际分类GO6K，19/16，1993年公布)。与此相关的事实是在该器件中使用了衍射光栅，因此利用已知的复制全息图的方法就能够伪造这样的信息载体。使所利用的全息图复杂化的方法也不能解决提高载体保护的问题。通过增加记录在载体上的信息容量，就有可能增大抽样的基数(sample base)，而基数越大，则抽样的可能方案也就越大，因此，保护的程度也就增加。当增加区段的数量时，在载体中的代码数也增加，它们的数量越多，则确定破译(cracking)用的密钥就越复杂。在现有技术中破译的速率是不受限制的，但识别设备的速度是更为重要的。增加全息图的分割或离散导致对每一个读出区域的衍射效率的非线性下降，从而使信号处理设备显著地复杂化。此外，这种载体中文件的个别保护不能够在物理级别上得到保证。
发明概述
本发明的基础是建立在能保护文件和产品免遭伪造或复制的信息载体这样的问题上的，这种载体将允许增加目视保护的程度，扩充保护对象的范围，其代价是在信息载体上在具有识别区的层上建立区段，这些区段具有三维的微米级的几何形状，并具有边界条，其尺寸与区段的尺寸相匹配。实现这样一种可能性，即为每一件批量生产的产品将个别的保护性能分给信息载体，也是建立该信息载体的问题的一部分。
在解决作为本发明基础的问题时得到上述技术结果的代价是这样的事实：已知的信息载体是带有图形和数字字符信息的多层结构，它由薄层材料制成，包括至少一层具有对调制的光通量是透明的划分成一些区段的识别区，识别区的各区段被边界条所分隔，这些条纹由对该光通量不透明的材料沿着该层的整个厚度或其一部分以连续的或分离的方式制成；在这种情况下，分隔识别区区段的边界条其截面是由二次线所围绕的图形，它可以由磁性材料，或带彩色及/或发光及/或荧光物质材料，或光致或电致变色材料，或液晶材料，或热塑性材料，或导电材料制成；
-还在于，在信息载体中，边界条的厚度与识别区中相对的边界条间的距离之比是在范围0.01到1之内，边界条的厚度选择的范围在0.1到10μm之间，而且边界条的高度与识别区区段中的相对的边界条间的距离之比选择在0.1到10.0范围之内；
-还在于在信息载体中，识别区的区段可以填充以磁性材料，或带彩色及/或发光及/或荧光物质的材料，或光致或电致变色材料，或液晶材料；
-还在于在信息载体中，在层的表面和边界条侧表面之间的角度选择在45°到90°范围之间；
-还在于该信息载体包括至少一层磁性材料、或偏光材料、或发光材料、或热塑性材料；
-还在于该信息载体包括至少一层金属层，它部分地或全部覆盖其它各层；
-还在于在该信息载体中，各层可以由具有不同的光谱特性和不同的折射率的材料制成；
-还在于在该信息载体中，识别区或它的一部分可以包括图形的或数字字符的信息。
附图简介
本发明通过附图说明，其中
图1表示一信息载体的一般外观；
图2是带识别区的一层的截面图；
图3表示带有识别区的一层；
图4表示边界条的若干截面；
图5表示用于视觉识别的示意图；
图6表示用于照明工程识别的示意图；
图7表示用于识别信息载体和文件个别保护特征的示意图。
发明的优选实施例
按照本发明的信息载体1(图1)为一多层结构。这种结构的层数是由该信息载体的用途决定的，并且在每一特定情况下是按照该载体与记录和读出装置相互关系的技术和工艺因素选择的。
该多层结构(图1)的一层4被制成带有识别区7，它包括由沿着该层的整个厚度或其一部分的边界条(分别为图2中的11a和11b)分隔开的区段10。该边界条11可以做成连续的(11c)或分离的(11d)(图3)。
具有识别区的层可由金属或介电材料制成。
边界条11的高度等于层的厚度(11a)或比它小(11b)(图2)。边界条高度的选择取决于对信息载体操作的要求和它制造中工艺的特点。这样，例如，如果信息载体中的识别区设计成在半透明方式下工作的话，那么就希望使边界条具有沿整个层厚度的高度，因为在这种情况下有可能在小的光照间隔和读出角度下获得被读出光通量的最大调制。
边界条11制造成厚度不小于0.1μm，这是由于这一事实，即要得到更小的厚度在工艺上要复杂得多，还因为对其规定值的变动在信息载体的操作上变得不可接受。生产具有超过10μm厚度的边界条被认为是不适当的因为这会降低被读出光通量的调制系数。
根据操作要求和生产信息载体工艺上的特殊性，边界条11的截面可以有不同形式：“a”(截头的圆)、“b”(双曲线)、“c”(三角形)、“d”“e”(梯形)、“f”“g”(平行四边形)(图4)。此外，边界条的层表面和侧面之间的角度被限定在从45°到90°的范围内。
边界条11可用不同材料填充，这取决于载体应用的条件和由其读出信息的方法。
对于信息载体上的保护特征通常要求它们是看不见的，只有在设备的帮助下才能显示出来。当然，需要排除对它进行复制和伪造的可能性。
这些问题是通过使用建议的载体来解决的，这时在边界条中填充着与区段材料相比可形成对比的物质。边界条这一部分可以用金属、电介质、各向异性的、发光、荧光材料填充。
在所述的用不同材料填充边界条的各种方案中，选择它们的决定因素是对信息载体操作所需要的特性和识别其保护特征的条件。
因此，在具有其区段之间填充以发光或荧光染料的边界条的信息载体限定了它要应用光学设备，该设备带有光源和与通过频谱来识别保护特征相对应的光学检测器。
现在将讨论按照本发明的信息载体1(图1)的结构的例子。粘结层3把层2和4相互连在一起，它位于层2上，该层2是带有由数字字符及图形信息8组成的信息部分的纸基层。层4包括一个识别区7并由夹层5覆盖，其上有带着磁条9的层6。
层4的识别区7(图2、3)包括区段10和边界条11。区段是由透明材料制成的，例如聚乙烯对苯二甲脂(polyethyleneterephthalate)或聚丙烯聚合物薄膜或其它材料。边界条11可以是一组分离的条纹，以给定的方法取向并且其高度等于层4的厚度并选择在0.1μm到10μm之间的间隔内，而其长度则是在计算的基础上或随机地生成。边界条用能够全部或部分地吸收读出光通量的染料填充。
图1表示这种识别区7的位置，这时它覆盖了文件的有信息的部分8：在层2上的一段照片、签名和数字。
本信息载体的识别可以由各种方法实施。在视觉识别(图5)的情况下，有必要设置一个光源12以使光通量13照亮识别区7的各区段10的最大表面。这时，如果观察者14在位置14a以接近于载体照明角的角度观看识别区，那么观察者将接收到最大的光13a，这个光首先沿一个方向来自已经通过识别区的光通量13，然后在从层2反射后沿相反的方向而来。在观察者14从原始位置以垂直于边界条的调制部分的方向偏到位置14b这一角度上时，他/她将确定反射光13b亮度的降低(边界条的调制部分意指条纹的这一部分，它提供来自识别区的给定片段(fragment)的读出光通量调制的最大设计效率)。这是由于这样的事实：当改变观察角度时，部分反射的光通量将被边界条遮蔽(图5a)。对于确定的比例，就会出现光通量被边界条在观察者的方向上的全部重叠。当把载体以规定的方向旋转规定角度时可以得到在识别区中改变亮度的同样效果。如果观察者监视载体的那些在文件中的图象，例如照片，是由识别区所覆盖的部分时，那么在这种情况下他/她将认识到当改变观察角度或转动载体时图象亮度的变化。还存在可能的变化，这时观察者区别所说的情况并不是由于图象亮度的变化而是它的彩色的改变，这取决于边界条、区段和文件上的图象的材料的不同光谱特性。在识别区中，可以建立从区段和边界条来的片段，对于这些片段可以建立起不同的照明和识别条件，从而显著地扩展保护范围。
与视觉识别相似，示于图6的是被设计用于照明技术识别的方案，其中信息载体1被一光源15照明，从载体反射的光束由光检测器16a、16b、16c和信号处理单元17记录和处理。这里观察者的眼睛被光检测器所取代，可以有若干这样的检测器16a、16b、16c，它们一方面是为了增加识别的可靠性，而在另一方面更是为了识别识别区中不同片段这种情况。
分析识别结果的不同方案都是可能的。例如，照射在检测器上的光线强度的值可以是预先确定的，如果当前它的值与预定的不同，则保护特征与规定的不相对应。
在别的方案中，若干个光检测器的位置与载体表面成给定的角度，它们所记录的与被识别的信息载体的保护特征相对应的信号被送到信号处理单元17，后者分析所提供的信号并形成一个保护特征与给定特征对应程度的信号。每个检测器可以用强度和颜色来记录光线。
信息载体的保护特征的识别可以利用分析区段和边界条的光学密度、它的几何图形、同时还有在被检验的区域中的图象分片(图7)来实现。这里信息载体1被光源18照明，从信息载体反射的光通量19借助于微透镜20投射到摄象镜头21的矩阵上，在这里形成了被识别区的区段的放大了的图象。摄象镜头21经接口接到计算机22，在那里图象被处理并作为图象24输出到监视器23和信息载体一起被测试的文件可以被认为是真实的，如果上述特征和原本的文件相应的特征25足够符合的话，这些特征是存放在数据库中的。上面所说明的识别方法涉及识别信息载体的保护特征。
上述的识别方法也用在这种情况：这时边界条被填充以不仅是全部或部分吸收光的材料，而且也具有其它物理性质：偏光平面的旋转、荧光、发光、电致彩色效应、电致伸缩、磁性和其它性质。边界条材料的这些所说性质提供了利用记录不同物理参数的设备来同时或相继地识别保护特征的可能性。这增加了信息载体保护的级别和识别它的保护特征的可靠性。
上面所指出的也可以归结为在用具有不同物理性质的材料来填充或制造识别区部分的情况下识别信息载体的保护特征，这些物理性质是：光学的、全息的、电致彩色的、磁的、荧光的、电致伸缩的、发光的及其它。
当实施识别在材料的基础上形成的保护特征而这些性质是在静电或电动力的影响下变化时，带有识别区的层是放在层的两侧之一的各电极或电极组之间的，或者在区段是被填充着导电材料的情况下边界条就被填充以该材料以起电极的作用。
按照本发明的信息载体可以用各种方法制造。例如，首先，该层以薄膜的形式生产，上面带有由边界条分隔的各区段形式的识别区。边界条是用带电粒子通过一掩膜照射该薄膜而产生的，如果需要，可进行化学或光化学处理以形成连续的或分离的凹槽，槽中填充以对比性材料，例如在两个区段之间边界上的染料。然后在层的一侧加上叠层，而在另一侧加上粘结层。利用后者，制成的多层结构就固定在文件上，而这一层材料就用作为信息载体的基底。
现在讨论生产边界条(连续的或分离的，等于层的整个厚度或其一部分)技术的各种方案中的一种。一个对激光发射起光化作用(例如碳黑层对红外频谱能起光化作用)的层加到在整体上染色(例如红色)的聚苯乙烯薄膜的表面上。通过精细聚焦的激光通量的扫描形成了识别区：在各区段之间的边界条根据程序在薄膜上被烧成。激光发射的给定强度规定了边界条的深度。然后边界条用染料(例如蓝色的)来填充。边界条可以是一组线条，其厚度为5μm，高度为7μm，而这个组可以包括两组平行线条，它们以这样方式相互垂直，即一组连续的线存在于另一组区段形式的线之间的间隔中。区段的尺寸为10μm，而连续线之间的距离为15μm。
工业可应用性
本发明可以用于产生信息载体以便使用来保护文件、股票以及工艺品免受伪造或复制，同时保证高程度的保护而实际上排除了利用本发明领域中所存在的现代化装置来伪造它们的可能性。本发明为每件物品在大规模生产的情况下为各个特定物品提供在信息载体中的保护特征。