Патент на изобретение №2344050

(54) СИСТЕМА КОДИРОВАНИЯ ДЛЯ ЦЕННЫХ ДОКУМЕНТОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к кодированию подлежащих защите предметов. Средство кодирования включает, по меньшей мере, одну пару соотнесенных друг с другом люминесцирующих веществ, состоящую из первого и второго люминесцирующих веществ, излучающих в общем диапазоне, находящемся вне видимой области спектра. Спектры излучения первого и второго люминесцирующих веществ перекрываются, по меньшей мере, на одном участке указанного диапазона излучения таким образом, что спектр излучения первого люминесцирующего вещества характерным для него образом дополняется спектром излучения второго люминесцирующего вещества. Система кодирования для ценных документов включает, по меньшей мере, одну пару соотнесенных друг с другом люминесцирующих веществ, а ценные документы, различимость которых необходимо обеспечить, снабжены разными первыми и/или вторыми люминесцирующими веществами. Изобретение позволяет получить компактное средство кодирования с более высокой плотностью информации в сочетании с малой площадью поверхности. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к кодированию подлежащих защите предметов.

Для создания средства кодирования для защищенной от подделки бумаги, хорошо считываемого машинами, в публикации WO 01/48311 было предложено снабжать защищенную от подделки бумагу смешанными волокнами по меньшей мере двух типов, различающихся своими люминесцентными свойствами. При этом на определенных не перекрывающихся отдельных участках защищенной от подделки бумаги предусмотрены смешанные волокна какого-либо одного из этих двух типов, что позволяет формировать код на основе геометрического расположения отдельных участков и наличия либо отсутствия смешанных волокон. Однако вследствие крайней ограниченности доступной площади защищенной от подделки бумаги количество получаемых таким путем геометрических структур ограничено.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача предложить средство кодирования с увеличенным числом кодовых комбинаций.

Указанная задача решается средством кодирования, охарактеризованным в главном пункте формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения изложены в зависимых пунктах формулы.

Предлагаемое в изобретении средство кодирования включает по меньшей мере одну пару соотнесенных друг с другом люминесцирующих веществ, состоящую из первого и второго люминесцирующих веществ, излучающих в общем спектральном диапазоне, находящемся вне видимой области спектра. При этом спектры излучения первого и второго люминесцирующих веществ перекрываются по меньшей мере на одном участке диапазона излучения таким образом, что спектр излучения первого люминесцирующего вещества характерным для него образом дополняется спектром излучения второго люминесцирующего вещества. В результате создано полноценное и высоконадежное средство кодирования, выделение из спектра которого дополняющих друг друга спектров излучения отдельных люминесцирующих веществ удается только с использованием сложных технических средств. Одновременно множество возможных пар люминесцирующих веществ позволяет получать большое число кодовых комбинаций.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения общий диапазон излучения обоих люминесцирующих веществ находится в интервале длин волн примерно от 750 нм примерно до 2500 нм, предпочтительно примерно от 800 нм примерно до 2200 нм, наиболее предпочтительно примерно от 1000 нм примерно до 1700 нм. Если используемое в кодировании люминесцентное излучение находится примерно в области выше 1000 нм, такое излучение можно сравнительно просто зафиксировать имеющимися в продаже инфракрасными датчиками на базе кремния.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения первое и/или второе люминесцирующее вещество получено на основе легированной кристаллической решетки основания. Возбуждение таких люминесцирующих веществ может осуществляться, например, путем их облучения непосредственно в полосах поглощения входящих в их состав люминесцирующих ионов, которые после такого облучения начинают излучать. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения могут также применяться поглощающие кристаллические решетки оснований или так называемые сенсибилизаторы, поглощающие возбуждающее излучение и передающие его на люминесцирующий ион, который затем самостоятельно излучает на своих характеристических длинах волн. Очевидно, что кристаллические решетки оснований и/или легирующие примеси обоих люминесцирующих веществ могут быть различными, что позволяет получать различные диапазоны возбуждения и/или испускания.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения кристаллическая решетка основания поглощает в видимой области спектра и, при необходимости, дополнительно в ближней инфракрасной области спектра, примерно до длины волны 1,1 мкм. В этом случае возбуждение люминесцирующих веществ может выполняться источниками света, такими как галогенные лампы, импульсные лампы-вспышки, светодиоды, лазеры или ксеноновые лампы, с высокой эффективностью, что позволяет применять эти люминесцирующие вещества лишь в малых количествах. При этом малое количество вещества затрудняет выявление используемых люминесцирующих веществ потенциальными фальсификаторами. Если кристаллическая решетка основания поглощает в ближней инфракрасной области спектра примерно до 1100 нм, то хорошо различимые линии излучения ионов легирующей примеси можно подавлять, чтобы осталось лишь излучение на больших длинах волн, которое сложнее зафиксировать.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения применяются люминесцирующие вещества, которые сами поглощают излучение в видимой области спектра, предпочтительно в большей части видимой области спектра, наиболее предпочтительно вплоть до ближней инфракрасной области спектра. В этом случае также предусмотрено подавление излучения, испускаемого в этих более доступных областях спектра.

В одном из предпочтительных вариантов выполнения предлагаемого в изобретении средства кодирования первое и/или второе люминесцирующее вещество получено на основе кристаллической решетки основания, легированной редкоземельными элементами. При этом в качестве легирующих примесей могут применяться, в частности, неодим, эрбий, гольмий, тулий, иттербий, празеодим, диспрозий или комбинация этих элементов.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения первое и/или второе люминесцирующее вещество получено на основе кристаллической решетки основания, легированной хромофором, выбранным из группы элементов, включающей скандий, титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь и цинк. Для применения в предлагаемых в изобретении средствах кодирования в качестве люминесцирующего вещества подходят также легирующие примеси и кристаллические решетки оснований, указанные в публикации WO 02/070279. По меньшей мере одна из кристаллических решеток основания может быть легирована несколькими хромофорами. Очевидно, что оба рассмотренных выше варианта могут использоваться в сочетании друг с другом, иными словами одно из используемых люминесцирующих веществ может быть образовано на основе кристаллической решетки основания, легированной редкоземельными элементами, а другое – на основе кристаллической решетки основания с хромофором.

Кристаллическая решетка основания может иметь, например, структуру типа перовскита или граната. По меньшей мере одна из таких кристаллических решеток может быть образована смешанным кристаллом. Другие возможные варианты выполнения кристаллических решеток основания и легирующих примесей приведены в публикациях ЕР-В-0052624 или в ЕР-В-0053124, содержание которых включено в настоящее описание в качестве ссылки.

В предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении средства кодирования первое и второе люминесцирующие вещества получены на основе различных кристаллических решеток оснований, имеющих кристаллические поля различной напряженности и легированных одной и той же примесью. Под влиянием кристаллического поля в точке нахождения легирующей примеси ее электронные уровни смещаются по сравнению с ненарушенным состоянием решетки. Поскольку величина указанного смещения разнится для разных электронных уровней, в зависимости от напряженности и симметрии кристаллического поля возникают смещения в энергетических промежутках, разделяющих отдельные электронные уровни и, соответственно, в положении спектральных линий излучения. Если для первого и второго люминесцирующего вещества выбрать одинаковую легирующую примесь, то соответствующим подбором кристаллических решеток оснований с разной напряженностью кристаллического поля можно контролируемым образом задавать небольшие смещения соответствующих линий излучения по сравнению с излучением кристалла в ненарушенном состоянии.

Указанный участок диапазона излучения, на котором спектры люминесценции первого и второго люминесцирующих веществ перекрываются, дополняя друг друга, преимущественно имеет ширину 200 нм или менее, предпочтительно 100 нм или менее. В предпочтительном варианте осуществления изобретения этот участок находится в интервале длин волн примерно от 850 нм примерно до 970 нм. В других, также предпочтительных, вариантах осуществления изобретения этот участок находится в интервале длин волн примерно от 920 нм примерно до 1060 нм, или примерно от 1040 нм примерно до 1140 нм, или примерно от 1100 нм примерно до 1400 нм, предпочтительно примерно от 1100 нм примерно до 1250 нм, наиболее предпочтительно примерно от 1120 нм примерно до 1220 нм, или примерно от 1300 нм примерно до 1500 нм, или примерно от 1400 нм примерно до 1700 нм.

Первое и второе люминесцирующие вещества предпочтительно имеют на указанном участке диапазона излучения по меньшей мере по одной линии излучения, причем линии излучения люминесцирующих веществ расположены на расстоянии примерно 50 нм или менее, предпочтительно примерно 30 нм или менее, более предпочтительно на расстоянии примерно 20 нм или менее, наиболее предпочтительно на расстоянии примерно 10 нм или менее. Столь малое расстояние между спектральными линиями излучения существенно усложняет распознавание наличия двух различных люминесцирующих веществ. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения линии излучения являются узкополосными и, в частности, имеют полуширину (ширину кривой на уровне половины ее максимального значения) примерно 50 нм или менее, предпочтительно примерно 30 нм или менее, более предпочтительно примерно 20 нм или менее, наиболее предпочтительно примерно 10 нм или менее.

В еще одном предпочтительном варианте предлагаемое в изобретении средство кодирования включает дополнительное люминесцирующее вещество, имеющее по меньшей мере одну линию излучения, находящуюся вне указанного участка общего диапазона излучения. При этом такая линия излучения предпочтительно находится вне видимой области спектра, в частности в инфракрасной области спектра выше 1100 нм. Под инфракрасной областью спектра в контексте настоящего изобретения понимается область длин волн, начинающаяся от 750 нм и выше, предпочтительно от 800 нм и выше.

Предлагаемое в изобретении средство кодирования также может включать несколько пар соотнесенных друг с другом люминесцирующих веществ, каждая из которых может быть образована в соответствии с настоящим описанием. При этом пары люминесцирующих веществ предпочтительно согласованы друг с другом таким образом, что участки общего диапазона излучения, на которых спектры излучения первого и второго люминесцирующих веществ одной пары перекрываются, дополняя друг друга, различны для разных пар соотнесенных друг с другом люминесцирующих веществ.

В соответствии с изобретением могут быть предусмотрены и дополнительные люминесцирующие вещества, дополняющие предлагаемую в изобретении пару люминесцирующих веществ. Так, дополнительные люминесцирующие вещества могут излучать на том же самом участке спектра излучения, дополняя спектр излучения предлагаемой в изобретении пары люминесцирующих веществ.

Варьируя различными легирующими примесями и кристаллическими решетками оснований и комбинируя их друг с другом, можно получить множество пар или смесей люминесцирующих веществ, у которых используемые в кодировании линии излучения перекрываются, дополняя друг друга, на различных участках спектра излучения. Это позволяет получать весьма компактные средства кодирования, которые при высокой плотности информации занимают лишь небольшую площадь на поверхности защищаемого предмета. При этом код может формироваться наличием либо отсутствием отдельных или нескольких люминесцирующих веществ в пределах предусмотренного изобретением участка спектра излучения или же наличием либо отсутствием отдельных или нескольких люминесцирующих веществ на различных участках.

Предлагаемым в изобретении средством кодирования можно защищать, прежде всего, ценные документы, например, банкноты, акции, облигации, свидетельства, банковские и иные чеки, ценные входные билеты, кредитные карты, удостоверения личности в виде карт, паспорта и иные удостоверения личности, а также защищенную от подделки бумагу, используемую для изготовления таких ценных документов.

По меньшей мере одно из люминесцирующих веществ может быть нанесено на поверхность ценного документа печатью. При этом печатью на поверхность ценного документа можно в составе печатной краски наносить совместно несколько люминесцирующих веществ, например, пару соотнесенных друг с другом люминесцирующих веществ. Используемые с этой целью печатные краски могут быть прозрачными либо могут содержать дополнительные цветные пигменты, которые не должны сказываться на обнаружении люминесцирующих веществ. Они в предпочтительном случае прозрачны в спектральной области возбуждения люминесцирующих веществ, а также в спектральной области наблюдаемого свечения люминесцирующих веществ.

Ценный документ предпочтительно имеет основу, выполненную из запечатанной или незапечатанной бумаги из хлопкового волокна, бумаги из смеси хлопкового и синтетического волокна или бумаги с содержанием целлюлозы, либо выполненную из запечатанной или незапечатанной полимерной пленки. Также может использоваться ламинированная многослойная основа.

Одно или несколько люминесцирующих веществ также могут быть внедрены в объем ценного документа, прежде всего его основы. Внедрение люминесцирующих веществ в объем бумажной основы может осуществляться, например, методом, описанным в публикациях ЕР-А 0659935 и DE 10120818. Указанные публикации включены в соответствующем объеме в настоящее описание в качестве ссылки.

Как возможный вариант, люминесцирующие вещества могут добавляться в бумажную массу случайным образом и до формования бумажного полотна.

Еще один вариант осуществления изобретения, а также преимущества изобретения рассмотрены ниже со ссылкой на чертежи, которые для наглядности приведены без соблюдения масштаба и пропорций и на которых показано:

на фиг.1 – схематичное изображение защищаемого предмета, снабженного средством кодирования в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, и

на фиг.2 – схематичное изображение спектральных кривых излучения различных люминесцирующих веществ, которые могут применяться для получения средства кодирования, показанного на фиг.1.

На фиг.1 изображен защищаемый предмет 10, снабженный средством 11 кодирования в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

Средство 11 кодирования включает две пары соотнесенных друг с другом люминесцирующих веществ соответственно 12, 13 и 14, 15, которые после возбуждения обнаруживают излучение в инфракрасном спектральном диапазоне от 1000 до 1500 нм, причем спектры излучения люминесцирующих веществ каждой пары перекрываются, дополняя друг друга, о чем ниже сказано более подробно. Расположив участки 16 с первой парой люминесцирующих веществ 12, 13, участки 17 со второй парой люминесцирующих веществ 14, 15 и участки 18 без люминесцирующих веществ в соответствии с заданным геометрическим рисунком, с помощью средства 11 кодирования можно воспроизвести любую информацию, например, код продукта.

Люминесцирующие вещества 12 и 13 получены на основе кристаллической решетки основания, легированной (активированной) неодимом, и имеют, как показано в левой части фиг.2, линию излучения в диапазоне, расположенном примерно по обе стороны от длины волны 1064 нм. Однако люминесцирующие вещества 12 и 13 получены на основе кристаллических решеток разных оснований, которые в местах расположения ионов неодима создают кристаллическое поле разной напряженности.

Как было отмечено выше, в результате взаимодействия кристаллического поля с ионами неодима для обоих люминесцирующих веществ возникают линии излучения 22 и 23, которые слегка сдвинуты относительно соответствующих значений при ненарушенной решетке. В рассматриваемом примере максимум кривой 22 люминесцентного излучения, испускаемого первым люминесцирующим веществом 12, находится вблизи длины волны 1065 нм, а максимум кривой 23 люминесцентного излучения, испускаемого вторым люминесцирующим веществом 13, находится примерно вблизи длины волны 1090 нм.

Как наглядно показано на фиг.2, оба спектра 22, 23 люминесценции взаимно перекрываются на участке от 1000 нм примерно до 1150 нм таким образом, что спектр 22 излучения первого люминесцирующего вещества 12 дополняется спектром 23 излучения второго люминесцирующего вещества 13. Вследствие малого расстояния между этими двумя линиями выявить наличие двух люминесцирующих веществ 12 и 13 по огибающей кривой излучения, не зная заранее используемых веществ, практически невозможно, благодаря чему такое средство кодирования имеет высокую степень защиты от подделки. Поскольку спектр создается разными матрицами, где люминесцирующие ионы находятся в разных кристаллических полях, не существует таких матриц, которые сами по себе обладали бы одинаковыми спектрами излучения.

В средней части фиг.2 показаны кривые 24 и 25 излучения люминесцирующих веществ 14 и 15 из второй пары люминесцирующих веществ, излучающих на соответствующем им участке в интервале длин волн от 1150 до 1250 нм. В рассматриваемом примере люминесцирующие вещества 14, 15 получены на основе кристаллической решетки основания, легированной хромофором, выбранным из группы элементов, включающей скандий, титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь и цинк. Как и в случае с первой парой люминесцирующих веществ, не обладая дополнительной информацией, установить по огибающей кривых люминесценции обоих люминесцирующих веществ 14, 15 тип используемых люминесцирующих веществ практически невозможно.

В правой части фиг.2 в качестве еще одного примера изображены кривые люминесценции вышеупомянутых люминесцирующих веществ 12, 13, расположенные примерно по обе стороны от длины волны 1300 нм. На этом участке указанные люминесцирующие вещества также имеют расположенные близко друг к другу узкие линии 32, 33 излучения, выделить которые из общего люминесцентного излучения можно лишь с использованием детекторов, обладающих высокой разрешающей способностью.

Кроме двух пар люминесцирующих веществ 12, 13 и 14, 15 средство 11 кодирования может также включать дополнительное люминесцирующее вещество, которое после возбуждения излучает на длине волны выше 1100 нм. При этом длина волны этого излучения подобрана таким образом, чтобы оно не попадало на участки перекрытия спектров люминесценции первой и второй пар люминесцирующих веществ. Наличие или отсутствие этого дополнительного люминесцирующего вещества на определенных участках также может использоваться для кодирования, что позволяет дополнительно увеличить число кодовых комбинаций.

С помощью средства кодирования, показанного на фиг.1, можно получить, например, троичный код, в котором состояние “0” представлено участком, не имеющим люминесцирующих веществ, состояние “1” представлено участком с первой парой люминесцирующих веществ 12, 13, а состояние “2” представлено участком со второй парой люминесцирующих веществ 14, 15.

Это позволяет получить компактное средство кодирования, в котором высокая плотность информации сочетается с малой площадью поверхности, необходимой для кодирования. Разумеется, что за счет использования вышеуказанного дополнительного люминесцирующего вещества или дополнительных пар люминесцирующих веществ описанного выше типа можно получить средство кодирования, способное обеспечить еще более высокую плотность информации.

Формула изобретения

1. Средство кодирования, включающее по меньшей мере одну пару соотнесенных друг с другом люминесцирующих веществ, состоящую из первого и второго люминесцирующих веществ, излучающих в общем диапазоне, находящемся вне видимой области спектра, причем спектры излучения первого и второго люминесцирующих веществ перекрываются по меньшей мере на одном участке указанного диапазона излучения таким образом, что спектр излучения первого люминесцирующего вещества характерным для него образом дополняется спектром излучения второго люминесцирующего вещества.

2. Средство кодирования по п.1, отличающееся тем, что указанный диапазон излучения находится в интервале длин волн примерно от 750 до 2500 нм, предпочтительно примерно от 800 до 2200 нм, наиболее предпочтительно примерно от 1000 до 1700 нм.

3. Средство кодирования по п.1, отличающееся тем, что первое и/или второе люминесцирующее вещество получено на основе легированной кристаллической решетки основания.

4. Средство кодирования по п.3, отличающееся тем, что первое и/или второе люминесцирующее вещество получено на основе кристаллической решетки основания, легированной редкоземельными элементами.

5. Средство кодирования по п.4, отличающееся тем, что кристаллическая решетка основания легирована неодимом, эрбием, гольмием, тулием, иттербием, празеодимом, диспрозием или комбинацией этих элементов.

6. Средство кодирования по одному из пп.3-5, отличающееся тем, что первое и/или второе люминесцирующее вещество получено на основе кристаллической решетки основания, легированной хромофором, выбранным из группы элементов, включающей скандий, титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь и цинк.

7. Средство кодирования по п.6, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из кристаллических решеток основания легирована несколькими хромофорами.

8. Средство кодирования по одному из пп.3-5, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из кристаллических решеток основания образована смешанным кристаллом.

9. Средство кодирования по одному из пп.3-5, отличающееся тем, что первое и второе люминесцирующие вещества получены на основе различных кристаллических решеток оснований, имеющих кристаллические поля различной напряженности и легированных одной и той же примесью.

10. Средство кодирования по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что участок общего диапазона излучения, на котором спектры излучения первого и второго люминесцирующих веществ перекрываются, дополняя друг друга, имеет ширину 200 нм или менее, предпочтительно 100 нм или менее.

11. Средство кодирования по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что участок общего диапазона излучения, на котором спектры излучения первого и второго люминесцирующих веществ перекрываются, дополняя друг друга, находится в интервале длин волн примерно от 850 до 970 нм, или примерно от 920 до 1060 нм, или примерно от 1040 до 1140 нм, или примерно от 1100 до 1400 нм, предпочтительно примерно от 1100 до 1250 нм, наиболее предпочтительно примерно от 1120 до 1220 нм, или примерно от 1300 до 1500 нм, или примерно от 1400 до 1700 нм.

12. Средство кодирования по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что первое и второе люминесцирующие вещества имеют на указанном участке диапазона излучения по меньшей мере по одной линии излучения, причем линии излучения люминесцирующих веществ расположены на расстоянии примерно 30 нм или менее, предпочтительно на расстоянии примерно 20 нм или менее, наиболее предпочтительно на расстоянии примерно 10 нм или менее.

13. Средство кодирования по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что оно включает дополнительное люминесцирующее вещество, имеющее по меньшей мере одну линию излучения, находящуюся вне указанного участка общего диапазона излучения.

14. Средство кодирования по п.13, отличающееся тем, что по меньшей мере одна линия излучения находится вне видимой области спектра, предпочтительно в инфракрасной области спектра выше 1100 нм.

15. Средство кодирования по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что оно включает несколько пар соотнесенных друг с другом люминесцирующих веществ, таких как вещества, охарактеризованные в пп.1-14.

16. Средство кодирования по п.15, отличающееся тем, что участки общего диапазона излучения, на которых спектры излучения первого и второго люминесцирующих веществ одной пары перекрываются, дополняя друг друга, различны для разных пар соотнесенных друг с другом люминесцирующих веществ.

17. Средство кодирования по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что оно включает по меньшей мере одно второе люминесцирующее вещество, которое также излучает на указанном участке спектра и дополняет спектр излучения первого и/или второго люминесцирующего вещества характерным для него/них образом.

18. Система кодирования для ценных документов, включающая по меньшей мере одну пару соотнесенных друг с другом люминесцирующих веществ, состоящую из первого и второго люминесцирующих веществ, излучающих в общем диапазоне, находящемся вне видимой области спектра, причем спектры излучения первого и второго люминесцирующих веществ перекрываются по меньшей мере на одном участке указанного диапазона излучения таким образом, что спектр излучения первого люминесцирующего вещества характерным для него образом дополняется спектром излучения второго люминесцирующего вещества, а ценные документы, различимость которых необходимо обеспечить, снабжены разными первыми и/или вторыми люминесцирующими веществами.

РИСУНКИ