Этикетка с дифракционным штрих-кодом и считывающее устройство для таких этикеток
Изобретение относится к этикетке с дифракционным штрих-кодом и к считывающему устройству для распознавания информации на таких этикетках. Технический результат заключается в создании недорогой машиночитаемой этикетки с дифракционным штрих-кодом, который может быть считан стандартными считывающими устройствами с расстояния в несколько дециметров. Этикетка содержит, по крайней мере, один машиночитаемый дифракционный штрих-код, состоящий из узких прямоугольных полей и промежуточных поверхностей, покрытых оптически активными структурами. Покрытые отражающим слоем оптически активные структуры заделаны между слоями слоистой композиции. Рельефная структура полей дифрагирует и поляризует в заданной плоскости падающий свет и рассеивает дифрагированный свет в полупространство над дифракционной рельефной структурой. Остальные микроскопически мелкие, оптически активные структуры отличаются от дифракционной рельефной структуры, по меньшей мере, поляризующей способностью. Поляризованный обратнорассеянный свет может быть зарегистрирован посредством одного из известных стандартных считывающих приборов для штрих-кода, изготовленного техникой печати. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к этикетке с дифракционным штрих-кодом согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения и к считывающему устройству для распознавания информации на таких этикетках согласно ограничительной части пункта 13 формулы изобретения.
Такие этикетки используются для маркировки товаров, удостоверений или ценных бумаг и несут цифровую информацию о товаре, удостоверении или ценной бумаге. Штрих-код таких этикеток считывается оптическими средствами и отличается хорошей машинной считываемостью содержащейся в штрих-коде информации.
Известны различные типы штрих-кодов, например по стандарту MIL-STD-1189 или "European Article Numbering Code", у которых информация содержится в расположении различных по ширине штриховых элементов и промежутков. С помощью простого способа печати штриховые элементы наносят в контрастирующем с промежутками цвете на носитель, обычно бумагу. В продаже имеются считывающие устройства, которые могут считывать такие штрих-коды.
Согласно US 5900954, защиту штрих-кода от подделки можно повысить за счет того, что штрих-код печатают на носителе с голограммой. Штрих-код располагается полностью или частично на голограмме.
В ЕР 0366858 А1 описаны различные выполнения дифракционных штрих-кодов, имеющих вместо печатных штриховых элементов поверхностные элементы с дифракционными решетками. По сравнению с изготовленными техникой печати штрих-кодами дифракционные штрих-коды имеют высокую защиту от подделки. Правда, преимущество высокой защиты от подделки достигается за счет малого по сравнению с изготовленными техникой печати штрих-кодами допуска в отношении ориентации дифракционного штрих-кода по считывающему лучу считывающего устройства и за счет ограничения расстояния между считывающим устройством и этикеткой несколькими сантиметрами. Кроме того, изготовленный техникой печати по отдельности штрих-код с индивидуальной информацией крайне дешев, тогда как дифракционные штрих-коды могут рационально изготавливаться с приемлемыми затратами только в больших количествах и с идентичной информацией.
Расположенные в виде мозаики поверхности с тиснеными в пластике, микроскопически мелкими дифракционными структурами известны, например, из ЕР 0105099 В1 и ЕР 0375833 B1. Выполнения защитных этикеток со структурами дифракционно-оптического действия и применяемые для этого материалы приведены в US 4856857.
Из DE-OS 1957475 и СН 653782 известна другая семья микроскопически мелких рельефных структур дифракционно-оптического действия под названием «киноформ». Только при освещении киноформа, по существу, когерентным светом последний отклоняется киноформом асимметрично под единственным пространственным углом, заданным рельефной структурой киноформа.
В основе изобретения лежит задача создания недорогой, оптически считываемой машинным путем этикетки, по меньшей мере, с одним дифракционным штрих-кодом, который может быть считан стандартными считывающими устройствами с расстояния в несколько дециметров.
Поставленная задача решается согласно изобретению посредством признаков, приведенных в отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах.
Примеры выполнения изобретения изображены на чертеже и ниже описаны более подробно. На чертеже представляют:
- фиг.1: этикетку с дифракционным штрих-кодом;
- фиг.2: поперечное сечение этикетки;
- фиг.3: увеличенный фрагмент фиг.2;
- фиг.4: диаграмму;
- фиг.5: дифракционный штрих-код;
- фиг.6: два параллельных штрих-кода;
- фиг.7а, 7b: перемежающиеся штрих-коды;
- фиг.8: первое считывающее устройство;
- фиг.9: второе считывающее устройство.
На фиг.1 поз. 1 обозначена этикетка, поз. 2 - область с дифракционным штрих-кодом 3, поз. 4 - поля и поз. 5 промежуточные поверхности штрих-кода 3. Поля 4 и промежуточные поверхности 5 представляют собой прямоугольные полосы, которые, касаясь друг друга своими продольными сторонами, расположены поперек в области 2. Каждые два следующих друг за другом поля 4 отделены промежуточной поверхностью 5, причем в последовательности полей 4 и промежуточных поверхностей 5 разной ширины закодирована информация. По меньшей мере, поля 4 имеют заделанную в этикетку 1 дифракционную структуру. Промежуточные поверхности 5 выполнены, например, в виде отражающих или поглощающих полос. В другом выполнении промежуточные поверхности 5 также имеют дифракционные структуры, азимут которых отличается от азимута дифракционной структуры в полях 4, по меньшей мере, на ±20° по модулю 180°. Предпочтительно все поля 4 или все промежуточные поверхности 5 заполнены одинаковой оптически активной структурой. Этикетка 1 закреплена, например, на предмете 6 и содержит в штрих-коде 3 информацию о предмете 6. Предмет 6 может быть документом, листом бумаги, наклейкой или трехмерным телом и т.д. В соответствии с назначением на оставшейся поверхности этикетки 1 размещены эмблемы 7, цифры или буквы 8, служащие для визуального распознавания происхождения этикетки 1. Информация может быть нанесена техникой печати или выполнена в виде известного из упоминавшихся выше публикаций ЕР 0105099 В1 и ЕР 0375833 В1 дифракционного поверхностного узора, дифракционные структуры которого также заделаны в этикетку 1. При другом выполнении этикетки 1 предусмотрено также место для дополнительного штрих-кодового поля 9, в котором расположен дополнительный, изготовленный техникой печати штрих-код или дополнительный дифракционный штрих-код. Поле 9 ориентировано преимущественно параллельно области 2, с тем чтобы одно и то же считывающее устройство могло считывать машинным путем дополнительный штрих-код из поля 9 и дифракционный штрих-код 3 из области 2.
На фиг.2 этикетка 1 изображена в поперечном сечении. Этикетка 1 представляет собой состоящую из нескольких слоев 10-14 композицию 15, которая ограничена с одной стороны покровным слоем 10, а с другой стороны - клеевым слоем 14. Под покровным слоем 10 в указанной последовательности расположены слой 11 для тиснения, отражающий слой 12, защитный слой 13 и клеевой слой 14. По меньшей мере, для одной длины волны падающего на этикетку 1 света 17, по меньшей мере, покровный слой 10 и слой 11 для тиснения являются прозрачными. В слое 11 для тиснения отформованы микроскопически мелкие рельефные структуры 16, которые дефрагируют, например, видимый падающий свет 17. Отражающий слой 12 толщиной менее 100 нм точно по форме закрывает микроскопически мелкие рельефные структуры 16. Защитный слой 13 заполняет углубления рельефных структур 16 и закрывает структурированный отражающий слой 12. Клеевой слой 14 обеспечивает надежное соединение между предметом 6 и слоистой композицией 15.
Различные выполнения слоистой композиции 15 и пригодных для изготовления материалов приведены в таблицах 1-6 упомянутой выше публикации US 4856857. Нанесенные техникой печати метки 18 выполнены, по меньшей мере, на одном из слоев 10-14 слоистой композиции 15 поглощающей свет краской. При одном выполнении этикетки 1 индивидуализированы с помощью изготовленного техникой печати на покровном слое 10 в виде меток 18 дополнительного штрих-кода в поле 9 (фиг.1) или пронумерованы в последовательности изготовления.
На фиг.3 в качестве примера в разрезе изображен прямоугольный профиль плоской дифракционной решетки поперек бороздок 19 прямоугольного профиля. Вектор k решетки лежит поэтому в плоскости чертежа. Прямоугольный профиль имеет геометрическую глубину D. Поскольку свет 17 падает сквозь покровный слой 10 и слой 11 для тиснения на образованную отражающим слоем 12 дифракционную решетку, бороздки 19 заполнены материалом слоя 11 для тиснения. Вместо геометрической глубины D профиля эффективной становится оптическая глубина d профиля, равная D·n, причем n означает показатель преломления материала слоя 11 для тиснения. Прямоугольный профиль изображен лишь для простоты вместо описанной ниже дифракционной рельефной структуры 16 (дифракционная структура).
Если дифракционная структура имеет более 2300 линий на миллиметр, то падающий вертикально неполяризованный свет 17 дифрагируется из видимой области спектра только в нулевой порядок. Для падающего под углом на дифракционную структуру света 17 плотность линий следует соответственно повысить, например, до значения 2800-3000 линий на миллиметр. Как у плоского зеркала, угол между падающим светом 17 и нормалью к плоскости дифракционной структуры равен углу между дифрагированным светом и нормалью. Такие дифракционные структуры называются ниже дифракционной структурой нулевого порядка. При освещении белым дневным светом в противоположность плоскому зеркалу дифрагированный дифракционной структурой нулевого порядка свет имеет промежутки в видимой части спектра, так что дифракционная структура нулевого порядка действует как отражающее в цвете зеркало.
На фиг.4 изображена диаграмма дифракционной эффективности Е плоской дифракционной структуры для поляризованного света ТЕ и ТМ в зависимости от оптической глубины d=D профиля, причем показатель преломления n=1. Поляризованный свет ТЕ дифрагируется с высокой дифракционной эффективностью Е практически независимо от глубины D профиля. В противоположность этому дифракционная эффективность Е поляризованного света ТМ сильно зависит от глубины D профиля, причем дифракционная эффективность Е поляризованного света ТМ с увеличением глубины D профиля быстро уменьшается до первого минимума. Если направление неполяризованного падающего света 17 и вектор k решетки (фиг.3) дифракционной структуры лежат в одной плоскости, то вектор напряженности электрического поля параллельно поляризованного света колеблется параллельно этой плоскости, тогда как вектор напряженности электрического поля ортогонально поляризованного света колеблется перпендикулярно ей. Используемая для штрих-кода 3 дифракционная структура имеет предпочтительно глубину TG профиля вблизи первого минимума, поскольку в этом месте поляризация дифрагированного света наиболее сильная. Дифрагированный свет поэтому линейно поляризован, т.е. дифракционная рельефная структура 16 действует в качестве поляризатора или для поляризованного падающего света 17 (фиг.3) - в качестве анализатора. Полезный диапазон геометрической глубины D профиля включает в себя значения TG между 50 и 350 нм. Пригодные для слоя 11 для тиснения материалы имеют согласно таблице 6 упомянутой выше публикации US 4856857 показатель n преломления в диапазоне примерно от 1,4 до 1,6.
Если дифракционная структура повернута в своей плоскости на 90°, причем бороздки 19 ориентированы параллельно плоскости фиг.3, а вектор k решетки - перпендикулярно ей, то ортогонально поляризованный по отношению к плоскости падающего света 17 (фиг.3) свет поглощается, а параллельно поляризованный свет дифрагируется согласно кривой ТЕ эффективности. Благодаря поляризующей способности этой дифракционной структуры можно установить направление вектора k решетки (фиг.3).
Изображенная на фиг.5 этикетка 1 вырезана из слоистой композиции 15 (фиг.2). Заделанные между слоями 11 и 13 (фиг.2) слоистой композиции 15, покрытые отражающим слоем 12 (фиг.2) микроскопически мелкие, оптически активные структуры, т.е. дифракционные структуры, зеркала и т.д., определяют узкие прямоугольные поля 4 и промежутки 5 считываемого машинным способом дифракционного штрих-кода 3 в области 2. В полях 4 в слое 11 для тиснения отформована первая дифракционная рельефная структура 16 (фиг.3). Первая дифракционная рельефная структура 16 представляет собой суммарное наложение первой дифракционной структуры нулевого порядка на первый вектор k1 решетки и на микроскопически мелкую светорассеивающую рельефную структуру. Микроскопически мелкая светорассеивающая рельефная структура представляет собой структуру из группы изотропно или анизотропно рассеивающих матовых структур, киноформов или голограмм Фурье. Изготовленная таким образом дифракционная рельефная структура 16 обладает тем преимуществом, что в противоположность плоской дифракционной структуре независимо от угла падающего на дифракционную рельефную структуру 16 света 17 (фиг.3) дифрагированный свет отбрасывается во все полупространство над дифракционной рельефной структурой 16. Светорассеивающая рельефная структура выбрана предпочтительно с возможностью обратного рассеивания дифрагированного света преимущественно в направлении считывающего устройства. Это является предпосылкой того, что стандартные считывающие устройства для изготовленных техникой печати штрих-кодов могут быть использованы для считывания практически защищенного от подделки штрих-кода 3. Если микроскопически мелкая светорассеивающая рельефная структура представляет собой киноформ, то источник света считывающего устройства должен создавать когерентный свет, поскольку иначе желаемый эффект рассеивания не достигается.
При другом выполнении штрих-кода 3 промежуточные поверхности 5 заполнены, по меньшей мере, одной дополнительной дифракционной структурой с дополнительным вектором k2 решетки, азимут которого отличается от азимута первого вектора k1 решетки, по меньшей мере, на ±20° по модулю 180°. При другом выполнении промежуточные поверхности 5 имеют зеркальную поверхностную структуру, например плоскую зеркальную поверхность или дифракционную структуру нулевого порядка.
При другом выполнении все промежуточные поверхности 5 заполнены второй дифракционной рельефной структурой 20 (фиг.3). Вторая дифракционная рельефная структура 20 представляет собой наложение второй дифракционной структуры нулевого порядка со вторым вектором k2 решетки на одну из вышеназванных микроскопически мелких светорассеивающих рельефных структур. Векторы k1, k2 решеток заключают азимутальный угол в диапазоне 45-135°, причем оба вектора k1, k2 решеток ориентированы по отношению друг к другу предпочтительно перпендикулярно, как это показано на фиг.5.
При одном предпочтительном выполнении первая и вторая дифракционные структуры нулевого порядка имеют, за исключением направлений векторов k1, k2 решеток, одинаковые параметры. Если первая 16 и вторая 20 рельефные структуры отличаются только направлением векторов k1, k2 решеток обеих дифракционных структур нулевого порядка, то штрих-код 3 нельзя распознать без вспомогательных средств, поскольку для наблюдателя как поля 4, так и промежуточные поверхности 5 одинаково яркие и представляются в одном цвете. Вспомогательными средствами здесь являются освещение штрих-кода 3 поляризованным светом или рассматривание штрих-кода 3 через оптический поляризационный фильтр. При рассмотрении штрих-кода 3 через оптический поляризационный фильтр наблюдатель различает, например, поля 4 в виде светлых полос, которые отделены представляющимися в виде темных полос промежуточными поверхностями 5. После поворота поляризационного фильтра в его плоскости на 90° поля 4 оказываются темными полосами, а промежуточные поверхности 5 - светлыми полосами.
Такое выполнение штрих-кода 3 имеет одно дополнительное преимущество. Штрих-код 3 может быть еще считан, если в области 2 над дифракционным штрих-кодом 3 расположен изготовленный техникой печати дополнительный штрих-код в виде меток 18 (фиг.2). Метки 18 являются отделенными посредством бесцветных промежутков штрихами 21 дополнительного штрих-кода и напечатаны на покровном слое 10 или под покровным слоем 10 слоистой композиции 15 (фиг.2) поглощающей свет краской. Изготовленный техникой печати дополнительный штрих-код может быть распознан также стандартным считывающим устройством. Штрихи 21 и лежащие между ними бесцветные промежутки ориентированы параллельно полям 4 и промежуточным поверхностям 5 дифракционного штрих-кода 3. На фиг.5 для наглядности изображена только одна пара штрихов 21. Распознаваемость узких полос дифракционного штрих-кода 3 является условием успешного считывания. Штрихи 21 дополнительного штрих-кода могут закрывать узкие полосы дифракционного штрих-кода 3 самое большее в диапазоне 50-70%, т.е. поверхности каждого поля 4 и каждой промежуточной поверхности 5 видны через бесцветные промежутки, по меньшей мере, на 30%. С помощью дополнительного штрих-кода каждую этикетку 1 можно экономично индивидуализировать, например, путем сквозной нумерации.
На фиг.6 изображены область 2 с первым дифракционным штрих-кодом 3 и параллельное области 2 поле 9 со вторым дифракционным штрих-кодом 24, образованным из полевых поверхностей 22 и промежуточных полей 23. Если при одном выполнении этикетки 1 область 2 и штрих-кодовое поле 9 соприкасаются своими продольными сторонами, то область 2 и поле 9 образуют полевую зону 25 этикетки 1. Оба дифракционных штрих-кода 3, 24 располагаются рядом и параллельно друг другу в полевой зоне 25. Для того чтобы при машинном считывании оба штрих-кода 3, 24 можно было распознать отдельно, поля 4 первого штрих-кода 3 отличаются от полевых поверхностей 22 второго штрих-кода 24, по меньшей мере, своей поляризующей способностью. Поля 4 содержат описанную выше первую дифракционную рельефную структуру 16 (фиг.3). Полевые поверхности 22 второго штрих-кода 24 заполнены описанной выше второй дифракционной рельефной структурой 20 (фиг.3). Первый k1 и второй k2 векторы решеток (фиг.5) ориентированы предпочтительно перпендикулярно друг другу. Промежуточные поверхности 5 и промежуточные поля 23 содержат, по меньшей мере, одну дополнительную дифракционную рельефную структуру с дополнительным вектором k решетки, азимут которого отличается от азимутов первого k1 и второго k2 векторов решеток, по меньшей мере, на ±20°, или описанные выше зеркальные поверхностные структуры. В падающем свете 17 (фиг.3) с одной поляризацией рассматриваемые из направления источника света поля 4 представляются светлыми, а промежуточные поверхности 5 и второй дифракционный штрих-код 24 - темными. В падающем свете 17 с другой поляризацией полевые поверхности 22 светлые, а промежуточные поля 23 и первый дифракционный штрих-код 3 темные.
Описанные выше дифракционные штрих-коды 3, 24 имеют высоту Н в диапазоне 0,8-2 см. Ширина В узких полос составляет, по меньшей мере, 90 мкм.
При другом выполнении оба штрих-кода 3, 24 расположены не параллельно рядом друг с другом, а согласно фиг.7а, 7b в области 2 таким образом, что оба штрих-кода 3, 24 образуют оптически активные структуры первых 27 и вторых 28 участков перемежающегося штрих-кода 26, причем каждые два соседних, принадлежащих к первому штрих-коду 3 участка 27 отделены одним из принадлежащих ко второму штрих-коду 24 участков 28. Участки 27, 28 перемежающегося штрих-кода 26 занимают половину площади полос штрих-кода 3 или 24, соответственно образованных из полей 4 и промежуточных поверхностей 5 и полевых поверхностей 22 и промежуточных полей 23. Перемежение может быть очень мелко распределено, причем полосы независимо от их ширины В (фиг.6) раскладываются на целочисленное количество участков 27, 28, поскольку эти участки должны иметь лишь минимальную ширину 15 мкм.
На фиг.7а, например, узкие полосы штрих-кода 3 или 24 принадлежат к участку соответственно 27 или 28, а широкие полосы - к двум участкам 27 или 28. Одинаковые по величине первые 27 и вторые 28 участки своими продольными сторонами расположены попеременно в области 2 так, что каждый раз за одним из первых участков 27 следует один из вторых участков 28. В заданной штрих-кодами 3, 24 последовательности оптически активные структуры расположены на первых 27 и вторых 28 участках. На фиг.7а стрелки 29, 30 показывают, как перемежающийся штрих-код 26 составлен из обоих штрих-кодов 3, 24. Для наглядности участки 27, 28 в соответствии с принадлежностью к полосам 4, 5, 22, 23 заштрихованы. Первые участки 27 полей 4 по отношению к продольной протяженности области 2 заштрихованы вдоль. Первые участки 27 промежуточных поверхностей 5 имеют наклоненную вправо штриховку. Принадлежащие к полевым поверхностям 22 вторые участки 28 не заштрихованы, тогда как наклоненная влево штриховка означает вторые участки 28 промежуточных полей 23.
Узкие полосы шириной 90-120 мкм разделены широкими участками 27, 28 шириной, по меньшей мере, 25 мкм максимум на восемь. Стандартное считывающее устройство освещает штрих-код оптически сканирующим область 2 вдоль световым лучом в освещенном пятне 31 диаметром около 0,1 мм. Освещенное пятно 31 проходит по участкам 28 или 27, принадлежащим к одной из узких полос.
Описанное перемежение обоих штрих-кодов 3, 24 является лишь одной из множества возможностей. Другое выполнение перемежающегося штрих-кода 26 имеет на фиг.7b расположение в шахматном порядке одинаковых по величине участков 27, 28 в виде пикселей с длиной стороны 15-25 мкм, причем первые участки 27 первого дифракционного штрих-кода 3 занимают место черных клеток, а вторые участки 28 второго дифракционного штрих-кода 24 - место белых клеток шахматной доски. Участки 27, 28 принадлежат к оптически активным структурам в последовательности полос обоих штрих-кодов 3, 24.
Высота Н (фиг.7а) полос штрих-кодов 3, 24, 26 имеет значение в диапазоне 0,8-2 см. Эта высота Н обеспечивает в определенных пределах считывание описанных здесь штрих-кодов 3, 24, 26 в наклонном к продольным границам области 2, 9, 25 (фиг.6) направлении. Область 2, 9, 25 замещает ниже также поле 9 для штрих-кода и полевую зону 25.
На фиг.8 схематично изображено считывающее устройство со считывающим прибором 32 для штрих-кодов 3, 24, 26. Источник 33 света вырабатывает считывающий луч 34 поляризованного или неполяризованного света, перемещаемый возвратно-поступательно считывающим прибором 32 с отклоняющим устройством (не показано) повторно по зоне 35 считывания. Как только область 2, 9, 25 этикетки 1 на предмете 6 попадет в зону 35 считывания, в освещенном пятне 31 (фиг.7) обратнорассеянный свет 36 модулируется по интенсивности в соответствии со штрих-кодом 3, 24, 26. Обратнорассеянный свет 36 падает в считывающем устройстве 32, по меньшей мере, на один фотодетектор 37. Обратнорассеянный свет 36 преобразуется фотодетектором 37 в пропорциональные интенсивности обратнорассеянного света 36, электрические сигналы, анализируемые считывающим устройством 32. В случае если считывающее устройство 32 распознает модуляцию света как один из известных ему штрих-кодов, соответствующее информации штрих-кода 3, 24, 26 кодовое число подается к обрабатывающему дальше кодовое число прибору 38.
Если дифракционный штрих-код содержит только одну, описанную выше, действующую в качестве поляризатора дифракционную рельефную структуру 16 (фиг.3), то обратнорассеянный свет 36 дифракционного штрих-кода может быть считан вышеописанным считывающим прибором 32, в случае если первый оптический поляризационный фильтр 39 расположен, по меньшей мере, перед фотодетектором 37 и ориентирован таким образом, что поляризованный, обратнорассеянный свет 36 проходит через первый поляризационный фильтр 39 без ослабления. При применении поляризованного света для считывающего луча 34 свет должен быть поляризован так, чтобы дифракция на первой рельефной структуре 16 происходила с максимальной эффективностью. Это, например, тот случай, когда считывающий луч 34 и обратнорассеянный свет 36 пронизывают один и тот же, расположенный перед окном 40 считывающего прибора 32 поляризационный фильтр 39, а первая дифракционная рельефная структура 16 в качестве анализатора ориентирована по азимуту на плоскость поляризации поляризационного фильтра 39.
Если на этикетке 1 расположены поверхности с двумя действующими в качестве поляризаторов дифракционными рельефными структурами 16, 20 (фиг.3) и дифракционные рельефные структуры 16, 20 отличаются, по меньшей мере, поляризующей способностью, то считывающее устройство по фиг.9 способно отдельно считывать информацию, содержащуюся в первой 16 и второй 20 дифракционных рельефных структурах (фиг.3). В случае использования неполяризованного считывающего луча 34 достаточно второго фотодетектора 43, который одновременно принимает свет 36, обратнорассеянный на второй, действующей в качестве поляризатора дифракционной рельефной структуре 20, причем перед вторым фотодетектором 43 расположен второй оптический поляризационный фильтр 41, ориентированный так, что к второму фотодетектору 43 проникает только обратнорассеянный на второй рельефной структуре 20 свет 36.
При одном простом выполнении считывающее устройство включает в себя два стандартных считывающих прибора 32, 42, которые ориентированы так, что обратнорассеянный свет 36 падает как в первый фотодетектор 37 в первом считывающем приборе 32, так и во второй фотодетектор 43 второго считывающего прибора 42. Излученный источником 33 света первого считывающего прибора 32, неполяризованный свет считывающего луча 34 рассеивается на обеих дифракционных рельефных структурах 16, 20 дифракционного штрих-кода 3 в полупространство над штрих-кодом 3. Расположенный перед первым фотодетектором 37 первый поляризационный фильтр 39 проницаем только для обратнорассеянного на первых дифракционных рельефных структурах 16 света 36, тогда как второй фотодетектор 43 принимает за поляризационным фильтром 41 исключительно свет 36, обратнорассеянный от вторых дифракционных рельефных структур 20. Источника 44 света во втором считывающем приборе 42 не требуется.
Выход 45 первого фотодетектора 37 и выход 46 второго фотодетектора 43 соединены с анализатором 47 считывающего устройства. Анализатор 47 вырабатывает кодовое число для соединенного с анализатором 47, обрабатывающего дальше прибора 38. При считывании обрабатываются одновременно выработанные фотодетекторами 37, 43 сигналы, и соответствующие кодовые числа передаются на обрабатывающий дальше прибор 38.
Считывающее устройство с двумя стандартными считывающими приборами 32, 42 пригодно для считывания описанного выше дифракционного штрих-кода 3, поля 4 которого (фиг.5) заполнены первой дифракционной рельефной структурой 16, а промежуточные поверхности 5 (фиг.5) - второй дифракционной рельефной структурой 20. На обоих выходах 45, 46 поэтому в каждый момент времени выработанные фотодетекторами 37, 43 при считывании этого штрих-кода 3 сигналы дополняют друг друга. Это обеспечивает предпочтительно проверку с техникой безопасности считанного штрих-кода 3.
Штрихи 21 (фиг.5) дополнительного штрих-кода, который, как описано выше, нанесен техникой печати, например, на покровный слой 10 над дифракционным штрих-кодом 3, образованным первой 16 и второй 20 дифракционными рельефными структурами, поглощают падающий в освещенном пятне 31 (фиг.7) свет. Узкие штрихи 21 имеют приблизительно ширину, соответствующую диаметру освещенного считывающим лучом 34 пятна 31, а широкие штрихи 21, по меньшей мере, вдвое шире узких штрихов 21. Узкие полосы дифракционного штрих-кода 3 имеют ширину В (фиг.6), по меньшей мере, трех узких штрихов, с тем чтобы в бесцветных промежутках дополнительного штрих-кода были видны, по меньшей мере, 30% площади полей 4 или промежуточных поверхностей 5. Если пятно 31 закрывает штрих 21, то не вырабатывается обратнорассеянного света 36, а на обоих выходах 45, 46 отсутствует сигнал фотодетекторов 37, 43. С обоими выходами 45, 46 соединены входы логического блока 48. В течение продолжительности совпадения состояния «нет сигнала» на обоих выходах 45, 46 логический блок 48 изменяет свой выходной сигнал и вырабатывает на линии 49 между логическим блоком 48 и анализатором 47 считывающий сигнал для образованного штрихами 21 дополнительного штрих-кода. Анализатор 47 вырабатывает кодовое число в соответствии с содержащейся в считанном дополнительном штрих-коде индивидуальной информацией этикетки 1 (фиг.1). Информация считанного одновременно с дополнительным штрих-кодом дифракционного штрих-кода 3 дает, например, сведения об изготовителе этикетки 1. Преимущество этого считывающего устройства в том, что оно одновременно считывает изготовленный техникой печати дополнительный штрих-код и дифракционный штрих-код 3 и выполнено из стандартных считывающих приборов 32, 42.
Для того чтобы при машинном считывании штрих-кодов 3, 24, 26 не возникало помех из-за света, дифрагированного на образованных из мозаично расположенных дифракционных решетчатых структур эмблемах 7 (фиг.8), а также на цифрах и буквах 8 (фиг.8), азимуты векторов k этих дифракционных решетчатых структур отличаются, по меньшей мере, на ±20° от азимутов векторов k1 или k1 и k2 используемых в дифракционных штрих-кодах 3, 24, 26 дифракционных структур. Если, например, векторы k1 и k2 имеют азимуты 0° и 90°, то азимуты векторов k следует выбирать из диапазонов 20-70° и 110-160° соответственно по модулю 180°.
Вместо видимого света могут использоваться также соседние области спектра визуально видимого света, в частности ближняя инфракрасная область.
Как видно из фиг.4, неполяризованный падающий свет 17 (фиг.9) не полностью линейно поляризуется на первой или второй дифракционной рельефной структуре 16 (фиг.9). Обратнорассеянный свет 36 (фиг.9) имеет для каждой дифракционной рельефной структуры 16 помимо интенсивной составляющей, дифрагированной согласно кривой ТЕ эффективности, также более слабую составляющую, дифрагированную согласно кривой ТМ эффективности. Однако интенсивность одной из обеих поляризованных составляющих обратноотраженного света 36 преобладает таким образом, что, например, один считывающий прибор 32 принимает более интенсивную составляющую через первый поляризационный фильтр 39 (фиг.9), тогда как более слабая составляющая достигает другого считывающего прибора 42 через второй поляризационный фильтр 41 (фиг.9). Считывающие приборы 32, 42 реагируют только на составляющую обратноотраженного света 36 с более высокой интенсивностью.
1. Этикетка (1) из слоистой композиции (15), содержащей заделанные между ее слоями (11; 13), покрытые отражающим слоем (12) микроскопически мелкие, оптически активные структуры, которые образуют в ленточной области (2; 9; 25), по меньшей мере, один считываемый машинным путем дифракционный штрих-код (3; 24) и расположены в виде узких прямоугольных полей (4) и отделяющих поля (4) промежуточных поверхностей (5), отличающаяся тем, что, по меньшей мере, поля (4) штрих-кода (3) содержат дифракционную рельефную структуру (16), параметры дифракционной рельефной структуры (16) выбраны заданным образом так, что падающий на дифракционную рельефную структуру (16) свет (17) дифрагируется и обратно рассеивается в полупространство над дифракционной рельефной структурой (16), дифрагированный и обратнорассеянный свет (36) линейно поляризован в заданной плоскости, при этом остальные микроскопически мелкие, оптически активные структуры отличаются от дифракционной рельефной структуры (16), по меньшей мере, поляризующей способностью.
2. Этикетка по п.1, отличающаяся тем, что образованный из полевых поверхностей (22) и промежуточных полей (23) второй дифракционный штрих-код (24) расположен в области (2; 9; 25) параллельно первому дифракционному штрих-коду (3), поля (4) первого штрих-кода (3) содержат первую дифракционную рельефную структуру (16), образованную наложением первой дифракционной структуры нулевого порядка на микроскопически мелкую светорассеивающую рельефную структуру, полевые поверхности (22) второго штрих-кода (24) содержат вторую дифракционную рельефную структуру (20), которая представляет собой наложение второй дифракционной структуры нулевого порядка на микроскопически мелкую светорассеивающую рельефную структуру, причем первый вектор (k1) решетки первой дифракционной структуры нулевого порядка и второй вектор (k2) решетки второй дифракционной структуры нулевого порядка заключают азимутальный угол в диапазоне 45-135°, при этом промежуточные поверхности (5) и промежуточные поля (23) содержат, по меньшей мере, одну дополнительную дифракционную рельефную структуру с дополнительным вектором (k) решетки, азимут которого отличается от азимута первого (k1) и второго (k2) векторов решеток, или зеркальную поверхностную структуру.
3. Этикетка по п.2, отличающаяся тем, что первый (3) и второй (24) штрих-коды перемежаются между собой, причем как поля (4) и промежуточные поверхности (5) первого штрих-кода (3) имеют заданное разделение на первые участки (27), так и полевые поверхности (22) и промежуточные поля (23) второго штрих-кода (24) имеют такое же разделение на вторые участки (28), при этом в области в заданной обоими штрих-кодами (3; 24) последовательности первые (27) и вторые (28) участки расположены таким образом, что каждые два соседних первых участка (27) отделены одним из вторых участков (28).
4. Этикетка по п.1, отличающаяся тем, что поля (4) дифракционного штрих-кода (3) содержат первую дифракционную рельефную структуру (16), первая дифракционная рельефная структура (16) представляет собой наложение микроскопически мелкой светорассеивающей рельефной структуры на первую дифракционную структуру нулевого порядка с первым вектором (k1) решетки, при этом промежуточные поверхности (5) штрих-кода (3) содержат, по меньшей мере, одну дополнительную дифракционную структуру с дополнительным вектором (k) решетки, азимут которого отличается от азимута первого вектора (k1) решетки, или зеркальную поверхностную структуру.
5. Этикетка по п.4, отличающаяся тем, что дополнительная дифракционная структура на промежуточных поверхностях (5) представляет собой вторую дифракционную рельефную структуру (20), вторая дифракционная рельефная структура (20) образована наложением микроскопически мелкой светорассеивающей рельефной структуры на вторую дифракционную структуру нулевого порядка, при этом второй вектор (k2) решетки второй дифракционной структуры направлен так же, как и дополнительный вектор (k) решетки.
6. Этикетка по одному из пп.2, 3 или 5, отличающаяся тем, что дифракционные структуры нулевого порядка имеют одинаковые параметры за исключением направления векторов (k1; k2) решеток.
7. Этикетка по п.6, отличающаяся тем, что векторы (k1; k2) решеток ориентированы перпендикулярно друг другу.
8. Этикетка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что дифракционные структуры нулевого порядка имеют профиль с геометрической глубиной (D), причем значение геометрической глубины (D) лежит в диапазоне 50-350 нм, а шпациальные частоты дифракционных структур нулевого порядка составляют более 2300 линий на миллиметр.
9. Этикетка по п.6, отличающаяся тем, что дифракционные структуры нулевого порядка имеют профиль с геометрической глубиной (D), причем значение геометрической глубины (D) лежит в диапазоне 50-350 нм, а шпациальные частоты дифракционных структур нулевого порядка составляют более 2300 линий на миллиметр.
10. Этикетка по п.7, отличающаяся тем, что дифракционные структуры нулевого порядка имеют профиль с геометрической глубиной (D), причем значение геометрической глубины (D) лежит в диапазоне 50-350 нм, а шпациальные частоты дифракционных структур нулевого порядка составляют более 2300 линий на миллиметр.
11. Этикетка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из слоев (10; 11) слоистой композиции (15) содержит метки (18), надпечатанные поглощающей свет краской.
12. Этикетка по п.11, отличающаяся тем, что часть меток (18) образует полосы (21) оптически считываемого машинным путем, изготовленного техникой печати штрих-кода, причем полосы (21) отделены лежащими между ними бесцветными промежутками и ориентированы параллельно полям (4) и промежуточным поверхностям (5) дифракционного штрих-кода (3; 24; 26).
13. Этикетка по п.5, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из слоев (10; 11) слоистой композиции (15) содержит метки (18), надпечатанные поглощающей свет краской, часть меток (18) образует полосы (21) оптически считываемого машинным путем, изготовленного техникой печати штрих-кода, причем полосы (21) отделены лежащими между ними бесцветными промежутками и ориентированы параллельно полям (4) и промежуточным поверхностям (5) дифракционного штрих-кода (3), изготовленный техникой печати штрих-код расположен над дифракционным штрих-кодом (3), при этом через бесцветные промежутки видны, по меньшей мере, 30% каждого поля (4) и каждой промежуточной поверхности (5) дифракционного штрих-кода (3).
14. Этикетка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что микроскопически мелкая светорассеивающая рельефная структура является структурой из группы, образованной из изотропно-рассеивающих матовых структур, анизотропно рассеивающих матовых структур, киноформов и голограмм Фурье.
15. Этикетка по п.6, отличающаяся тем, что микроскопически мелкая светорассеивающая рельефная структура является структурой из группы, образованной из изотропно-рассеивающих матовых структур, анизотропно-рассеивающих матовых структур, киноформов и голограмм Фурье.
16. Этикетка по п.7, отличающаяся тем, что микроскопически мелкая светорассеивающая рельефная структура является структурой из группы, образованной из изотропно-рассеивающих матовых структур, анизотропно-рассеивающих матовых структур, киноформов и голограмм Фурье.
17. Этикетка по п.8, отличающаяся тем, что микроскопически мелкая светорассеивающая рельефная структура является структурой из группы, образованной из изотропно-рассеивающих матовых структур, анизотропно-рассеивающих матовых структур, киноформов и голограмм Фурье.
18. Этикетка по п.9 или 10, отличающаяся тем, что микроскопически мелкая светорассеивающая рельефная структура является структурой из группы, образованной из изотропно-рассеивающих матовых структур, анизотропно-рассеивающих матовых структур, киноформов и голограмм Фурье.
19. Считывающее устройство для оптического считывания информации из ленточной области (2; 9; 25) на этикетке (1) по п. 4 или 9, состоящее из
а) первого считывающего прибора (32) для штрих-кода, содержащего прозрачное окно (40), выходящий через окно (40) считывающий луч (34) для оптического сканирования зоны (35) считывания, первый фотодетектор (37), предназначенный для приема обратнорассеянного в зоне (35) считывания света (36) считывающего луча (34), и расположенный перед первым фотодетектором (37) первый оптический поляризационный фильтр (39) для отфильтровывания не заданным образом линейно поляризованного, обратнорассеянного света (36);
б) второго считывающего прибора (42) для штрих-кода, содержащего прозрачное окно (40), второй фотодетектор (43), причем второй считывающий прибор (42) для штрих-кода предназначен для приема обратнорассеянного в зоне (35) считывания света (36) считывающего луча (34) первого считывающего прибора (32) для штрих-кода, и расположенный перед вторым фотодетектором (43), ориентированный с разворотом на заданный угол относительно первого оптического поляризационного фильтра (39) второй оптический поляризационный фильтр (41) для отфильтровывания не заданным образом линейно поляризованного, обратнорассеянного света (36);
в) первого выхода (45) первого фотодетектора (37) и второго выхода (46) второго фотодетектора (43), на которых возникают электрические сигналы, пропорциональные интенсивности обратнорассеянного на фотодетекторы (37; 43) света (36);
г) анализатора (47) сигналов, соединенного с первым (45) и вторым (46) выходами для вырабатывания соответствующего штрих-коду (3; 24; 26) кодового числа для электрических сигналов фотодетекторов (37; 43), переданных с первого (45) и второго (46) выходов на анализатор (47) сигналов.
20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что предусмотрен логический элемент (48), каждый вход логического элемента (48) соединен соответственно с выходами (45; 46) первого и второго фотодетекторов, а выход логического элемента (48) соединен линией (49) с анализатором (47) сигналов, причем при одновременном отсутствии электрических сигналов обоих фотодетекторов (37; 43) на выходах (45; 46) логический элемент (48) подает по линии (49) к анализатору (47) сигналов выходной сигнал для вырабатывания дополнительного кодового числа.
