用于读取和校验全息图的方法和设备技术

一种用于读取存储在全息图和其它衍射对象中的信息的系统和方法。通过分析当激光束聚焦到该对象的一个小斑点，并扫描整个对象时，所产生的衍射图案，该信息被读取出来。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及全息术，尤其涉及一种全息图读取器/校验器。现有技术的全息图读取器依赖于使用具有特殊格式或特殊特性的全息图。附附图说明图1a和1b图示了现有技术中全息图读取器例子。在附图1a的全息图读取器中，全息条形码由激光器525产生的激光束520照明。然后，在一组专门用来检测特定位置上斑点的光电探测器500上重建斑点图案505。在附图1b的全息图读取器中，包含一个非聚焦图象记录的全息图510由激光器525产生的激光束520照明。该激光束520在其基准(或变化基准)角度易于在一个接地玻璃屏幕550上重建图象555，可由人眼观察器560看到。另一种类型的现有技术全息图读取器(未显示)实际上并不读取全息图，而是将记录在全息图中的一个波前与一个基准波前进行比较。然而，另一种类型的现有技术全息图读取器(未显示)只是简单地将该全息图的一个单一的2维视图与所存储的2维基准图象进行比较。U.S.Patent No.4,641,017 to Lopata，题为反仿冒信用卡系统。U.S.Patent No.5,331,443 to Stanisci，题为激光铭刻校验全息图和相关方法。U.S.Patent No.4,761,543 to Hayden等人，题为全息安全装置和系统。U.S.Patent No.4,108,367 to Hannan，题为用于销售机器的记号和读取器。U.S.Patent No.5,712,731 to Drinkwater等人，题为用于安全文档，如支票和信用卡的安全装置。U.S.Patent No.5,306,899 to Marom，等人，题为使用全息记录的具有全息图象显示的物品的真实性确认系统。U.S.Patent No.4,131,337 to Moraw，等人，题为用于全息识别卡的比较读取器。U.S.Patent No.3,905,019 to Aoki，等人，题为图案识别光学设备。U.S.Patent No.5,666,417 to Liang，等人，题为利用共轴器件的荧光真实性确认读取器。U.S.Patent No.5,465,243 to Boardman，等人，题为数据在光敏媒介上的光学记录器和读取器。U.S.Patent No.RE 035,117 to Rando，等人，题为带有试样确认的扫描仪。以上所描述的以及上列专利中所描述的现有技术的全息图读取器，只有在该全息图是为该读取器而特别设计时，才能读取全息图。因此，需要有一种能够读取所有种类全息图的全息图读取器，它不要求全息图特别为该读取器而设计，并且能够读取来自全息图的可变信息。附图的简要描述附图1a是现有技术的全息图读取器的示意图。附图1b是另一个现有技术的全息图读取器的示意图。附图2a是一个使用垂直光束在某个点照射典型彩虹全息图所表现出的衍射图案的示意图。附图2b是一个既包含衍射光栅部件又包含彩虹全息图部件的典型复合全息图所表现出的衍射图案的示意图。附图3是根据本专利技术的一个全息图读取器的实施例的示意图。附图4是一个典型的包括核心和有机分子帽在内的荧光量子点的示意图。附图5是包含全息图、荧光材料以及以字符串形式直接印制在标签上的加密数据在内的两个典型标签的示意图。附图6是包括附图3的全息图读取器、磁条读取器和电子子系统在内的一个信用卡校验器(credit card verifier)的示意图。附图7是按照以下操作所形成的图案类型的示意图即一个单一点的复合全息图的半个衍射图案被记录在一个图象中，从该全息图中沿某条线的下一个单一点的半个衍射图案，稍稍偏离于头一个，被记录在同一介质上，对整个全息图沿某条线的一系列点均进行此操作时，所形成的图案类型的示意图。其为堆叠的+1级衍射图案。附图8是使用全息图读取器和标签打印机以检测和跟踪仿冒产品的一个系统的流程图。附图2a图示了本专利技术的详细描述其中照明光束(未显示)与该全息图300的表面垂直，该照明光束在与用于制作该全息图300的基准光束(未显示)角相应的一个角度入射，将导致产生第一级衍射光束，构成一个直线段，而不是一个弧。在如附图2a所示的第一级弧内部，是光“斑点”310，它与图象的特征有关，通过该全息图300上的一个被照明点可视。为了读取一个彩虹全息图，只需要当照明点移动到该全息图300上的所有显著点时，识别和跟踪这些斑点310。例如，全息图上的显著点可以定义为通过该全息图300与全息图所在的卡片或标签的边缘平行的某条线上的那些点，且其离该边缘具有预定的距离。附图2b图示了从一个组合彩虹全息图和衍射光栅图象得到的衍射图案320。在该图案上的小斑点350,360,370对应于包含衍射光栅的区域，而线和弧315对应于包含彩虹全息图部件或“2D”全息图部件的区域。如果线或弧315包含斑点310，相应的全息图部件通常是一个3D全息图。如果线或弧只包含实质上无特征或统一的光分布，则相应的全息图部件是一个“2D”全息图。既然标准的图像处理技术可用于识别每个斑点310的尺寸、形状和位置，所以为了简化特征检测和识别任务，利用为全息图所特有的特性是有帮助的。除非全息图是发光的，否则它们会产生近似于径向对称的衍射图案，如附图2b中的斑点360所示。然而如果全息图是发光的，则+1和-1级的位置是对称的，但其中一个的亮度实质上要高于另一个的亮度，如附图2b中的斑点370所示。对于一个能够区分不同全息图的全息图读取器而言，全息图的某些特征是非常重要的。这些特征包括斑点位置、光斑位置、光斑不对称、光斑尺寸、光斑形状、光斑速度、光斑轮廓以及杂散光，每一特征都将在以下讨论。光斑的位置通常被定义为其亮度峰值的位置。此外，光斑位置可以被定义为强度分布的中心。径向坐标是合适的，因为整个图案具有很大角度的径向对称。光斑非对称可被定义为在+1和-1级中相应光斑强度的比。每个光斑对都将具有其自己的不对称性。光斑尺寸可被定义为被一个光斑所覆盖的区域的最大宽度。覆盖面可被定义为其强度大于由该光斑的峰值强度和背景亮度所确定的某种临界能级。在当今投入商业使用的大多数全息图的衍射图案中，光斑或者是点状的，或者是线状的。线状光斑出现在附图2所示的弧上，而点状光斑出现在该衍射图案中的任何地方。附图2b中所示的全息图衍射图案同时具有这两种光斑。其它光斑形状也是可能的，该图像处理软件应能够检测非常形状的存在。当全息图由穿过该全息图的一个照明点所读取时，该衍射图案中的光斑以分段联续方式移动并变化。光斑速度就是该衍射图案中该光斑的位置、非对称性、尺寸和形状相对于该全息图上照明点的位置变化而变化的速度。在一个彩虹全息图中，弧(如附图2a和2b所示)由光斑边界响应照明点的位置变化而移动的极限所限定。这些光斑从不向弧的边界之外移动。该弧本身与用于制作彩虹全息图的H-1全息图的尺寸和形状，或一个孔隙的尺寸和形状相对应，透过这个孔隙H-1光被发射，以构成一个H-2全息图。然后该弧的位置、曲率和取向即提供了用于制作全息图的有关物理设备的信息。在大多数全息图中，衍射图案中存在杂散光。这种光在用通常的入射光束照明时构成模糊的对称图案，但它与该可视图像没有明显的关系。通常这些杂散衍射成份来源于全息图记录设备中的散射光，其中该散射光沿与该目标光一起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从衍射对象提取信息的设备，包括： 利用空间相关光照明衍射对象的装置； 检测至少一部分由该对象衍射的图案的装置； 将图案的被检测部分与一个模板图案卷绕在一起，以产生该图案的变形版本的装置； 识别和定位该变形版本中峰值的装置； 将变形版图案中峰值的位置表示成矢量的装置；和 将该矢量与一个数据库中的一组基准矢量进行比较，以分类该矢量，从而对来自该衍射对象的衍射图案进行分类的装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂夫马格鲁，
申请(专利权)人：史蒂夫马格鲁，
类型：发明
国别省市：US[美国]