专利名称：一种能负载密码的多重色比高效发光防伪材料的检测方法及其检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的应用于印刷领域中用作防伪的发光材料，特别是能将红外光激发的多波段荧光技术与数码显示检测技术相结合，具体为一种能负载密码的多重色比高效发光防伪材料的检测方法及其检测器。
背景技术：
现有印刷领域及其所使用的材料，特别涉及各种票据、证卷、证章、标识产品等方面的防伪。因为许多名牌产品受到假冒产品的冲击，造成企事业单位的巨大经济损失，由此引发了印刷领域防伪技术的不断发展。但目前该印刷防伪领域仍然存在防伪力度有限，容易仿造，选材用料严格，产品成本较高，不便检测等尚未解决的问题。而近年来采用红外光激发上转换材料，通过观察有无被激发的可见光和激发光的颜色来进行防伪识别，并使用了与之相对应的利用红外发光管制作的各种简易检测工具达到增强防伪力度。由本发明的申请人在其先前的专利申请号为00113404.3的申请中，采用能量上转换功能材料处理防伪技术是红外技术在印刷防伪领域的一个重大开拓和发展。为了进一步增加防伪力度，专利公开号为CN1397795A的专利申请人提出了一种对红外上转换进行检测的方案，该方案是通过对红外上转换进行定量检测，以此判断利用红外上转换材料形成的色彩或位置的编码组合来达到提高防伪力度的目的。然而，这一检测方案存在的不足之处是首先，其检测内容远未充分发挥稀土掺杂发光材料所负载的信息潜力，检测技术依赖被检对象——材料，在合适的近红外光激发下，优良的稀土发光材料可以发出从紫外、紫光、蓝光、绿光、红光以及近红外的多个波段的荧光，实际情况是，任一被激发的荧光带，无论其产生机制是上转换还是下转换，无论是可见还是不可见，都可以作为光强信息码，而该专利申请人只针对上转换的可见红绿蓝三个波段或激发的上转换可见光进行检测，并未对材料被激发后还能发出紫外、紫光和近红外光以及这些光的波段位置，提出与之相对应的具体检测措施；第二，在检测各个波段的荧光时，采用窄带滤波片，然而，被激发的各个荧光带往往具有较宽广的波段，整个波段的全部光发射强度才代表该荧光带的光强度信息，因此采用窄带滤波片有可能造成被检测的荧光带的光强信息产生偏差；第三，该检测装置采用发射-接收分离，即红外激光元件作为激发部分，探测装置作为接收部分，分别安装，又由于需要探测红、绿、蓝光光强，支架(积分球)上需要安装多个探测装置系统，或者采用多个光路系统，使得整个检测器体积庞大，结构更复杂。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的在于提供一种与数字编码显示紧密结合并能负载密码的多重色比高效发光防伪材料的检测方法，使用该检测方法既可增加对被检对象防伪密码的信息量和检测精度又可增强被检对象防伪的隐蔽性和防伪力度；该方法包括使用发射-转换-接收三者集成于一体的高集成智能检测器并结合数码处理显示输出设备系统对一个完整的被送检对象的不同区域进行分步集中检测、转换和处理，并从被送检对象的每个区域各自获取-套色比值参数，供实施多套多重密码的防伪。
本发明的目的还要提供一种与数字编码显示紧密结合并能负载密码的多重色比高效发光防伪材料的专用高集成智能检测器，它主要包括由发射-转换-接收三者集成于一体的探测装置，该探测装置结构简单，检测精确度高，而且还能与数码处理显示输出设备系统结合输出其色比值参数。
为解决上述任务，本发明的一种能负载密码的多重色比高效发光防伪材料的检测方法，包括采用高集成智能检测器的多单元全自动高集成化方式完成对被检对象的多波段多色荧光的整体激发、接收，分区采集、转换，集中处理、显示，最后输出其多重色比值参数的全部过程。
其进一步的措施是所述整体激发、接收，包括一设置于探测装置中的高集成探测头，该探测头还设有一探测平面和覆盖于探测平面的探测曲面，所述探测平面中央设发射元件并发射红外光，经由光学转换元件构成的探测曲面汇聚到被检对象的一个小的区域内，使被检对象激发而产生混合的多色反射光后，又由所述探测曲面接收并转换成准平行光供其接收采集。
所述分区采集、转换，包括由所述探测曲面接收后，经该探测曲面内的光学转换元件将其转换成所述准平行光并均匀投射到所述探测平面，再由布设于该探测平面的接收元件采集后转换成可供分别检测的红光，绿光，蓝光，紫光以及近红外光的强度信号且送入其配置单元系统继续转换处理。
所述集中处理、显示，包括将分别检测到的红光，绿光，蓝光，紫光以及近红外光的强度信号，经信号放大器放大后传送至频率信号转换模块处理后，由配置单元系统中的数字显示设备显示。
所述最后输出包括配置单元系统中的由计算机组成的终端输出设备输出其多重色比值参数，包括将测量数据与存储数据比较后直接输出或拷贝或打�。┯没凳┒嗵资敕牢�。
本发明的另一个技术解决方案为实现一种能负载密码的多重色比高效发光防伪材料检测方法的专用检测器，包括一高集成智能探测装置以及各配置单元系统，其中，所述探测装置设一高集成的探测头，该探测头中还设有探测平面和覆盖于探测平面的探测曲面，所述探测平面的中央设发射元件，周边设接收元件，所述探测曲面包括设有曲率半径不等的光学转换元件。
所述发射元件由一红外激发芯片构成，所述接收元件包括至少五个接收芯片和五个宽带滤波片贴合而成为等间隔均匀布设在探测平面的周边内，所述光学转换元件包括由曲面曲率半径不等的透镜。而所述曲率半径不等的透镜是外曲率半径小于内曲率半径的凸透镜。
所述各配置单元系统包括集成于所述探测装置一体的电源�？�、信号放大器、频率信号转换�？橐约巴獠康氖窒允旧璞负椭斩耸涑錾璞福怯胨鎏讲庾爸孟嗷チ�。
由于本发明采用包括将发射-转换-接收三者集成于一体的高集成智能检测器并结合数字信号转换放大处理输出系统，对一个完整的被送检对象的不同区域进行分步集中检测、转换和处理，并从被送检对象的每个区域各自获取-套色比值参数的方案，从而解决了存在于印刷防伪技术领域中，检测方法落后、检测水平不高，检测范围较窄，检测数量偏少，检测系统复杂繁锁，检测工具体积庞大，且无法实施多套多重密码防伪的难题；使本发明具有检测方法科学合理，检测精度较高，检测信息量大，检测工具结构简单，体积小巧，功能较多；结合信号转换放大处理输出系统，能实现全程全自动高集成高保真同步检测跟踪服务。它广泛适用于现有印刷领域中的各种票据、证卷、证章、标识产品以及印章、印台、印鉴、印砚所用印泥的防伪。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的检测原理示意图。
图2是本发明的探测装置中的探测平面结构示意图。
图3是被检对象经宽带滤波后其透光波段的波长(nm)参考图。
图4是本发明的探测头结构示意图。
图5是本发明的集发射-转换-接收三者于一体的探测头光路原理图。(图中实线箭头表示发射光，虚线箭头表示接收光)具体实施方式
参照附图，本发明的一种能负载密码的多重色比高效发光防伪材料的检测方法和专用高集成智能检测器，包括采用高集成智能型的专用检测器的多单元全自动高集成化方式完成对被检对象1多波段多色荧光的整体激发、接收，分区采集、转换，集中处理、显示，最后输出其多重色比值参数的全部过程。该全部过程包括一高度集成化智能型探测装置5，此探测装置由发射元件8、接收元件9和光学转换元件7三者集成。探测装置5包括一探测平面3和一探测头曲面2，发射元件8设置在探测平面3的中心，接收元件9与贴合于一体的宽带滤波片设置在探测平面3的周边，光学转换元件7包覆在探测平面3的外部而构成探测头4的探测曲面2，该探测曲面2包括设有两个表面曲率半径不等的凸透镜，且外表面曲率半径小于内表面曲率半径，其凸透镜的焦距不超过2厘米。该探测装置5还与配置单元系统6中的各单元相连接，该系统6中包括集成于探测装置一体的电源�？�、信号放大器、频率信号转换模块以及外部的数字显示设备和终端输出设备。
在整体激发、接收中，由探测装置5中的探测平面3中心的一个红外激光发射芯片发出的发散角很小的红外光，它近似平行光；该平行光通过包覆于探测平面3外部的由光学转换元件7构成的探测曲面2时，由于光学转换元件7由两个表面曲率半径不等的透镜组成，而曲面曲率半径不等的透镜是外曲面曲率半径小于内曲面曲率半径的凸透镜。此时，由红外激发的平行光通过探测头4的光学转换元件7聚焦后，将位于探测装置5下面的被检对象1的一个很小的区域激发，因激发的区域比较�。冶患し⒐獾姆⒐饣硎粲谧苑⒎洌时患し⒌慕焱夤狻⒑旃猓坦猓豆猓瞎饩嗨朴诩し⑶虻牡愎庠聪蚋鞔Ψ瓷洌北患於韵�1的激发光到达探测头4时也与发散光类似，而该类似的发散光透过探测头4的探测曲面2时经不同曲面曲率半径的凸透镜聚焦转换为准平行光，均匀投射到探测装置5的探测平面3。
在分区采集、转换中，由布设在探测装置5的探测平面3周边成等间隔均匀分布的包括至少五个可接收芯片与贴合的宽带滤波片一起构成的五个接收元件9，可分别从五个区位采集到预先设定的各波段的荧光，即分别检测红光，绿光，蓝光，紫光以及近红外光的各个强度值信号。
在集中处理、显示中，包括将分别检测到的红光，绿光，蓝光，紫光以及近红外光的各个强度值信号，在电源�？�、信号放大器和频率信号转换�？榈亩喔雠渲玫ピ墓餐饔孟拢泄狻缧藕诺牟杉�、放大、转换和处理，再经过计算机预先设定的程序处理后由配置单元系统6中的数字显示设备显示。
在最后输出过程中，包括配置单元系统6中的由计算机组成的外部终端输出设备，将测量数据与存储数据比较后直接输出或拷贝或打�。佣苫竦么颖患於韵蟮囊桓龅阒械奈甯銮环直鸺觳獾降闹辽傥甯龉馇慷戎档囊惶咨戎得苈耄┯没凳┒嗲欢嘀厣仁敕牢�。
图3中所标示的滤光波段完全由被检对象的光谱特性所决定，因被测荧光带光强采用整体强度，要增加检测的可靠性和稳定性，就要增加被检对象的各个带宽的发光强度，而本发明中选用具有多重色比高效发光防伪材料作被检对象，对滤波片的透光率要求不高，故只要求透光率达到38％～50％即可满足要求。
当然，此探测装置5的探测头4可以采用同一管芯内先封装红外发射元件8和接收元件9，然后再在其上覆盖光学转换元件7的二步高集成法结构。发射元件可选用尺寸为300微米×300微米发射芯片；接收元件可由普通光电光探测元件和宽带滤波片组成，通过贴合或粘合工艺直接将滤波片固定于光探测元件的结构。光学转换元件7也可以采用其他形式的镜面或镜相结构。
上述探测头4可以是2毫米×3毫米，整个管芯的直径可小于15毫米。一个完整的被检测对象即防伪材料的不同区域可由不同的防伪母材制作，不同区域的防伪母材对应探测装置的不同区位可各自构成-套色比值密码，这样，就可获得多套防伪密码的效果，从而增加了仿制者的难度。另外，可通过检测红外光、红光，绿光，蓝光，紫光五色光谱强度比值进行编码和定量检测，下转换红外光也可当作光谱强度比值进行编码和定量检测，而实施多密码防伪。本发明的实施例中公开的探测装置5是针对五重色比数码显示的发光防伪材料而设计的，还可根据材料的发光特性，方便地设计出用于检测被检对象为六重或六重以上的探测装置当属本发明保护范围之内。本发明是在在先专利申请基础上的进一步改进并列入“863”项目研究组的研究成果。
本发明的检测实例如下使用本发明的专用高集成智能检测器对用发光防伪材料A为样品母材制作的防伪标记产品作为被检测对象进行检测，以红光为参照(红光强度定为100)得到的色比数据如表1，将该数据存储于计算机以供防伪识别使用。
表1紫光蓝光绿光红光红外光20 60 550 100 80对用发光防伪材料B为样品母材制作的另一防伪标记产品进行检测，得到的色比数据如表2表2紫光 蓝光绿光红光红外光10 31 70 100 56将表1和表2中的数据输入计算机进行对比，显示表2中用B母材制作的防伪标记产品数据与表1中的存储数据不符。
权利要求
1.一种能负载密码的多重色比高效发光防伪材料的检测方法，包括采用高集成智能检测器的多单元全自动高集成化方式完成对被检对象(1)的多波段多色荧光的整体激发、接收，分区采集、转换，集中处理、显示，最后输出其多重色比值参数。
2.根据权利要求1所述的多重色比高效发光防伪材料的检测方法，其特征在于所述整体激发、接收，包括一设置于探测装置(5)中的探测头(4)，该探测头(4)还设有一探测平面(3)和覆盖于探测平面(3)的探测曲面(2)，所述探测平面(3)中央设发射元件(8)并发射红外光，经由光学转换元件(7)构成的探测曲面(2)汇聚到被检对象(1)的一个小的区域内，使被检对象(1)激发而产生混合的多色反射光后，又由所述探测曲面(2)接收并转换成准平行光供其接收采集。
3.根据权利要求2所述的多重色比高效发光防伪材料的检测方法，其特征在于所述分区采集、转换，包括由所述探测曲面(2)接收后，经该探测曲面(2)内的光学转换元件(7)将其转换成所述准平行光并均匀投射到所述探测平面(3)，再由布设于该探测平面(3)的接收元件(9)采集后转换成可供分别检测的红光，绿光，蓝光，紫光以及近红外光的强度信号且送入其配置单元系统(6)继续转换处理。
4.根据权利要求1或3所述的多重色比高效发光防伪材料的检测方法，其特征在于所述集中处理、显示，包括将分别检测到的红光，绿光，蓝光，紫光以及近红外光的强度信号，经信号放大器放大后传送至频率信号转换�？榇砗螅膳渲玫ピ低�(6)中的数字显示设备显示。
5.根据权利要求4所述的多重色比高效发光防伪材料的检测方法，其特征在于所述最后输出包括配置单元系统(6)中的由计算机组成的终端输出设备输出其多重色比值参数，包括将测量数据与存储数据比较后直接输出或拷贝或打印，供用户实施多套数码防伪。
6.实现权利要求1所述多重色比高效发光防伪材料检测方法的专用检测器，包括一探测装置(5)以及各配置单元系统(6)，其特征在于所述探测装置(5)设一高集成的探测头(4)，该探测头(4)中还设有探测平面(3)和覆盖于探测平面(3)的探测曲面(2)，所述探测平面(3)的中央设发射元件(8)，周边设接收元件(9)，所述探测曲面(2)包括设有曲率半径不等的光学转换元件(7)。
7.根据权利要求6所述的专用检测器，其特征在于所述发射元件(8)由一红外激发芯片构成，所述接收元件(9)包括至少五个接收芯片和五个宽带滤波片贴合而成为等间隔均匀布设在探测平面(3)的周边内，所述光学转换元件(7)包括至少二个曲面曲率半径不等的透镜。
8.根据权利要求7所述的专用检测器，其特征在于所述曲面曲率半径不等的透镜是外曲面曲率半径小于内曲面曲率半径的凸透镜。
9.根据权利要求6所述的专用检测器，其特征在于所述各配置单元系统(6)包括集成于所述探测装置一体的电源�？�、信号放大器、频率信号转换模块以及外部的数字显示设备和终端输出设备，它们与所述探测装置(5)相互连接。
全文摘要
本发明公布了一种能负载密码的多重色比高效发光防伪材料的检测方法及其检测器，包括将发射－转换－接收三者集成于一体的高集成智能探测装置并结合数字信号转换放大处理输出系统，对一个完整的被检对象的不同区域进行同步集中检测、转换和处理，使各个区域各自构成－套色比值参数；解决了印刷防伪技术领域中，检测方法落后、检测波段较窄，检测系统复杂，检测工具庞大，无法实施多套密码防伪的难题；使本发明具有检测方法先进，检测系统合理，检测精度较高，检测信息量大，检测工具结构简单，能实现全程全自动高集成高保真同步检测跟踪服务。它广泛适用于现有印刷领域中的各种票据、证券、证章、标识产品以及印章、印台、印鉴、印砚所用印泥的防伪。
文档编号G01N21/35GK1570610SQ20031011044
公开日2005年1月26日 申请日期2003年10月22日 优先权日2003年10月22日
发明者刘政威, 佘仲明, 杨恢先, 肖思国 申请人:湘潭大学
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