识别标记、适合识别的物体以及相关的方法、设备和系统

摘要

本发明公开了一种物体(200)，例如信用卡、钞票、文件、标签等，其带有识别层(103)，该识别层包含可读取信息。该识别层能够包括随机分布的导体/可磁化颗粒(303)、半导体颗粒、光学活性颗粒等。该识别层夹在上层(105)与下层(104)之间以形成该物体。至少一部分颗粒沿着该物体的一个边缘(102)暴露，并且能够利用沿着该边缘移动的读取头(201)读取这些颗粒。

说明书

技术领域

本发明涉及一种识别标记，其用于标识可以附着上该识别标记的物体，还涉及一种适合识别的物体。尤其是，本发明涉及这样的识别标记和适合识别的物体，其均包括识别层，其中具有可读取的识别特征。此外，本发明涉及一种读取设备、一种识别装置、一种识别系统、一种用于形成识别标记的方法以及一种用于从识别标记或者适合识别的物体读取识别特征(信息)的方法。

背景技术

识别技术已经成为广受瞩目的领域，并且已经发展了许多年。识别的普通方法依赖于使用可读取标记。这种标记的范围可以从可视尺寸的条形码、全息和机器可读取标记(例如磁条和射频识别(RFID)芯片)扩展到显微尺寸的荧光墨水和微米尺寸的散射颗粒。

识别技术继续受人关注的主要原因之一是由于以不安全的方式进行交易而造成欺诈的发生。由此出现了对于更安全的交易系统的需求。例如，需要可靠地鉴别个人文件，例如护照、证书、工作许可、签证和驾驶执照，以及商业票据，例如ATM卡、信用卡、货币、支票和交易地点的其它商业交易票据。在另一实例中，软件和娱乐产业能够唯一地采集诸如紧致磁盘(CD)和数字通用盘(DVD)之类的物品的指纹是极其有益的，以便防止使用盗版。在又一实例中，如果交易具有很大商业价值的商品，例如宝石、艺术品和古玩，则接纳这些商品的一方能够在签信用卡之前确定该商品的身份是至关重要的。更普遍的是，还需要廉价且可靠的鉴别系统，以用于随后需要验证其身份的任意物理对象。在商业上，这有助于“商标保护”。

在下文中获知并描述了几种识别方法。

一种众所周知的识别方法依赖于在磁条中编码的信息，也称作磁条形码，如信用卡上的磁条。磁条通常由置于树脂中的小磁性颗粒制成。将这些颗粒直接涂敷到卡上，或者将其制成塑料背胶上的条，该塑料衬垫贴到该卡上。通过使这些颗粒(例如铁颗粒)的区域沿着特定方向磁化来编码该条，即该条中磁性颗粒的极性局部改变，从而限定了信息数据位。通过改变沿着该条长度编码的方向，将信息写入并存储在该条上。由此，首先利用书写头将识别信息，例如用户账号编程到该磁带中，随后通过利用读取头读取该磁带来进行校验。然后，通过要求用户在例如文件或便条上签名，或者输入个人识别号码来验证用户身份，从而验证该用户。

这些系统本身是不安全的，这是因为磁带中的签名和数据是很容易伪造的。此外，当磁带与磁场非常接近时，磁性介质容易消磁。

下文中，将说明识别设备领域的现有技术。

欧洲专利申请EP0824242A2描述了位于商品表面上的随机磁棒、磁纤维或者磁丝，继而读取其位置并且用于提供独特的签名。

美国专利申请2001/0010333描述了测量引导通过信用卡以及其它平面/叠层结构的光的效果，以及探测在该物品边缘处出现的唯一图案。这篇参考文献还考虑到使用这些纤维的预定图案和随机图案以及从不透明和透明区域散射的光的效果，以生成用于识别目的的图案。

美国专利4218674描述了对材料的随机表面缺陷的测量，其作为识别物体的一种手段。

PCT申请WO2004/013735描述了利用例如磁性调色剂印刷的识别装置。这类似于2D条形码图案，并且其为将安全信息以像素化形式写入物体的一种手段，类似于位图。

PCT申请WO87/01845和欧洲专利EP0236365 B1描述了使用随机纤维的微波询问，作为生成鉴别信号的一种手段。

欧洲专利申请EP0696779 A1公开了使用在诸如信用卡的物体表面上印刷的随机磁性墨水图案。

欧洲专利EP0583709 B1公开了颗粒在卡上的随机分布，通过电磁扫描在该卡表面上测量该卡，然后将签名链接到该卡上的存储芯片。

欧洲专利EP0820031 B1公开了将信用卡上的磁条替换为其中整个区域均包含磁性材料的卡。

PCT申请WO03/017192涉及物体表面上的磁纤维或磁丝，利用电感读取头询问这些磁纤维或磁丝。

美国专利申请2002/0145050涉及在卡的磁带中存储与其微结构相关的数据，并且使其与生物统计数据相联系。

EP1031115 B1公开了将磁性颗粒指纹附着于文件表面，并且读取签名以及使其与其它所附标签相互参照。

美国专利5430279公开了用于探测和鉴别(利用校验和方法)磁带中的磁性跳动的方法和电路。

美国专利4395628公开了使用磁性材料的微粒作为写入(例如利用激光束)卡的唯一图案，从而构成其安全系统的一部分。

美国专利4557550公开了使用两个条，一个是可记录的，另一个是不变的，以改善卡上的安全性。

最后，美国专利6254002 B1公开了一种赌场芯片领域的防伪安全系统，其具有附着于赌场芯片的表面和/或边缘的随机分布磁性颗粒，从而形成磁性可读取信息源。

然而，根据现有技术的许多识别系统都没有公开能够以容易和有效的方式读取、制造不昂贵，并且提供了足够的校验安全性的识别标记，足够的校验安全性即识别的可靠性足够高。

发明内容

本发明的目的是提供一种识别系统，能够以容易并且有效的方式对其进行读取，其并不昂贵，而且利用该识别系统的识别可靠性足够高。

通过提供如各个独立权利要求中限定的识别标记、适合识别的物体、读取设备、识别装置、识别系统、用于形成识别标记的方法、用于形成适于识别的物体的方法以及用于读取识别特征的方法等，实现了上述目的。

这种识别标记是用于识别可以在其上附着该识别标记的物体的标志，其中所述识别标记包括识别层，在该层中具有可读取识别特征，其中用于读取该识别特征的轨道按照一定方式暴露识别层的最薄维度，使得仅可从该轨道有意义地读取至少一部分可读取识别特征。在一个实施例中，该识别标记被调整以使该识别标记可以附着于物体，使得至少一部分识别特征仅能够从识别层的最薄维度被有意义地读取。

适合识别的物体是包括识别层的物体，可读取的识别特征位于该识别层中，其中用于读取识别特征的轨道按照一定方式暴露出识别层的最薄维度，使得至少一部分可读取的识别特征仅能够从该识别层的最薄维度被有意义地读取。

在更加详细地说明本发明以前，以下参照图1A和图1B阐明本文中所使用的术语。如图1A所示，本发明的标记和物体可以包括具有一层或多层的层结构，例如两层或三层。

·层1是识别层，可读取的识别特征位于该层，其中该识别层具有a×b×c的尺寸。该识别层1通常至少在其一部分中包括多个随机分布的颗粒，这些颗粒构成了可读取的识别特征。通常，识别层1的厚度“a”小于(在优选的情况中，远远小于)“b”或“c”。识别层1不必是矩形的；在矩形的情况下，b和c是片状形状的范围的最大维度。在这个方面，注意“层”的结构表示实质上在两个维度上长或伸长，而在其余的第三维度上薄的结构。

·如下所述，该识别层1可以是自支撑的-例如，扩散在聚合物片中的颗粒，因此在某些实施例中可能不存在层2和/或3。

·该识别层1可以是不连续的-即独立分散的颗粒，其中颗粒主要全部位于一个平面中，在这种情况下，至少存在层2或层3来支撑或粘合该识别层1。

·如果存在层2和3，则它们可以具有与层1不同的尺寸，并且它们相互也具有不同的尺寸。不要求a＜f或者a＜i，但是这在本发明的标记或者物体的某些实施例中可能是优选的。

·轨道4是由层1的一个或多个边缘构成的，使得该轨道暴露识别层的最薄维度(图1中的维度“a”)。至少一部分识别特征仅能够从该轨道被有意义地读取。本文中使用的“能够被有意义地读取”表示在读取该轨道时，获得了用于识别目的的独特信号。这意味着，在本发明的物体或者标记中，不必为了读取的目的而暴露沿着b-c平面或在b-c平面中的识别层1的任何边缘或部分。相反，通常将标记或物体设计/改变成仅能够读取轨道4，因此没有沿着沿识别层的b-c平面或者在该b-c平面中的边缘或部分进行读取，或者不需要这样。然而，还应当注意，在实现本发明时，除了读取由最薄维度“a”构成的轨道之外，如果希望，还可以读取其它区域，例如a-b平面中的一部分识别层。

·在读取轨道4时，获得独特信号，例如本文中称作“指纹”的磁/电/光信号。能够将该指纹存储为“签名”(如果需要，利用任意适当的方法，例如编码、数字化处理、加密、压缩、过滤，仅列出了一部分方法)。

·可以通过读取一部分或整个暴露的轨道来获得该指纹，例如通过仅沿着一个边缘的一部分、沿着一个完整的边缘或者围绕该识别层1的角或者整个边缘(如果被暴露以形成轨道)进行读取来获得指纹。

·在例如信用卡或者CD-ROM实例中，层1可以包含在所述物体中作为该物体本身的一部分(还可以存在其它层，例如层2和/或3，作为该物体的一部分)。可选的是，在本发明的标记中，层1、2和3可以是附着于另一物体的物体本身(标记)。

-利用任意适当的读取元件读取轨道。该读取元件(或者复合元件)(该“读取元件”为沿着轨道探测指纹的一个或多个传感器)的尺寸(图1B中高度＝j)等于(或优选大于)所述轨道宽度，使得其检测轨道上的所有指纹信息。如果该读取元件比轨道宽度窄，则移动该读取元件，使其扫描宽度大于或等于轨道宽度的区域。图1H中表示了扫描该区域的一个示例性方法-在这种情况下，目前该扫描宽度定义为“j”。此外，如果该读取设备基于远程读取技术，例如磁光读取，则上述的“读取元件”以及相关的尺寸“j”应当理解为表示例如光束扫描的区域的宽度，而不是物理元件的尺寸。

在另一实施例中，本发明提供了一种用于读取识别特征的读取设备，该识别特征位于将要被识别的识别标记或者物体中。该读取设备包括：

适用于读取位于识别层中的信息的读取元件，其中所述识别层位于如上所述的识别标记或者物体中，以及

用于沿着所述轨道引导所述读取元件的引导装置。

此外，提供了一种用于识别附着了识别标记的物体的识别装置，其包括具有上述特征的识别标记，以及包括附着了所述识别标记的物体。

除此之外，本发明提供了一种用于识别物体的识别系统，其包括识别标记或者具有如上所述的识别层的物体，还包括具有上述特征的读取设备，其用于读取位于所述识别标记中的识别信息，以及包括用于存储通过读取该识别信息获得的信息的数据存储介质。

此外，本文中公开了一种用于形成识别标记来标识物体的方法或者形成所要被识别的物体的方法。该标记或物体至少包括识别层，识别特征位于该识别层中。本方法包括形成用于读取识别特征的轨道，使得所述轨道按照一定方式暴露识别层的最薄维度，使得至少一部分可读取的识别特征仅能从该识别层的该最薄维度被有意义地读取。

此外，提供了一种用于读取位于识别标记中的识别信息的方法，其包括以下步骤：

利用读取元件，从暴露出识别层的最薄维度的轨道读取识别特征，如上所述，该识别特征位于识别层中，以及

沿着所述轨道引导所述读取元件。

本发明的基本概念是提供一种所要被识别的物体或者识别标记，即可以附着于或被附着于或者嵌入将要验证其身份的物体内的标记，其中所述可读取识别层被暴露出，使得通常仅可以访问其最薄的维度，以读取包含在该识别层中的识别特征，这与利用该层结构的“主表面”进行读取不同。此处“主表面”的定义为较大或者更显著的表面之一。例如，在图1A中，位于b-c平面中的表面是“主表面”，而位于a-c平面中的表面是窄边缘，并且根据本文中所用的定义，其不够成“主表面”。因此，在本发明中，通常将表面积比所要识别的物体或者识别标记的“主表面”面积小的多的表面用作提供轨道的表面，该轨道使可读取的识别层暴露出来。

然而，即使仅仅将通常由至少一个边缘形成的轨道用于对识别层采样时，埋在识别层(其可以是层结构的一部分)内的识别层的材料也能够对指纹及其签名有所贡献，该签名被读取并且提供了用于验证物体或标记身份的识别信息。这种方法使得非常难以伪造本发明的物体或标记。

例如，如果在具有长度尺寸x、y、z的立方体(其可以是所要识别的物体或者识别标记)内形成该识别层，则将该识别层形成为在该立方体内具有尺寸a、b、c的窄平面-(也参见图1G)。如图1G所示，通常该层延伸到所述立方体的至少一个外围表面或者边缘，在那里窄轨道使所述识别特征暴露。如果，例如如图1G所示那样使识别层暴露，则通常a≤x、a＜＜y并且c＞x、c≤y。在这种情况下，该立方体的y-z表面构成了如上所述的立方体的“主表面”。

为了容易并可靠地读取所述物体或者识别标记中的识别信息，提供了适用于本发明的识别标记的读取设备，其中沿着由识别层一个边缘的至少一部分形成的所述轨道引导读取元件，在该识别层中设置了可读取的识别信息。更详细的讲，该读取元件能够沿着所述物体或者识别结构移动，优选是平行或者“基本平行”(如以下所定义)于使识别层的最窄维度暴露的轨道移动，其中该引导装置确保以适当的相关性保持该读取元件相对于可读取的识别层中的可读取的识别特征的相对定位，使得能够精确并且准确地读取识别特征(其也能够称作识别信息)。图1I表示了平行于轨道移动的读取元件。图1J表示了“基本平行”于轨道移动的读取元件-在这种情况下，该元件运动是可以接受的，只要该元件在包含相关识别信息的轨道区域上运动期间跨在该轨道上。如果该读取元件在轨道上扫描(如图1H所示)，那么该扫描区域应当至少如以上所定义的“基本平行”于上述轨道。在这种联系中，应当注意，使识别层的最薄维度暴露的轨道可以具有约1毫米或者更小直到约100纳米的宽度。在一些实施例中，该轨道的宽度小于约500微米、小于约100微米、小于约10微米、小于约1微米或者小于约500nm。在这方面，还应注意，在埋在标记或者物体内的一些区域，该轨道的宽度可以大于或小于的识别层的宽度(最薄维度)(参照图1G(ii))。相应地，图1G(ii)中表示了识别层103的维度“a”和“b”(如图1A中定义的)。此处，将“a”作为包含识别层的平面的厚度进行测量。维度“b”定义为识别层的暴露表面与显著的平面外突起161的起点之间的距离。因此，根据对识别层的这种说明，被该轨道暴露的最薄维度是识别层的最薄维度。

可以以低成本制造此处所述的包含识别层的识别标记或者物体，低成本是识别标记的基本条件，例如其在市场上具有有竞争力的价格。在本发明的教导下，能够可靠地从识别层读取指纹，并且改善了针对伪造设置在所要识别的物体或者识别标记中的识别信息的保护。

而且，由于包含识别特征的识别层通常非常薄(参见上面)，并且本发明的示例性制造方法提供了容易制造并且轮廓分明的轨道，而无需昂贵的光刻构图，因此改善了识别系统的可靠性。

因此，提供了一种识别系统，其中可以容易地读取识别信息，其制造不昂贵，并且识别的可靠性足够高。

以下，描述本发明的识别标记和物体的优选实施例。这些实施例还适用于读取设备、识别装置、识别系统、用于形成识别标记的方法以及用于读取识别信息的方法。

在一个实施例中，本发明的标记或物体的层结构可以包括位于识别层以下的支撑层。此外，该标记或物体可以包括覆盖层，使得该识别层设置在支撑层与覆盖(顶)层之间。原则上，能够将与识别层相兼容的每种材料用作支撑层和/或覆盖层。适当材料的实例包括但不限于塑料、金属、陶瓷、织物、自然材料(例如皮革或者木材)、玻璃及其组合。适当塑料的实例包括通常用于制造塑料物品(例如包、信用卡、包装材料、薄片等)的聚合材料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚醚、聚苯乙烯、聚碳酸脂、聚(甲基)丙烯酸酯。适当的玻璃和陶瓷包括但不限于氧化铝、二氧化硅、骨瓷、珐琅以及透明玻璃料。

通过利用支撑层(在两层结构的情况下)或者夹层结构(在三层结构的情况下)，在结构上支撑该识别层，并且还可以从下和从上(在夹层结构的情况下)电磁屏蔽该识别层。这种层结构还可以使该识别层的最薄维度(从边缘)暴露。通过以与该识别层或层结构的平面成大于10度的夹角(或者在一些实施例中，基本上垂直于该平面)，简单地切割、抛光或者研磨该识别层(或者如果使用支撑层和/或覆盖层，则为层结构)，能够容易地暴露该识别层的最薄维度(并且因此能够暴露由该识别层的一个或多个边缘获得的轨道)。

该识别标记的层结构可以包括设置在所述底层与所述顶层之间的至少一个另一识别层。

通过提供一个或多个附加的识别层，能够将识别特征分配在多个识别层，从而进一步提高了安全性，这是因为由此显著提高了伪造包含在各识别层中的信息所需的工作量。此外，这种手段能够在系统中引入冗余(redundancy)，从而进一步提高识别标记的可靠性。

该层结构可以包括设置在所述识别层与所述另一识别层之间的至少一个中间层。

通过采取这种手段，可以使不同的识别层在空间上相互分离，从而允许独立地和/或同时地读取设置在所述(多个)识别层中的信息。因此，可以包括进一步的备份，这也改善了本发明的识别标记或物体的可靠性。

本发明的所述标记或者所述物体还可以包括设置在顶层与底层之间的对准层，其有助于在读取该识别特征的过程中读取元件的对准。

该(多个)识别层可以包括，至少在一部分层中包括多个随机分布的颗粒。在一些实施例中，该识别层包括具有孔的主材料，其中至少一部分孔包含所述颗粒。如下所述，这些颗粒可以包含磁性或者可磁化的材料，或者可以包含充分地导电的材料。在其它实施例中，这些颗粒可以随机散布在基体中，或者可以通过溅射/离子注入提供这些颗粒(也参考实例)。

通过提供这种具有颗粒的(高度)无序结构来限定识别层中的识别特征，造成只能够以极高的工作量和/或成本才能伪造信息，由此改善了识别系统的安全性。

该识别层可以包括多个磁性(或者可磁化)的颗粒。通过将磁性(或者可磁化)颗粒实现为随机分布的和/或定向的颗粒，能够将磁性读取头用作读取元件，其沿着使识别层暴露的轨道移动，由此读取识别特征的指纹，该指纹是由磁性(或可磁化的)颗粒产生的磁场分布形成的，由此提供了一种不昂贵且十分可靠的识别结构。能够将具有磁性属性的任何材料用于该识别层中，其包括但不限于诸如亚铁磁材料、反铁磁材料以及铁磁材料的磁性材料。所使用的磁性材料包括但不限于诸如Fe、Ni、Co、Gd、Dy的铁磁材料、相应的合金、氧化物和它们的混合物，以及诸如MnBi、CrTe、EuO、CrO₂和MnAs的其它化合物。受磁力影响的其它材料也是可以考虑的。这些材料的实例包括亚铁磁材料，例如尖晶石、石榴石和铁氧体(例如磁铁矿)。也可以考虑使用通常用于磁性介质中的其它材料，例如Ce、Cr、Pt、B、Nd的合金(例如Nd-Fe-B、Nd-Fe-Co-B、Nd-Pr-Fe-Co-Ti-Zr-B)、Sm的合金(例如SmCo₅)以及诸如AlNiCo、镍铁导磁合金和镍铁高导磁率合金(MuMetal)之类的合金。

如果使用多孔材料，至少部分地填充该材料的孔，主材料是基本上无磁性的材料。一般而言，本发明中能够使用至少基本上无磁性(磁惰性)或者基本上电绝缘的任何多孔主材料。通常，这种主材料具有良好的机械、热学和化学稳定性，从而防止或可以忽略孔中的材料向主材料其它区域的移动。此外，该主材料的稳定性使得孔中材料的氧化以及不希望的化学改变最小化。这些属性能够使从该标记中获得的磁、电或电磁信号保持唯一可识别性。适当的主材料能够包括例如如美国专利5139884、5035960或者Nielsch等人的《磁学以及磁性材料期刊(Journal of Magnetism andMagnetic Materials)》249(2002)234-240中所述的通过铝薄膜的阳极氧化制备的多孔耐酸铝。因此，该标记的主材料可以是氧化铝。

其它适当的主材料包括多孔聚合薄膜(通常为二或三嵌段共聚物，其中已经选择性地去除了一种成分)或者多孔半导体材料，例如多孔硅或者多孔HI-V族材料(参见例如Fll等人的《先进材料(Advanced Materials)》15，183-198(2003))。适合用作本发明中的多孔主材料的III-V族材料的实例包括GaAs、InP和AlAs。另一种适当的主材料是沸石。适当的沸石的实例包括沸石矿类中的任意一种，例如斜发沸石、菱沸石、钙十字沸石和发光沸石。其它适当的多孔材料包括无机氧化物，例如氧化硅、氧化锌和氧化锡。

此外的或可选的是，本发明的识别标记或物体可以包括多个导体或半导体颗粒。导电材料包括金属，例如但不限于Cu、Sn、Fe、Ni或其合金。半导体材料的实例包括(聚合)硅、砷化镓、氮化镓、硅化铂、氮化硅或者铬化硅(SiCr)，这里仅举出几个实例。根据本实施例，能够将磁性读取头用作读取元件，用于采样识别层以读取由电磁场分布形成的识别特征，该电磁场分布是通过使电流通过至少部分所述颗粒而产生的。类似的是，可以利用适当的读取设备(例如导电传感器)来探测作为在该识别层内的位置的函数的随机分布导体或半导体颗粒的电参数，诸如电阻、电导率、阻抗等。在多孔主材料的情况下，能够利用导电颗粒填充其孔，可以使用以上给出的相同主材料与磁性颗粒的结合。

另外的或可选的是，所述识别标记或者物体可以包括识别层，其包含多个光学反射、光学吸收或光学活性颗粒。“光学活性”在本申请中是指改变透过其中或从其反射的光的波长和/或偏振面的颗粒。根据本实施例，能够将光学探测器用作读取元件，从而采样由识别层形成的轨道，以读取识别特征。这些识别特征可以由例如以特定波长发出荧光的颗粒、改变偏振面的手征性颗粒或者以不同波长发出荧光和/或改变交互光的偏振面的颗粒的混合物构成，这里仅表示了几种可能性。

本发明还可以包括磁性和/或可磁化的和/或导体和/或半导体和/或光学活性颗粒的组合，从而进一步改善该系统的可靠性和安全性。在一种情况中，例如，能够实现光学验证和磁性验证的组合。通常，识别层中存在的颗粒可以具有约10纳米到约500微米之间的最大尺度(但不限于此)。

在本发明的识别标记或物体中，构想了每一个都包含识别特征的多个识别层，其中每个识别层可以与其它识别层独立地被读取。

通过读取单独的层，能够将不同种类的信息设置在本发明的识别层或者物体中(例如识别特征和附加的信息，如可以贴附该标记的产品的价格，或者涉及该产品的背景信息)。

在另一实施例中，用保护涂层覆盖使(多个)识别层暴露的(多个)轨道。原则上，能够使用适合物理保护该轨道免受环境损害(例如化学和/或机械老化)的每种材料，只要该材料不会阻止可以从该轨道有意义地读取至少一部分识别特征。能够包含在保护涂层中的适当材料的实例包括但不限于聚合涂层，例如特富龙涂层、刚性聚合物、溶胶凝胶或者汽相淀积材料，例如氧化物、氮化物、非晶金刚石、类似金刚石材料(薄膜)，例如类似金刚石碳、四面体无定形碳或者旋涂漆。这种保护涂料(层)可以是“硬”材料。本文中将“硬材料”定义为优选具有5千万牛顿/平方米(即50MN/m²)或更大的积屈服应力(bulk yield stress)的材料。用作硬材料的适当聚合物的实例是聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate)，其具有坚硬并且透明的优点。通过利用单体甲基丙烯酸甲酯的溶液浸渍或旋转涂敷所述标记，能够制造聚甲基丙烯酸甲酯的单一涂层。在涂敷过程中或之后聚合该单体溶液。

以下，将描述本发明的读取设备的优选实施例。这些实施例还适用于识别标记、识别装置、识别系统、用于形成识别标记的方法以及用于读取识别信息的方法。

可以将引导装置用于沿着上述识别层引导读取元件，使其沿着该轨道在平行或至少基本上平行(如前所述)于使该识别层的最薄维度暴露的轨道的方向上移动。

因此，该引导装置的形状或其它特性通常允许沿着由所要识别的识别标记或物体形成的轨道引导读取元件，使得该读取元件平行或基本平行(如前所述)于使识别层的最薄维度暴露的轨道移动。

该读取元件可以用于从包含在识别层中的多个随机无序颗粒读取信息。

因此，该读取元件可以用于探测由提供独特指纹(和签名)的随机定向的颗粒的特性设置产生的信号。

该读取元件可以用于从包含在识别层中的多个磁性和可磁化的颗粒读取信息。在这种情况下，该读取元件是磁性读取元件。

该读取元件还可以用于从包含在识别层中的多个导体和/或半导体颗粒读取信息。根据本实施例，该读取元件是电或电磁或磁性读取元件，其读取随机无序颗粒的设置的电参数特性。

该读取元件还可以用于从包含在识别结构中的多个光学活性颗粒读取信息。根据本实施例，该读取元件是光学读取器或者探测器，其可以读取诸如反射率或荧光强度、光学各向异性等光学参数。

还可以使用具有至少两种不同类型的读取能力的读取元件，例如磁和光或者电和磁类型。如此能够进一步改善安全性。

该引导元件可以用于沿着识别标记的边缘机械引导读取元件。这意味着可以改变该引导元件的形状，使得可以通过这种机械引导装置沿着按照上述方式形成的轨道引导该引导元件。这种机械引导元件能够具有例如U形形状，其中该U形的开口部分在轨道使识别层的最薄维度暴露的部分中接合所要识别的识别标记或物体。

该引导元件还可以用于沿着由识别层的边缘形成的至少部分轨道垂直地光学引导读取元件。根据本实施例，能够在物体或识别标记上提供可视标记，其表示引导读取元件所应当遵循的路径，以便允许无误地探测设置在识别层中的识别特征。作为一个实例，与读取元件的致动机构相连的光学传感器和反馈回路能够实现上述目的。

还可以提供读取设备，使得该引导元件适用于沿着所述轨道电磁地引导所述读取元件。根据本实施例，提供可读取的电磁引导层或者特征，例如铁磁材料结构，其允许引导元件的辅助检测元件遵循捕获指纹所应遵循的路径。

根据另一实施例，该读取设备可以具有处理装置，其用于将读取元件读取的指纹签名与预先存储的基准签名进行比较，并且如果从识别标记读取的签名与预先存储的基准签名之差小于阈值，则将识别标记识别为有效的。

换句话说，可以将唯一的签名作为一组参数存储在读取设备的数据存储介质中。可以将这一组参数与特定情况下探测到的签名进行比较，其中将该测得的签名与存储在数据存储介质中的签名进行比较。如果测得的签名与预先存储的签名之间的偏差小于阈值，则将该识别过程视为通过验证。从而，可以将这样的物体或者贴附了该标记的物体视为真实的。然而，没有必要将预先存储的基准签名永久存储在读取设备的存储器中。相反，能够将该读取设备设计成能够接收存储在相对于该读取设备的远程数据存储介质中的预先存储的基准签名。可选的是，该读取设备能够接收存储在贴附了该标记的物体或者所要识别的物体中的预先存储的基准签名。在本文中，注意本发明的所述物体或标记还可以存储了其它信息，例如物体的价格、其制造商等。这些信息可以包含在常规的条形码、二维条形码、磁条或者存储芯片中。因此，该读取设备还可以用于从常规的条形码、二维条形码、磁条或者存储芯片中读取这样的签名。

该处理装置还可以进一步用于通过将来自该读取的指纹的签名存储为用于未来验证检查的更新基准签名来更新预先存储的基准信号。当在较长时间内使用将要识别的识别标记或物体时，由于很多次地使用该识别标记，因此可能出现轨道或者整个识别层的磨损。这种磨损可能造成特性签名改变。在静态系统中，其中预先存储的基准签名总保持不变，这种磨损作用可能会造成系统不能够认出识别标记。因此，用于本发明一个实施例中的动态系统更新该探测到的签名的变化，并且存储该更新签名作为预先存储的基准签名。因此，能够将由于识别层材料的磨损造成的随时间的微小变化考虑在内，由此改善了该系统的功能，这是因为避免了磨损导致的使标记或物体错误分类为无效。

根据上述内容，能够使用常规的读取头，以便确定表示要被识别的标记或物体的识别特征的特性(签名)。能够使用的读取头的实例是例如用于盒式录音带播放器、录像机(VCR)、磁性数据存储带、硬盘驱动器、Zip^TM盘、Jaz^TM盘和磁带读取器中的读取头。可选的是，能够使用磁力显微镜，其通常称作MFM。此外，能够利用磁光效应的探测，例如磁性克尔效应。为了确定诸如电场或电磁场强度的特性，能够为此使用任何常规高敏感度电场测量计或者EMF高斯计，为了这一目的，其能够被校正到适当的频率。为了确定光学特性，可以使用任意的光电探测器或者光电二极管，在需要的情况下，还装配有例如偏振滤光器和/或滤色器。

来自物体或者标记的指纹一旦已被确定，其在存储之前可以经历数学程序以处理(例如滤波、平滑、傅立叶变换或者其它数学信号处理技术)和/或压缩和/或加密该指纹(信号)，并且获得该物体或标记的签名。能够将首先测得的指纹(或者如果希望，将随后测得的指纹)存储在各种数据存储介质中，例如硬盘、智能卡、RAM模块、带存储介质、磁条或者任意其它数据存储介质(由此成为预先存储的基准签名)，该首先测得的指纹可以是通过读取标记获得的原始信号的形式或者经过处理/压缩/加密的形式。

在本发明中，能够通过扫描包含在感兴趣的标记或物体中的整个轨道来获得该第一指纹/签名。然而，还可以仅通过读取一部分轨道来获得该第一指纹/信号。例如，在需要较低级别身份验证的用途中，仅读取一部分轨道就足够了。然后，这种“部分”指纹就成为预先存储的签名(识别信息)。这样，还能够减少读取和记录新标记或物体的指纹的处理时间。

仅需要“部分”指纹还使其更难以伪造，这是因为所使用的部分无需是可以单独根据包含在标记或物体的识别层中的识别特征进行识别的，而优选的是其构成整个系统内的独立指令的一部分。这意味着，一般而言，伪造者被迫使复制整个识别层(意味着整个标记或物体)，尽管只有一部分信息用于验证该物体。典型地，复制未使用的部分提高了伪造该标记所需的成本和工作量，而不会显著提高原始生产商或合法用户的成本和工作量。

接着，描述识别装置的实施例。这些实施例也适用于本发明的物体或者识别标记、读取设备、识别系统、用于形成识别标记的方法以及用于读取识别信息的方法。

在该识别装置中，可以将识别标记附着到该物体的层结构的最窄维度的一部分处。可选的是，在该识别装置中，可以将所述识别标记附着到该物体的层结构的主表面。

接着，描述用于形成本发明的识别标记或物体的方法的优选实施例。这些实施例还适用于识别标记、读取元件、识别系统、识别装置以及用于读取识别信息的方法。

可以通过形成设置在识别层顶部的覆盖层来制造识别标记或物体。此外，能够形成层结构，其中将至少一个识别层设置在底层与顶层之间。

如此，例如可以制造具有夹在底层与顶层之间的识别层的叠层结构，其中轨道使识别层的最薄维度暴露。

可以利用任意适当的技术形成轨道，例如通过切割、磨损和/或抛光，此处仅举出几个例子。

这意味着，可以将叠层结构切割成不同部分，其中每个部分可以形成独立的识别标记或物体。因此，该切割边缘包含使识别层的最薄维度暴露的轨道，该识别层包含可读取的识别特征。

可以利用多个随机无序结构/颗粒形成该识别层，该无序结构/颗粒是通过形成多孔基体并且利用适当材料填充该多孔基体的孔以生成所述无序结构/颗粒而制得的。

这种多孔基体，即具有多个随机分布的孔的固体可以形成识别层，前提是例如该多孔基体是由磁性或可磁化材料制成的，并且空隙或孔导致对包含由信息层获得的指纹的探测到的信号的调制。或者，如果该多孔材料是非磁性的，利用磁性或可磁化的材料填充或至少部分填充这些孔。

可选的是，可以通过在所述层结构中注入离子来制造该识别结构。

根据这一实施例，通常将已经进行了热退火的注入离子的静态分布设置用于形成识别结构。该随机分布是注入离子在热退火之后的随机聚结的结果。

可选的是，可以利用不相溶的二元聚合物的相分离来制造该识别结构。

根据这一实施例，将二相位系统用于形成一个层，然后自动分离这两个相。可以去除这两个相中的一个，并且继而将所得到的空腔(或孔)用作能够引入用于构成识别层一部分的材料的位置。

用于读取识别信息的方法的实施例如下。该实施例还适用于识别标记、所要识别的物体、读取设备、识别装置、识别系统和用于形成该识别标记的方法。

根据这一实施例，引导步骤可以包括沿着由附着于物体的识别标记的识别层的边缘构成的轨道引导读取元件。

根据以上内容，本发明可以用于如下领域，例如：

1.防止伪造：官方文件、票据、安全卡、支票、信用卡、许可证、身份证、登机证、签证、护照和债券。

2.在发现偷窃行为之后识别有价值的物品，或者验证证明的真实性，例如珠宝、继承财产、古董以及艺术品。

3.鉴别以及使用商标保护具有商业价值的物品，例如设计商品、宝石以及钻石、关键的工程组件、药品包装、儿童玩具、婴儿商品、食品包装。

例如，每年仅在美国由于信用卡和支票伪造造成的损失估计达到50亿美金(资料来源：圣路易斯的华盛顿大学网站：http://news-info.wustl.edu/tips/2002/science-tech/indeck.html)

本发明提供了一种同样适于识别的不昂贵且容易制造的识别标记或物体(均包含所谓的识别特征或者由识别特征获得的指纹)以及用于识别和跟踪真正物品的相关系统。此外，目的在于该识别特征极其难以(如果不是不可能的话)和/或极其昂贵地(如果不是无法承受的昂贵的话)通过设计进行复制(或拷贝)。这是通过选择复合颗粒的范围和/或利用非常小的特征(例如孔和表面粗糙度)并且使识别层具有本质上在平面中的结构，并结合对轨道的读取来实现的，该轨道形成为使识别层的最薄维度暴露。在这方面，还应注意本发明的方法使识别层的最薄维度暴露，确保了相对于所述读取许多颗粒定向为平面之外。由此提高了读取的简易度和复制这些特征的难度。

本发明提供了用于制造自然地或者自装配的无序识别层和结构的方法，该识别层和结构能够被读取或探测，并且因此提供了独特的指纹和签名。根据选择，这些识别层可以是功能强的、不昂贵的、批量生产的和适应安全级别的。

该方法提供了容易制造的非常薄的识别层(宽度小于1微米，即其最小维度)。并且所考虑的最小维度在常规光刻术的极限以下，并且如果不采用常规技术，就依赖于极其昂贵的构图技术，例如深度UV光刻法、电子光束光刻法或者聚焦离子束光刻法，这些方法不适合大量、廉价的批量生产。

本发明的典型实施例提供了一种适当成形的识别层(例如较长、窄的材料条)。如上所述，识别层的最小暴露维度限定了为读取识别特征而形成的轨道。这使得构图容易、控制轨道宽度容易并且可靠定位并读取指纹。

根据上述内容可以理解，实际情况下，获得基准指纹以及为识别而获得的指纹可以并通常在不同时间和位置发生。例如，首先能够将制得的标记或物体发送到遥远的位置，在将该标记或物体交付给标记或物体的用户之前，在该位置获得签名并且将其存储在数据存储介质上，该用户为例如信用卡公司或者钻石开采公司(可选的是，当然能够在制造该标记或物体的地方读取签名，并且可以将基准签名发送到遥远的位置，并且将其存储在该位置)。如果是标记，则该标记的用户在将所要标记的物体分发给其顾客之前，将该标记粘贴到该物体上，例如信用卡或者钻石。类似的是，如果是物体，则诸如信用卡公司的用户可以在包含本文中所述的识别层的原始信用卡上存储其它信息/内容，例如信用卡号等。或者，如果是诸如包含本发明的识别层的CD的数据存储介质，则诸如唱片公司的用户可以在CD上存储音乐，然后发送给其顾客。继而，顾客可以获得第二指纹，并且将所获得的签名与预先存储的基准签名(其可以存储在远程数据存储介质中)进行比较-以便验证该物体的身份。可选的是，该标记的用户可以在读取该标记之前，将该标记粘贴到该物体，然后将该签名发送到数据存储介质(同样，该物体的用户可以首先制造感兴趣的商品项目，将其发送到远程位置，在该位置基准签名被读取并且存储在数据存储介质上)。在这两种情况下，从标记或者感兴趣的物体获得了签名形式的识别信息，并且将该信息存储在数据存储介质上，以用于随后对该标记或物体的识别。

在本文中，以下描述用于读取本发明的物体或标记中的识别特征的方法的实施例。

在一个实施例中，从包含在所述识别层的至少一部分中的多个随机分布颗粒读取信息。该多个随机分布颗粒可以是磁的或者可磁化的、导体或半导体或者光学活性颗粒。

如果使用磁性颗粒，则所述读取可以包括确定该标记或物体的至少一部分识别层的磁场的至少一个特性。由此获得特定的磁信号。在这种情况下，该识别层可以包括具有孔的基本上无磁性的主材料，其中至少一部分孔包含磁性材料。

该读取可以是该部分识别层的磁场的至少一个特性，其高度依赖于识别层的无序。更具体地说，该无序可以与识别层的至少一个属性有关，例如孔的尺寸、形状和定向、孔间距离、孔的填充百分比以及在识别层中磁性材料的晶向。例如，如果使用多孔主材料，则该无序可以仅是主材料的特性。作为这种情况的一个实例，能够使用具有不同孔尺寸和孔间距离的主材料，并且能够利用磁性材料(同等地)填充这种材料的孔。还可以使用具有有序孔的主材料，其中通过改变孔内的材料填充程度来产生无序。当然，还可以例如使用具有无序结构的识别层，以及也可以改变填充孔的百分比，或者(在磁性材料的情况下)改变该标记内的材料的晶向。能够操纵以上属性从而在该标记或物体的识别层中产生无序，也能够将这些属性视为自由度。

在一个实施例中，在每次确定所述部分的轨道的磁场(信号)的至少一个特性之前使该识别层经历磁场。在本实施例中，能够在每次读取之前使识别层内的磁性材料在磁场之下重新磁化。这提高了轨道的磁场信号，从而易于读取。为此，能够将均匀、以及还能够将不均匀的磁场用于重新磁化该识别层，例如由简单的条形磁体产生的磁场，或者由螺线管或者磁体的组合生成的磁场。

在一个实施例中，构想了在标记或物体的识别层中进一步存储(记录)信息的方法。通过将存在于例如颗粒组中的磁性材料磁化为磁极畴，或者通过使所述轨道的颗粒组包含磁性(或者导电)材料来确定，或者通过这两种方法的组合，能够实现这种信息的存储(记录)。优选在首先确定了该指纹之前，或者可选的是在该首先确定该指纹之后，来实现该记录步骤。

通过以下的说明以及所附的权利要求书，结合附图可以清楚本发明的以上及其他目的、特征和优点，在附图中相同的部件或元件由相同的附图标记表示。

附图说明

参照以下非限定性实例和附图进一步说明本发明，在附图中：

图1A表示了本发明的识别层，以及根据本发明存在于标记或物体中的识别层顶部和底部的可选覆盖层以及用于本发明的读取元件，

图1B是图1A的识别层的侧视图，

图1C表示了根据本发明一个实施例的识别装置，

图1D表示了根据本发明第二实施例的识别装置，

图1E表示了根据本发明另一个实施例的识别装置，

图1F表示了根据本发明一个实施例的本发明的物体，

图1G(i)表示了根据本发明实施例的标记或物体的等角投影图；图1G(i)和图1G(ii)也表示了根据该实施例的标记/物体和读取设备的横截面图，

图1H表示了在轨道上扫描的读取元件，

图1I表示了沿着平行于轨道的方向在轨道上移动的读取元件，

图1J表示了沿着“基本上平行”于轨道的方向在轨道上移动的读取元件，

图2也表示了根据本发明第一实施例的识别系统，

图3是根据本发明第一实施例的识别系统的另一视图，

图4A到4H是在根据本发明第一实施例的制造识别标记的方法过程中的视图，

图5是根据本发明第一实施例的方法制造的识别标记的光显微和电子显微镜图像，

图6是根据本发明第二实施例的识别系统，

图7表示了在根据本发明第二实施例的制造识别标记的方法过程中的视图，

图8表示了在根据本发明第二实施例的制造识别标记的方法过程中的可选步骤的视图，

图9表示了作为根据本发明实施例的物体的实例的信用卡，

图10A到10C表示了基于由电特性获得的指纹读取的本发明的识别系统，

图11A到11C表示了利用光学读取的本发明的识别系统，

图12A到12D表示了利用机械引导装置的根据本发明的识别系统，

图13是根据本发明另一个实施例的识别装置，

图14A到14E是在根据图13所示的本发明实施例的制造识别标记的方法过程中的视图，

图15是在根据本发明一些实施例的制造识别标记的方法过程中的视图，

图16A到16D是在根据本发明实施例的制造识别标记的方法过程中的视图，而图16E表示利用所述方法制造的标记的横截面图，

图17表示了根据本发明实施例制造的识别标记的SEM图像，

图18表示了作为本发明的物体的另一个实例的CD，

图19A到19D是在根据本发明的制造识别标记或物体的方法过程中的视图，

图20表示了相分离形态的原子力显微镜图像，

图21A到21F是在根据本发明另一个实施例的制造识别标记的方法过程中的视图，

图22A到22F是在根据本发明的又一个实施例的制造识别标记的方法过程中的视图，

图23A到23D是在根据本发明的又一个实施例的制造识别标记的方法过程中的视图，

图24和25表示了根据图23所示的本发明实施例的方法制造的识别标记的原子力显微镜图像，

图26是根据本发明一个实施例的识别装置，

图27是在根据图27所示的本发明实施例的制造识别装置的方法过程中的视图，

图28表示了根据本发明再一个实施例的识别系统，

图29表示了根据本发明又一个实施例的识别系统，

图30A表示了本发明的读取设备的一个实施例，而图30B和30C表示了根据本发明被附加了标记的物体的两个实例，

图31表示了根据本发明一个实施例的一层标记的形成，其还表示了所述标记的等角投影图，

图32表示了根据本发明一个实施例的三层标记的横截面图，其中包含轨道的标记表面目前是平面并且顶层和底层不是对称的。

附图中的图示是示意性的，并且在不同视图中，类似的元件由相同附图标记表示。

具体实施方式

在本说明书中，术语“单独标记”和“识别”及其派生词可交换使用，其特别表示以一定方式标示物品，使其能够与其它物品独立地区分开。尽管在本文中有时可以使用“水印”和“条形编码”，但是这些术语通常是指将一组物品与另一组物品区分开，例如纸币的水印将其与伪钞区分开，但是其不能将纸币与其它单独的真钞区分开。术语“伪造品”、“冒牌货”、“伪造”和“复制品”可以交换使用。

根据以上解释，本发明基于以下发现，在包含一个或多个识别层的物体中(固有地)存在的无序，或者故意生成的无序，使得沿着使识别层的最薄维度暴露的轨道读取或探测该无序区域，由此得到的信号生成能够用于身份验证的指纹。本发明人认识到，如果该识别层的最薄维度被暴露以用于读取，则这种无序难以通过设计而被故意复制，并且所生成的指纹易于读取。

“层”特别表示在一个维度上窄(薄)，而在其它两个维度上宽的某物，通常至少具有1∶10∶10的比例，但是优选1∶100∶100或更大。然而，不必使较大的两个维度的范围相等。

这种方法具有以下重要的优点，即可以将识别层用于形成窄的、延伸的带(轨道)，从而避免了常规光刻术的复杂性和费用。“常规的光刻术”是指使用光敏层(例如抗蚀剂)、曝光源(例如紫外灯)和掩模(例如按照作为正或负图像的希望图案涂敷了不透明金属层的主玻璃板)。

优选的是，该识别层具有通常至少为1∶10的长宽比，但更优选的是1∶100，其中最窄的维度通常小于1毫米，但是更优选的是小于500微米、100微米、10微米或者甚至1微米。

以下，参照图1C，描述根据本发明第一实施例的识别装置100。

该识别装置100用于识别作为附着了识别标记102的物体的物品101，其包括识别标记102并且包括附着了识别标记102的物品101。

用于识别附着了识别标记102的物品101的识别标记102具有层结构，并且包括可读取识别层103，其中设置了识别信息。从识别层103的至少一个边缘，形成用于读取识别特征的轨道110，使得所述轨道按照一定方式暴露该识别层的最薄维度，从而至少一部分可读取识别特征仅可以从识别层的该最薄维度有意义地读取。调整识别标记102，使得该识别标记102可以附着于物品或物体101，从而仅可以从该识别层的该最薄维度有意义地读取这些识别特征。

在识别标记102中，该层结构包括设置在所述识别层上的顶层105，以及可选的是(如果识别层可能需要例如其它支撑的话)还包括底层104。

如图1C所示，将识别标记102以所述层结构的主表面附着于物品101。在本实施例中，该标记102按照一定方式附着于(此处为圆柱形的)物品101，使得该识别层的最薄维度定向为平行于圆柱形物品101的主旋转轴。图1C还表示了用来读取轨道110的读取头111。

以下，参照图1D，将描述根据本发明第二实施例的识别装置150。

该识别装置150与识别装置100的不同之处在于，该识别标记105按照一定方式附着于圆柱形物品101，使得该识别层的最薄维度定向为垂直于该圆柱形物品101的主旋转轴。

图1E表示了识别装置100的又一实施例。在本装置中，该识别标记170按照一定方式附着于圆柱形物品101，使得该识别层的最薄维度定向为垂直于圆柱形物品101的圆周表面。

相应地，本发明的一个优点在于能够按照实质上任意可能的方式将标记施加到所要识别的物品上，并且按照一定方式使识别层的轨道暴露，使得(至少一部分)识别特征仅能够从该标记的最薄维度被有意义地读取。就此而言，还要注意，在上述所有实施例中，可以读取一部分或全部暴露的轨道，例如仅沿着识别层103的一个边缘的一部分读取、沿着一个完整的边缘读取或者还围绕识别层103的角落或者整个暴露四周的边缘读取。“暴露”在本文中是指能够利用读取元件读取识别信息-即可以物理覆盖该轨道，但是如果仍能够读取相关信息，则根据这种定义该轨道仍然是被“暴露”。例如，标准磁性读取头仍能够穿过薄非磁性保护层读取数据，并且磁光读取设备能够穿过透明层读取，即使该透明层比较厚。如图1G所示的实施例所示，用于本发明中的识别层可以被埋入物体或标记内，并且如果该轨道被暴露，即使该识别层的其它部分都不是能被访问的，但该识别层仍然能够发挥功能。“能被访问”是指可以激励或者激活识别特征以影响所探测的信号(并且因此影响读取的指纹)。例如，假设图1G表示了在物体(具有维度x，y，z)内嵌入的一层标记(具有维度a，b，c)。进一步假设该识别特征由磁性颗粒构成。因此，可以通过使足够强的磁体达到该物体的y-z平面，来“访问”该识别特征。该磁体会影响该识别层内位于轨道处或周围的颗粒的磁信号，但是仅可以从轨道有意义地读取这些颗粒的信号，即尽管它们从y-z平面“能够被访问”，但是它们仍然仅被轨道“暴露”。

在本发明的另一实施例中，该识别层是所要识别的物体的一部分。图1F表示了该实施例。该物体101包括识别层103、顶层105和底层104。从该识别层103的(圆形)边缘形成用于使用读取头111读取识别特征的轨道110。该轨道形成为其按照一定方式使识别层的最薄维度暴露，从而至少一部分可读取的识别特征仅可以从识别层103的该最薄维度被有意义地读取。图1G(i)表示了根据本发明一个实施例的立方形标记或物体的透视图和侧视图。在这种情况下，该识别层103仅延伸到该立方体的一个表面，从而仅在该表面上形成轨道。保护层121覆盖该表面。尽管保护层121物理覆盖该轨道110，但是根据本文中使用的定义，该轨道110仍然是暴露的，这是因为仍然能够利用读取元件120有意义地读取识别特征。图1G(ii)表示了根据本发明一个实施例的标记或物体以及读取元件的横截面图。在该图右侧，以放大形式表示了包含磁性颗粒的材料160。在这种情况下，包含磁性颗粒的材料160不是平的，取而代之的是，其包含一个或多个从平面突出的突起161。该图中表示了识别层103的维度“a”和“b”(如图1A中限定的)。此处，将“a”测量为包含识别层的面的厚度。将维度“b”定义为识别层的暴露表面与显著突出平面的突起161的开始处之间的距离。

图1H-J表示了在轨道上移动读取元件的方法。图1H表示了正在轨道110上以锯齿图案扫描的读取元件120。扫描区域的宽度为“j”。无需将该扫描图案限制为锯齿图案，而可以是能够覆盖包含相关识别信息的轨道区域的任意希望的图案。同样，该读取元件120无需具有比扫描宽度小的尺寸，而是还可以具有与扫描宽度相同或更大的尺寸。

图1I表示了沿着平行于轨道110的方向移动的读取元件120。在这种情况下，读取元件120的宽度为“j”，并且其等于或者优选超过该轨道的宽度。

图1J表示了沿着“基本上”(如前所述)平行于轨道110的方向移动的读取元件120。该读取元件120的宽度为“j”。这种与平行的偏差可以是故意设置的，或者是例如由于读取元件运动的公差造成的。

以下，参照图2，进一步描述根据本发明第一实施例的识别系统200。

图2所示的识别系统200具有识别标记102和读取元件201。该识别系统200在识别层103的轨道202的制造和读取方面提供了直接的优点，即容易制造、通过例如机械引导容易定位和容易进行读取。

以下，参照图3描述根据本发明第一实施例的识别系统200的另一视图。

图3表示了包含磁性颗粒303的识别层103的详细情况301。当沿着读取方向304移动读取元件201时，探测到磁性颗粒303的指纹302。稍后能够将该指纹转变为签名。

能够以多种不同方式实现识别层103的无序。为了进行验证，原则上是生成使一部分识别层暴露的轨道，然后利用适当的探测器探测其中的无序。结果是产生作为沿着轨道的位置的函数的信号，在本说明书中将该信号称作指纹或者经过处理后被称作“签名”。

可以通过测量例如磁场、电磁场、电场、电导率、电容、电感、电磁波长、电磁波振幅、电磁极性的变化或其组合来确定该指纹/签名。在每种情况下，这是随沿着该轨道的较长维度的位置确定的变化，使得探测器的传感器元件优选至少在该轨道的完全宽度上延伸。此处还考虑到由上述参数的变化率(或者更高阶的微分)确定的指纹/签名，该变化率是在测量该指纹/签名确定的过程中通过以例如恒定速度或者恒定加速度在识别层103上跟踪而实现的。

本说明书中的“系统”具体指以下情况，即识别层直接通过构成物体的一部分或者由于该识别层为能够粘附在物体上的标签或标记的一部分，而附着于物体。词语“标记”和“标签”在本说明书中可以交换使用。读取元件201用于探测并生成指纹，该指纹继而可以被存储。随后对识别层的读取生成了能够与首先存储的签名进行比较的指纹/签名。匹配表示该签名是由原始识别层获得的。

通过举例的方式描述用于说明本发明的适当工序和材料的系统：

以下，更加详细地描述包含磁性颗粒的叠层标记。

在本发明的一个方面中，能够利用具有读取元件的适当读取头来探测识别层的磁场变化。在本实例中，将沉积在衬底上的随机分布磁性颗粒视为识别层(尽管该颗粒可以彼此分离)。然后利用另一材料层覆盖该识别层。此处，这种具有两个或多个材料层(在这里所描述的情况中是3层)的夹层结构也称作“叠层”。

接着，参照图4A到4H描述在根据本发明第一实施例的用于制造识别标记或物体的方法过程中的视图。

图4A到图4D表示了可以用于制造这种标记或物体的方法。首先，如图4A所示，将镍薄片400刷涂到聚合物叠层片401的含胶的面上。然后，如图4B所示，覆盖另一叠层片402，并且通过使该叠层在110℃下以最低预设速度(速度1)传递通过常规的办公室静态(office-stationary)层压机，而使该材料叠层层压在一起。然后抛光边缘横截面，以确保使包含识别层的轨道403的光滑表面暴露，如图4C所示。继而能够利用磁场传感器读取该边缘，以提供指纹/签名404，如图4D所示，其中该颗粒造成磁场峰值，该峰值与指纹/签名的峰值吻合。适当的磁场传感器包括电感头、AMR磁头、GMR磁头和磁光科尔效应探测器。图4F到4H中所示的用于制造本发明的标记或物体的方法与图4A到4D中的方法基本相同，不同之处在于使用了设置在识别层的平面中的伸长的镍薄片或者纤维或须。由于镍薄片的不同尺寸和形状，通过读取轨道获得的指纹404当然不同于图4D中的指纹。所述伸长的形状提供了更多的优点，即从该轨道探测到的磁信号基本上是突出平面的磁信号，从而使得该信号更易于探测(并且因此更易于读取该指纹)并且更难以伪造该标记。

图5表示了根据本发明第一实施例制造的识别标记的光显微和电子显微镜图像。

因此，图5中表示了轨道403的光显微和扫描电子显微镜图像的实例。

现在讨论本实施例针对本发明的目的所希望的特征。首先，对于依赖于磁场变化的识别层而言，能够在该识别层中使用具有磁性属性的任意颗粒，包括但不限于磁性材料，例如亚铁磁材料、反铁磁材料和优选的铁磁材料。所使用的磁性颗粒包括但不限于铁磁材料，例如Fe、Ni、Co、Gd、Dy、相应的合金、氧化物及其混合物，以及其它化合物，例如MnBi、CrTe、EuO、CrO₂和MnAs。还注意到受磁力影响的其它材料。这些材料的实例包括亚铁磁材料，例如尖晶石、石榴石和铁氧体(例如磁铁矿)。还注意到通常用于磁性介质中的其它材料，例如Ce、Cr、Pt、B、Nd的合金(例如Nd-Fe-B、Nd-Fe-Co-B、Nd-Pr-Fe-Co-Ti-Zr-B)、Sm的合金(例如SmCo₅)以及诸如AlNiCo、坡莫合金和镍铁高导磁率合金的合金。还考虑了以上任意材料的颗粒的组合。

在本实例的情况下，识别层中的无序是颗粒尺寸、颗粒形态、颗粒结晶度、颗粒中的晶体取向、颗粒间间隔、磁饱和度和该层中的颗粒属性的函数。通过选择适当的颗粒或者颗粒组合，可以促使提升该无序使得偶然或者通过设计出现另一相似指纹的可能性极少。实例包括使用复杂的各向异性形状，例如盘形、柱形或者不规则碎片形及其混合物。还考虑到使用无磁性填充颗粒(例如但不限于其它金属薄片、硅石、粘土、乳胶球、碳黑和氮化硼)。

本实例的其它优点是，通过选择某些形态的颗粒，能够预测其属性(即，优选选择盘状和柱状颗粒，使得它们在平行于该层的平面中趋向于平坦)。这有助于将识别层的宽度保持希望的那样窄。此外，如果颗粒延伸到指纹暴露区域之后的平面中，则形状各向异性将由颗粒产生强磁场。这将产生改善读取过程的较大信噪比，而且使其更难以复制，因此更难以伪造。

在本实例中，考虑了使用叠置以包含识别层的聚合片。然而，这仅仅是一个实例，还可以使用可以按照上述形式粘附的其它固体材料，例如金属箔、纸、木材、玻璃、皮革、纺织品和硅，从而暴露识别层的(最薄维度的)边缘，并且因此暴露适当的轨道。还考虑了将指纹夹在中间的上层和下层可以具有不同材料、不同厚度以及按照不同方式沉积的情况。例如，下层可以为弹性固体衬底，所述颗粒沉积于其上。然而，该上层可以为通过旋涂、喷涂、蒸镀、丝网印刷或者溅射沉积的层，因此即使前体为气体、等离子、胶或者液体，也能够产生固体层。还考虑了利用胶、环氧树脂、焊接、共熔热接、硅石溶胶凝胶、玻璃料、机械连接或者机械压缩来粘结所述层。该胶可以是位于下层和/或上层上的薄的附加层或者可以构成该层本身，并且可以预先存在于颗粒上。明显的是，通过选择具有不同热学和机械属性的材料，可以使包含识别层的标记或者物体适应不同的工作环境(例如高温、低温、液体、气体、氧化、还原和化学侵蚀)。对使识别层的最薄维度暴露的轨道进行切割、剪裁、剖光或者制备的程度，根据所使用材料的性质而变化。应当注意，抛光处理自身能够用于引起其它固有的无序，这种无序有助于由形成识别特征的材料来获得指纹，因此获得签名。

在本实例的另一实施例中，考虑了该识别层在每次读取轨道之前经历均匀强磁场。此处，“强”表示足以使轨道表面处或接近轨道表面的颗粒内的磁畴重新定向的磁场，从而使这些颗粒生成的磁场基本上调整到轨道平面之外。这种方法具有每次都复位磁场图案的优点，从而能够使该标记或物体的寿命期间的变化效应最小化。这种复位指纹的能力还意味着，在颗粒的磁定向和强度能够改变的环境中(例如，在强外部磁场的区域中和/或在高温度下)，该标记或物体能够在各读取之间使用。此外，这防止了将可改写磁性层用于复制指纹，这是因为存储在磁性层上的任何磁信息将被强磁场擦除。

适用于这种用途的颗粒的尺寸范围可以很宽，并且实质上总体分布很宽，因此进一步促进了无序。优选的是，颗粒的所有维度都小于500微米，更优选的是，它们的最窄维度具有10微米的数量级或者更小。在一些用途中，特别有效的是选择非常小的颗粒(在亚微米范围内)，使得识别层上的变化复杂并且提供了几十亿种签名的组合。而且，在一些用途中，希望具有隐藏的指纹，其中选择小颗粒有助于实现这个目的。在这些例子中，还可以选择适当染色的、无色的和/或具有某种质地的颗粒。

以下，参照图6描述根据本发明第二实施例的识别系统600。

包含在识别系统600中的识别标记与图2所示的识别标记102相比，除了识别层103之外，还包括另一个识别层601。在两个相邻的识别层103、601之间，提供了分离层602。

还公开了本实施例的变化，其中存在不只两个识别层103或601。这能够利用多个叠层的叠层来实现，使得例如两个、三个或多个识别层103、601近似相互平行设置，如图6所示。这样，在指纹中提供了冗余和/或更独特的信息，由此使得更难以伪造。在这种情况下，读取元件201可以仅利用一个元件并行地读取由识别层103、601的最薄维度构成的所有轨道。可选的是，该读取元件201可以利用独立的检测元件并行地读取每个识别层103、601，或者利用多个读取头和/或检测元件，和/或多次扫描(passes)串行地读取每个识别层。此外，先前给出的对层材料和沉积方法的考虑事项也适用于此处。

还考虑了在此处所述的批处理以及辊到辊处理中容易地制造本发明的标记或物体。

参照图7，接着将描述在根据本发明第二实施例的用于制造识别标记或物体的方法过程中的视图。

图7表示了用于制造这些标记或物体的辊到辊处理，其包括一侧聚合物层压的辊701。在这种情况下，辊处理和来自颗粒分配器700的颗粒的脉冲沉积的速率限定了每个指纹的长度和每个指纹之间的间距。在经过圆形刷702之后，经过用于压记/按压的辊703，随后经过层压辊705，其可以以110℃的温度工作(但不限于此)。而且，提供了废品路径704，以用于进行任意的边缘修整。通过在夹紧辊710之后包含抛光设备706以及读取/标引设备707，可以按顺序制造这些标记或物体、读取它们和对其标定索引，并且将它们缠绕在卷轴上，准备用于大量和低成本生产。最后，在第二底膜或者背胶辊709上，制成了成品聚合物辊708。标引是指当从卷轴分配标记时，使得哪个指纹/签名预先读取和存储了是已知的。

以下，参照图8描述根据本发明第三实施例的用于制造识别标记的可选步骤。

如图8所示，还可以制造宽网叠层800，并且利用切割设备801将其切割成条，使得暴露多个识别层802，并且能够单独抛光、读取、标引和存储这些识别层，以用于随后由803表示的应用。

以下，参照图9描述作为根据本发明实施例的另一种物体的信用卡900。

该信用卡900包括支撑衬底901，在其主表面上带有常规的磁条902。此外，使该信用卡900的窄边缘包括识别层103，在图9所示的放大部分中进行了更详细的表示。如图9所示，诸如信用卡的物体的设计类似于标记102的设计，这是因为该识别层103能够受到衬底901的支撑(如果其不是衬底901的一部分)并且能够被顶层105覆盖。

根据图9的实施例很明显，考虑到包含识别层的适当物体本身(例如可以将其制造为叠层)可以是被有效地标记了的物体。这不同于将该叠层制造成标记，然后将其附着于另一物体。例如，将该物体视为信用卡，但是其它实例包括许可证、钞票、安全通行卡、车辆钥匙卡、护照、身份证、引线框、电子设备包装、包装材料(例如用于药品)、介质盘(例如CD、DVD)或者奢侈品，例如手包。当如图9所示的识别层103包含在诸如信用卡的物体中时，就获得了这种实施例，其中该信用卡的该最薄维度的一部分用于暴露出轨道以用于读取该识别层。

以下，参照图10A到图10C描述根据本发明其它实施例的识别系统1000、1030、1060。

在指纹中使用磁性颗粒是所公开的用于提供指纹/签名的一个实例。其它选择是使用导电颗粒(例如金属颗粒、碳黑、石墨、涂敷了金属的颗粒)和电极(其可以是下面的层或者上面的层，或者附加层，例如由金属箔、金属叶片、溅射金属、蒸镀金属、导电氧化物、导电合成物制成)，使得至少一部分颗粒能够具有不同的电势，或者用作电磁场或电场的天线。在这些例子中，探测器与轨道接触，或者离开轨道微小距离而移动，其探测例如电压、电流、电场、电磁场、电容或者电感的变化。图10A到图10C表示了具有电激励的指纹/签名的实施例的一些实例。在每种情况下，颗粒的存在影响了该探测器，并且这又影响了签名。

图10A表示了识别系统1000，其中读取器1001与DC源的负电势相连。该DC源的正电势与识别标记1002的顶层105相连。该读取器1001适于探测基于识别层103的签名的渗透电流路径。

图10B表示了识别系统1030，其中读取器1031适于读取识别层103的签名。该识别标记1032的下层104与DC源的负电势相连。该DC源的正电势与识别标记1032的顶层105相连。该读取器1031适于探测基于识别层103的签名的电势差或者电阻。

图10C表示了识别系统1060，其中读取器1061与AC源的第一连接端相连。AC源的第二连接端与识别标记1062的顶层105相连。该读取器1061适于探测基于识别层103的签名的电磁场或者电感。

以下，参照图11A到图11C描述使用用于读取识别特征的光学探测装置的根据本发明实施例的识别系统1100、1130、1160。

图11A到图11C包括使用光学活性颗粒，例如但不限于染料颗粒、染料涂敷颗粒、磷光颗粒(例如磷光体)、量子点颗粒、光致发光颗粒、偏振晶体、手性分子、液晶和双折射颗粒。能够利用光源(例如紫外灯、蓝光发射二极管、激光器或者白灯)照射或者激励这些颗粒，并且利用适当的探测器(例如光电二极管、分光光度计或者具有或不具有滤光器或偏振器的电荷耦合器件阵列)探测吸收光、发射颜色、发射强度和/或偏振面的变化。这种结果还产生适用于所述目的的指纹信号。

图11A表示了识别系统1100，其中提供读取器1101作为光学读取器，其探测来自识别层103中的量子点颗粒的PL光谱。光源1107(发射UV辐射)通过顶层105中的窗口1108(光透明区域)照射识别层103。该读取器1101适于根据通过读取由识别层边缘形成的轨道获得的签名来探测光，使得至少一部分可读取识别特征仅可以从识别层103的最薄维度有意义地读取。

图11B表示了识别系统1130，其中提供了读取器1131作为光学读取器，其探测来自颗粒的由于透过磷光颗粒层的光产生的磷光。光源1107照射识别层103。该读取器1131适于通过测量该磷光相对于沿着由识别层最薄维度边缘形成的轨道的位置的波长和强度，来探测基于识别层103的指纹的光。

图11C表示了识别系统1160，其中提供了读取器1161作为光学读取器，其探测由于颗粒影响偏振面而造成的随着在识别层上的位置而变化的光偏振变化。光源1107(例如激光器)照射识别层103。该读取器1161适于通过读取识别层103的指纹来探测光。

读取过程中使用叠层结构以引导读取头的这种方法的优点如下。首先，可以使读取头或其相关部件定形，使其受到标记宽度的机械引导，在该标记中放置了识别层。还可以在以上叠层中的识别层的上面和/或下面包括额外的层，例如对准层，以起到引导的作用。这些对准层例如可以使用光学、磁性或者电传感器，通过连续地、间断地或者在识别层开始和/或结束处提供可见、反射、磁或者导电标记，来探测这些对准层。可以使用其组合，并且它们可以主要位于相同平面中——例如可以将溅射标记间歇地沉积到与包含在识别层中的颗粒相同的平面上。和前述的层一样，可以按照多种不同方式沉积这些层，这些方式包括但不限于溅射、蒸镀、层压、印刷、旋涂和/或喷涂。

图12A到图12D表示了根据本发明实施例的识别系统，其表示了上述实例。

图12A表示了识别系统，其中层序列103、104、105形成了识别标记1200，受U形引导装置1212机械引导的读取元件1201读取该识别标记1200。该引导装置1212可以是读取元件1201自身的延伸。可选的是，其可以是包含读取元件1201的成形读取头，或者容纳该读取头系统的外部壳体。这种机械引导装置可以包括辊、卷簧、片簧、中心化万向节或者枢轴，以保持位置。这些引导装置可以设置在读取元件、读取头单元或者读取单元周围壳体上。

图12B表示了另一识别系统的等角投影图以及横截面图。在该系统中，读取单元1210具有直角结构，其中引导装置1212沿着由识别层102的边缘形成的轨道引导读取元件1201(该识别层可以是包括顶层105和底层104的物体或标记的一部分)。

图12C表示了一个识别系统，其中层序列103、104、105还包括形成识别标记1230的引导层1233和中间层1234。能够利用该引导层1233引导读取元件1201。引导层1233之一可以是提供可视/光学引导的连续金属片。另一个引导层1233可以是提供磁引导场的连续铁磁材料片。

图12D表示了一个识别系统，其中层序列103、104、105还包括形成识别标记1260的引导层1263和中间层1234。能够利用该引导层1263引导读取元件1261。引导层1263之一可以具有表示相邻指纹开始和结束位置的标记(例如光学标记)。另一个引导层1263可以是例如铁磁材料的间歇引导层，其提供磁引导场。

在一些实施例中，这些层优选相互平行。在一些当前的优选实施例中，这些层具有小于100微米的厚度，更优选的是它们为1-10微米厚。

在所有以上的实施例中，每个实施例中的部件可以用于其它实施例。例如，能够将辊到辊方法用于导电颗粒变型。此外，还考虑到了组合，例如使用导电磁性颗粒和探测感兴趣的不只一个场或签名的读取器。这提供了更大的安全性以及针对伪造的更强保护。

在所有前面的附图中，已经表示了读取器在指纹上移动。然而，还可以具有静止的读取器和移动的标记/物体。

还可以利用一个或多个保护层保护轨道(还参照图1G)。这有助于减少在指纹区域的寿命期间对其的机械或化学损害。适当的材料包括但不限于特富龙涂层、另一聚合物涂层、溶胶凝较和非晶金刚石或者类金刚石薄膜。可以按照多种方式沉积这些材料，如通过蒸镀、溅射、PVD、PECVD、过滤阴极真空电弧、浸渍涂敷或者喷涂。可以将保护层限制在层结构边缘的一部分、所有边缘或者实际上继续覆盖标记/物体的部分上表面和下表面。该保护层允许读取设备读取相关的信息(即轨道必须仍然如前所述那样“暴露”)，或者必须可以容易地去除该保护层以允许进行读取(还参见图1G)。

在制造标记并随后将之附着到物体的情况下，能够采用实现这种附着的很多种适当方法。尽管实际的方法取决于标记中使用的材料、物体表面上存在的材料以及所述物体的工作环境(仅指出几个参数)，但是突出的是使用胶、环氧树脂、焊料、共熔加热连接、硅石溶胶凝较、玻璃料、机械连接或者机械压缩。实现粘结的层可以是薄的附加层或者构成识别层本身，以及能够存在于标记的上表面和/或下表面的一部分/全部上。

图13表示了根据本发明另一实施例的识别装置1300。

该识别装置1300具有粘附于物体1302的识别标记1301。该标记1301具有识别层1303，并且在粘附区域1304粘附于物体1302。

以下描述利用层叠的多孔材料片的本发明实施例。

利用多孔材料，能够利用磁性材料或者导电材料选择性地填充这种多孔材料的孔，从而生成识别层。

以下，参照图14A到图16描述在根据本发明一个实施例的用于制造识别标记的方法过程中的视图。

图14A到图14E表示了使用图14A所示的铝箔1400制备叠层标记的示例性方法。首先，利用无棉绒抹布连同异丙醇(IPA)，随后是消电离水，清洗该铝箔1400。

然后，如图14B所示，将该箔1400置于两个聚合物叠层片1401、1402中间，使其与胶面相接触，其中一部分箔1400突出出来。在例如110℃下以最低的预设速度(速度1)通过常规的办公室静态层压机，使图14C所示的材料叠层层压在一起。然后，利用Struers EpoFix将该层压膜1403安装到环氧模具1404中，并且通过例如存放一夜使其固化，如图14D所示。制备的最后一步是两步抛光。利用从500到1200到2400到4000级别的抛光纸对样本进行连续抛光，随后利用具有3微米球珠和1微米球珠的金刚石悬浮液进行精确抛光。图14E表示了按照这种方式制备的层压Al膜的底视图。

接着，如图15所示，将该样本和Pt网格1051放置到烧杯1500中，并且利用热控制设备1502将冷却板1502的温度设定到希望的温度，例如4℃。当溶液的温度达到设定温度时，如图所示，利用突出的箔1400作为标记的前体的触点，连接设定为150V的电源1503。该阳极化处理生成了具有在含铝层的边缘中随机分布的孔的无序多孔氧化铝。此后，将该样本置于扩展溶液(例如5wt％的磷酸)中，以使孔扩大到希望的尺寸。

最后，将样本和Pt网格1501放置在Ni电镀溶液中，该溶液包含30gNiSO₄.6H₂O、4.5g NiCl₂.6H₂O和4.5g H₃BO₃。电镀电压设定为例如-1.4V。在电镀之后，Ni随机填充在孔内。此时该区域构成了希望的识别层。

图16A到图16D是在根据本发明上述实施例的用于制造识别标记的示例性方法过程中的视图，表示了孔的形成和孔的填充的方法步骤。

图16A表示了位于叠层片1401、1402之间的一部分铝箔1400。

图16B表示了在阳极化方法步骤之后的图16A的阵列，使得在铝箔1400中形成了孔1600。

图16C表示了在镍电镀方法步骤之后的图16B的阵列，使得在铝箔1400的一些孔1600中形成了镍颗粒1600。

图16D表示了读取元件在图16C所示的识别标记上捕获的签名1610。

图16A到图16D表示了形成包含识别层的标记的方法。如针对以上在叠层中的使用磁性颗粒的情况所述的，目前能够使用适当的磁场探测器从该识别层的轨道读取该识别层(即包含在其中的识别特征)，以提供签名。

图16E表示了利用上述方法制造的具有填充孔的标记的横截面图。与图1中一样，此处也表示了该轨道的宽度“a”和-识别层的深度“b”(然而因为其为二维图示，所以没有示出维度“c”)。如该图所示，本方法的一个优点是能够容易地形成窄轨道(利用薄铝箔)，并且通常将所产生的孔定位为超出了轨道平面之外。如前所述，这意味着读取磁性指纹更容易，并且该结构能难以伪造。在这个方面，已经注意到，生成提供了设置在超出轨道平面之外的识别特征的结构(例如随机分布孔，后来其中填充了磁性材料、即颗粒)决不会限制为如图15和图16所示的电化学方法。而是能够在本发明中使用可以将例如随机分布颗粒设置在轨道平面之外的任何其它适当的方法，例如图4所示的方法。

图17表示了两个这样的叠层铝箔和在上述阳极化处理之后产生的多孔氧化铝的扫描电子显微(SEM)图像。在这两个实例中，用于形成识别层的铝箔的厚度在一种情况中为250μm，而在另一种情况中为20μm。

轨道宽度(识别层的最薄维度)小于1毫米，优选小于500微米、100微米、10微米，甚至1微米。尽管利用以上实例表示了使用箔前体，但是还可以考虑其它形式的识别层，例如溅射层、蒸镀层、金属叶片、印刷层或者旋制层。

使用填充了磁性材料的多孔材料针对使用分层方法以获得希望宽度的识别层的目的具有许多优点。

处理方案的变化实例是：

-孔尺寸、分布、间隔及通过处理条件对其进行的控制。

-改变前体材料和纯度以提供具有不同孔尺寸、形状和分布的多孔基质。

-不同程度地填充了孔的不同磁性材料。

-使该识别层经历强磁场以在每次读取之前复位的实施例。

-将具有大长宽比的纳米结构多孔薄膜用作纳米条形磁体的优点。

-测量来自填充了导电材料的孔的电磁场和电场的变型。

以下，参照图18描述根据本发明的作为适于识别的另一物体的紧致盘1800，其包含本发明的识别层。

该紧致盘1800包含主平面。此外，将该紧致盘1800的边缘设计为其暴露识别层103的最薄维度(例如其可以是包含部分填充磁性材料的多孔氧化铝的铝层，其设置在顶层105与底层104之间)，还在图18所示的放大部分中更详细的表示了该识别层。

因此，在图18的实施例中，包含该识别层的叠层本身就是实际被标记的物体。例如，此处明确地表示了紧致盘(CD)软件介质，但是其它实例(如先前强调的)同样适用。使用例如图15和图16中所示的方法，通过在该CD的一个边缘处对该CD的薄溅射铝层的一个小区域进行阳极化处理，就能够获得如图18所示的包含识别层102的CD。如此，该识别层包含暴露区域，其形成了能够被读取以验证该软件介质是否为正品的轨道。在某些情况下，希望在阳极化或者孔填充步骤之前和/或之后切割和/或抛光该CD的一个小区域，以形成光滑轨道。

能够容易地将其它实施例的特征(其中已经参照识别标记描述了本发明)应用于其中包含识别层的叠层本身是适于识别的物体的实施例。这些特征的实例包括以辊到辊方法制造、使用多个叠层、机械引导读取头以及使用相邻的中间层引导该读取头。同样适用于本文中所述的各种材料、附着模式和/或工作模式。

以下，描述使用离子注入生成识别层的本发明实施例。

以下，参照图19A到图19D，描述在根据本发明另一实施例的用于制造识别标记的方法过程中的视图。

用于形成适合作为识别层的层的一种示例性方法是离子注入。在这种情况下，能够在前体材料主体中形成该层，而不是连续地生成层状样本。图19A到图19C表示了特别适合这种方法的各个阶段。可以从宽范围的材料中选择如图19A中以横截面从一侧所示的主体材料1900，这些材料包括但不限于聚合物、金属片、木材、陶瓷、皮革、纺织品、晶片或者硅等。

如图19B所示，用于离子注入的离子1901是希望形成识别层或者成为该识别层的组成部分的离子。对于基于磁性识别特征的识别层而言，希望使用铁磁材料的离子，例如但不限于铁、镍或者钴。通过选择离子能量，可以改变离子透入主体材料中的深度。这是因为停止距离是主体材料1900、离子能量和离子散射截面的函数。预测和计算该停止距离是本领域公知的(例如使用模拟软件，例如TRIM)。利用高通量离子，可以在主体内获得有效密度的离子材料，并且利用随后的退火步骤，促进了扩散和聚结，从而形成了构成识别层的聚结颗粒1903，图19C中表示了退火步骤生成的结构。对于特定通量的离子而言，结果是得到明显、但尺寸不同的材料的岛状物(或颗粒)的凝固层。这种材料可以保持离子或者与主体或其它气体反应以产生化合物(例如氧化物)。

通过切割和/或抛光主体材料1900的至少一个边缘，生成了暴露识别层1903的轨道(为了清楚，此处再次提到图19是包含识别层1903的物体或标记的侧视图)。按照前述的辊到辊方法能够实现通过离子注入形成识别层的方法，并且可以将该方法与已经论述的许多其它实施例结合起来，例如通过选择不同离子能量在多层叠层中形成识别层，通过选择不同离子和/或前体材料以用于无磁性的变型例。

图19D表示了读取元件在图19C所示的适于识别的识别标记或物体上捕获的指纹/签名1910。

还可以在该标记或物体的前体内使用密集停止层，例如钛或钽层，其有助于限定透入深度。另外，可以利用扩散阻挡以及按照这种方法的变形使离子扩散到主体中。

以下，详细描述作为用于生成识别层的方法的另一实例的不相溶二元聚合物混合层的相分离。

已经通过实验研究了旋转铸(spin cast)造不相溶二元聚合物混合物的相分离的一般现象，并且已经提出了相分离过程分析模型，参见Walheim等人在Macromol.30，4995(1997)上发表的论文、Takenaka和Hashimoto在Phys.Rev.E48，647(1993)上发表的论文。

此处，将相分离的二元聚合物混合物的形态用于在层中形成例如铁磁材料的无序图案。该相分离图案是随机并且自己组合的，这是由于热噪声和其它混杂的过程的影响造成的。因此，这适应了本发明的目的，因为两个图案是相同的可能性非常小。

图20表示了旋涂和去除聚苯乙烯(PS)之后的聚(甲基丙烯酸甲酯，methyl methacrylate)(PMMA)-聚苯乙烯(polystyrene，PS)的相分离形态的原子力显微(AFM)图像。

通过将高分子量聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)和高分子量聚苯乙烯(PS)的聚合物溶液旋涂到介质上，从而在高表面能衬底上形成该图像。然后，利用适当的溶剂溶解PS，而不去除PMMA区域。然后利用氧等离子体处理去除PMMA的薄残留层，从而形成最终的无序图案。然后利用几种方法之一将该无序图案转印到下面的衬底。

以下，参照图21A到图21F描述在根据本发明另一实施例的用于制造识别标记的方法过程中的视图。

图21A到图21F中表示了这种方法，其中通过刻蚀掉一部分Ni薄膜，从而将该无序图案转印到Ni薄膜上。

在本实例中，如图21A所示，该衬底2100由Si制成，并且通过物理汽相沉积将Ni薄膜2101沉积到Si衬底2100上。在Ni之前沉积Cr薄层(未示出)，以提高Ni 2101对Si衬底2100的粘附。然后将光致抗蚀剂2102旋涂到Ni 2101上，继而将Cr 2103沉积到光致抗蚀剂2102上。

如图21B所示，将不相溶聚合物混合溶液以一定角速度旋涂到Cr层2103上，以获得希望的相分离形态，其包括PS相2110和其余相2111。

如图21C所示，继而利用诸如环己胺(cyclohexane)的溶剂选择性去除PS相2110，使得其余相位2111，即PMMA保留在Cr 2103上。然后利用Cr刻蚀溶液湿法刻蚀Cr层2103，以获得如图21C所示的层序列。

如图21D所示，继而使暴露的光致抗蚀剂2102暴露于UV，并且显影，由此显露该Ni薄膜2101。可选的是，能够利用各向异性O₂等离子刻蚀去除该暴露的光致抗蚀剂2102。

如图21E所示，继而将Ni刻蚀溶液用于刻蚀Ni薄膜2101。

如图21F所示，去除光致抗蚀剂2102(连同设置在光致抗蚀剂上的结构一起)，以最终生成Ni的无序图案2120。

以下，参照图22A到图22F描述在根据本发明又一实施例的用于制造识别标记的方法过程中的视图。

图22A到图22F表示了通过电镀Ni在衬底上形成无序图案的过程。

在本实施例中，如图22A所示，衬底2200为硅，其具有通过物理汽相沉积沉积到Si 2200上的Au薄膜2201。在Au2201之前，沉积Cr薄层(未示出)，以改善Au 2201对Si衬底2200的粘附。然后将光致抗蚀剂2202旋涂到Au 2201上，并且将Cr层2203沉积到光致抗蚀剂2202上。

如图22B所示，将不相溶聚合物混合溶液以一定角速度旋涂到Cr层2203上，以获得希望的相分离形态，其包括PS相2210和其余的相2211。

如图22C所示，利用诸如环己胺的溶剂选择性地去除PS相2210，使得PMMA构成的其余相位2211保留在Cr 2203上。然后利用Cr刻蚀溶液刻蚀该Cr层2203。

如图22D所示，使暴露的光致抗蚀剂2202暴露于UV，并且显影，从而暴露出Au薄膜2201。可选的是，能够利用各向异性O₂等离子刻蚀去除暴露的光致抗蚀剂2202。

如图22E所示，继而将Ni结构2220电沉积到Au 2201上，直到达到希望的厚度为止。

然后，参见图22F，去除光致抗蚀剂2202(连同设置在光致抗蚀剂上的结构一起)，以最终产生Ni的无序图案2230。

以下，参照图23A到23D描述在根据本发明又一实施例的用于制造识别标记的方法过程中的视图。

图23A到图23D表示了通过无电镀沉积Ni在衬底上形成无序图案的示例性过程。

根据本实施例，如图23A所示，使用了Si衬底2300。将不相溶聚合物混合溶液以一定角速度旋涂到Si 2300上，以获得希望的相分离形态，其包含PS相2309和其余相2310。

如图23B所示，利用诸如环己胺的溶剂选择性地去除PS相2309，使得PMMA 2310保留在Si衬底2300上。继而物理汽相沉积薄Cr粘附层2311，随后沉积薄钯层(未示出)。

接着，参见图23C，通过在丙酮中溶解PMMA 2310来剥离设置在剩余相2310顶上的部分Pd-Cr膜2311。

如图23D所示，继而通过将覆盖有Pd-Cr膜2311剩余部分的Si衬底2300浸没在非电解镀溶液的加热池中，来沉积Ni 2320。

图24和图25表示了根据本发明第七实施例的方法制造的识别标记的原子力显微镜图像。

在涉及使用相分离聚合物生成无序层的以上实施例中，能过进行许多变形。作为硅的替代物，该衬底可以由任意其它的固体材料构成。实质上，示例性衬底是聚合物片、陶瓷、玻璃、纸、木材、皮革、纺织品或者金属衬底。衬底的选择可能受到该标记的工作环境的影响，并且类似的考虑也适用于针对以上其它情况的讨论。

在以上情况中，该覆盖膜为Ni(具有适当的中间粘附层或者导电层)。其可以是如前面实施例所述的任意其它的磁性材料(例如Fe、Cr)，或者如果优选不探测磁场，则可以是其它的材料(例如，如在其它实施例中强调的，如果探测电特性，则可以使用Cu或者Au)。还可以将相分离技术与颗粒组合，使得一个聚合物相预先装满了精细的颗粒(理想情况下是在100微米直径以下，但是优选1微米直径)。这些颗粒将保持在所述相内，并且在表面张力作用下朝混合时在各相之间生成的无序边界移动。因此，实现了颗粒的无序排列，能够如前面实施例所述那样探测该排列(例如，在使用磁性或者可磁化的颗粒诸如Ni的情况下，利用磁性读取头进行探测)。

以上三个实例中已经描述了通过PVD、电镀或者非电解镀沉积的膜。然而，这还可以通过例如蒸镀、印刷或者旋涂金属复合前体或者包含胶或者悬浮液的金属来实现。由于这是将会限定轨道宽度的层，因此其优选具有小于100微米厚的膜，并且更优选大约1微米厚。

能够按照如前所述的辊到辊方法实现这个过程，并且可以将这个过程与已经论述过的许多其它实施例结合起来，例如在多层叠层中、作为所述物体本身的一部分等。

在所有以上实施例中，能够将该叠层加工成具有非常薄的载体层，使得从所述物体去除标记的步骤在一定程度上干扰或者影响了识别层，使得该签名不再与原始签名相关。这意味着试图去除标记以及将其放置在另一个(可能是伪造的)物体上将是不可能的。

一旦已经按照所述方式形成了该识别层，则能够切割一部分，使其在一个维度上非常薄。图26中表示了这样的实施例，其表示了具有下层104、上层105以及夹在下层104与上层105的识别层103的层序列。切割一小片层序列103、104、105并且将其粘附到物体2600(参见图26)。在这个方面，注意诸如金刚石刀具超薄切片法的适当技术能够切割几十纳米的超薄材料切片，本文中所述的标记的截面通常约100微米厚或更厚，并且因此最薄的维度仍然是包含识别特征的层的厚度(在某些实施例中，理想情况是在100微米以下)。

在以上实施例中，可以通过改变识别层和相关轨道(较长的轨道通常在给定长度标度上包含更多的信息)的尺寸、无序的尺寸(较小标度的无序意味着在给定长度范围上存在更多信息)以及该无序的复杂性(颗粒尺寸变化、孔形状变化和其它自由度)来设定安全级别。

这意味着，在以上实施例中，为了简化，通过暴露识别层的最薄维度生成的轨道垂直于所考虑的层的平面。然而，以一定角度切割和/或抛光该截面是可能的，这是因为仍然能够实现希望的窄宽度轨道。这仅在非常小的角度时不会实现，并且因此与所述层平面的夹角至少大于10度是有效的，但是80-90度的夹角是优选的。图27中表示了这种情况，其表示出利用不同夹角(由切割线2702、2703指出)切割层序列103、104、105的切片2701、2702。

在以上实施例中，也公开了将信息设置在轨道内(设置在整个轨道或者其中的指定一小部分中，或者使得该轨道为具有记录信息的条带的一个小的指定部分)。这是通过将无序的不同长度标度视为信息，从而调制长度标度之一，使得可以存储例如信息数据位来实现的。这类似于条形码、磁带中的畴或者二进制数码系统。图28表示了这种实施例，其中间歇地物理沉积磁性颗粒畴2810，从而对应于希望永久存储的信息数据位(例如识别产品系列的条形码)。在表示磁性颗粒元2800的更精细的标度下，前面讨论的识别层是部分这种调制结构内的一个或多个部分的细节。

根据本发明的另一个方法类似于以上方法，但是不是通过调制物理结构设置信息，提供了扩展的连续识别层103，其中在一个长度标度上将磁性取向写为“开”(“开”部分2900)和“关”(“关”部分2901)，但是该颗粒的具体结构起到指纹的作用。如果颗粒密度高，使得在较大长度标度上利用具有较低分辨率的探测头探测到的的信息数据位探测到很少的噪声，则这个方法就特别有效。图29表示了本发明的实施例，其中实现了这种概念。

尽管以上表示了根据颗粒和磁性材料来存储信息，但其还适用于其它实施例，例如调制颗粒的光学活性/反射率，以提供其中具有更精细的指纹结构的光学条形码。

参照图30A，描述了根据本发明的读取设备3000。该读取设备包括例如常规信用卡读取器中的插槽3010。此外，该读取器适于具有位于插槽3010底部的读取头3004。该读取元件(传感器)3012或者多个读取元件(例如注意在磁性信号的情况下，该“读取元件”可以是标准的电感、各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)读取元件或者它们可以基于诸如磁光读取方法的其它概念)设置在读取头3004中，从而包围该轨道的宽度。如图30A所示，该读取元件能够设置为基本上垂直于将要插入插槽3010中的物体的运动。相应地，一旦诸如信用卡900的包含识别层103的物体移动通过该插槽3010，则读取头3004中的读取元件3012读取该指纹，该识别层具有从识别层103的最薄维度暴露的用于读取识别特征轨道。继而可以利用读取设备3000进一步处理该指纹，从而获得签名。注意，该读取设备可以进一步包括用于当所述标记或轨道通过该读取设备时监测标记或轨道的位置的传感器-例如光学运动探测器适用于此目的。

如果提供，该读取设备3000可以进一步包括适当的处理装置(未示出)，以将来自读取元件读取的指纹的签名与预先存储的基准签名进行比较，如果从该信用卡物体读取的签名与预先存储的基准签名相差小于预定阈值，则将该信用卡3000识别为真实的。如果预先存储的签名设置在远程数据存储介质(相对于该读取设备而言)中，则该读取设备通常适于从远程数据存储介质接收该预先存储的基准签名。然而，更通常的是，该读取设备适于将读取的签名或指纹发送到远程数据存储介质，在该介质中将其与存储的签名进行比较。继而如果发现匹配，则发送详细消息(例如返回到读取设备)，从而识别和/或验证了该标记或物体。或者，如果将预先存储的基准签名存储在物体或标记本身上，则该读取设备(也)适于从该物体或标记3005接收或读取该预先存储的基准签名。

图30A和图30B表示了在实际情况中并且在实验测试中读取了超过一百次的具有标记的物体的两个实例。图30A表示了信用卡尺寸的层压塑料卡形式的具有标记的身份证，其中该标记包括散布在叠置在一起的两片塑料之中的磁性颗粒，将其切割为2cm×1cm的尺寸，并且在层压之前将其插到塑料身份证的层之间。图30B所示的皮革样本包括两片皮夹皮革，其具有插在这两片皮夹皮革之间并且胶粘在一起的类似标记(具有磁性颗粒的塑料片)。该皮革标签(样本)也是大约具有信用卡的尺寸，并且保持力学弹性。利用图30A照片中所示的插槽读取器已经重复并可靠地读取了这两个样本。这两个实例表示了特别是对于识别特征的磁性或电学读取而言，用于读取识别特征的轨道不必为了读取而可视地暴露暴露出来，而是能够嵌入物体内或者被保护层覆盖。

图31表示了根据本发明实施例的一层标记的形成。此处，将磁性或可磁化的颗粒3101与无磁性基体材料3102混合(该基体材料可以是但不限于聚合物或金属)。该混合物从漏斗3103沿管子3104流下，并且利用挤压/滚动机构3105挤压和/或滚动该混合物。图31中还表示了所生成的标记的等角投影图。在这种情况下，该识别层130(具有维度a、b、c)足够牢固，从而不需要在顶表面或底表面上的支撑层。该轨道110是该标记的一个或多个最薄边缘，并且具有宽度“a”。和使用两个或多个层的标记中一样，位于轨道表面处或接近该表面的磁性或可磁化的颗粒对利用沿着轨道移动的读取设备读取的磁性指纹有所贡献。

图32表示了根据本发明另一实施例的三层标记的横截面。该轨道110是由识别层130的暴露的最薄维度形成的。在这种情况下，包含轨道110的标记表面为非对称的薄的v形表面。此外，顶支撑层105和底支撑层104不具有相同厚度。然而，目前清楚了具有适当形状导轨的读取设备能够可靠地从轨道读取指纹。此外，清楚了只要能够制造出适当形状的读取设备使得读取元件能够沿着暴露本发明标记或物体的识别层的轨道移动，则该轨道可以包含在实际上具有任意形状的标记表面中。