Система и способ для идентификации и аутентификации метки

Система и способ для идентификации и аутентификации метки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе и способу для идентификации и аутентификации метки, нанесенной на различные предметы, в качестве идентификации и аутентификации.

Уровень техники

Точная идентификация продуктов, их отслеживание и аутентификация уже применяется и используется во многих областях промышленности и непрерывно развивается и улучшается. Нанесение меток на продукты с целью идентификации, аутентификации и отслеживания все чаще применяется во многих областях промышленности. Метки для защиты различной степени сложности существуют и применяются на предметах и продуктах, что позволяет ответить на вопрос, является ли данный продукт подлинным или поддельным.

Действительно, подделка представляет собой проблему всемирного масштаба, которая приводит к огромным экономическим потерям и отрицательно влияет на потребителей и производителей. Для противодействия этой проблеме, постоянно разрабатывается технология борьбы с подделками, включающая в себя новые защитные метки и адаптированные считыватели. Такие защитные метки могут иметь, как пространственные, так и спектральные компоненты кодирования.

В WO 2010012046, в общем, описан носитель кода, имеющий флуоресцентные метки. В нем упомянут считыватель, разработанный для считывания носителя флуоресцентного кода, в котором записанная информация кодирована в визуальных элементах кодированной визуальной маркировки. Это устройство считывателя может включать в себя комбинацию двух устройств считывания, одно, которое считывает флуоресцентные свойства флуоресцентного материала в кодированной флуоресцентной маркировке, и другое, которое считывает визуальные элементы кодированной флуоресцентной маркировки. В этом документе флуоресцентный сигнал вначале считывают и декодируют, и после этого декодируют свойства визуальной формы.

В US 7441704 описаны система и способ для идентификации пространственного кода, имеющего одномерную или многомерную структуру, нанесенную на объект, где пространственный код включает в себя множество защитных меток или композиций, имеющих одну или больше спектральных характеристик с характерной эмиссией. В системе используется лучевой источник для освещения кода, спектрометр для анализа его характеристики и камера для идентификации кода. Она также содержит расщепитель луча для расщепления излучаемого света от кода, одновременного подаваемого на детектор изображений и на оптический спектрометр, что позволяет одновременно получать информацию/данные.

В US 7938331 описан считыватель для аутентификации метки/маркировки/кода (символа автоматической идентификации например, штрих-кода), нанесенного на предмет и имеющего специфические характеристики спектральной эмиссии. Специфическая спектральная характеристика метки/кода нанесена, кроме того, повсеместно на предмет. Если обе спектральные характеристики будут распознаны, и они будут соответствовать друг другу, удостоверение продукта выполняется без доступа к внешней базе данных. В системе используется освещающий свет для возбуждения флуоресцентной метки, спектрометр, для анализа его характеристики, и камера, для идентификации кода.

Во всех описанных выше системах используются спектральные свойства метки, имеющие структуру носителя кода. Использование спектрометра в дополнение к камере обеспечивает наивысшую степень точности и, таким образом, гарантирует самый высокий уровень защиты. Однако даже если в определенных системах используются такие два детектора, они не обеспечивают возможность полностью независимой установки и параметров их получения, таких как время интеграции и интенсивность возбуждающего света. Кроме того, ни один из упомянутых выше способов не использует полностью преимущества из информации, доступной в изображениях камер, поскольку они не анализируют их спектральные характеристики перед анализом информации, записанной спектрометром.

Поэтому желательно обеспечить дополнительные системы и способы для идентификации и аутентификации защитных кодов/меток, которые имеют уникальные пространственные и спектральные свойства, используя оптимизированное средство идентификации и аутентификации, такое средство обеспечивает возможность быстрой и надежной обработки при аутентификации.

Сущность изобретения

Здесь раскрыта система для идентификации и аутентификация метки, нанесенной на объект, в которой метка определена, по меньшей мере, одной люминесцентной пространственной структурой и одной спектральной характеристикой оптически активных наночастиц, а именно, люминесцентных наночастиц, содержащихся в упомянутой метке и определяющих упомянутую пространственную структуру. Система содержит:

модуль считывания для получения информации метки, упомянутый модуль считывания, содержащий: модуль освещения, содержащий источник света, возбуждаемый в импульсном режиме, упомянутый источник света выполнен с возможностью освежения метки светом возбуждения, таким образом, чтобы возбудить люминесцентные частицы метки, в результате чего, происходит эмиссия меткой люминесцентной пространственной структуры; модуль формирования изображения выполнен с возможностью записи изображения упомянутой пространственной структуры; спектральный модуль выполнен с возможностью записи спектра упомянутой спектральной характеристики; модуль управления временными характеристиками выполнен с возможностью синхронизации действий других модулей в режиме считывания; и

модуль обработки, сообщающийся одновременно с модулем считывания и с базой данных, содержащей пространственные структуры и спектральные характеристики заданных меток, упомянутый модуль обработки, содержащий: модуль декодирования, выполненный с возможностью декодирования изображения, записанного модулем формирования изображения, предоставления серийного номера, соответствующего упомянутому изображению, и сравнения упомянутого серийного номера с соответствующими серийными номерами заданных меток для идентификации метки; модуль удостоверения, выполненный с возможностью сравнения спектра, записанного спектральным модулем, со спектрами заданных меток для аутентификации метки, и модуль считывания для раскрытия информации о метке после аутентификации.

Модуль формирования изображения и спектральный модуль, предпочтительно, могут записывать свои соответствующие сигналы последовательно, получение ими сигналов синхронизируется с разными световыми импульсами возбуждения.

В варианте осуществления используются первый и второй импульсы света возбуждении.

В варианте осуществления получение сигналов модулем формирования изображения синхронизировано с первым импульсом возбуждения света, и получение сигнала вторым спектральным модулем синхронизировано со вторым импульсом.

В одном варианте осуществления модуль формирования изображения записывает сигнальное изображение и фоновое изображение, и спектральный модуль записывает сигнальный спектр и фоновый спектр.

В одном варианте осуществления модуль декодирования выполняет идентификацию метки, используя изображение, получаемое в результате вычитания фонового изображения, из сигнального изображения, и спектральный модуль выполняет удостоверение метки, используя спектр, получаемый в результате вычитания фонового спектра из сигнального спектра.

В варианте осуществления система дополнительно содержит модуль глобального позиционирования и модуль определения местоположения.

Также здесь раскрыт способ для идентификации и аутентификации метки, нанесенной на объект, в котором метка определена по меньшей мере одной люминесцентной пространственной структурой и одной спектральной характеристикой люминесцентных частиц, содержащихся в упомянутой метке, и определяющей упомянутую пространственную структуру, содержащий следующие этапы: освещают метку светом возбуждения, излучаемым источником света, возбуждаемым в импульсном режиме для возбуждения люминесцентных частиц метки, в результате чего, происходит эмиссия люминесцентной пространственной структуры из метки; записывают с помощью модуля формирования изображения изображение упомянутой пространственной структуры; записывают с помощью спектрального модуля спектр упомянутой спектральной характеристики; декодируют, используя модуль декодирования, упомянутое изображение для идентификации метки; и удостоверяют с помощью модуля удостоверения упомянутый спектр для аутентификации метки.

Модуль формирования изображения и спектральный модуль, предпочтительно, могут последовательно записывать свои соответствующие сигналы, получение их сигналов синхронизировано с разными импульсами света возбуждения.

В варианте осуществления используются первый и второй импульсы света возбуждении.

В варианте осуществления получение сигналов модулем формирования изображения синхронизировано с первым импульсом света возбуждения, и получение сигнала спектральным модулем синхронизировано со вторым импульсом света возбуждения.

В варианте осуществления модуль формирования изображения записывает сигнальное изображение и фоновое изображение, и спектральный модуль записывает сигнальный спектр и фоновый спектр.

В варианте осуществления модуль декодирования выполняет идентификацию метки, используя изображение, получаемое в результате вычитания фонового изображения из сигнального изображения, и спектральный модуль выполняет удостоверение метки, используя спектр, получаемый в результате вычитания фонового спектра из сигнального спектра.

В одном варианте осуществления способ дополнительно содержит этап определения точного положения метки.

Также здесь раскрыт способ для идентификации и аутентификация метки, нанесенной на объект, в котором метка определена по меньшей мере одной люминесцентной пространственной структурой и одной спектральной характеристикой люминесцентных частиц, содержащихся в упомянутой метке и определяющих упомянутую пространственную структуру, содержащий следующие этапы: освещают метку светом возбуждения, излучаемым источником света, возбуждаемым в импульсном режиме для возбуждения частиц метки, в результате чего происходит эмиссия люминесцентной пространственной структуры из метки; записывают с помощью модуля формирования изображения сигнальное изображение и фоновое изображение упомянутой пространственной структуры; вычитают фоновое изображение из сигнального изображения для определения изображения упомянутой пространственной структуры; записывают с помощью спектрального модуля сигнальный спектр и фоновый спектр упомянутой спектральной характеристики; вычитают фоновый спектр из сигнального спектра для определения спектра упомянутой спектральной характеристики; декодируют с помощью модуля декодирования упомянутые изображения для идентификации метки, и удостоверяют, используя модуль удостоверения, упомянутое изображение и спектр путем разложения упомянутого изображения на разные цветовые компоненты и сравнения отношения интенсивности между упомянутыми цветовыми компонентами с информацией, содержащейся в базе данных, и сравнивают упомянутый спектр для сигнального спектра со спектрами, содержащимися в базе данных.

В варианте осуществления модуль декодирования выполняет этап предварительного удостоверения, состоящий в проверке присутствия пространственной структуры в изображении, получаемом в результате вычитания фонового изображения из сигнального изображения.

В одном варианте осуществления модуль удостоверения выполняет первый уровень удостоверения, используя информацию, записанную модулем формирования изображения, путем разложения изображения метки на три цветовых компонента и анализа их отношений.

В варианте осуществления модуль удостоверения выполняет второй и третий уровни удостоверения, используя информацию, записанную спектральным модулем, путем анализа пиковых интенсивностей на некоторых длинах волн и отношений между этими значениями.

В одном варианте осуществления модуль удостоверения выполняет дополнительный этап расчета времени существования флуоресценции для люминесцентных частиц.

Также здесь раскрыта метка, содержащая множество точек люминесцентного материала, определяющих код, содержащий множество значений, больших, чем двоичные значения, путем использования различных типов люминесцентных материалов, излучающих разные спектры. Метка, нанесенная на объект, определена по меньшей мере одной люминесцентной пространственной структурой и одной спектральной характеристикой люминесцентных частиц, содержащихся в упомянутой метке и определяющих упомянутую пространственную структуру, при этом метка содержит множество точек. Каждая точка содержит один или больше люминесцентных материалов, в которых одна или больше точек содержит по меньшей мере один люминесцентный материал, отличающийся от по меньшей мере одного люминесцентного материала в одной или больше других точках, разные люминесцентные материалы излучают различные спектры таким образом, что метка определяет код, содержащий множество значений, больших, чем двоичные значения.

Дополнительные предпочтительные аспекты и свойства изобретения будут понятны из подробного описания изобретения и чертежей.

Краткое описание чертежей

Особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны в отношении следующего подробного описания, формулы изобретения и чертежей, на которых:

на фиг. 1 иллюстрируются метка и модуль считывания системы, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 иллюстрируется пример объекта, помеченного несколькими типами люминесцентных частиц, внедренных в объект, в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

на фиг. 3 иллюстрируются примеры пространственных структур меток, которые могут быть считаны с помощью системы, в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

на фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая систему, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 5 представлена временная диаграмма, поясняющая структуру синхронизации модуля считывания, используемого в системе, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 6 представлена блок-схема последовательности операций примерного способа, выполняемого системой по фиг. 1;

на фиг. 7 представлена блок-схема, иллюстрирующая систему, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 8 показан график, иллюстрирующий пример спектра метки, полученной модулем считывания системы после вычитания фонового изображения, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Подробное описание изобретения Изобретение относится к системе и способу, обеспечивающим возможность аутентификации, отслеживания и локализации помеченных продуктов с высоким уровнем защиты с любого расстояния. Система содержит модуль считывания, модуль обработки и базу данных, содержащую сохраненные идентичности меток. Идентичность метки определяется двумя различными характеристиками: люминесцентной пространственной структурой и уникальной оптической спектральной характеристикой. Метка содержит или формирует пространственную структуру и содержит люминесцентный материал в определенных флуоресцентных частицах. В результате детектирования этих двух характеристик с помощью модуля считывания информация обрабатывается, и идентичность метки удостоверяется в отношении информации, уже содержащейся в базе данных, что позволяет, таким образом, выполнять аутентификацию продукта. Эта общая процедура обеспечивает возможность идентификации и аутентификации продукта. Кроме того, система обеспечивает возможность выявлять точное положение метки, используя комбинацию оптических измерений и глобального позиционирования.

1. Определения

Представленные ниже термины имеют следующее значение, если только в описании не будет указано другое.

"Метка" представляет собой метку идентичности, имеющую две отдельные характеристики: люминесцентная пространственная структура и уникальная оптическая спектральная характеристика. Метка может быть закреплена на различных продуктах и предметах, которые должны быть аутентифицированы. Продукты, на которых нанесена метка, называются "помеченными" или "маркированными" продуктами.

"Пространственная структура" или "люминесцентная пространственная структура" представляет собой специфичную, одно- или двух- или трехмерную структуру, которая может быть идентифицирована и может быть сопоставлена с уникальным серийным номером. Структура может принимать любую форму и/или может формировать одно-, двух- или трехмерный код. Например, она может содержать множество уровней, представляющих трехмерную пространственную протяженность.

"Спектральная характеристика" относится к распределению люминесцентного света, излучаемого меткой вдоль оси длины волны. Она может быть измерена с помощью различных инструментов, таких как, например, спектрометр или цифровая камера. При измерении с помощью спектрометра, эта характеристика называется спектром или спектрами. Если она записана цветной камерой, полученный в результате цвет изображения будет определен упомянутой спектральной характеристикой.

"Частицы" представляют собой металлические кристаллы или порошки с диаметром, обычно в пределах микрометрового, субмикрометрового или нанометрового диапазона. При освещении светом возбуждения в диапазоне длин волн от 800 до 2000 нм (обычно 980 нм) такие частицы излучают свет со специфичной спектральной характеристикой в диапазоне от 450 до 900 нм. Каждый тип частиц характеризуется специфичной и уникальной спектральной характеристикой, в зависимости от ряда параметров, таких как его химический состав, размер или форма. Смесь нескольких типов частиц будет иметь уникальную спектральную характеристику, в зависимости от концентрации каждого типа частиц, содержащихся в смешанном растворе/порошке.

"Люминесцентный материал" представляет собой материал, который выполняет преобразование вверх или преобразование вниз света возбуждения, такой как люминесцентные частицы, внедренные или удерживаемые вместе в материале связующего или в материале матрицы, например, в эпоксидном или другом полимерном материале.

"Свет возбуждения" представляет собой электромагнитную энергию на первой заданной длине волны или в заданном диапазоне длин волн, который может быть преобразован с повышением, соответственно, преобразован с понижением люминесцентным материалом для получения света на второй заданной длине волны или в заданном диапазоне длин волн, в результате чего свет возбуждения может находиться за пределами зоны видимого диапазона, например, может представлять собой инфракрасный или ультрафиолетовый свет, и получаемый свет находится диапазоне, видимом для глаза человека.

"Идентификация", "идентифицировать", как используются здесь, относятся к этапу декодирования первой характеристики метки, в частности, пространственной структуры, на основе соответствия данным, хранящимся в базе данных. Каждая пространственная структура относится к одному серийному номеру.

"Декодирование" означает считывание серийного номера, кодированного в пространственную структуру, и проверку его целостности. Такая обработка уникально основана на характеристике пространственной структуры метки. Успешное декодирование метки обеспечивает возможность ее "идентификации".

"Аутентификация", "аутентифицировать", используемые здесь, относятся к этапу удостоверения второй характеристики метки, в частности, спектральной характеристики. Этот этап выполняется после этапа идентификации и, таким образом, доказывает, что продукт является подлинным.

"Удостоверение", "удостоверять" означает анализ спектральной характеристики метки, например, через информацию, записанную как цветной камерой, так и спектрометром. Эта обработка выполняется после обработки декодирования. Успешное удостоверение метки обеспечивает ее "аутентификацию".

2. Метка

В этом разделе описана метка, которая может быть идентифицирована и аутентифицирована в системе, в соответствии с изобретением. Идентификация метки определена двумя различными характеристиками: люминесцентной пространственной структурой и уникальной спектральной характеристикой, специфичными для люминесцентных частиц, содержащихся в пространственной структуре. Метка содержит или формирует пространственную структуру, представляющую некоторый тип информационного кода. Она содержит люминесцентный материал. Как показано на фигуре 1, когда ее возбуждают инфракрасным (IR) светом (800-2000 нм, обычно 980 нм), излучаемым модулем 114 освещения, люминесцентная структура, присутствующая в метке 101, излучает свет с более короткими длинами волн (450-900 нм). Это, так называемое, оптическое преобразование вверх представляет собой антистоксову флуоресцентную обработку и приводит к специфичной спектральной характеристике для излучаемого света. Свет возбуждения также может находиться в ультрафиолетовом диапазоне (280-400 нм, обычно 375 нм), в результате чего, происходит эмиссия видимого света люминесцентными частицами, благодаря эффекту преобразования вниз. Излучаемый свет собирается инструментом считывателя, содержащим модуль 110 считывания системы 100, по двум различным каналам: модулем 111 формирования изображения и спектральным модулем 112. Модуль 111 формирования изображения записывает изображение (например, 102) люминесцентной пространственной структуры, когда прикладывают свет возбуждения, в то время как спектральный модуль 111 записывает его подробное спектральное распределение, то есть, спектр (например, 103). Идентичность метки состоит, как из пространственной структуры, так и из спектральной характеристики люминесцентных частиц, внедренных в люминесцентный материал.

Пространственная структура представляет собой одно- или многомерную структуру, формируемые в результате характеристичного распределения люминесцентного материала в метке. Оно возникает вследствие того, что люминесцентный свет излучается только в заданных областях метки 101, содержащих люминесцентные частицы, в то время как другие области метки остаются неактивными. Для формирования метки, частицы могут быть внедрены в принимающий материал (такой как полимер) перед его нанесением на другой материал. Метка может быть непосредственно сформирована на маркированном продукте или может формировать готовый узел, который затем закрепляют или соединяют с маркированным продуктом. Она может быть создана на (или может быть закреплена на) любом типе материала.

Когда пространственная структура состоит из периодически повторяющихся структур, большое количество кодов формируется путем изменения контраста каждой индивидуальной структуры. Матричный код данных, составленный из квадратных структур, представляет собой типичный двумерный пример таких структур.

Неорганические частицы (например, фториды, легированные лантаноидами), используемые в материале, формирующем метки, подают в форме порошка, и для изготовления меток, они могут быть смешаны с полимером (например, эпоксидной смолой) в жидкой фазе. Люминесцентный материал, таким образом, может содержать люминесцентные частицы, внедренные в полимерный материал, который может быть легко напечатан или по-другому нанесен на изделие, которое должно быть помечено (маркировано). Материал, формирующий метку, может, однако, быть изготовлен другими путями и используя другие известные материалы, если только материал метки проявляет свои люминесцентные свойства при возбуждении выбранным светом возбуждения, как описано выше. Люминесцентные частицы могут, например, быть непосредственно закреплены на поверхности маркированного продукта, используя его поверхность в качестве принимающей матрицы.

Метки могут быть внедрены в изделия, содержащие несколько типов материалов, таких как кожа, стекло, металл, пластик или дерево. В варианте осуществления пространственная структура может быть сформирована путем нанесения люминесцентного материала в виде множества дискретных точек или дискретных островков. Дискретные точки или островки в их самой простой форме могут иметь основную форму, которая, по существу, является круглой, однако, они могут иметь различные другие основные формы, такие как эллиптические, квадратные, прямоугольные, многоугольные, треугольные или любую другую правильную или неправильную форму. Дискретные точки или островки люминесцентного материала с разными основными формами могут быть скомбинированы в виде меток.

В варианте осуществления последовательность отверстий или выемок, описывающих пространственную структуру, формируют на объекте, для маркировки. Отверстие или выемка могут формировать или могут охватывать основную форму упомянутой выше точки или островка. Отверстия или выемки, формирующие пространственную структуру, могут быть сформированы непосредственно на объекте, используя любую технологию гравировки, такую как лазер, вытравливание, механическая штамповка или микромеханическая обработка. Затем люминесцентный материал наносят на несколько из этих выемок для определения специфичного пространственного кода, идентифицирующего объект.

В варианте осуществления в изделии, которое должно быть помечено, может быть предусмотрен стандартный набор выемок или отверстий в структуре, которые являются общими для стандартного набора на других изделиях, однако, люминесцентный материал может быть нанесен только в поднаборе стандартного набора, или в любой комбинации выемок меньшей, чем полный набор выемок, для формирования различных пространственных структур. Это позволяет уменьшить затраты на производство, связанные с формированием выемок или отверстий на поверхности изделия, которое должно быть помечено, что позволяет легко конфигурировать печать или нанесение люминесцентного материала в различных конкретных положениях.

После этого, защитный слой, например, из полимерного материала, может быть нанесен поверх люминесцентного материала. Оставшиеся отверстия или выемки, которые не содержат люминесцентные частицы, также могут быть заполнены этим материалом защитного слоя. Материал защитного слоя может быть разных типов при условии, что он не является непрозрачным в диапазоне длин волн света возбуждения и света, излучаемого люминесцентными материалами, предпочтительные материалы включают в себя полимерные материалы.

На фиг. 2 показан пример предмета, непосредственно маркированного с использованием предложенных технологий, где люминесцентный материал непосредственно внедрен в отверстия, сформированные в предмете. Первое отверстие заполнено первым типом люминесцентного материала 104 (частицы, внедренные в принимающую матрицу) и покрыто защитным слоем 105. Второе отверстие заполнено другим типом люминесцентного материала 106 и покрыто защитным слоем 105, в то время как третье отверстие представляет пример возможности заполнения отверстия двумя разными типами люминесцентных материалов (104 и 106), расположенных слоями, покрытых защитным слоем 105. Четвертое отверстие заполнено третьим типом люминесцентного материала 107, в то время как пятое отверстие заполнено только защитным слоем 105 и не содержит люминесцентных частиц.

Как представлено на фиг. 3, разные конструкции кода представлены разными пространственными структурами дискретных точек, имеющих круглые основные формы, например, имеющие диаметр в диапазоне 20-300 мкм и общую площадь приблизительно 1-40 мм². Точки могут быть расположены пространственно для формирования разных форм и размеров меток в зависимости от варианта применения. В этом примере точки люминесцентного материала образуют двоичный код, интерпретируемый системой считывания. Точки в метке, таким образом, определяют конкретную структуру, которая может формировать уникальный код.

Код может содержать множество значений, больших, чем двоичные значения. В результате использования различных люминесцентных материалов, излучающих разные спектры для формирования разных точек, каждая точка может представлять больше чем два возможных значения, количество значений зависит от количества различных представленных идентифицируемых спектров. Различные люминесцентные материалы могут быть получены, используя разные люминесцентные частицы, или путем разного смешения разных люминесцентных частиц. Плотность люминесцентных частиц в люминесцентном материале также может изменяться для изменения интенсивности считывания, которая может предоставлять дополнительные значения для кода.

3. Система и способ

В данном разделе описана система 100, выполненная с возможностью идентификации, аутентификации и локализации метки. Идентификация и аутентификация достигаются путем декодирования пространственной структуры и удостоверения спектральной характеристики, содержащейся в метке. Локализация инструмента считывателя выполняется путем использования глобальной навигационной системы. В комбинации с оптической локализацией, обеспечиваемой системой, точное положение метки идентифицируют и записывают в базу 130 данных.

Система 100 содержит модуль 110 считывания, сообщающийся с модулем 120 обработки, который, в свою очередь, сообщается с базой 130 данных во время обработки декодирования и удостоверения, а также во время считывания. На фиг. 4 раскрыта блок-схема всей системы и взаимодействия между разными модулями.

Система 100, предпочтительно, построена, как часть портативного устройства. Однако, для вариантов применения, когда удобно сканировать метки в фиксированных положениях, система может быть разработана и может работать, как фиксированный модуль. Инструмент считывателя предоставляет интерфейс пользователя, который позволяет пользователю управлять и связываться с системой 100. Инструмент считывателя управляется программным обеспечением, которое встроено в устройство обработки, такое как компьютер.

Модуль 110 считывания, может содержать следующие модули:

Модуль 114 освещения, который обеспечивает однородное освещение метки от по меньшей мере одного источника света на длине волны, соответствующей длине волны возбуждения люминесцентных частиц, содержащихся в метке, обычно в инфракрасном спектре при использовании эффекта преобразования «вверх». Такой источник света возбуждается в импульсном режиме, который инициируется модулем 115 управления временными характеристика. Для формирования структуры освещения выход источника света перенаправляют в направлении метки через оптическую систему (содержащую такие элементы, как линзы, зеркала и оптические волокна). Из соображений безопасности индикатор освещения может предпочтительно быть размещен снаружи на инструменте считывателя, с тем чтобы обозначать для пользователя, излучает ли свет источник света или нет. Таким индикатором освещения можно управлять с помощью модуля 115 управления временными характеристиками. В другом варианте осуществления модуль 114 освещения содержит по меньшей мере один дополнительный источник света на любой длине волны для детектирования других оптических эффектов, чем преобразование с повышением, которое может быть сгенерировано меткой.

Модуль 111 формирования изображения затем собирает изображение, излучаемое меткой 101, используя по меньшей мере один датчик, такой как цветная микросхема CMOS или CCD. В этом модуле оптический фильтр отбрасывает оставшийся свет возбуждения. Датчик получает и передает данные в модуль 121 обработки. Изображения соответствуют визуальным представлениям пространственной структуры.

Модуль 111 формирования изображения может записывать изображения, в то время как свет возбуждения включают или выключают. Изображение, записываемое, когда свет возбуждения включен, соответствует "сигнальному" изображению, тогда как изображение, записываемое, когда свет возбуждения выключен, называется "фоновым" изображением. Фоновое изображение может быть записано перед или после записи сигнального изображения.

Спектральный модуль 112, который собирает люминесцентный свет, излучаемый меткой, и перенаправляет его в направлении спектрометра, например, используя оптическое волокно. Оптический фильтр отбрасывает оставшийся свет возбуждения. Спектрометр может быть выполнен на основе дифракционной решетки, объектива, формирующего изображение, и линейного массива CCD. В другом варианте осуществления в спектрометре используются другие оптические компоненты для записи спектра, такие как призма и/или детектор CMOS. Спектрометр записывает спектр и передает данные в модуль 121 обработки.

Спектральный модуль 112 может записывать спектр, в то время как свет возбуждения включен или выключен. Спектр, записываемый, когда свет возбуждения включен, соответствует "сигнальному" спектру, тогда как свет, записываемый в то время как свет возбуждения выключен, называется "фоновым" изображения. Фоновый спектр может быть записан перед или после записи сигнального спектра.

Поскольку метка может содержать разные типы люминесцентных частиц в разных местах расположения, спектральный модуль 112 может выполнять растровое сканирование малой области сбора света над меткой и получать каждый сигнал последовательно. Это обеспечивает возможность независимой аутентификации спектральной характеристики каждой точки (или островка). Такое сканирование малой области сбора во всем поле обзора может выполняться путем использования гальванических зеркал. Такая конфигурация также может потребовать использования нескольких импульсов света возбуждения и синхронного сканирования меньшей области возбуждения и области сбора.

Модуль 115 управления временными характеристиками управляет последовательностью обработки считывания. Этот модуль инициирует импульсы света модуля 114 освещения и синхронизирует получение данных модулем 111 формирования изображения и спектральным модулем 112. Каждый из этих двух модулей последовательно получает данные, синхронизированные с индивидуальными импульсами света. Обработка считывания может выполняться непрерывно, автоматически или может включаться вручную. В ручном режиме пользователь, управляющий системой, нажимает на физический инициатор, размещенный в инструменте считывателя, для обеспечения считывания. Во время его удержания, такой инициатор обеспечивает повторный вывод импульсов света так, как представлено на фиг. 5. На фиг. 5, сверху вниз, линии представляют (а) "инициатор" (система включена), (b) импульсы света модуля 114 освещения, (с) инициатор камеры модуля 111 формирования изображения и (d), инициатор спектрометра спектрального модуля 112. А1 и А2 представляют амплитуды импульсов света (оптическая мощность); t1 и t2, длительность импульса 1 и импульса 2, соответственно. Задержка 1-4 представляет время, через которое излучается инициирующий импульс на модуль формирования изображений и спектральный модуль для запуска получения сигнального изображения/спектра и фонового изображения/спектра на соответствующих инициирующих линиях (инициаторы камеры и спектрометра). Значения времени интегрирования камеры и спектрометра представлены, как Δt,c и Δt, s, соответственно. Время интегрирования представляет собой период, в течение которого датчик подвергается воздействию света. В этом примере линия разрешения позволяет генерировать один полный цикл двух импульсов с остановкой после первого импульса света второго цикла.

Модуль 115 управления временными характеристиками излучает 2 инициирующих события на каждую инициирующую линию. Первая линия (с), соединенная с камерой, обеспечивает инициирование в начале импульса 1 и после задержки 1, в то время как вторая линия (d), соединенная со спектрометром, обозначает начало импульса 2 и также окончание задержки 3. Каждый инициатор на линии камеры и линии спектрометра обеспечивает возмо