ES2344811T3 - Procedimiento para sistema para la lectura optica de informacion. - Google Patents
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Abstract
Sistema para la transmisión de datos que comprende al menos un soporte de información plano, que contiene de manera memorizada los datos en forma de hologramas de Fourier dispuestos a lo largo de una línea, y al menos un dispositivo lector que comprende una fuente de luz para la generación de un rayo de lectura, una óptica de Fourier y un fotodetector, caracterizado por un dispositivo de guiado que restringe el movimiento del soporte de información durante el paso manual a través del dispositivo lector en dos direcciones espaciales, mientras que el soporte de información se mueve manualmente durante la lectura del holograma de Fourier en la tercera dirección espacial, en relación al rayo de lectura y al fotodetector.
Description
Procedimiento para sistema para la lectura
óptica de información.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un dispositivo con el que puede leerse un soporte
de información en el que está memorizada información en forma de
estructuras de difracción. El soporte de información puede leerse
por paso manual por un dispositivo lector.
Las tarjetas de plástico son hoy en día
omnipresentes como soportes de información. Como consecuencia del
creciente tratamiento de datos mediante máquinas, una persona
dispone típicamente de una serie de tarjetas de plástico con las
que puede autentificarse. Como ejemplos se mencionan tarjetas de
empresa, tarjetas de seguros médicos, tarjetas de crédito, tarjetas
para cheques y tarjetas payback.
Está especialmente extendido el formato
ID-1 que se caracteriza en el estándar ISO/IEC 7810
("formato de tarjetas de crédito"). Tiene un tamaño manejable,
puede alojarse en el monedero. Hay muchos aparatos de lectura de
tarjetas que están adaptados a este formato.
En tarjetas de plástico puede depositarse
información que puede leerse mediante máquinas de formas diferentes.
Por ejemplo, ópticamente en forma de letras legibles ópticamente
(OCR = Optical Character Recognition, Reconocimiento óptico
de caracteres), códigos de barras o códigos matriciales,
magnéticamente en una banda magnética o electrónicamente en un
chip. No obstante, los métodos de almacenamiento mencionados sólo
permiten el almacenamiento de pocos bytes (OCR) a kilobytes
(chip). Las tarjetas ópticas de memoria alcanzan hoy la mayor
capacidad de memoria en tarjetas de plástico.
En los documentos WO8808120 (A1) y EP0231351
(A1) se describen tarjetas ópticas de memoria en las que se iluminan
datos de forma fotográfica en una lámina de halogenuro de plata que
está aplicada sobre las tarjetas de plástico. Los datos pueden
leerse y escribirse con un láser. En el documento WO8808120 (A1) se
describe un dispositivo con el que puede escribirse y leerse la
lámina. Los datos están presentes digitalmente en forma de puntos
de datos. Los puntos de datos presentan una reflectividad diferente
respecto al entorno y pueden leerse con la ayuda de un rayo de
láser y un fotodectector.
En la tarjeta descrita y en el lector de
tarjetas es desventajoso que la tarjeta deba posicionarse de forma
exacta respecto al rayo de lectura y al detector para poder leer los
datos. Para leer uno tras otros los puntos individuales de datos,
además, la tarjeta debe moverse en referencia al rayo de lectura y
al detector de forma que el rayo de lectura da exactamente con los
puntos de datos. Esto requiere un aparato complejo de lectura de
tarjetas con una elevada exactitud de posicionamiento. Además, la
densidad de datos sobre la tarjeta se limita a la medida de la
exactitud de posicionamiento durante la lectura. Si los puntos de
datos se sitúan más juntos que la exactitud de posicionamiento del
rayo de lectura, así no pueden detectarse los puntos de datos
individuales.
Con el uso de tarjetas con códigos de barras o
bandas magnéticas es posible arrastrar la tarjeta para la lectura a
través de un guiado de tarjetas. Los datos se leen durante el paso
manual. No es necesario un posicionamiento mediante máquinas de la
cabeza lectora en referencia a la tarjeta.
Un sistema semejante de paso de tarjetas para
tarjetas con bandas magnéticas se describe, por ejemplo, en el
documento US5128524 (A1). El documento EP 1 252 623 A describe un
dispositivo para la lectura de hologramas de Fourier memorizados en
una tarjeta, que adopta un posicionamiento de la tarjeta
relativamente a la óptica de lectura para la lectura de diferentes
hologramas y luego lee los hologramas en esta posición. El documento
US 6 328 209 B1 describe un procedimiento de lectura para una
tarjeta con un código de barras memorizado como holograma de
Fourier, una banda magnética y otro holograma como características
de identificación. El documento US 5 336 871 A describe un aparato
lector manual de paso para una tarjeta con código de barras
memorizado de forma holográfica.
La realización de un sistema manual de paso de
tarjetas para la lectura de datos que están memorizados en tarjetas
de plástico es posible en el caso de bandas magnéticas y códigos de
barras, ya que la densidad de datos (cantidad de bytes por unidad
de superficie) es tan pequeña que el posicionamiento del medio de
almacenamiento en referencia a la cabeza lectora es tolerante
respecto a los cambios que aparecen en el guiado manual de
tarjetas.
En las tarjetas ópticas de memoria descritas
arriba las estructuras de datos son más pequeñas. Un posicionamiento
manual de la tarjeta en referencia a la cabeza lectora no es
posible por ello en general.
Pero también sería deseable poder leer tarjetas
ópticas de memoria con una mayor capacidad de memoria que lo
habitual en tarjetas con bandas magnéticas o códigos de barras, con
la ayuda de un sistema de paso de tarjetas manejable
manualmente.
Ventajas del guiado manual de tarjetas son, por
un lado, el mayor confort del usuario ya que no debe soltar de la
mano la tarjeta, un aumento de la velocidad de todo el proceso de
lectura asociada con ello y, por otro lado, menores costes de
fabricación del aparato ya que puede prescindirse de un caro
posicionamiento mediante máquinas, así como también una mayor
robustez del aparato.
Existe por ello el objetivo de proporcionar una
tarjeta óptica de memoria que pueda leerse con la ayuda de un
sistema de paso de tarjetas manejable manualmente.
Se ha encontrado de forma sorprendente que este
objetivo se resuelve gracias a las tarjetas ópticas de memoria
descritas a continuación.
Las tarjetas ópticas de memoria pueden leerse en
particular durante el paso manual a través de un guiado de
tarjetas, aunque las estructuras que representan los datos en el
medio de almacenamiento son menores que la exactitud de
posicionamiento en el paso manual.
Además, las tarjetas ópticas de memoria
presentan una mayor capacidad de memoria que las tarjetas de
memoria conocidas del estado de la técnica.
Esto se consigue mediante soportes de
información, en particular tarjetas ópticas de memoria, en las que
están almacenados datos en forma de hologramas de Fourier.
En una forma de realización la información
(datos) a leer existe en forma de hologramas de Fourier sobre un
soporte de información plano, por ejemplo, una tarjeta de
plástico.
Como medio de almacenamiento para el holograma
entran en consideración todos los materiales habituales y conocidos
por el especialista, con los que puede generarse una superficie
plana. Ejemplos de ello son polímeros, metales, papeles, textiles,
lacas y loza entre otros, en los que las estructuras holográficas
están incorporadas mediante estampado, grabado por agua fuerte,
fotolitografia, granolitografía, abrasión o corte. También pueden
concebirse materiales compuestos que se forman por combinación de
los materiales arriba mencionados. Un ejemplo de ello son las
láminas poliméricas sobre las que se aplica una lámina metálica. En
el caso de materiales fotosensibles o materiales compuestos con
componentes fotosensibles, las estructuras holográficas pueden
incorporarse también con la luz (lámina de halogenuro de plata,
lámina de polímero fotodirigible, entre otros).
Como soporte de información plano se entiende un
soporte de información que presenta un radio de curvatura que es
esencialmente mayor que el soporte de información mismo. Un soporte
de información plano semejante es, por ejemplo, una tarjeta de
crédito que se ha doblado en el monedero de forma que presenta un
radio de curvatura de 3 m mientras que la tarjeta misma tiene sólo
aproximadamente 8 cm de largo y aproximadamente 5 cm de ancho.
El medio de almacenamiento para el holograma
puede ser en este caso tanto parte del soporte de información
mismo, como también sólo estar unido de forma fija con el soporte de
información.
Los hologramas pueden leerse en reflexión o
transmisión. Preferiblemente se leen en reflexión. Para ello es
necesaria una superficie que refleja la luz sobre la que se aplica
el holograma o en la que se incorpora el holograma.
El soporte de información debería ser
preferiblemente liso, es decir, la rugosidad debería ser menor que
las estructuras holográficas. La rugosidad puede determinarse, por
ejemplo, mediante procedimientos con vástago palpador (aparato de
medida: KLA Tencor Alpha Step 500; método de medida:
MM-40001). La rugosidad superficial se sitúa
preferiblemente por debajo de R_{a} = 10 micrómetros.
Los datos a memorizar de forma holográfica están
presentes preferiblemente como distribución bidimensional de
valores de luminosidad. Como ejemplo se menciona el Data Matrix Code
(código de matriz de datos) que está especificado en la norma
ISO/IEC 16022.
En la memorización de tales datos como
hologramas de Fourier se codifica la distribución espacial de
luminosidad del objeto en el holograma de Fourier en forma de
ángulos. Esto está representado esquemáticamente en la figura 1: al
irradiar el holograma de Fourier (2) con un rayo láser (7)
colimatado se difractan los rayos de luz en el holograma con
diferentes ángulos.
Los hologramas de Fourier se conocen y sus
propiedades se describen, por ejemplo, en P. Hariharan, Basics of
Holography (Bases de la holografía), Cambridge University Press,
2002, páginas 8 a 10.
Con la ayuda de una óptica de Fourier los
ángulos pueden reconducirse de nuevo en información del lugar
(figura 1 y figura 2): los rayos difractados con el mismo ángulo se
focalizan en un punto mediante las lentes de Fourier (5). Los rayos
difractados con diferentes ángulos se focalizan en puntos diferentes
por la lente de Fourier.
Los puntos pueden reproducirse en un detector,
por ejemplo, una cámara y pueden tratarse ulteriormente por
consiguiente de forma electrónica.
Una propiedad importante de los hologramas de
Fourier en combinación con una óptica de Fourier consiste en que no
desplazan los puntos reproducidos en el detector si el holograma se
desplaza perpendicularmente al rayo láser incidente. Solo cambia la
intensidad de la imagen sobre el detector. Esto se clarifica en la
figura 2: si el holograma de Fourier (2) se conduce por el rayo de
lectura (7) sobre el detector aparece una imagen tan pronto como el
rayo de lectura incide parcialmente en el holograma. La intensidad
(luminosidad) de la imagen aumente hasta que el rayo de lectura
irradia todo el holograma y disminuye de nuevo hasta cero hasta que
el rayo de lectura no ilumina más el holograma.
Se ha determinado sorprendentemente que este
efecto puede emplearse para leer la información memorizada en forma
de hologramas de Fourier sobre un soporte de información plano,
mientras que el soporte de información se desplaza en referencia a
un rayo láser incidente así, por ejemplo, manualmente a través de
una guía.
Si el holograma se registra sólo parcialmente
por el spot de lectura, así la imagen es menos luminosa y más
borrosa que cuando todo el holograma se registra por el spot de
lectura. Por ello podría concluir fácilmente que es especialmente
favorable configurar el spot de lectura mayor que el holograma, para
que en el proceso de lectura se registren siempre la mayor cantidad
posible de zonas del holograma por el spot de lectura. No obstante,
esto no es así. Si el spot de lectura es mayor que el holograma así
siempre se iluminan también partes del soporte de información que
no presentan un holograma. Por ello generalmente se difractan menos
rayos de luz en el holograma de forma que desciende la luminosidad.
Junto a ello los efectos de dispersión por irradiación del soporte
de información fuera del holograma conducen a un ruido base
posterior aumentado en el detector.
Se ha encontrado sorprendentemente que las
propiedades de la imagen en la irradiación del holograma son
especialmente buenas si el spot de lectura es menor que el
holograma. El sport de lectura es especialmente preferido si tiene
un tamaño de 0,9 a 0,1 veces el holograma.
Las propiedades de la imagen especialmente
buenas se obtienen si varios hologramas con el mismo contenido se
superponen directamente en un holograma mayor. De 2 a 9 hologramas
del mismo contenido se superponen directamente de forma
especialmente preferida y forman por consiguiente un holograma
aumentado.
La geometría de los hologramas de Fourier se
adapta preferiblemente al perfil del spot de lectura. Los láseres
convencionales como fuente del rayo de lectura generan un spot de
lectura circular o elíptico en el que la intensidad disminuye de
dentro hacia fuera.
Imágenes especialmente buenas se obtienen si se
combinan cuatro hologramas del mismo contenido en un holograma
mayor, del que sólo una zona central circular o elíptica, que es
algo mayor que el spot de lectura, se aplica sobre el soporte de
información, según se representa en la fig. 4: fig. 4 (a) muestra un
holograma de Fourier. Éste se cuadruplica en la fig. 4 (b),
disponiéndose los cuatro hologramas idénticos en forma de un
rectángulo. En la fig. 4 (c) se corta el holograma aumentado de
forma que el holograma posee la forma del spot de lectura. Para la
mejor clarificación, en la fig. 4 los hologramas individuales están
provistos de un marco negro pero que no aparece en la realidad.
El tamaño de los hologramas es preferiblemente
de 0,1 a 5 mm en diámetro.
Un dispositivo para la lectura de las tarjetas
ópticas de memoria comprende una fuente de luz para un rayo de
lectura, una óptica de Fourier, un fotodetector y un dispositivo de
guiado que orienta el soporte de información durante el movimiento
durante el proceso de lectura, en particular del paso manual por el
dispositivo en referencia al rayo de lectura y al fotodetector. El
guiado restingue el movimiento del soporte de información en dos
direcciones espaciales, mientras que el soporte de información se
mueve en la tercera dirección espacial. El soporte de información
se mueve, por ejemplo, manualmente a través del guiado y en este
caso se ilumina con un rayo de luz. El rayo de luz se difracta en
el holograma de Fourier del soporte de información y los rayos
difractados se reproducen con la ayuda de una óptica de Fourier
sobre un detector donde la señal óptica se transforma en una señal
electrónica.
Con el dispositivo pueden leerse las tarjetas
ópticas de memoria en transmisión y/o reflexión.
Un ejemplo para una realización de un
dispositivo semejante, con el que se leen tarjetas de memoria en
reflexión, está representado en la figura 3. Está hecho de dos
carriles de guiado (10 y 11) entre los que se mueve manualmente el
soporte de información (1). Uno de los carriles de guiado (aquí 10)
dispone de un rodillo (12) que está alojado con un resorte de
apriete (13) y presiona el soporte de información (1) durante el
paso manual contra el otro carril (aquí 11). El rodillo está algo
inclinado de forma que un soporte de información se presiona
automáticamente hacia abajo al pasar. Por consiguiente el soporte de
información se presiona al pasar manualmente tanto contra un carril
(aquí 11) como también contra el fondo del guiado. Con ello se
restringen dos de las tres direcciones espaciales posibles. En la
tercera dirección espacial, en paralelo a los carriles de guiado 10
y 11, se mueve el soporte de información.
En este caso sobrepinta el rayo de lectura (7)
que incide a través de un orificio (16) en un carril de guiado
(aquí 11). El orificio (16) está dispuesto a la altura del holograma
(2) sobre el soporte de información (1). A la misma altura, en el
carril que está dirigido hacia al holograma y en la que se encuentra
el orificio, se fresa preferiblemente una ranura (15) que impide
que un holograma situado sobre el soporte de información se raye
paulatinamente con el paso repetido a través del guiado.
En el guiado está intercalado preferiblemente un
detector (14) que reconoce si un soporte de información se mueve a
través del guiado. Por ejemplo, puede emplearse un armario de luz
bifurcada cuyo rayo de luz se interrumpe por el soporte de
información. La interrupción del rayo de luz del armario de luz
puede emplearse como activación para el rayo de lectura (3) y el
detector (cámara) (6). Tan pronto como el armario de luz se
interrumpe se enciende el rayo de lectura y se valora la imagen en
la cámara.
También es posible encender la cámara con un
retardo temporal definido respecto al rayo de lectura.
Igualmente puede concebirse el empleo de varios
armarios de luz.
También pueden leerse uno tras otro varios
hologramas. Los hologramas están dispuestos entonces en el soporte
de información a una altura a lo largo de una línea (9) en el medio
de almacenamiento (17).
Con el empleo de varios hologramas sobre un
soporte de información que están dispuestos a lo largo de una línea
puede concebirse intercalar junto a los hologramas también todavía
marcas en el soporte de información y/o el medio de almacenamiento
que actúen como activación para la cámara y/o el rayo de lectura. De
esta manera es posible de forma sencilla señalizar a la cámara
cuando se reproduce un nuevo holograma.
Además, está prevista la utilización del
dispositivo mencionado como lector de tarjetas para soportes de
información en forma de tarjetas de plástico de todo tipo (tarjetas
de bancos, tarjetas de crédito, carnés, etc.).
El objeto de la presente invención es un
procedimiento para la transmisión de datos que comprende (a)
memorizar los datos en forma de de al menos un holograma de Fourier
sobre un soporte de información plano, por ejemplo, una tarjeta de
plástico y (b) mover el soporte de información a través de un
dispositivo que comprende una óptica de Fourier, un fotodetector y
un dispositivo de guiado que orienta el soporte de información
durante el movimiento a través del dispositivo en referencia al
rayo de lectura y al fotodetector y así leer los datos memorizados.
El movimiento del soporte de información a través del dispositivo
durante el proceso de lectura se realiza preferiblemente mediante
paso manual.
Otro objeto de la presente invención es un
sistema para la transmisión de datos que comprende al menos un
soporte de información plano, por ejemplo, una tarjeta de plástico
que contiene de manera memorizada los datos en forma de al menos un
holograma de Fourier, y al menos un dispositivo lector que comprende
una óptica de Fourier, un fotodetector y un dispositivo de guiado
que orienta el soporte de información durante el movimiento durante
el proceso de lectura, en particular del paso manual a través del
dispositivo en referencia al rayo de lectura y al fotodetector.
Un sistema semejante puede aprovecharse para una
pluralidad de aplicaciones así, por ejemplo, para la autentificación
de personas o mercancías o los controles de acceso a edificios o
cuartos.
- 1
- Soporte de información (tarjeta de plástico)
- 2
- Holograma de Fourier
- 3
- Fuente de luz con óptica de colimación
- 4
- Conductor del rayo
- 5
- Lente de Fourier
- 6
- Detector (cámara)
- 7
- Rayo de luz colimatado (rayo de lectura)
- 8
- Imagen en la cámara
- 9
- Línea a lo largo de la que pueden memorizarse hologramas
- 10
- Carril de guiado 1
- 11
- Carril de guiado 2
- 12
- Rodillo
- 13
- Resorte de apriete
- 14
- Detector (armarios de luz bifurcada)
- 15
- Ranura
- 16
- Orificio para el rayo de lectura
- 17
- Medio de almacenamiento
Claims (6)
1. Sistema para la transmisión de datos que
comprende al menos un soporte de información plano, que contiene de
manera memorizada los datos en forma de hologramas de Fourier
dispuestos a lo largo de una línea, y al menos un dispositivo
lector que comprende una fuente de luz para la generación de un rayo
de lectura, una óptica de Fourier y un fotodetector,
caracterizado por un dispositivo de guiado que restringe el
movimiento del soporte de información durante el paso manual a
través del dispositivo lector en dos direcciones espaciales,
mientras que el soporte de información se mueve manualmente durante
la lectura del holograma de Fourier en la tercera dirección
espacial, en relación al rayo de lectura y al fotodetector.
2. Utilización del sistema según la
reivindicación 1 para la autentificación o para el control de
acceso.
3. Procedimiento para la transmisión que
comprende (a) memorizar los datos en forma de hologramas de Fourier
a lo largo de una línea sobre un soporte de información plano, en
particular una tarjeta de plástico y (b) mover manualmente el
soporte de información a través de un dispositivo que comprende una
fuente de luz para la generación de un rayo de lectura, una óptica
de Fourier, un fotodetector y un dispositivo de guiado que orienta
el soporte de información durante el movimiento a través del
dispositivo en referencia al rayo de lectura y al fotodetector y
leer uno tras otro en este caso varios hologramas de Fourier.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque el spot de lectura que se origina al
incidir el rayo de lectura sobre un holograma de Fourier es menor
que el holograma de Fourier.
5. Procedimiento según la reivindicación 3 ó 4,
caracterizado porque varios hologramas de Fourier idénticos
se combinan en un holograma mayor.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque sobre el soporte
de información están aplicadas marcas que sirven como señal de
activación para el rayo de lectura y/o el detector.
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