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Dokumentenidentifikation DE102006017764A1 18.10.2007
Titel Sicherheits- und/oder Wertdokument
Anmelder Bundesdruckerei GmbH, 10969 Berlin, DE
Erfinder Pflughoefft, Malte, Dr., 10969 Berlin, DE;
Muth, Oliver, Dr., 10969 Berlin, DE;
Kunath, Christian, 10969 Berlin, DE;
Müffelmann, Gunda, 10969 Berlin, DE
Vertreter Jungblut & Seuss Patentanwälte, 10589 Berlin
DE-Anmeldedatum 12.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006017764
Offenlegungstag 18.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse B44F 1/12(2006.01)A, F, I, 20060412, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2) mit einem maschinenlesbaren Sicherheitselement (3), welches einen Lumineszenzstoff enthält. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei unterschiedliche und mit verschiedener Emissionswellenlänge (5a, 5b, 5c) emittierende Lumineszenzstoffe an verschiedenen Orten der Oberfläche des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes (2) angeordnet sind und ein Lumineszenzstoffmuster bilden, wobei jede Emissionswellenlänge (5a, 5b, 5c) einem Zeichen (A, B, C) zugeordnet ist und wobei jeder Ort einer Zeichenposition zugeordnet ist, wodurch durch Auswahl der verschiedenen Lumineszenzstoffe in Verbindung mit deren Ort eine maschinenlesbare erste Zeichenfolge gebildet ist.

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument mit einem maschinenlesbaren Sicherheitselement, welches einen Lumineszenzstoff enthält, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Dokumentes, ein Verfahren zur Auslesung des maschinenlesbaren Sicherheitselementes, sowie ein Verfahren zur Prüfung der Validität eines solchen Dokumentes.

Stand der Technik und Hintergrund der Erfindung.

Grundsätzlich sind verschiedene Methoden der Sicherung eines Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes gegen Fälschungen bekannt. Hierzu gehören beispielsweise Sicherheitsmerkmale, die ausschließlich maschinenlesbar sind.

Eine klassische Überprüfung eines Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes umfasst die Auslesung von maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmalen und Vergleich des ausgelesenen Sicherheitsmerkmales mit einer personen- und/oder maschinenlesbaren Angabe auf dem Dokument.

Beispielsweise ist es aus der Literaturstelle WO 03/051643 A1 bekannt, einzelne Pixel im Rahmen eines Tintenstrahldruckes mit der Maßgabe anzusteuern, dass ein geheimes und mit blossem Auge nicht erkennbares Muster aus Punkten entsteht. Dieses Muster läßt sich unter Zuhilfenahme von geeigneten Geräten, beispielsweise Vergrößerungsgeräten, erkennen. Dabei ist die Herstellung aufwändig, da eine besondere Steuerung der einzelnen Düsen eines Tintenstrahldruckkopfes erforderlich ist. Vermutlich sind andere Druckverfahren als Tintenstrahldruck nicht oder nur unter erheblichem Aufwand einsetzbar.

Aus der Literaturstelle WO 03/052025 A1 sind Tinten bekannt, die Nanopartikel mit verschiedenen Fluorophoren enthalten.

Grundsätzlich besteht ein ständiger Bedarf an verbesserten maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmalen, wobei jedoch die Herstellung der Sicherheitsmerkmale möglichst einfach in normale Herstellungsprozesse integriert sein soll.

Technisches Problem der Erfindung.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zu Grunde, ein Sicherheitsmerkmal anzugeben, welches einerseits mit hoher Sicherheit ausgestattet ist, insbesondere nicht mit blossem Auge erkennbar ist, aber andererseits in der Herstellung einfach und in herkömmliche Druckprozesse integrierbar ist. Insbesondere soll das Sicherheitsmerkmal mit allen üblichen Drucktechniken herstellbar sein.

Grundzüge der Erfindung.

Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung, dass zumindest zwei unterschiedliche und mit verschiedener Emissionswellenlänge emittierende Lumineszenzstoffe an verschiedenen Orten der Oberfläche des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes angeordnet sind und ein Lumineszenzstoffmuster bilden, wobei jede Emissionswellenlänge einem Zeichen zugeordnet ist und wobei jeder Ort einer Zeichenposition zugeordnet ist, wodurch durch Auswahl der verschiedenen Lumineszenzstoffe in Verbindung mit deren Ort eine maschinenlesbare erste Zeichenfolge gebildet ist.

Mit der Erfindung wird ein Sicherheitsmerkmal geschaffen, welches einerseits nicht ohne weiteres und mit blossem Auge erkennbar sein muss, da Lumineszenzstoffe im sichtbaren Bereich, also bei Betrachtung mit blossem Auge die gleiche (Emissions-) Farbe haben (können). Zudem wird eine Beimischung von Lumineszenzstoffen zu herkömmlichen Farbmitteln und/oder Pigmenten eine Unterscheidbarkeit mit dem menschlichen Auge noch weiter reduzieren können, falls erforderlich.

Unter Einsatz eines geeigneten Energieeintrages zur Anregung der Luminszenz wird jedoch ein Muster mit verschiedenen Emissionswellenlängen verschiedener Lumineszenzstoffe maschinell erkennbar, welches für eine Information codiert, welche nach Decodierung mit anderen Informationen des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes zu Validierungszwecken verglichen werden kann.

Von besonderem Vorteil ist, dass erfindungsgemäße Sicherheitsmerkmale praktisch ohne Änderung des eigentlichen Druckprozesses angebracht werden können, wobei grundsätzlich jeder beliebige und fachübliche Druckprozess einsetzbar ist.

Des weiteren lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrenstufen: a1) es wird eine Codierungsmatrix erstellt, wobei verschiedenen Emissionswellenlängen verschiedener Lumineszenzstoffe verschiedenen Zeichen zugeordnet werden und wobei verschiedenen Orten auf der Oberfläche des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes verschiedene Zeichenpositionen zugeordnet werden, oder a2) es wird eine Codierungsmatrix verwendet, wobei verschiedenen Emissionswellenlängen verschiedener Lumineszenzstoffe verschiedenen Zeichen zugeordnet sind und wobei verschiedenen Orten auf der Oberfläche des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes verschiedene Zeichenpositionen zugeordnet sind, b) einem Wert- und/oder Sicherheitsdokument wird eine erste Zeichenfolge zugeordnet, c) die Zeichenfolge gemäß Stufe b) wird mit Hilfe der Matrix aus Stufe a) in ein Lumineszenzstoffmuster transformiert, d) Das Lumineszenzstoffmuster gemäß Stufe c) wird auf dem Wert- und/oder Sicherheitsdokument gemäß Stufe b) angebracht.

Die Erfindung lehrt des weiteren ein Verfahren zur Auslesung einer maschinenlesbaren ersten Zeichenfolge aus einem erfindungsgemäßen Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrenstufen: a) die Lumineszenzstoffe werden zur Emission angeregt, b) die emittierte Strahlung der Lumineszenzstoffe wird sowohl wellenlängenselektiv als auch ortsaufgelöst, bezogen auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument, gemessen, wobei Messwertpaare Emissionwellenlänge/Ort erzeugt werden, c) die in Stufe b) erhaltenen Messwertpaare Emissionwellenlänge/Ort werden mit einer Codierungsmatrix verglichen, in welcher verschiedenen Emissionswellenlängen verschiedenen Zeichen zugeordnet sind und in welcher verschiedenen Orten verschiedene Zeichenpositionen zugeordnet sind, wobei die erste Zeichenfolge erzeugt wird, für welche das Lumineszenzstoffmuster codiert, d) die in Stufe c) erhaltene erste Zeichenfolge wird auf Anzeigemitteln zur Anzeige gebracht.

Schließlich lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Prüfung der Validität eines erfindungsgemäßen Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrenstufen: a) die Lumineszenzstoffe werden zur Emission angeregt, b) die emittierte Strahlung der Lumineszenzstoffe wird sowohl wellenlängenselektiv als auch ortsaufgelöst, bezogen auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument, gemessen, wobei Messwertpaare Emissionwellenlänge/Ort erzeugt werden, c) die in Stufe b) erhaltenen Messwertpaare Emissionwellenlänge/Ort werden mit einer Codierungsmatrix verglichen, in welcher verschiedenen Emissionswellenlängen verschiedenen Zeichen zugeordnet sind und in welcher verschiedenen Orten verschiedene Zeichenpositionen zugeordnet sind, wobei eine Zeichenfolge erzeugt wird, für welche das Lumineszenzstoffmuster codiert, d1) die Zeichenfolge wird für sich auf Validität geprüft, oder d2) die Zeichenfolge wird auf valide Korrelation mit anderen Zeichenfolgen auf demselben Wert- und/oder Sicherheitsdokument geprüft, und e) das Wert- und/oder Sicherheitsdokument wird nach Maßgabe des Vergleiches einer der Stufen d1) oder d2) als valide oder nicht valide qualifiziert.

Definitionen

Der Begriff des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes umfasst inbesondere Personalausweise, Reisepässe, ID-Karten, Zugangskontrollausweise, Visa, Steuerzeichen, Tickets, Führerscheine, Kraftfahrzeugpapiere, Banknoten, Schecks, Postwertzeichen, Kreditkarten und Haftetiketten (z.B. zur Produktsicherung).

Ein Substrat eines Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes ist eine Trägerstruktur, auf welche Informationen, Bilder und dergleichen aufgebracht, insbesondere gedruckt, werden. Hiernach kann die Oberfläche des Substrates mit einer in der Regel transparenten Deckschicht versehen werden. Als Materialien für ein Substrat kommen alle fachüblichen Werkstoffe auf Papier- und/oder Kunststoffbasis in Frage.

Der Begriff der Maschinenlesbarkeit meint im Rahmen der Erfindung, dass ein Sicherheitsmerkmal mit bloßem Auge nicht oder nicht hinreichend deutlich wahrnehmbar ist, um eine durch das Sicherheitsmerkmal dargestellte Information zu erkennen. Vielmehr sind für die Erkennung apparative Hilfsmittel erforderlich. Für die Erkennung der durch das Sicherheitsmerkmal dargestellten oder codierten Information können ebenfalls apparative Hilfsmittel notwendig sein.

Der Begriff der Lumineszenz bezeichnet die Emission von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im IR-, Sichtbaren oder UV-Bereich im Verlauf einer Relaxation eines atomaren oder molekularen elektronischen Systems aus einem angeregten Zustand in einen Grundzustand. Hierbei kann die vorherige Anregung durch elektrische Energie bzw. ein elektrisches Potential (Elektrolumineszenz), Beschuss mit Elektronen (Kathodolumineszenz), Beschuss mit Photonen (Photolumineszenz), Wärmeeinwirkung (Thermolumineszenz) oder Reibung (Tribolumineszenz) erfolgen. Die Lumineszenz umfasst insbesondere die Phosphoreszenz sowie die (Photo-) Fluoreszenz.

Die Fluoreszenz ist eine strahlende Deaktivierung von angeregten Zuständen, wobei der Übergang vom angeregten Zustand in den Grundzustand spinerlaubt ist. Die Verweildauer im angeregten Zustand beträgt typischerweise ca. 10^-8 s, i.e. die Emission der Fluoreszenzstrahlung endet unmittelbar nach dem Ende des Energieeintrages zur Anregung. Die Phosphoreszenz ist dagegen eine spinverbotene Deaktivierung von angeregten Zuständen über Interkombinationsprozesse.

Daher ist die Relaxation schwach und langsam. Die Verweildauer in einem angeregten Zustand beträgt einige Millisekunden bis zu Stunden und entsprechend lange ist die Emission der Phosphoreszenzstrahlung zu beobachten.

Die Emissionswellenlänge eines Lumineszenzstoffes ist für den verwendeten Farbstoff charakteristisch und bestimmt durch die Energiedifferenz zwischen angeregtem Zustand und Grundzustand. Als Emissionswellenlänge wird dabei das Maximum der Emissionsintensität in einem Emissionspektrum bezeichnet.

Ein Lumineszenzstoff enthält Atome, Moleküle oder Partikel, die zur Lumineszenz befähigt sind. Mit einem Lumineszenzstoff kann eine Lumineszenzfarbe oder -tinte geschaffen werden, welche die fachüblichen weiteren Komponenten von Farben oder Tinten enthält, wie etwa Binder, Penetrationsmittel, Stellmittel, Biozide, Tenside, Puffersubstanzen, Lösungsmittel (Wasser und/oder organische Lösungsmittel), Füllstoffe, Pigmente, Effektpigmente, Antischaummittel, Antiabsetzmittel, UV-Stabilisatoren, etc. Geeignete Tintenformulierungen für verschiedene Druckverfahren sind dem Durchschnittsfachmann aus dem Stand der Technik wohl bekannt und erfindungsgemäß eingesetzte Lumineszenzstoffe werden insofern an Stelle oder zusätzlich zu konventionellen Farbstoffen bzw. Pigmenten beigemischt.

Der Ausdruck der verschiedenen Orte auf einem Dokument bezeichnet verschiedene Flächenbereiche auf der Oberfläche (eine der Hauptflächen) eines Dokumentes bzw. der Oberfläche eines Substrats eines Dokumentes. Verschiedene Flächenbereiche überlappen sich nicht, sondern grenzen allenfalls aneinander an. Damit ist eine laterale Auflösung gemeint.

Ein Muster bezeichnet die Gesamtheit aller Mustereinheiten auf einem Wert- und/oder Sicherheitsdokument, und zwar in ihrer flächigen Verteilung auf der Oberfläche des Dokumentes oder des Substrats. Mustereinheiten sind Flächenbereiche, die im wesentlichen gleichmäßig mit ein und demselben Lumineszenzstoff belegt sind.

Eine Zeichenfolge ist eine räumliche und/oder zeitliche Aneinanderreihung von einzelnen Zeichen mit vorgegebener Leserichtung, beispielsweise von alphanumerische Zeichen aber auch Symbolen und/oder Bildern.

Eine Codierungsmatrix ist eine zweidimensionale Zuordnungstabelle, aus welcher Elemente einer ersten Reihe den Elementen einer zweiten Reihe zugeordnet sind.

Zeichenfolgen sind identisch, wenn beide Zeichenfolgen sowohl am Anfang, in der Reihenfolge, sowie am Ende übereinstimmen, insbesondere haben identische Zeichenfolgen die gleiche Anzahl von Zeichen. Eine Zeichenfolge ist mit einer anderen Zeichenfolge teilidentisch, wenn zumindest zwei aufeinander folgende Zeichen der einen Zeichenfolge mit einer Teilfolge der anderen Zeichenfolge übereinstimmen. Ansonsten können die Zeichenfolgen unterschiedliche Längen aufweisen.

Eine Strahlung ist zur Anregung der Lumineszenz typischerweise funktional, wenn die Wellenlänge der Strahlung kleiner ist als die Wellenlänge der Lumineszenzstrahlung. Jedoch kann eine Strahlung mit höherer Wellenlänge funktional sein, wenn der betreffende Lumineszenzstoff zu sogenannten Up-Conversion Prozessen fähig ist.

Der Begriff der Ortsauflösung, bezogen auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument bezeichnet, dass eine Information über die Anordnung eines Musterelementes auf dem Dokument erhalten wird. Dies muss nicht notwendigerweise mit einem ortsauflösenden Detektionssystem erfolgen. Vielmehr kann auch ein Dokument unter einem nicht ortsauflösenden Detektionssystem in definierter Weise durchgeführt werden, wobei dann eine zeitliche Folge der gemessenen Werte aufgrund der definierten Bewegung unschwer in eine Ortsinformation umgewandelt werden kann. Als Detektionssysteme sind folglich zweidimensional ortsauflösende Detektoren oder eindimensional ortsauflösende Detektoren (beispielsweise Detektorzeilen) einsetzbar, wobei in letzterem Falle eine definierte Translation des Dokumentes unter dem Detektor zu erfolgen hat. Es versteht sich, dass das Dokument zur eindeutigen Zuordnung gegenüber einem Detektor auf definierte, stets gleiche Weise ausgerichtet wird, bzw. in definierter, stets gleicher Weise gegenüber dem Detektor bewegt wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wert- und/oder Sicherheitsdokument ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lumineszenzstoffmuster zumindest zwei Mustereinheiten umfasst, wobei jede Mustereinheit gleichmäßig mit einem Lumineszenzstoff beschichtet ist, und wobei eine Mustereinheit eine Fläche von zumindest 100 &mgr;m2, vorzugsweise von zumindest 10.000 &mgr;m2, aufweist. Eine Mustereinheit kann insbesondere auch ein personenlesbares Zeichen eines Druckbildes sein. Durch die Ausführung der Mustereinheiten als gleichsam makroskopische Bildelemente können alle üblichen Drucktechnologien ohne jegliche Anpassung eingesetzt werden. Lediglich die jeweiligen Farben sind durch die Lumineszenzstoffe in geeigneter Weise zu modifizieren. Es wird folglich eine besonders einfache und vor allem in einem etablierten Herstellungsprozess ohne Umsteuerung von Druckprozessparameter einsetzbare Herstellung erreicht.

Vorzugsweise sind die Lumineszenzstoffe Fluoreszenzfarbstoffe. Zu geeigneten Fluoreszenzfarbstoffen wird lediglich beispielsweise auf die Literaturstellen WO 03/052025 A, WO 02/053677 A, EP 0147252 A, GB 2,258,659 und F.M. Winnik et a1., Xerox Discloser Journal Vol. 17, No. 3, 1992, Seiten 161-162, verwiesen. Geeignete organische Fluoreszenzfarbstoffe auf organischer Basis, beispielsweise Naphthalimide, Coumarine, Xanthene, Thioxanthene, Naphtholactame, Azlactone, Methine, Oxazine, oder Thiazine, sind zudem aus der Literatur bekannt, wozu lediglich beispielsweise auf Schwander et al., „Fluorescent Dyes" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2002, verwiesen wird.

Bevorzugt ist es, wenn verschiedene Emissionswellenlängen verschiedener Lumineszenzstoffe verschiedenen Buchstaben oder Zahlen zugeordnet sind. Weiterhin bevorzugt ist es, wenn das Wert- und/oder Sicherheitsdokument zusätzlich eine maschinen- und/oder personenlesbare zweite Zeichenfolge trägt, welche mit der ersten Zeichenfolge korreliert, vorzugsweise identisch oder teilidentisch ist. Dann läßt sich beispielsweise über die Auswahl der Lumineszenzstoffe eine personenlesbare Zeichenfolge direkt gleichsam einer Geheimschrift unsichtbar wiederholen. Insbesondere kann die personenlesbare Zeichenfolge mit erfindungsgemäß eingesetzten Lumineszenzstoffen gebildet sein. Jedes Zeichen der Folge ist dann einerseits personenlesbar und andererseits über eine Bestimmung der Emissionwellenlänge und Zuordnung des zur gemessenen Emissionswellenlänge gehörigen Zeichens maschinenlesbar und ein unmittelbarer Vergleich kann durch eine Person (nach Darstellung der maschinengelesenen Zeichenfolge auf einem Display) oder maschinell (nach Einscannen der personenlesbaren Zeichenfolge) erfolgen.

Idealerweise haben die verschiedenen Lumineszenzstoffe im sichtbaren Wellenlängenbereich im wesentlichen gleiche oder ähnliche Emissions- und/oder Absorptionseigenschaften. Für das menschliche Auge erscheinen dann verschiedene Lumineszenzstoffe mit gleicher Farbe und sind insofern nicht unterscheidbar. So können beispielsweise unterscheidlich Europium-dotierte Fluoreszenzfarbstoffe eingesetzt werden, die alle einen roten Farbeindruck erzeugen, jedoch sich in der Lage der Fluoreszenzmaxima im Emissionspektrum unterscheiden. Es versteht sich, dass aber auch der Einsatz von Lumineszenzstoffen mit verschiedenen Emissions- bzw- Absorptionseigenschaften einsetzbar sind, dann erscheinen diese dem menschlichen Auge mit unterschiedlichen Farben.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist es bevorzugt, dass das Lumineszenzstoffmuster auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument oder auf ein Substrat des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes aufgedruckt wird. Als Druckverfahren zur Applikation von Lumineszenzstoffen auf beliebigen Substraten sind die dem Fachmann gut vertrauten Verfahren des Tief-, Hoch-, Flach-, und Durchdrucks geeignet. Es kommen beispielsweise in Frage: Stichtiefdruck, Rastertiefdruck, Letterset, Offset oder Siebdruck. Darüber hinaus sind, je nach Beschaffenheit des Lumineszenzstoffes, Digitaldruckverfahren, wie Thermotransferdruck, Tintenstrahldruck oder Thermosublimationsdruck geeignet.

Vor, nach, oder zugleich mit dem Anbringen des Lumineszenzstoffmusters kann zusätzlich eine maschinen- und/oder personenlesbare zweite Zeichenfolge angebracht werden, welche mit der ersten Zeichenfolge korreliert ist. Insbesondere kann die personenlesbare Zeichenfolge mittels des Lumineszenzstoffmusters gebildet werden, wobei das Lumineszenzstoffmuster im Sichtbaren dem menschlichen Auge mit homogener Farbverteilung erscheint.

Im Rahmen der Erfindung kann eine Vorrichtung verwendet werden, welche die folgenden Komponenten aufweist:

eine Auflagefläche für das Wert- und/oder Sicherheitsdokument, eine Strahlungsquelle, deren Strahlung zur Anregung der Lumineszenz der Lumineszenzstoffe funktional und in Richtung auf die Auflagefläche gerichtet ist, Mittel zur ortsaufgelösten, bezogen auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument, und wellenlängenselektiven Messung von Strahlung, wobei die Mittel den Bereich der Auflagefläche oder einen Teilbereich derselben erfassen, Auswertemittel, welche an die Mittel zur orts- und wellenlängenselektiven Messung von Strahlung angeschlossen sind und eine Prozessoreinheit sowie eine hiermit verbunden Speichereinheit aufweisen, wobei in der Speichereinheit die Codierungsmatrix gespeichert ist, und Anzeigemittel für die gemessene Zeichenfolge oder für die Validität/Invalidität der gemessenen Zeichenfolge. Eine solche Vorrichtung stellt einen selbstständigen Aspekt der Erfindung dar. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann zusätzlich einen Scanner zur Erfassung von Zeichenfolgen aufweisen.

Eine Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lumineszenzstoff ein Phosphoreszenzstoff ist. Hierbei lassen sich verschiedene Phosphoreszenzstoffe einsetzen, die nicht notwendigerweise, aber möglicherweise, in der Emissionswellenlänge unterscheiden, sondern (auch) in der Emissionsdauer. Dann kann an Stelle oder zusätzlich zur Messung der Emissionswellenlänge eine Messung des zeitlichen Verlaufes der Emissionsintensität erfolgen, wobei grundsätzlich alle vorstehenden Ausführungen zu Ort und Wellenlänge analog für Ort und Dauer gelten. Eine Bestimmung des zeitlichen Verlaufes der Emissionsintensität erfolgt dabei durch Messung zeitaufgelöster Intensitätsprofile und Erfassung von Emissionsdauer und/oder An-/Abklingzeitkonstanten. Eine Emissionsdauer kann beispielsweise durch die Zeit definiert sein, die zwischen der Messung eines Emissionsmaximums und dem Abklingen der Emission auf einen definierten Bruchteil, beispielsweise 10%, des Emissionsmaximums verstreicht. An-/Abklingzeitkonstanten werden in fachüblicher Weise aus dem zeitlichen Verlauf der Emissionsintensität berechnet.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungsformen darstellenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1: einen Reisepass mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmal,

2: Emissionsspektren der beim Gegenstand der 1 eingesetzten Fluoreszenzfarbstoffe,

3: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Auslesung des Sicherheitsmerkmals, und

4: eine Variante des Gegenstandes der 3.

In der 1 erkennt man zunächst, dass auf der dargestellten Oberfläche 1 des Reisepasses 2 eine im sichtbaren homogen erscheinende Fläche 3 mit einer Grundfarbe angebracht ist. Durch diese Fläche 3 ist ein maschinenlesbares Sicherheitselement gebildet. Durch die gestrichelten Linien ist angedeutet, dass das dem Auge homogen erscheinende Sicherheitselement 3 aus drei verschiedenen Mustereinheiten 4a, 4b, 4c, besteht, wobei jede Mustereinheit 4a, 4b, 4c im Ausführungsbeispiel mit einem unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoff gebildet ist. Die Mustereinheiten 4a, 4b, 4c haben jeweils eine Fläche, die deutlich oberhalb von 100 &mgr;m2 liegt; ihre Größe bemisst sich eher im Bereich von 1 mm2 und mehr.

Es ist aber auch möglich, dass die Mustereinheiten 4a, 4b, 4c durch Zeichen 6a, 6b, 6c selbst gebildet sind. Hierzu wird ergänzend auf die 1 b verwiesen.

In der 2 erkennt man Spektren der für die Mustereinheiten 4a, 4b, 4c verwendeten Fluoreszenzfarbstoffe. Die x-Achse ist die Frequenz und die y-Achse die Intensität. Der in Mustereinheit 4a verwendete Fluoreszenzfarbstoff hat die Emissionswellenlänge 5a, der in Mustereinheit 4b verwendete Fluoreszenzfarbstoff hat die Emissionswellenlänge 5b und der in Mustereinheit 4c verwendete Fluoreszenzfarbstoff hat die Emissionswellenlänge 5c. Grundsätzlich können benachbarte Mustereinheiten 4a, 4b, 4c jedoch auch die gleichen Fluorezenzfarbstoffe enthalten, nämlich wenn gleiche Zeichen hiermit codiert werden sollen, wie später erläutert werden wird. Dabei ist der Emissionswellenlänge 5a das Zeichen „A", der Emissionswellenlänge 5b das Zeichen „B" und der Emissionswellenlänge 5c das Zeichen „C" zugeordnet. Hierdurch ist eine Codierungsmatrix gebildet. Es ergibt sich folglich eine erste Zeichenfolge „ABC", die beispielsweise einen ICAO (International Civil Aviation Organization) Ländercode darstellen kann. Diese erste Zeichenfolge ist mit dem Auge nicht erkennbar, sondern beispielsweise vielmehr nur mit einer der später beschriebenen Vorrichtungen auslesbar.

Wiederum der 1 entnimmt man, dass auf dem Sicherheitselement 3 eine zweite Zeichenfolge aus den Zeichen 6a, 6b, 6c, aufgedruckt ist. Diese zweite Zeichenfolge stellt beispielsweise ebenfalls den ICAO Ländercode dar, nur hier mit dem Auge ohne weiteres lesbar.

Eine Validierung kann dann dadurch erfolgen, dass beispielsweise mittels einer der folgend beschriebenen Vorrichtungen die erste Zeichenfolge ausgelesen und auf einer Anzeigeeinheit 9 dargestellt wird. Die Kontrollperson vergleicht dann die dargestellte erste Zeichenfolge mit der unmittelbar abgelesenen zweiten Zeichenfolge. Bei Übereinstimmung wird das Dokument als valide angenommen. Bei Nichtübereinstimmung wird das Dokument zumindest vorläufig als nicht valide angenommen und dessen Träger einer gesonderten Überprüfung unterzogen.

In der 3 erkennt man eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Man erkennt eine Optikgruppe 7, eine hieran angeschlossene Auswerteinheit 8, sowie eine Anzeigeeinheit 9. Die Optikeinheit weist zunächst eine Auflagefläche 10 für den Reisepass 2 auf, wobei zumindest eine nicht näher dargestellt Kante oder Anlagelinie vorgesehen ist, an welche eine vorgegebene Kante des Reisepasses 2 anzulegen ist. Die Optikeinheit 7 weist des weiteren eine Strahlungsquelle 11, beispielsweise eine UV-Lampe, LED oder ein Blitzlicht, auf. Deren Licht wird über eine erste Optik 12, beispielsweise eine erste Linse 12, über einen dichromatischen Spiegel 13, sowie über eine zweite Optik 14, beispielsweise eine zweite Linse 14, auf den Reisepass 2 fokussiert. Auch der Einsatz von Faseroptiken ist möglich. Als Faseroptiken sind Lichtleiter bezeichnet, die auch flexibel sein können. Hierdurch wird das Sicherheitselement 3 zur Fluoreszenz angeregt, wobei die Fluorezenzfarbstoffe der Mustereinheiten 4a, 4b, 4c ihre jeweiligen Emissionswellenlängen 5a, 5b, 5c emittieren. Die Fluoreszenzstrahlung wird über die zweite Optik 14 und durch den dichromatischen Spiegel 13 und eine dritte Optik 15 auf ein dispersives Element 16, beispielsweise eine Gitter, Reflexionsgitter oder Prisma, auf einen Detektor 17 mit räumlicher Auflösung geleitet. Als Detektor 17 kommt eine CCD Kamera oder eine CMOS Kamera in Frage. Im Ausführungsbeispiel sind die Bauteile dabei so ausgeführt, dass eine Beleuchtung und Lichterfassung in Form einer Linie erfolgt, wobei die Linie alle Mustereinheiten 4a, 4b, 4c überstreicht. Die Optiken werden dann vorzugsweise mit Zylinderlinsen ausgeführt. An den Detektor 17 ist die Auswerteinheit 8 angeschlossen, welche die vom Detektor 17 gemessenen Emissionswellenlängen 5a, 5b, 5c mit der räumlichen Zuordnung als Messwertpaare Emissionswellenlänge/Ort erfasst und mit einer gespeicherten Codierungsmatrix vergleicht, in welcher eine Zuordnung gemäß der 2 getroffen ist. Die so bestimmte erste Zeichenfolge wird dann als „ABC" auf der Anzeigeeinheit 9 zur Anzeige gebracht. Eine Bedienperson kann dann die angezeigte erste Zeichenfolge mit der personenlesbaren zweiten Zeichenfolge vergleichen und Identität bzw. Teilidentität oder Nichtübereinstimmung feststellen.

Eine Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der 4 dargestellt. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die erste Optik 12 und die dritte Optik 15 cofokussiert sind und ein Spiegel 13 und eine zweite Optik 14 entbehrlich sind.

Die vorstehenden Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch dahingehend modifziert sein, dass der Detektor 17ohne Ortsauflösung arbeitet. Dann können die Optiken 12, 15 anstatt auf eine Linie auf einen Punkt bzw. eine Kreisfläche fokussieren. Die Ortsauflösung wird dann dadurch erhalten, dass Reisepass 2 und Optikgruppe 7 relativ zueinander in definierter Weise bewegt werden (entweder Optikgruppe 7 statisch und Translation des Reisepasses 2, oder Reisepass 2 statisch und Translation der Optikgruppe 7).

In den Figuren der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, dass im Rahmen der Optikgruppe 7 und der Auswerteinheit 8 ein Scanner eingerichtet sein kann, welcher die zweite Zeichenfolge in üblicher Weise ausliest und optional auf der Anzeigeeinheit 9 zur Anzeige bringt.

Zusätzlich oder an Stelle der Bestimmung der Emissionswellenlängen 5a, 5b, 5c kann eine Bestimmung des zeitlichen Verlaufes der Emissionsintensität bei Einsatz verschieden lang emittierender Phosphoreszenzstoffe erfolgen, wobei dann das zu den Emissionwellenlängen 5a, 5b, 5c Gesagte analog hierauf übertragbar ist. Eine Bestimmung des zeitlichen Verlaufes der Emissionsintensität erfolgt dabei durch Messung zeitaufgelöster Intensitätsprofile und Erfassung von Emissionsdauer und/oder An-/Abklingzeitkonstanten. Eine Emissionsdauer kann beispielsweise durch die Zeit definiert sein, die zwischen der Messung eines Emissionsmaximums und dem Abklingen der Emission auf einen definierten Bruchteil, beispielsweise 20%, des Emissionsmaximums verstreicht. Abklingzeitkonstanten werden in fachüblicher Weise aus dem zeitlichen verlauf der Emissionsintensität berechnet. Durch Einsatz von Lumineszenzstoffen mit sowohl unterschiedlichen Emissionwellenlängen als auch unterschiedlichen Emissiondauern kann die Unterscheidbarkeit und/oder die Variantionsbreite möglicher Zeichen der ersten Zeichenfolge erhöht werden. Auch kann die unbefugte Nachstellbarkeit hierdurch erschwert werden.


Anspruch[de]
Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2) mit einem maschinenlesbaren Sicherheitselement (3), welches einen Lumineszenzstoff enthält,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest zwei unterschiedliche und mit verschiedener Emissionwellenlänge (5a, 5b, 5c) emittierende Lumineszenzstoffe an verschiedenen Orten der Oberfläche des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes (2) angeordnet sind und ein Lumineszenzstoffmuster bilden,

wobei jede Emissionswellenlänge (5a, 5b, 5c) einem Zeichen (A, B, C) zugeordnet ist und wobei jeder Ort einer Zeichenposition zugeordnet ist, wodurch durch Auswahl der verschiedenen Lumineszenzfarbstoffe in Verbindung mit deren Ort eine maschinenlesbare erste Zeichenfolge gebildet ist.
Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lumineszenzstoffmuster zumindest zwei Mustereinheiten (4a, 4b, 4c) umfasst, wobei jede Mustereinheit (4a, 4b, 4c), vorzugsweise gleichmäßig, mit einem Lumineszenzstoff beschichtet ist oder den Lumineszenzstoff enthält, und wobei eine Mustereinheit (4a, 4b, 4c) eine Fläche von zumindest 100 &mgr;m2, vorzugsweise von zumindest 10.000 &mgr;m2, aufweist. Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lumineszenzstoffe Fluoreszenzstoffe oder Phosphoreszenzstoffe sind. Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2) nach einem der Ansprüch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Emissionswellenlängen (5a, 5b, 5c) verschiedener Lumineszenzstoffe verschiedenen Buchstaben oder Zahlen zugeordnet sind. Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Lumineszenzstoffe im sichtbaren Wellenlängenbereich im wesentlichen gleiche oder ähnliche Emissions- und/oder Absorptionseigenschaften aufweisen. Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich eine maschinen- und/oder personenlesbare zweite Zeichenfolge trägt, welche mit der ersten Zeichenfolge korreliert, vorzugsweise identisch oder teilidentisch ist. Verfahren zur Herstellung eines Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensstufen:

a1) es wird eine Codierungsmatrix erstellt, wobei verschiedenen Emissionswellenlängen (5a, 5b, 5c) verschiedener Lumineszenzstoffe verschiedenen Zeichen (A, B, C) zugeordnet werden und wobei verschiedenen Orten auf der Oberfläche des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes (2) verschiedene Zeichenpositionen zugeordnet werden, oder

a2) es wird eine Codierungsmatrix verwendet, wobei verschiedenen Emissionswellenlängen (5a, 5b, 5c) verschiedener Lumineszenzstoffe verschiedenen Zeichen (A, B, C) zugeordnet sind und wobei verschiedenen Orten auf der Oberfläche des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes (2) verschiedene Zeichenpositionen zugeordnet sind,

b) einem Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2) wird eine erste Zeichenfolge zugeordnet,

c) die Zeichenfolge gemäß Stufe b) wird mit Hilfe der Matrix aus Stufe a) in ein Lumineszenzstoffmuster transformiert,

d) Das Lumineszenzstoffmuster gemäß Stufe c) wird auf dem Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2) gemäß Stufe b) angebracht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lumineszenzstoffmuster auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2) oder auf ein Substrat des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes (2) aufgedruckt wird. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei vor nach oder zugleich mit dem Anbringen des Lumineszenzstoffmusters zusätzlich eine maschinen- und/oder personenlesbare zweite Zeichenfolge angebracht wird, welche mit der ersten Zeichenfolge korreliert. Verfahren zur Auslesung einer maschinenlesbaren ersten Zeichenfolge aus einem Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrenstufen:

a) die Lumineszenzstoffe werden zur Emission angeregt,

b) die emittierte Strahlung der Lumineszenzstoffe wird sowohl wellenlängenselektiv als auch ortsaufgelöst, bezogen auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2), gemessen, wobei Messwertpaare Emissionwellenlänge/Ort erzeugt werden,

c) die in Stufe b) erhaltenen Messwertpaare Emissionwellenlänge/Ort werden mit einer Codierungsmatrix verglichen, in welcher verschiedenen Emissionswellenlängen (5a, 5b, 5c) verschiedenen Zeichen (A, B, C) zugeordnet sind und in welcher verschiedenen Orten verschiedene Zeichenpositionen zugeordnet sind, wobei die erste Zeichenfolge erzeugt wird, für welche das Lumineszenzstoffmuster codiert,

d) die in Stufe c) erhaltene erste Zeichenfolge wird auf Anzeigemitteln (9) zur Anzeige gebracht.
Verfahren zur Prüfung der Validität eines Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensstufen:

a) die Lumineszenzstoffe werden zur Emission angeregt,

b) die emittierte Strahlung der Lumineszenzstoffe wird sowohl wellenlängenselektiv als auch ortsaufgelöst, bezogen auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2), gemessen, wobei Messwertpaare Emissionwellenlänge/Ort erzeugt werden,

c) die in Stufe b) erhaltenen Messwertpaare Emissionwellenlänge/Ort werden mit einer Codierungsmatrix verglichen, in welcher verschiedenen Emissionswellenlängen (5a, 5b, 5c) verschiedenen Zeichen (A, B, C) zugeordnet sind und in welcher verschiedenen Orten verschiedene Zeichenpositionen zugeordnet sind, wobei eine Zeichenfolge erzeugt wird, für welche das Lumineszenzstoffmuster codiert,

d1) die Zeichenfolge wird für sich auf Validität geprüft, oder

d2) die Zeichenfolge wird auf valide Korrelation mit anderen Zeichenfolgen auf demselben Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2) geprüft, und

e) das Wert- und/oder Sicherheitsdokument wird nach Maßgabe des Vergleiches einer der Stufen d1) oder d2) als valide oder invalide qualifiziert.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei in der Stufe b) eine Vorrichtung verwendet wird, welche die folgenden Komponenten aufweist:

eine Auflagefläche (10) für das Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2),

eine Strahlungsquelle (11), deren Strahlung zur Anregung der Lumineszenz der Lumineszenzstoffe funktional und in Richtung auf die Auflagefläche (11) gerichtet ist,

Mittel (7) zur ortsaufgelösten, bezogen auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument (2), und wellenlängenselektiven Messung von Strahlung, wobei die Mittel den Bereich der Auflagefläche (11) oder einen Teilbereich derselben erfassen,

Auswertemittel (8), welche an die Mittel (7) zur orts- und wellenlängenselektiven Messung von Strahlung angeschlossen sind und eine Auswerteeinheit (8) sowie eine hiermit verbunden Speichereinheit aufweisen, wobei in der Speichereinheit die Codierungsmatrix gespeichert ist, und

Anzeigemittel (9) für die gemessene Zeichenfolge oder für die Validität/Invalidität der gemessenen Zeichenfolge.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung zusätzlich einen Scanner zur Erfassung von Zeichenfolgen aufweist.






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