[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung eines Sicherheitselements
eines Sicherheitsdokuments.
[0002] Wert- oder Sicherheitsdokumente können ein oder mehrere Sicherheitselemente enthalten,
wobei in Abhängigkeit einer Verifikation eines Sicherheitselements z.B. die Echtheit
des Wert- oder Sicherheitsdokuments überprüfbar ist. Um z.B. Fälschungen solcher Dokumente
identifizieren zu können, ist es wünschenswert, Verfahren und Vorrichtungen zur zuverlässigen
Prüfung solcher Sicherheitselemente zu schaffen.
[0003] Es ist bekannt, dass Wert- oder Sicherheitsdokumente so genannte Effekt-Pigmente
enthalten können. Diese Effekt-Pigmente können ein Sicherheitselement ausbilden oder
Teil eines Sicherheitselements sein. So beschreibt die
EP 1 748 903 B1 ein maschinenlesbares Sicherheitselement für Sicherheitserzeugnisse. In der Druckschrift
sind optisch variable, plättchenförmige Effekt-Pigmente beschrieben, die unter mindestens
zwei verschiedenen Beleuchtungs- oder Betrachtungswinkeln mindestens zwei und höchstens
4, optisch klar unterscheidbare diskrete Farben aufweisen. Weiter kann das Sicherheitselement
mindestens eine partikelförmige Substanz mit elektrolumineszierenden Eigenschaften
enthalten.
[0004] Die
DE 10 2007 063 415 A1 offenbart ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Erkennen eines Erzeugnisses
oder von das Erzeugnis betreffenden Informationen. Bei dem Verfahren wird eine von
dem Erzeugnis getragene versteckte Kodierung identifziert, wobei die Kodierung durch
einen Satz ellipsometrischer Parameter gegeben ist und das Verfahren folgende Schritte
umfasst:
- Messen ellipsometrischer Größen für mindestens eine definierte Stelle auf einer Oberfläche
des Erzeugnisses,
- Vergleichen der gemessenen ellipsometrischen Größen mit mindestens einer zuvor archivierten
Kodierung und
- Feststellen einer Übereinstimmung der gemessenen ellipsometrischen Größen mit der
archivierten Kodierung oder einer der archivierten Kodierungen oder Feststellen einer
Nicht-Übereinstimmung mit jeder archivierten Kodierung.
[0005] Die
US 6,473,165 B1 offenbart ein automatisiertes Verifikationssystem zur Authentifizierung eines Objekts
mit einem optischen Sicherheitsmerkmal. Das Verifikationssystem umfasst ein optisches
System, einen Transportapparat und eine Analyseeinrichtung. Das optische System umfasst
ein oder mehrere Lichtquellen zur Erzeugung eines engbandigen oder breitbandigen Lichtstrahls.
Der Transportapparat kooperiert mit den Lichtquellen und ist derart ausgebildet, dass
das Objekt derart positioniert wird, dass ein oder mehrere Lichtstrahlen einen Abschnitt
treffen, in dem das Sicherheitsmerkmal angeordnet sein soll. Die Analyseeinrichtung
empfängt die von dem Objekt reflektierten oder durchgelassenen Lichtstrahlen und ist
derart angepasst, dass optische Eigenschaften der Lichtstrahlen unter verschiedenen
Winkeln und/oder Wellenlängen analysierbar sind, um die Authentizität des Objekts
zu verifizieren.
[0006] Die
WO 2004/013817 A2 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von Wertdokumenten,
mit einer Prüfeinrichtung zur Prüfung eines Sicherheitselements des Wertdokuments,
insbesondere zur Prüfung der Art und/oder Echtheit und/oder Umlauffähigkeit von Sicherheitselementen,
die einen optisch variablen Effekt zeigen, bei denen das Sicherheitselement unter
unterschiedlichen Betrachtungswinkeln unterschiedliche visuelle Eindrücke erzeugt.
[0007] Die
EP 1 867 977 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen der Anwesenheit von optisch
variablen Materialien in oder auf einer Oberfläche und insbesondere das Detektieren
und Identifizieren von optisch variablen Materialien in oder auf bedruckten oder beschichteten
Oberflächen.
[0008] Eine Verifikation kann in Abhängigkeit der von den optisch variablen Effekt-Pigmenten
erzeugten Effekten erfolgen. Z.B. steht ein von den optisch variablen Effekt-Pigmenten
erzeugter Farbkippeffekt zur Verifikation zur Verfügung.
[0009] Allerdings kann eine Verifizierung eines durch optisch variable Effekt-Pigmente erzeugten
Effektes, insbesondere des Farbkippeffektes, in bestimmten Anwendungsbereichen schwierig
oder unmöglich sein. Auch ist es möglich, dass der durch optisch variable Effekt-Pigmente
erzeugte Effekt, z.B. der Farbkippeffekt, mit Hilfe anderer Effekt-Pigmente nachgeahmt
werden kann. Somit können die optischen Verifikationsmethoden, die auf Grundlage des
erzeugten Effekts arbeiten, ein optisch variables Effekt-Pigment verifizieren, obwohl
tatsächlich ein anderes Effekt-Pigment vorhanden ist, wodurch eine Fehlverifikation
erfolgt.
[0010] Auch ist bekannt, optisch variable Effekt-Pigmente als Feldverdrängerelemente zusammen
mit elektrolumineszierenden Pigmenten zu verwenden. Elektrolumineszierende Pigmente
ermöglichen eine Verifikation in Abhängigkeit von emittierter Elektrolumineszenzstrahlung,
wenn ein solches elektrolumineszierendes Pigment, z.B. durch ein elektrisches Feld,
angeregt wird. In manchen Anwendungsszenarien, beispielsweise in Bankautomaten, kann
eine solche Anregung und Verifikation ebenfalls schwierig oder sogar unmöglich sein.
Daher kann es wünschenswert sein, eine Verifikation unabhängig von der Elektrolumineszenzstrahlung
durchzuführen.
[0011] Es stellt sich daher das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
zuverlässigen Prüfung eines Sicherheitselements eines Wert- oder Sicherheitsdokuments
zu schaffen, welche eine zuverlässige Prüfung ermöglichen und einen Anwendungsbereich
einer solchen Prüfung erweitern.
[0012] Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen
der Ansprüche 1 und 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
[0013] Es ist eine Grundidee der Erfindung, ein Sicherheitselement mit vorbestimmten Beleuchtungsparametern
zu beleuchten und eine Intensität eines mit einer bestimmten Polarisation polarisierten
Anteils des vom Sicherheitselement reflektierten Lichts unter verschiedenen Reflexionswinkeln
zu bestimmen. In Abhängigkeit der Intensität kann dann auf ein Vorhandensein eines
Effekt-Pigments im Sicherheitselement und gegebenenfalls auf eine bestimmte Art des
Effekt-Pigments geschlossen werden. Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Prüfung eines
Sicherheitselements eines Sicherheitsdokuments. Das Sicherheitselement kann in oder
auf dem Sicherheitsdokument angeordnet oder enthalten sein.
[0014] Das Sicherheitselement kann mindestens eine Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften
enthalten. Die Substanz kann insbesondere eine partikelförmige, vorzugsweise eine
pulverförmige Substanz sein. Eine partikelförmige Substanz kann insbesondere auch
plättchenförmige Partikel umfassen. Auch kann die Substanz in Form eines Pigments
vorhanden sein.
[0015] Z.B. kann das Sicherheitselement sogenannte Feldverdrängungselemente enthalten, die
die Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften bilden. Feldverdrängungselemente
können z.B. aus dielektrischem Material mit einer geeignet hochgewählten Dielektrizitätszahl
oder -konstanten gebildet sein. Durch die Feldverdrängungselemente kann ein von außen
aufgeprägtes elektrisches Feld in Folge der geeignet hoch gewählten Dielektrizitätszahl
und bedingt durch die damit bewirkte Feldverdrängung im Bereich von Zwischenräumen
der Feldverdrängungselemente erhöht werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise
in besagten Zwischenräumen die zur Anregung der Elektrolumineszenz von elektrolumineszierenden
Pigmenten erforderliche Feldstärken zu erreichen, wobei die Feldverdrängungselemente
insbesondere hinsichtlich der Größe der zwischen ihnen belassenen Zwischenräume für
den angestrebten Verstärkungseffekt geeignet dimensioniert sein können. Eine besonders
wirksame Feldkompression in den von den Feldverdrängungselementen belassenen Zwischenräumen
ist erreichbar, indem die Feldverdrängungselemente aus elektrisch leitfähigem Material
gebildet sind, sodass sie elektrisch von ihrer Umgebung jeweils isolierte, sogenannte
"floatende" Elektroden ausbilden.
[0016] Feldverdrängungselemente können eine laterale Größe von bis zu etwa 500 µm, insbesondere
eine Größe zwischen 2 µm und 100 µm aufweisen.
[0017] Für eine gezielte und an die eingesetzten elektrolumineszierenden Pigmente anpassbare
Beeinflussung und Fokussierung des elektrischen Felds sind die Feldverdrängungselemente
vorteilhafterweise drucktechnisch, also beispielsweise unter Nutzung eines üblichen
Druckverfahrens, wie beispielsweise Tiefdrucktechnik oder Siebdrucktechnik, auf einen
Tragkörper des Sicherheitsdokuments aufgebracht.
[0018] Auch können die Feldverdrängungselemente oder zumindest ein Teil davon in Form von
mit einer Dielektrizitätszahl von mehr als etwa 50, vorzugsweise als elektrisch leitfähige
Pigmente, zusätzlich zu den elektrolumineszierenden Pigmenten in eine das Sicherheitselement
bildende Markierungsschicht eingelagert sein.
[0019] Allerdings ist das vorgeschlagene Verfahren auch zur Prüfung eines Sicherheitselements
mit einer optisch-variablen Substanz geeignet, welche nicht als Feldsverdrängungselement
ausgebildet ist oder solche Feldverdrängungselemente umfasst. Auch ist es nicht zwingend
notwendig, dass das Sicherheitselement eine elektrolumineszierende Substanz, beispielsweise
elektrolumineszierende Pigmente, enthält.
[0020] Die Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften kann auch als sogenanntes Effekt-Pigment
bezeichnet werden oder derartige Effekt-Pigmente umfassen. Die Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften kann unter verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln
einen unterschiedlichen visuell wahrnehmbaren Farb- und/oder Helligkeitseindruck hinterlassen.
Bei unterschiedlichen Farbeindrücken kann diese Eigenschaft als Farbflop bezeichnet
werden. Insbesondere Substanzen, die einen Farbflop aufweisen oder erzeugen, erzeugen
in den damit hergestellten Sicherheitselementen nicht kopierbare Farb- und Glanzeindrücke,
welche mit dem bloßen Auge ohne Hilfsmittel gut wahrnehmbar sind.
[0021] Die optisch variable Substanz kann unter mindestens zwei verschiedenen Beleuchtungs-
oder Betrachtungswinkeln mindestens zwei und höchstens vier, vorzugsweise aber unter
zwei verschiedenen Beleuchtungs- oder Betrachtungswinkeln zwei oder unter drei verschiedenen
Beleuchtungs- oder Betrachtungswinkeln drei, optisch klar unterscheidbare diskrete
Farben aufweisen. Vorzugsweise liegen jeweils nur die diskreten Farbtöne und keine
Zwischenstufen vor, d.h. ein klarer Wechsel von einer Farbe zu einer anderen Farbe
ist beim Verkippen des Sicherheitselements, welches die optisch-variable Substanz
enthält, erkennbar. Diese Eigenschaft erleichtert den Betrachter einerseits das Erkennen
des Sicherheitselements als solches und erschwert gleichzeitig die Kopierbarkeit des
Merkmals, da in den handelsüblichen Farbkopierern Farbflopeffekte nicht kopiert oder
reproduziert werden können.
[0022] Um ihre volle optische Wirkung entfalten zu können, ist es von Vorteil, wenn die
erfindungsgemäß eingesetzte Substanz mit den optisch-variablen Eigenschaften im diese
enthaltenden Sicherheitselement in orientierter Form vorliegt, d.h. dass sie nahezu
parallel zu den mit dem Sicherheitselement versehenen Oberflächen des Sicherheitsdokuments
ausgerichtet sein können.
[0023] Als optisch-variable Substanz können insbesondere plättchenförmige Effektpigmente
verwendet werden. Als plättchenförmige Effektpigmente können beispielsweise die im
Handel erhältlichen Interferenzpigmente, welche unter den Bezeichnungen Iriodin®,
Colorstream®, Xirallic®, Lustrepak®, Colorcrypt®, Colorcode® und Securalic® von der
Firma Merck KGaA an- geboten werden, Mearlin® der Firma Mearl, Metalleffektpigmente
der Firma Eckhard sowie goniochromatische (optisch variable) Effektpigmente wie beispielsweise
Variochrom® der Firma BASF, Chromafflair® der Firma Flex Products Inc., Helicone®
der Firma Wacker oder holographische Pigmente der Firma Spectratec sowie andere gleichartige
kommerziell erhältliche Pigmente eingesetzt werden. Diese Aufzählung ist jedoch lediglich
als beispielhaft und nicht als beschränkend anzusehen.
[0024] Es kann insbesondere vorbekannt sein, unter welchem Einstrahlwinkel bei Weißlichteinstrahlung
welche Farbtöne von der optisch-variablen Substanz reflektiert werden.
[0025] Als Sicherheitsdokument wird jedes Dokument bezeichnet, das eine physikalische Entität
ist, die gegen ein unautorisiertes Herstellen und/oder Verfälschen durch Sicherheitsmerkmale
geschützt ist. Sicherheitsmerkmale sind solche Merkmale, die ein Verfälschen und/oder
Duplizieren gegenüber einem einfachen Kopieren zumindest erschweren. Physikalische
Entitäten, die ein Sicherheitsmerkmal umfassen oder ausbilden, können als Sicherheitselemente
bezeichnet werden oder umfassen Sicherheitselemente. Ein Sicherheitsdokument kann
mehrere Sicherheitsmerkmale und/oder Sicherheitselemente umfassen. Im Sinne der hier
festgelegten Definition stellt ein Sicherheitsdokument auch immer ein Sicherheitselement
dar oder enthält ein solches. Beispiele für Sicherheitsdokumente, welche auch Wertdokumente
umfassen, die einen Wert repräsentieren, umfassen beispielsweise Reisepässe, Personalausweise,
Führerscheine, Identitätskarten, Zutrittskontrollausweise, Krankenkassenkarten, Banknoten,
Postwertzeichen, Bankkarten, Kreditkarten, Smartcards, Tickets und Etiketten.
[0026] Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte.
[0027] In einem ersten Schritt wird das Sicherheitselement oder ein Bereich des Sicherheitsdokuments,
in welchem das Sicherheitselement angeordnet ist, mit mindestens einem vorbestimmten
Beleuchtungsparameter beleuchtet. Dies kann z.B. durch eine Lichtquelle erfolgen.
[0028] Beleuchtungsparameter umfassen hierbei z.B. einen Beleuchtungswinkel. Der Beleuchtungswinkel
bezeichnet hierbei einen Einfalls- oder Einstrahlwinkel des Lichts. Dieser Einfallswinkel
kann in einer Einfallsebene des Lichts als Winkel zwischen einem einfallenden Licht
und einem Normalenvektor einer Oberfläche des Sicherheitselements bzw. des Sicherheitsdokuments
definiert werden. Ein Lichtstrahl des einfallenden Lichts verläuft hierbei in der
Einfallsebene,die orthogonal zu der vorhergehend erläuterten Oberfläche des Sicherheitselements
bzw. des Sicherheitsdokuments orientiert ist.
[0029] Weiter kann ein Beleuchtungsparameter eine Wellenlänge des einfallenden Lichts sein.
Weiter kann ein Beleuchtungsparameter ein Polarisationszustand des einfallenden Lichts
sein. Ein Polarisationszustand kann beispielsweise in Abhängigkeit eines Polarisationsazimut
und/oder einer polarisationsbezogenen Elliptizität beschrieben werden. Ein Beleuchtungsparameter
kann insbesondere auch eine Intensität des eingestrahlten Lichts sein.
[0030] Selbstverständlich ist vorstellbar, dass noch weitere Beleuchtungsparameter des einstrahlenden
Lichts als vorbestimmte Beleuchtungsparameter gewählt werden.
[0031] Der mindestens eine Beleuchtungsparameter kann insbesondere ein durch einen Benutzer
einstellbarer Beleuchtungsparameter sein.
[0032] In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt ein Filtern des vom Sicherheitselement
reflektierten Lichts in einen ersten Anteil mit einer ersten Polarisationsrichtung.
Nachfolgend wird der ersten Anteil des reflektierten Lichts mit einer ersten Polarisationsrichtung
abkürzend auch als erster Anteil bezeichnet. Es wird dabei das Licht gefiltert, welches
unter einem vorbestimmten Reflexionswinkel vom Sicherheitselement bzw. vom Sicherheitsdokument
reflektiert wird. Somit wird also aus dem vom Sicherheitselement reflektierten Licht
ein Anteil oder eine Komponente mit einer bestimmten Polarisation gefiltert. Ein Polarisationswinkel
des ersten Anteils kann beispielsweise in Relation zu einer Reflexions- oder Ausfallebene
bestimmt werden, wobei die Reflexions- oder Ausfallebene senkrecht zu der vorhergehend
erläuterten Oberfläche des Sicherheitselements bzw. Sicherheitsdokuments orientiert
ist und ein Lichtstrahl des reflektierten Lichts in der Reflexions- oder Ausfallebene
verläuft. Beispielsweise kann der erste Anteil einen Polarisationswinkel von 90° aufweisen.
Selbstverständlich kann jedoch der Polarisationswinkel auch von 90° verschiedene Werte
annehmen. Dies wird nachfolgend noch weiter ausgeführt.
[0033] Das Filtern kann hierbei durch ein Mittel zur Polarisationsfilterung, insbesondere
einen so genannten Polarisationsfilter, erfolgen.
[0034] In einem dritten Verfahrensschritt wird eine Intensität des ersten Anteils von reflektiertem
Licht bestimmt, welches unter einem Reflexionswinkel reflektiert wird. Der Reflexionswinkel
kann hierbei als Winkel in einer Reflexionsebene des Lichts als Winkel zwischen dem
reflektierten Licht und dem Normalenvektor einer Oberfläche des Sicherheitselements
bzw. des Sicherheitsdokuments definiert werden. Ein Lichtstrahl des reflektierten
Lichts verläuft hierbei in der Reflexionsebene, die orthogonal zu der vorhergehend
erläuterten Oberfläche des Sicherheitselements bzw. des Sicherheitsdokuments orientiert
ist. Die Reflexionsebene kann auch als Ausfallsebene bezeichnet werden. Die Bestimmung
der Intensität erfolgt hierbei für mindestens zwei voneinander verschiedene, Reflexionswinkel,
von denen einer der Winkel gerichteter Reflexion ist.
[0035] Weiter wird ein Winkel zwischen einer Polarisationsrichtung des ersten Anteils und
einer Reflexionsebene als charakteristischer Polarisationswinkel gewählt, wobei der
charakteristische Polarisationswinkel zumindest abhängig von dem mindesten einen Beleuchtungsparameter
und der Art einer zu verifizierenden Substanz mit optisch variablen Eigenschaften
ist. Insbesondere wird der Winkel zwischen der Polarisationsrichtung des ersten Anteils
und der Reflexionsebene derart gewählt, dass eine Intensität des ersten Anteils im
Vergleich zu den Intensitäten der Anteile mit den verbleibenden Polarisationsrichtungen
maximal ist. Somit erfolgt also ein Filtern des ersten Anteils derart, dass der erste
Anteil bezogen auf verschiedene Polarisationsrichtungen eine maximale Intensität aufweist.
Der entsprechende Polarisationswinkel ist hierbei charakteristisch für die Art der
Substanz mit optisch variablen Eigenschaften und abhängig von dem mindestens einen
Beleuchtungsparameter.
[0036] So kann z.B. in Vorversuchen und/oder Simulationen für verschiedene Beleuchtungsparameter
und verschiedene Arten von Substanzen mit optisch-variablen Eigenschaften jeweils
der Winkel zwischen Polarisationsrichtung des ersten Anteils und der Reflexionsebene
bestimmt werden, unter welchem der erste Anteil die maximale Intensität aufweist.
Dieser kann, z.B. in der vorhergehend erläuterten Datenbank, als charakteristischer
Polarisationswinkel gespeichert werden. Auch kann der Winkel zwischen Polarisationsrichtung
des ersten Anteils und der Reflexionsebene einer der vorhergehend bereits erläuterten
Prüfparameter sein.
[0037] Bei einem nachfolgenden Verfahren zur Prüfung kann dann z.B. ein Mittel zur Polarisationsfilterung
derart angeordnet werden, dass das reflektierte Licht derart gefiltert wird, dass
die Polarisationsrichtung des ersten Anteils und die Reflexionsebene den charakteristischen
Polarisationswinkel einschließen.
[0038] Da auch der charakteristische Polarisationswinkel substanzspezifisch ist, ergibt
sich hierdurch in vorteilhafter Weise eine Erhöhung der Zuverlässigkeit der Identifizierung
einer bestimmten Art der Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften.
[0039] In einem vierten Verfahrensschritt erfolgt eine Verifikation eines Vorhandenseins
einer Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften in Abhängigkeit der Intensität
des ersten Anteils. Die Intensität des ersten Anteils kann hierbei durch ein Mittel
zur Bestimmung der Intensität, beispielsweise einen optischen Sensor, bestimmt werden.
Zusätzlich kann es möglich sein, eine Art oder einen Typ der Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften in Abhängigkeit der Intensität des ersten Anteils zu identifizieren.
Nachfolgend wird die Art oder der Typ der Substanz abkürzend auch als Art bezeichnet.
Somit kann eine Verifikation des Sicherheitselements auch in Abhängigkeit der identifizierten
Art erfolgen. Eine Art charakterisiert ein Sicherheitselement, welches aus einem vorbestimmten
Material oder einer vorbestimmten Materialzusammensetzung besteht. Auch kann die Verifikation
abhängig vom Reflexionswinkel erfolgen, der hierfür quantitativ erfasst oder bestimmt
werden kann.
[0040] Das vorgeschlagene Verfahren nutzt in vorteilhafter Weise zwei Effekte, die durch
die optisch-variable Substanz erzeugt werden. Erstens wird ein Polarisationszustand
des eingestrahlten Lichts durch die Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften verändert.
Dies bedeutet, dass Polarisationseigenschaften des vom Sicherheitselement reflektierten
Lichts sich von Polarisationseigenschaften des eingestrahlten Lichts unterscheiden.
Dieser Effekt ähnelt dem bekannten Effekt, dass unter einem materialspezifischen Brewster-Winkel
hauptsächlich eine von mehreren Polarisationskomponenten des eingestrahlten Lichts
reflektiert wird.
[0041] Ein zweiter Effekt ist durch die von der Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften
bedingte Interferenz der reflektierten Lichtstrahlen gegeben. Die Interferenz ist
hierbei abhängig von einer geometrischen Größe, insbesondere einer Schichtdicke, der
Substanz oder Bestandteilen, insbesondere Pigmenten, der Substanz. Auch ist die Interferenz
abhängig von Orientierungen der Bestandteile der Substanz in Bezug auf eine (idealisiert
ebene) Oberfläche des Sicherheitselements bzw. Sicherheitsdokuments. Somit ist die
Interferenz von der Inhomogenität der Oberfläche des Sicherheitselements abhängig.
Da eingestrahltes Licht zumindest teilweise die Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften
durchdringen kann, ist die Interferenz auch von in Bezug auf die Einstrahlrichtung
unterhalb dieser Substanz liegenden Schichten, beispielsweise von Papierschichten,
abhängig. Die relevanten Inhomogenitäten einer Oberfläche von Papier können z.B. viel
größer als eine Dicke von Interferenzschichten sein und beispielsweise einzelnen Pigmentpartikeln
bzw. Partikelagglomeraten entsprechen.
[0042] Die Materialzusammensetzung des Sicherheitsdokuments und auch des Sicherheitselements
sowie eine Verteilung und Orientierung von Elementen, insbesondere Pigmenten, der
Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften in oder auf dem Sicherheitsdokument erzeugt
somit eine Streuung des einstrahlenden Lichts.
[0043] Beide Effekte bedingen in Zusammenwirkung, dass eine polarisierte Lichtstreuung durch
die Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften erfolgt, wobei die polarisierte Lichtstreuung
Eigenschaften aufweist, die es ermöglichen, das Vorhandensein und, wie nachfolgend
noch näher erläutert, gegebenenfalls eine Art der Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften
zu verifizieren.
Es ist auch möglich, dass zusätzlich zu den beiden vorhergehend erläuterten Effekten
Streueffekte, die beispielsweise ebenfalls durch Inhomogenität der Oberfläche des
Sicherheitselements und unterhalb des Sicherheitselements liegenden Schichten erzeugt
werden, zur polarisierten Lichtstreuung beitragen.
[0044] Insbesondere können die vorgenannten Effekte bewirken, dass das vom Sicherheitselement
reflektierte Licht, welches bestimmte Polarisationseigenschaften aufweist, unter einem
bestimmten Reflexionswinkel eine vorbestimmte Intensität aufweist.
[0045] Die vorhergehend erläuterte Änderung der Polarisationseigenschaften kann insbesondere
abhängig von der Art der Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften sein. Auch kann
die Änderung der Polarisationseigenschaften abhängig von dem mindestens einen Beleuchtungsparameter
sein.
[0046] Das Vorhandensein einer Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften in Abhängigkeit
der Intensität des ersten Anteils kann in einem nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel
verifiziert werden, falls die Intensität einer vorbestimmten Intensität entspricht
oder in einem vorbestimmten Intensitätsintervall liegt. In einem weiteren nicht beanspruchten
Ausführungsbeispiel kann das Vorhandensein verifiziert werden, falls die Intensität
des ersten Anteils größer als eine vorbestimmte Intensität oder kleiner als eine vorbestimmte
Intensität ist oder in einem vorbestimmten Intensitätsintervall um eine vorbestimmte
Intensität herum liegt.
[0047] Die vorbestimmte Intensität kann hierbei beispielsweise in Vorversuchen ermittelt
werden. In Vorversuchen und/oder durch Simulation kann/können eine Art oder mehrere
Arten von Substanzen mit optisch-variablen Eigenschaften beleuchtet werden. Hierbei
können verschiedene Prüfparameter eingestellt werden. Beispielsweise können verschiedene
Beleuchtungsparameter eingestellt werden. Alternativ oder kumulativ können verschiedene
Reflexionswinkel eingestellt werden. Weiter alternativ oder kumulativ kann eine Intensität
des ersten Anteils für verschiedene Polarisationszustände des ersten Anteils bestimmt
werden. Ein Polarisationszustand kann beispielsweise durch einen Polarisationswinkel
beschrieben werden. Weiter alternativ oder kumulativ können selbstverständlich noch
weitere einstellbare Parameter, die die Höhe der Intensität des ersten Anteils beeinflussen,
eingestellt werden.
[0048] Die Art der Substanz, die eingestellten Prüfparameter sowie die in Abhängigkeit der
eingestellten Prüfparameter erfasste Intensität des ersten Anteils kann dann z.B.
in einer Speichereinrichtung, z.B. in Form einer Datenbank, gespeichert werden.
[0049] Die erfindungsgemäß bestimmte Intensität des ersten Anteils kann dann in einem nicht
beanspruchten Ausführungsbeispiel mit gespeicherten Intensitäten verglichen werden,
wobei in Abhängigkeit des Vergleichs zumindest ein Vorhandensein einer von mehreren
Arten der Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften verifiziert werden kann. Zusätzlich
zur Verifikation des Vorhandenseins kann auch die Art identifiziert werden. Beispielsweise
kann die Art als die zu einer gespeicherten Intensität zugeordnete Art identifiziert
werden, falls die erfindungsgemäß bestimmte Intensität des ersten Anteils bei Prüfung
mit bestimmten Prüfparametern nicht oder nur um ein vorbestimmtes Maß von dieser gespeicherten
Intensität, die unter gleichen Prüfparametern ermittelt wurde, abweicht. Die Verifikation
der Art kann z.B. erfolgreich sein, wenn die erfindungsgemäß identifizierte Art einer
für das geprüfte Dokument zu erwartenden Art entspricht. Entsprechend kann die Verifikation
der Art nicht erfolgreich sein, wenn die erfindungsgemäß identifizierte Art nicht
der für das geprüfte Dokument zu erwartenden Art entspricht.
[0050] Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise eine zuverlässige
Verifizierung zumindest eines Vorhandenseins einer Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften. Insbesondere ist für die Verifikation des Sicherheitselements keine
Anregung von elektrolumineszierenden Pigmenten als auch keine Analyse eines Farb-Kipp-Effekts
notwendig.
[0051] Das Verfahren umfasst folgende Schritte: In einem Verfahrensschritt wird eine Intensität
des ersten Anteils des reflektierten Lichts bestimmt, welches unter einem Winkel gerichteter
Reflexion reflektiert wird. Der Winkel gerichteter Reflexion entspricht hierbei betragsmäßig
dem vorhergehend erläuterten Einfallswinkel, weist jedoch ein in Bezug auf eine gemeinsame
Winkelkonvention verschiedenes Vorzeichen auf.
[0052] In einem weiteren Schritt wird eine Intensität des ersten Anteils des reflektierten
Lichts bestimmt, welches unter mindestens einem weiteren Reflexionswinkel reflektiert
wird, wobei der mindestens eine weitere Reflexionswinkel vom Winkel gerichteter Reflexion
verschieden ist. Der mindestens eine weitere Reflexionswinkel wird hierbei also verschieden
vom Winkel gerichteter Reflexion gewählt. Insbesondere kann der mindestens eine weitere
Reflexionswinkel betragsmäßig kleiner oder größer als der Winkel gerichteter Reflexion
sein. Der mindestens eine weitere Reflexionswinkel kann hierbei der vorhergehend erläuterte
Reflexionswinkel sein.
[0053] Die Intensität des ersten Anteils kann, wie vorhergehend erläutert, durch ein Mittel
zur Bestimmung der Intensität, beispielsweise einen optischen Sensor, bestimmt werden.
Es ist möglich, dass der ersten Anteil unter verschiedenen Winkeln durch dasselbe
Mittel zur Polarisationsfilterung gefiltert und dessen Intensität durch dasselbe Mittel
zur Erfassung einer Intensität bestimmt werden.
[0054] Alternativ ist es möglich, dass der erste Anteil bei Reflexion unter dem Winkel gerichteter
Reflexion durch ein erstes Mittel zur Polarisationsfilterung gefiltert und dessen
Intensität durch ein erstes Mittel zur Erfassung einer Intensität bestimmt wird, wobei
der erste Anteil bei Reflexion unter dem mindestens einen weiteren Winkel durch ein
weiteres Mittel zur Polarisationsfilterung gefiltert und dessen Intensität durch ein
weiteres Mittel zur Erfassung einer Intensität bestimmt wird.
[0055] In einem weiteren Schritt erfolgt ein Vergleich der mindestens zwei bestimmten Intensitäten.
Eine Verifikation eines Vorhandenseins einer Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften
erfolgt, falls die Intensität des ersten Anteils bei Reflexion unter dem mindestens
einen weiteren Reflexionswinkel größer als die Intensität des ersten Anteils bei Reflexion
unter dem Winkel gerichteter Reflexion ist.
[0056] Selbstverständlich kann die Intensität des ersten Anteils bei Reflexion unter mehreren
weiteren Reflexionswinkeln, die alle vom Winkel gerichteter Reflexion verschieden
sind, bestimmt werden.
[0057] Das Vorhandensein einer Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften kann nicht verifiziert
werden, falls die Intensität des ersten Anteils bei Reflexion unter dem Winkel gerichteter
Reflexion größer als die Intensität/die Intensitäten des ersten Anteils bei Reflexion
unter dem mindestens einen weiteren Reflexionswinkel/der mehreren weiteren Reflexionswinkel
ist.
[0058] Das Vorhandensein einer Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften kann dann verifiziert
werden, falls die Intensität des ersten Anteils bei Reflexion unter mindestens einem
dieser vom Winkel gerichteten Reflexion verschiedenen Reflexionswinkel oder mehrerer
solcher Reflexionswinkel größer als die Intensität des ersten Anteils bei Reflexion
unter dem Winkel gerichteter Reflexion ist.
[0059] Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise eine zuverlässige
Verifizierung zumindest eines Vorhandenseins einer Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften durch einen einfach durchzuführenden Vergleich von mindestens zwei Intensitäten.
Hierbei wird der Effekt genutzt, dass die Intensität des reflektierten Lichts bei
den meisten Materialien oder Materialzusammensetzungen bei Reflexion unter dem Winkel
gerichteter Reflexion ein Intensitätsmaximum des ersten Anteils aufweist. So konnte
z.B. in Versuchen ermittelt werden, dass Materialien, die z.B. bei einer Fälschung
als Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften verwendet werden, bei Reflexion unter
dem Winkel gerichteter Reflexion ein Intensitätsmaximum des ersten Anteils aufweisen.
[0060] In einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine weitere Reflexionswinkel,
als ein charakteristischer Streuwinkel gewählt, wobei der charakteristische Streuwinkel
abhängig von dem mindestens einen Beleuchtungsparameter und der Art einer zu verifizierenden
Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften ist.
[0061] Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Verifizierung des Vorhandenseins
einer Substanz, insbesondere einer vorbestimmten Art der Substanz, mit optisch-variablen
Eigenschaften. Dies wiederum ermöglicht in vorteilhafter Weise eine noch zuverlässigere
Prüfung des Sicherheitselements.
[0062] In dieser Ausführungsform wird der Effekt genutzt, dass eine spezifische Substanz
mit optisch-variablen Eigenschaften die vorhergehend erläuterte polarisierte Lichtstreuung
derart erzeugt, dass unter dem substanzspezifischen charakteristischen Streuwinkel
ein Maximum der Intensität des ersten Anteils auftritt.
[0063] Soll also geprüft werden, ob eine bestimmte Art der Substanz mit optisch- variablen
Eigenschaften in dem Sicherheitselement vorhanden ist, so kann der mindestens eine
weitere Reflexionswinkel entsprechend dem substanzspezifischen charakteristischen
Streuwinkel gewählt werden. Ist die spezifische Substanz tatsächlich im Sicherheitselement
enthalten, so ist mit großer Sicherheit gewährleistet, dass die erfasste Intensität
des ersten Anteils bei Reflexion unter dem charakteristischen Streuwinkel größer als
die erfasste Intensität bei Reflexion unter dem Winkel gerichteter Reflexion ist.
Ist jedoch die unter dem charakteristischen Streuwinkel erfasste Intensität des ersten
Anteils kleiner, so kann bereits zu diesem Zeitpunkt ausgeschlossen werden, dass die
spezifische Substanz im Sicherheitselement vorhanden ist.
[0064] In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine bestimmte Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften identifiziert, falls die Intensität des ersten Anteils bei Reflexion
unter dem charakteristischen Streuwinkel maximal ist und/oder einer vorbestimmten
Intensität entspricht.
[0065] In einer ersten Alternative kann die Intensität des ersten Anteils bei Reflexion
unter mehreren Reflexionswinkeln, beispielsweise für mehrere Reflexionswinkel eines
vorbestimmten Winkelintervalls, und somit ein Intensitätsverlauf über mehrere Reflexionswinkel
bestimmt werden. Aus diesem Intensitätsverlauf kann ein Reflexionswinkel bestimmt
werden, unter dem die Intensität des ersten Anteils maximal ist. In Abhängigkeit dieses
Reflexionswinkels maximaler Intensität kann dann die Art der Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften identifiziert werden.
[0066] Beispielsweise kann die Art als die zu einem gespeicherten charakteristischen Streuwinkel
zugeordnete Art identifiziert werden, falls der erfindungsgemäß bestimmte Reflexionswinkel
bei Prüfung mit bestimmten Prüfparametern nicht oder nur um ein vorbestimmtes Maß
von diesem gespeicherten charakteristischen Streuwinkel, der unter gleichen Prüfparametern
ermittelt wurde, abweicht. Dies kann beispielsweise mittels einer entsprechend ausgebildeten
Auswerteeinrichtung erfolgen.
[0067] Hierzu kann, wie vorhergehend bereits erläutert, z.B. in einer Datenbank, für verschiedene
Arten von Substanzen mit optisch-variablen Eigenschaften und gegebenenfalls für verschiedene
Prüfparameter der jeweilige substanzspezifische charakteristische Streuwinkel gespeichert
sein. Diese Informationen können beispielsweise durch Vorversuche ermittelt werden.
[0068] Alternativ oder kumulativ kann die Intensität des ersten Anteils des unter dem charakteristischen
Streuwinkel reflektierten Lichts mit vorbestimmten Intensitätswerten verglichen werden.
Z.B. kann die vorhergehend erläuterte Datenbank alternativ oder kumulativ für verschiedene
Arten von Substanzen und gegebenenfalls verschiedene Prüfparameter auch Intensitäten
des ersten Anteils enthalten, die unter dem charakteristischen Streuwinkel bestimmt
werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine zeitlich schnelle Identifizierung
einer spezifischen Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften.
[0069] Hierzu kann die Intensität des ersten Anteils auf eine Intensität des einstrahlenden
Lichts normiert werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Bestimmung
der Intensität auch bei unterschiedlichen oder schwankenden Intensitäten des einstrahlenden
Lichts.
[0070] Somit kann in einem Verfahren zur Prüfung eines Sicherheitselements eines Sicherdokuments
das Sicherheitselement mit mindestens einem vorbestimmten Beleuchtungsparameter beleuchtet
und ein vom Sicherheitselement reflektiertes Licht in einen ersten Anteil mit einer
ersten Polarisation gefiltert werden. Dann kann eine Bestimmung einer Intensität des
ersten Anteils bei Reflexion unter mindestens dem vorhergehend erläuterten charakteristischen
Streuwinkel erfolgen. Eine Verifikation eines Vorhandenseins und gegebenenfalls eine
Verifikation einer bestimmten Art einer spezifischen Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften kann erfolgen, falls die Intensität des ersten Anteils einer vorbestimmten
Intensität entspricht. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine zuverlässige intensitätsbasierte
Verifikation eines Vorhandenseins sowie eine Identifizierung einer spezifischen Substanz
mit optisch-variablen Eigenschaften.
[0071] In einer weiteren Ausführungsform wird das vom Sicherheitselement reflektierte Licht
in den ersten Anteil und einen weiteren Anteil mit einer zur ersten Polarisation orthogonalen
Polarisation aufgeteilt, wobei die Verifikation des Vorhandenseins einer Substanz
mit optisch-variablen Eigenschaften und/oder eine Identifikation einer bestimmten
Art einer Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften zusätzlich in Abhängigkeit
einer Intensität des weiteren Anteils erfolgt.
[0072] Hierzu kann auch die Intensität des weiteren Anteils bestimmt werden. Insbesondere
kann dies für das unter dem Winkel gerichteter Reflexion reflektierte Licht sowie
für das unter von diesem Winkel gerichteter Reflexion verschiedenen Reflexionswinkel
reflektierte Licht erfolgen.
[0073] Hierbei kann zur Verifizierung eines Vorhandenseins einer Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften in Abhängigkeit eines Unterschieds zwischen der Intensität des ersten
Anteils und der Intensität des weiteren Anteils erfolgen. Der Unterschied kann beispielsweise
in Form einer Differenz oder eines Verhältnis ausgewertet werden. Beispielsweise kann
ein Vorhandensein einer Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften verifiziert werden,
falls das Verhältnis größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
[0074] Dies nutzt in vorteilhafter Weise den Effekt, dass das reflektierte Licht in vorbestimmter
Weise polarisiert wird, insbesondere derart polarisiert wird, dass eine Verteilung
der Intensität über verschiedene Polarisationszustände ein Maximum und ein Minimum
aufweist, wobei zwischen Maximum und Minimum 90° Polarisationswinkel liegen.
[0075] Alternativ oder kumulativ kann eine Identifikation einer bestimmten Art einer Substanz
mit optisch-variablen Eigenschaften zusätzlich in Abhängigkeit einer Intensität des
weiteren Anteils erfolgen.
[0076] Beispielsweise kann die Intensität des weiteren Anteils charakteristisch für eine
bestimmte Art der Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften sein.
[0077] Auch kann der Unterschied, insbesondere das Verhältnis, der Intensität des ersten
Anteils zur Intensität des weiteren Anteils charakteristisch für eine bestimmte Art
der Substanz sein.
[0078] Somit kann in vorteilhafter Weise eine bestimmte Art der Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften zuverlässiger identifiziert werden. Die charakteristische Intensität
des weiteren Anteils kann, entsprechend den vorhergehend getätigten Erläuterungen,
auch in einer entsprechenden Datenbank gespeichert sein.
[0079] So kann in einem Verfahren zur Prüfung eines Sicherheitselements eines Sicherheitsdokuments
ein Beleuchten des Sicherheitselements mit mindestens einem vorbestimmten Beleuchtungsparameter
erfolgen. Dann kann ein Filtern des vom Sicherheitselement reflektierten Lichts in
einen ersten Anteil mit einer ersten Polarisation und in einen weiteren Anteil mit
einer zur ersten Polarisation orthogonalen Polarisation erfolgen. Dann kann eine Bestimmung
einer Intensität des ersten Anteils und eine Bestimmung einer Intensität des weiteren
Anteils erfolgen. Dies kann insbesondere für Licht erfolgen, welches unter dem vorhergehend
erläuterten charakteristischen Streuwinkel reflektiert wird.
[0080] Eine Verifikation eines Vorhandenseins einer Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften
kann beispielsweise erfolgen, falls sich die Intensität des ersten Anteils und die
Intensität des weiteren Anteils um mehr als ein vorbestimmtes Maß unterscheiden. Beispielsweise
kann das Vorhandensein verifiziert werden, falls ein Verhältnis der Intensität des
ersten Anteils zur Intensität des weiteren Anteils größer als ein vorbestimmter Schwellwert
ist.
[0081] Alternativ oder kumulativ kann eine bestimmte Art der Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften in Abhängigkeit der Intensität des ersten und des weiteren Anteils identifiziert
werden. Beispielsweise kann sowohl die Intensität des ersten Anteils als auch die
Intensität des weiteren Anteils charakteristisch für eine bestimmte Art der Substanz
sein. Auch kann der Unterschied, insbesondere ein Verhältnis, der Intensität des ersten
Anteils zur Intensität des weiteren Anteils charakteristisch für die bestimmte Art
der Substanz sein. Dies kann insbesondere für vorgegebene Prüfparameter, insbesondere
für den vorhergehend erläuterten charakteristischen Streuwinkel, der Fall sein.
[0082] So kann z.B. in Vorversuchen und/oder Simulationen ermittelt werden, welche Intensitäten
und/oder welches Intensitätsverhältnis der erste und der weitere Anteil aufweisen,
wenn eine bestimmte Art der Substanz mit vorbestimmten Prüfparametern geprüft wird.
In Abhängigkeit dieser Ergebnisse kann dann, wie vorhergehend bereits erläutert, eine
Verifikation durchgeführt werden.
[0083] In einer weiteren Ausführungsform wird das Sicherheitselement mit linear polarisiertem
Licht beleuchtet. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine, verglichen mit
elliptisch polarisiertem Licht, kostengünstige Messvorrichtung.
[0084] Das Sicherheitselement kann, wie vorhergehend erläutert, die Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften als auch eine elektrolumineszierende Substanz, insbesondere elektrolumineszierende
Pigmente, enthalten. Insbesondere kann die Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften
Feldverdrängungselemente enthalten oder ausbilden. In diesem Fall kann zeitlich vor
der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens das Sicherheitselement mit einem elektrischen
Wechselfeld zur Anregung der elektrolumineszierenden Pigmente beaufschlagt werden.
Hiernach kann ein emittiertes Luminszenzlicht oder eine emittierte Lumiszenzstrahlung
erfasst werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann hierbei erst dann durchgeführt
werden, falls emittierte Lumineszenzstrahlung erfasst wird und/oder falls Eigenschaften
der Lumiszenzstrahlung vorbestimmten Eigenschaften entsprechen. Somit kann das erfindungsgemäße
Verfahren erst dann durchgeführt werden, falls die elektrolumineszente Substanz erfolgreich
verifiziert wurde. Somit wird die erfindungsgemäße Prüfung erst dann durchgeführt,
falls ein Vorhandensein (einer bestimmten Art) einer elektrolumineszenten Substanz
detektiert wird. Ist die Verifikation der elektrolumineszenten Substanz nicht erfolgreich,
so kann das Verfahren abgebrochen werden, wobei das erfindungsgemäße Verfahren zur
Prüfung nicht durchgeführt wird.
[0085] Alternativ kann zuerst das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zur Prüfung durchgeführt
werden, wobei erst nach erfolgreicher Verifikation der Substanz mit den optisch-variablen
Eigenschaften eine weitere Verifikation der elektrolumineszenten Substanz erfolgt.
Hierfür kann das Sicherheitselement mit dem elektrischen Wechselfeld zur Anregung
der elektrolumineszierenden Pigmente beaufschlagt werden. Hiernach kann das emittierte
Luminszenzlicht oder die emittierte Lumiszenzstrahlung erfasst werden. Eine Verifikation
der elektrolumineszenten Substanz kann z.B. erfolgen, falls emittierte Lumineszenzstrahlung
erfasst wird und/oder falls Eigenschaften der Lumiszenzstrahlung vorbestimmten Eigenschaften
entsprechen. Erfolgt keine erfolgreiche Verifikation der Substanz mit den optisch-variablen
Eigenschaften, so wird auch keine Verifikation der elektrolumineszenten Substanz durchgeführt.
[0086] Auch vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Prüfung eines Sicherheitselements eines
Sicherheitsdokuments nach Anspruch 6, wobei das Sicherheitselement mindestens eine
Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften enthalten kann.
[0087] Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Sicherheitselements.
Die Lichtquelle kann hierbei einstellbar sein. Insbesondere können Beleuchtungsparameter
der Lichtquelle einstellbar sein. So können z.B. eine Wellenlänge, eine Intensität,
ein Einfallswinkel und/oder ein Polarisationszustand des von der Lichtquelle erzeugten
Lichts eingestellt werden.
[0088] Selbstverständlich ist es vorstellbar, dass die Vorrichtung zusätzlich zur Lichtquelle
weitere optische Elemente, beispielsweise optische Filter, Modulatoren und Mittel
zur Strahlführung, umfasst, wobei mittels dieser optischen Elemente Beleuchtungsparameter
des von der Lichtquelle erzeugten Lichts einstellbar sind. So kann beispielsweise
ein Polarisationszustand des eingestrahlten Lichts durch einen Polarisationsfilter
eingestellt werden.
[0089] Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens ein Mittel zur Polarisationsfilterung des
vom Sicherheitselement reflektierten Lichts. Mittels des Mittels zur Polarisationsfilterung
ist ein erster Anteil des reflektierten Lichts mit einer ersten Polarisation filterbar.
[0090] Hierzu ist das Mittel zur Polarisationsfilterung derart ausgebildet und/oder angeordnet,
insbesondere ausgerichtet, dass eine Polarisationsrichtung des ersten Anteils dem
vorhergehend erläuterten charakteristischen Polarisationswinkel entspricht.
[0091] Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens ein erstes Mittel zur Erfassung einer Intensität
des ersten Anteils.
[0092] Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens eine Auswerteeinrichtung, z.B. eine als
Mikroprozessor ausgebildete Auswerteeinrichtung. Diese kann daten- und/oder signaltechnisch
mit dem Mittel zur Erfassung einer Intensität verbunden sein.
[0093] Mittels des ersten Mittels zur Erfassung einer Intensität ist eine Intensität des
ersten Anteils von reflektiertem Licht, welches unter einem Reflexionswinkel reflektiert
wird, für mindestens einen Reflexionswinkel bestimmbar. Mittels der Auswerteeinrichtung
ist ein Vorhandensein einer Substanz mit optisch-variablen Eigenschaften in Abhängigkeit
der Intensität des ersten Anteils verifizierbar ist.
[0094] Die Vorrichtung ermöglicht hierbei in vorteilhafter Weise die Durchführung eines
der vorhergehend erläuterten Verfahren.
[0095] Insbesondere ist mittels des ersten Mittels zur Erfassung einer Intensität eine Intensität
des ersten Anteils von reflektiertem Licht bestimmbar, welches unter einem Winkel
gerichteter Reflexion reflektiert wird. Mittels des ersten Mittels oder eines weiteren
Mittels zur Erfassung einer Intensität ist eine Intensität des ersten Anteils von
reflektiertem Licht bestimmbar, welches unter mindestens einem weiteren Reflexionswinkel
reflektiert wird, wobei dieser weitere Reflexionswinkel vom Winkel gerichteter Reflexion
verschieden ist.
[0096] Mittels der Auswerteeinrichtung ist dann ein Vorhandensein einer Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften verifizierbar, falls die Intensität des ersten Anteils bei Reflexion
unter dem mindestens einen weiteren Reflexionswinkel größer als die Intensität des
ersten Anteils bei Reflexion unter dem Winkel gerichteter Reflexion ist.
[0097] Hierbei kann das Mittel zur Polarisationsfilterung als auch das erste Mittel zur
Erfassung einer Intensität derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass ausschließlich
unter dem Winkel gerichteter Reflexion der erste Anteil gefiltert und dessen Intensität
erfasst wird.
[0098] Mittels des ersten Mittels zur Erfassung einer Intensität kann auch eine Intensität
des ersten Anteils bei Reflexion unter mindestens einem weiteren Reflexionswinkel,
der vom Winkel gerichteter Reflexion verschieden ist, bestimmbar sein. Hierzu kann
eine Anordnung, insbesondere eine Position und/oder Orientierung, des ersten Mittels
zur Erfassung einer Intensität und gegebenenfalls auch des Mittels zur Polarisationsfilterung
derart veränderbar sein, dass ausschließlich Licht, welches unter dem mindestens einen
weiteren Reflexionswinkel reflektiert wird, gefiltert und erfasst wird. Hierzu kann
die Vorrichtung eine geeignete Verstelleinrichtung zur Verstellung der Anordnung,
insbesondere der Lage und/oder Orientierung, des ersten Mittels zur Erfassung einer
Intensität und/oder des Mittels zur Polarisationsfilterung umfassen.
[0099] Alternativ kann mittels eines weiteren Mittels zur Erfassung einer Intensität die
Intensität des ersten Anteils bei Reflexion unter dem mindestens einen weiteren Reflexionswinkel
bestimmt werden. In diesem Fall kann die Vorrichtung auch ein weiteres Mittel zur
Polarisationsfilterung umfassen. Das weitere Mittel zur Erfassung einer Intensität
und/oder das weitere Mittel zur Polarisationsfilterung können hierbei derart ausgebildet
und/oder angeordnet sein, dass der erste Anteil ausschließlich aus Licht, welches
unter dem mindestens einen weiteren Reflexionswinkel reflektiert wird, gefiltert und
dessen Intensität bestimmt wird.
[0100] Mittels der Auswerteeinrichtung kann ein Vorhandensein einer Substanz mit optisch-variablen
Eigenschaften verifizierbar sein, falls die Intensität des ersten Anteils bei Reflexion
unter dem mindestens einen weiteren Reflexionswinkel größer als die Intensität des
ersten Anteils bei Reflexion unter dem Winkel gerichteter Reflexion ist.
[0101] Das erste Mittel zur Erfassung einer Intensität und/oder das mindestens eine weitere
Mittel zur Erfassung einer Intensität kann hierbei räumlich ortsfest verbaut sein.
Dies bedeutet, dass eine Lage und/oder Orientierung des entsprechenden Mittels zur
Erfassung einer Intensität unveränderlich ist.
[0102] Die vorgeschlagene Vorrichtung erlaubt hierbei in vorteilhafter Weise die Durchführung
eines der vorhergehend erläuterten Verfahren.
[0103] In einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein Empfangswinkel des ersten Mittels
zur Erfassung einer Intensität einstellbar. Dies bedeutet, dass eine relative Lage
und/oder relative Orientierung des ersten Mittels zur Erfassung zum Sicherheitselement
verändert werden kann. Somit kann beispielsweise eine Lage und/oder Orientierung des
ersten Mittels zur Erfassung einer Intensität und/oder eine Lage und/oder Orientierung
des Sicherheitselements verändert werden. Insbesondere kann der Empfangswinkel derart
gewählt werden, dass ein gewünschter Reflexionswinkel eingestellt wird.
[0104] Alternativ oder kumulativ umfasst die Vorrichtung mindestens ein weiteres Mittel
zur Erfassung einer Intensität des ersten Anteils, wobei ein Empfangswinkel des mindestens
einen weiteren Mittels zur Erfassung einer Intensität einstellbar ist. Dies bedeutet
ebenfalls, dass eine relative Lage und/oder relative Orientierung des weiteren Mittels
zur Erfassung einer Intensität zum Sicherheitselement verändert werden kann.
[0105] Selbstverständlich kann auch eine Lage und/oder Orientierung des Mittels zur Polarisationsfilterung
und/oder des weiteren Mittels zur Polarisationsfilterung verändert werden. Somit kann
also auch ein Empfangswinkel dieser Mittel zur Polarisationsfilterung einstellbar
sein.
[0106] Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die Erfassung von Intensitäten des ersten
Anteils für mehrere Empfangs- und somit Reflexionswinkel. Somit können mittels der
vorgeschlagenen Vorrichtung auch verschieden Arten von Substanzen mit optisch-variablen
Eigenschaften identifiziert werden, wobei diese verschiedenen Arten verschiedene charakteristische
Streuwinkel aufweisen.
[0107] In einer weiteren Ausführungsform ist mittels des mindestens einen Mittels zur Polarisationsfilterung
aus dem vom Sicherheitselement reflektierten Licht zusätzlich ein weiterer Anteil
mit einer zur ersten Polarisation orthogonalen Polarisation filterbar. In diesem Fall
kann die Vorrichtung ein Mittel zur Erfassung einer Intensität des weiteren Anteils
umfassen.
[0108] Weiter kann das erste und/oder das mindestens eine weitere Mittel zur Polarisationsfilterung
als Polarisationsstrahlteiler oder als Polarisationsfilter, insbesondere als Polarisationsfolie,
ausgebildet sein.
[0109] Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren
zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung der Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer ersten Ausführungsform,
- Fig. 2
- beispielhafte Verläufe von Intensitäten eines ersten Anteils und zweiten Anteils von
verschiedenen Arten von Substanzen mit optisch-variablen Eigenschaften,
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten
Ausführungsform,
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer dritten
Ausführungsform,
- Fig. 5
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer vierten
Ausführungsform,
- Fig. 6
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer fünften
Ausführungsform,
- Fig. 7
- eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
- Fig. 8
- einen Längsschnitt durch die in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung und
- Fig. 9
- einen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung.
[0110] Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen
technischen Merkmalen.
[0111] In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer ersten Ausführungsform
schematisch darstellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Lichtquelle 2. Die Lichtquelle
2 strahlt Licht, welches durch einen Lichtstrahl 3 exemplarisch dargestellt ist, mit
einem Einstrahlwinkel ϕ
0 auf ein Sicherheitselement 4, welches Bestandteil eines nicht dargestellten Sicherheitsdokuments
sein kann. Das Sicherheitselement 4 enthält eine Substanz 5 mit optisch-variablen
Eigenschaften, welches insbesondere als Effektpigment ausgebildet ist. In Zwischenräumen
zwischen Partikeln oder Elementen der Substanz 5 sind elektrolumineszierende Pigmente
6 angeordnet. Hierbei dient die Substanz 5 als Feldverdrängungselement zur Feldkonzentration,
um die Elektrolumineszenz der elektrolumineszierenden Pigmente 6 anzuregen.
[0112] In Fig. 1 ist dargestellt, dass der Einfallswinkel ϕ
0 als Winkel zwischen einer Normalenrichtung 7, die senkrecht zu einer Oberfläche 8
des Sicherheitselements 4 bzw. des nicht dargestellten Sicherheitsdokuments orientiert
ist, und dem Lichtstrahl 3 definiert ist. Der in Fig. 1 dargestellte Lichtstrahl 3
verläuft in einer nicht dargestellten Einfallsebene, die ebenfalls senkrecht zur Oberfläche
8 orientiert ist und in der Geraden, die parallel zur Normalenrichtung 7 verlaufen,
angeordnet sind. Es ist dargestellt, dass der Lichtstrahl 3 einen ersten Anteil ELp
umfasst, welcher eine Polarisationsebene aufweist, die in der Einfallsebene verläuft.
Zusätzlich weist der Lichtstrahl 3 einen weiteren Anteil ELs auf, dessen Polarisationsebene
senkrecht zur Einfallsebene orientiert ist. ELp und ELs können aber auch beliebige
orthogonale Polarisationszustände bezeichnen.
[0113] Der Lichtstrahl 3 weist hierbei eine vorbestimmte Wellenlänge und einen vorbestimmten
Polarisationszustand auf.
[0114] Die Vorrichtung 1 umfasst weiter einen Polarisationsstrahlteiler 10, einen ersten
Lichtsensor 11 und einen zweiten Lichtsensor 12. Der Polarisationsstrahlteiler 10
und die Lichtsensoren 11, 12 sind hierbei derart angeordnet, dass Licht, welches unter
einem vorbestimmten Reflexionswinkel ϕ
R reflektiert wird und exemplarisch durch einen reflektierten Lichtstrahl 9 dargestellt
ist, gefiltert und empfangen wird.
[0115] Der Reflektionswinkel ϕ
R ist als Winkel zwischen der Normalenrichtung 7, die senkrecht zu der Oberfläche 8
des Sicherheitselements 4 bzw. des nicht dargestellten Sicherheitsdokuments orientiert
ist, und dem reflektierten Lichtstrahl 9 definiert, wobei der reflektierte Lichtstrahl
9 in einer Reflexionsebene verläuft, die ebenfalls senkrecht zu der Oberfläche 8 des
Sicherheitselements 4 bzw. des nicht dargestellten Sicherheitsdokuments orientiert
ist und in der Geraden, die parallel zur Normalenrichtung 7 verlaufen, angeordnet
sind.
[0116] Das reflektierte Licht enthält einen ersten Anteil RLp mit einer Polarisationsrichtung,
die in der Reflexionsebene verläuft. Ebenfalls enthält das reflektierte Licht einen
weiteren Anteil RLs mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zur Polarisationsrichtung
des ersten Anteils RLp. Durch den Polarisationsstrahlteiler 10 wird der erste Anteil
RLp als auch der weitere Anteil RLs aus dem reflektierten Lichtstrahl 9 gefiltert,
wobei eine Intensität I (siehe Fig. 2) des ersten Anteils RLp durch den ersten Lichtsensor
11 und eine Intensität I des weiteren Anteils RLs durch den zweiten Lichtsensor 12
bestimmt wird.
[0117] Auch können Intensitäten I für mehrere Reflexionswinkel ϕ
R bestimmt werden. Hierfür kann eine Lage und Orientierung des Polarisationsstrahlteilers
10 und der Lichtsensoren 11, 12 derart verändert werden, dass eine vorbestimmte Anzahl
verschiedener Reflexionswinkel ϕ
R eingestellt wird. Für jeden dieser Reflexionswinkel ϕ
R können dann die Intensitäten I des ersten Anteils RLp und des weiteren Anteils RLs
bestimmt werden.
[0118] Beispielsweise können Intensitäten für eine vorbestimmte Anzahl von, z. B. äquidistanten,
Reflexionswinkeln ϕ
R in einem Winkelintervall von 0° bis 90° erfasst werden.
[0119] Auch kann es möglich sein, eine maximale Intensität I des ersten Anteils RLp und
den hierzu korrespondierenden Reflexionswinkel ϕ
R zu bestimmen. Dieser korrespondierende Reflexionswinkel ϕ
R kann auch als charakteristischer Streuwinkel ϕ
2 (siehe Fig. 3) bezeichnet werden, der substanzspezifisch ist. Zusätzlich kann der
charakteristische Streuwinkel ϕ
2 abhängig von einer Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes sein. Auch kann der charakteristische
Streuwinkel ϕ
2 abhängig von Eigenschaften des Sicherheitselements 4, insbesondere von einer Oberflächenorientierung
und/oder Rauigkeit des Sicherheitselements 4, sein. Somit kann es möglich sein, dass
Vorhandensein und die Art der Substanz 5 bzw. des Sicherheitselements 4 in Abhängigkeit
des charakteristischen Streuwinkels ϕ
2 zu bestimmen.
[0120] Das Vorhandensein einer Substanz 5 kann z.B. verifiziert werden, indem eine Lage
und Orientierung des Polarisationsstrahlteilers 10 und der Lichtsensoren 11, 12 derart
eingestellt wird, dass das reflektierte Licht unter einem Winkel ϕ
1 (siehe Fig. 3) gerichteter Reflexion reflektiert und dessen Intensität I erfasst
wird. Der Winkel gerichteter Reflexion ϕ
1 entspricht hierbei betragsmäßig dem Einfallswinkel ϕ
0, ist jedoch in den Bezug auf die Normalenrichtung 7 entgegengesetzt zum Einfallswinkel
ϕ
0 orientiert.
[0121] Weiter kann die Lage und Orientierung des Polarisationsstrahlteilers 10 und der Lichtsensoren
11, 12 derart eingestellt werden, dass das reflektierte Licht unter einem weiteren
Reflexionswinkel ϕ
R reflektiert wird, der von dem Winkel ϕ
1 gerichteter Reflektion verschieden ist. Auch in diesem Fall können Intensitäten I
der verschiedenen polarisierten Anteile RLp, RLs des reflektierten Lichts erfasst
werden. Das Vorhandensein der Substanz 5 kann in diesem Fall verifiziert werden, falls
die Intensität I des ersten Anteils RLp des reflektierten Lichts, das unter dem Winkel
ϕ
1 gerichteter Reflektion reflektiert wird, kleiner als die Intensität des ersten Anteils
RLp des reflektierten Lichts ist, das unter dem weiteren Reflexionswinkel ϕ
R reflektiert wird.
[0122] Auch ist es möglich, ein Vorhandensein und gegebenenfalls eine Art der Substanz 5
in Abhängigkeit eines Unterschieds, z. B. in Abhängigkeit einer Differenz oder eines
Verhältnis, der Intensität I des ersten Anteils RLp und der Intensität I des weiteren
Anteils RLs an einem oder mehreren Reflexionswinkeln ϕ
R zu bestimmen. So kann z. B. der Unterschied zwischen den Intensitäten I der Anteile
RLp, RLs bei einem vorbestimmten Reflexionswinkel ϕ
R, insbesondere dem vorhergehend erläuterten charakteristischen Streuwinkel ϕ
2, oder der Verlauf des Unterschieds über mehrere verschiedene Reflexionswinkel ϕ
R charakteristisch für die Art der Substanz 5, also substanzenspezifisch, sein. So
kann z. B. eine bestimmte Art der Substanz 5 identifiziert werden, falls der Unterschied
zwischen den Intensitäten I der Anteile RLp, RLs einem, z. B. durch Vorversuche ermittelten,
Unterschied entspricht oder ein Verlauf des Unterschieds über mehrere Reflexionswinkel
ϕ
R einem vorbestimmten Verlauf entspricht oder nur um einen vorbestimmtes geringes Maß
davon abweicht.
[0123] Selbstverständlich kann eine Lage und Orientierung des Polarisationsstrahlteilers10
und der Lichtsensoren 11, 12, insbesondere mehrfach, verändert werden, bis der Unterschied,
beispielsweise die Differenz oder das Verhältnis, zwischen der Intensität I des ersten
Anteils RLp und des weiteren Anteils RLs maximal ist. Der korrespondierende Reflexionswinkel
ϕ
R und/oder der korrespondierende Polarisationswinkel des ersten Anteils, der durch
Veränderung der Orientierung des Polarisationsstrahlteilers 10 eingestellt werden
kann, kann substanzspezifisch sein, also charakteristisch für eine bestimmte Art der
Substanz 5. In Abhängigkeit des korrespondierenden Streuwinkels ϕ
R und/oder des korrespondierenden Polarisationswinkels des ersten Anteils RLp kann
somit also das Vorhandensein und eine Art einer bestimmten Substanz 5 bestimmt werden.
[0124] Für alle vorhergehend erläuterten Verfahren zu Prüfung kann es notwendig sein, für
jede Art der Substanz 5 und für verschiedene Prüfparameter, also z.B. Beleuchtungsparameter,
Reflexionswinkel ϕ
R und/oder Polarisationswinkel, die Intensitäten I und/oder Unterschiede zwischen den
Intensitäten I, zum Beispiel in Vorversuchen zu ermitteln. Diese Zusammenhänge können
dann zum Beispiel in einer Speichereinrichtung, z. B. in Form einer Datenbank, gespeichert
werden. Dies ermöglicht dann die vorgeschlagene Verifikation in Abhängigkeit der gespeicherten
Art, Prüfparameter und Werte.
[0125] In Fig. 2 ist exemplarisch ein Intensitätsverlauf einer Intensität I des ersten Anteils
RLp und des weiteren Anteils RLs (siehe Fig. 1) für drei verschiedene Arten von Substanzen
5a, 5b, 5c für verschiedene Reflexionswinkel ϕ
R dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Intensitätsverläufe der Intensität I des ersten
Anteils RLp jeweils ein globales Maximum in einem Winkelbereich von 10° bis 90° aufweisen.
Für eine erste Substanz 5a tritt das Maximum bei einem Reflexionswinkel ϕ
R von 60° auf. Für eine zweite Substanz 5b tritt das Maximum bei einem Reflexionswinkel
ϕ
R 50° auf. Bei einer dritten Substanz 5c tritt das Maximum bei einem Reflexionswinkel
ϕ
R von 65° auf. Die vorgenannten Winkel maximaler Intensität I entsprechen charakteristischen
Streuwinkeln ϕ
2 (siehe Fig. 3) der verschiedenen Substanzen 5a, 5b, 5c und sind somit substanzspezifisch.
[0126] Durch gestrichelte Linien sind Intensitätsverläufe des weiteren Anteils RLs (siehe
Fig. 1) der verschiedenen Substanzen 5a, 5b, 5c über verschiedene Reflexionswinkel
ϕ
R dargestellt. Diese sind für verschiedene Reflexionswinkel ϕ
R annähernd konstant und weisen kein oder nur ein schwierig zu identifizierendes globales
Maximum auf. Allerdings ist hierdurch erkennbar, dass auch ein Unterschied zwischen
Intensitäten I der ersten Anteile RLp und den Intensitäten I der weiteren Anteile
RLs der Substanzen 5a, 5b, 5c ebenfalls für den entsprechenden charakteristischen
Streuwinkel ϕ
2 maximal ist.
[0127] In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer vorgeschlagenen Vorrichtung 1 schematisch
dargestellt. Diese entspricht, sofern nicht anders erläutert, der in Fig. 1 dargestellten
Vorrichtung 1.
[0128] Zusätzlich zu der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 1 umfasst die in Fig. 3 dargestellte
Vorrichtung 1 einen Polarisationsfilter 13, durch den ein gewünschter Polarisationszustand
des einfallenden Lichtstrahls 3 eingestellt wird. Weiter umfasst die Vorrichtung eine
Wellenplatte 14, die z.B. als λ/4-Platte ausgebildet sein kann. Weiter umfasst die
Vorrichtung 1 eine Strahlteiler 15, der einen vorbestimmten Anteil 17 des einfallenden
Lichtstrahls 3 aus dem einfallenden Lichtstrahl 3 herausfiltert. Der vorbestimmte
Anteil 17 kann beispielsweise 5 % betragen. Der vorbestimmte Anteil 17 wird von einem
Lichtsensor 16, der beispielsweise als Photodiode ausgebildet sein kann, erfasst und
dessen Intensität bestimmt. Diese ermöglicht eine Normierung von Intensitäten I (siehe
Fig. 2) der verschiedenen Anteile RLp, RLs von reflektierten Lichtstrahlen 9a, 9b
auf eine Intensität des einfallenden Lichtstrahls 3. Somit kann eine Verifizierung
unabhängig von verschiedenen Intensitäten, insbesondere auch unabhängig von Intensitätsschwankungen
des einfallenden Lichtstrahls durchgeführt werden.
[0129] Der einfallende Lichtstrahl 3 weist hierbei eine vorbestimmte Wellenlänge, einen
vorbestimmten Polarisationszustand und einen vorbestimmten Einfallswinkel ϕ
0 auf.
[0130] Weiter umfasst die Vorrichtung 1 einen ersten Polarisationsstrahlteiler 10a und einen
weiteren Polarisationsstrahlteiler 10b. Ebenso umfasst die Vorrichtung einen ersten
Lichtsensor 11a, einen zweiten Lichtsensor 12a, einen dritten Lichtsensor 11b und
einen vierten Lichtsensor 12b.
[0131] Der erste Polarisationsstrahlteiler 10a und der erste und der zweite Lichtsensor
11a, 12a sind derart in der Vorrichtung 1 angeordnet und ausgebildet, dass ein erster
reflektierter Lichtstrahl 9a, der unter einem Winkel ϕ
1 gerichteter Reflexion vom Sicherheitselement 4 reflektiert wird, gefiltert und die
Intensitäten eines ersten Anteils RLp und eines weiteren Anteils RLs dieses ersten
reflektierten Lichtstrahls 9a erfasst werden. Der erste Polarisationsstrahlteiler
10a ist hierbei entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Polarisationsstrahlteiler
10 ausgebildet. Insbesondere erfasst der erste Lichtsensor 11a die Intensität des
ersten Anteils RLp des ersten reflektierten Lichtstrahls 9a und der zweite Lichtsensor
12a die Intensität I des weiteren Anteils RLs des ersten reflektierten Lichtstrahls
9a.
[0132] Der weitere Polarisationsstrahlteiler 10b, der dritte Lichtsensor 11b und der vierte
Lichtsensor 12b sind hierbei derart in der Vorrichtung 1 angeordnet und ausgebildet,
dass ein weiterer reflektierter Lichtstrahl 9b, der unter einem charakteristischen
Streuwinkel ϕ
2 einer zu verifizierenden Substanz 5 (siehe Fig. 1) reflektiert wird, gefiltert und
die Intensitäten I des ersten Anteils RLp und des weiteren Anteils RLs erfasst werden.
Hierbei wird die Intensität des ersten Anteils RLp des weiteren reflektierten Lichtstrahls
9b von dem dritten Lichtsensor 11b und die Intensität I des weiteren Anteils RLs des
weiteren reflektierten Lichtstrahls 9b von dem vierten Lichtsensor 12b erfasst.
[0133] Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung 1 dient insbesondere der Verifikation einer
bestimmten Art der Substanz 5 (siehe Fig. 1). Dementsprechend entspricht der Reflexionswinkel
ϕ
R (siehe Fig. 1) des weiteren reflektierten Lichtstrahls 9b den charakteristischen
Streuwinkel ϕ
2, der für die zu verifizierende Art der Substanz 5 spezifisch ist.
[0134] In Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform
dargestellt. Im Unterschied zu der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung 1 umfasst die
in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung 1 einen ersten segmentierten Lichtsensor 18 und
einen weiteren segmentierten Lichtsensor 19. Der erste segmentierte Lichtsensor 18
weist hierbei ein erstes Erfassungssegment 18a und ein weiteres Erfassungssegment
18b auf. Entsprechend weist der weitere segmentierte Lichtsensor 19 ein erstes Erfassungssegment
19a und ein weiteres Erfassungssegment 19b auf. Verschiedene Polarisationsfilter 20a,
20b, 21a, 21b sind hierbei derart in Strahlrichtung reflektierter Lichtstrahlen 9a,
9b vor den Erfassungssegmenten 18a, ..., 19b angeordnet, dass das erste Segment 18a
des ersten segmentierten Lichtsensors 18 eine Intensität I eines ersten Anteils RLp
eines ersten reflektierten Lichtstrahles 9a erfasst, wobei der erste reflektierte
Lichtstrahl 9a unter dem Winkel ϕ
1 gerichteter Reflexion reflektiert wird. Hierbei filtert also der erste Polarisationsfilter
20a den ersten Anteil RLp aus dem ersten reflektierten Lichtstrahl 9a heraus. Entsprechend
filtert der weitere Polarisationsfilter 20b einen weiteren Anteil RLs aus dem ersten
reflektierten Lichtstrahl 9a heraus, wobei dessen Intensität I durch das weitere Erfassungssegment
18b des ersten segmentierten Lichtsensors 18 erfasst wird. Ein erster Anteil RLp eines
weiteren reflektierten Lichtstrahls 9b wird durch einen weiteren Polarisationsfilter
21a gefiltert, wobei die Intensität I dieses ersten Anteils RLp durch das erste Erfassungssegment
19a des weiteren segmentierten Lichtsensors 19 erfasst wird. Entsprechend wird die
Intensität I eines weiteren Anteils RLs des weiteren reflektierten Lichtstrahls 9b
durch das weitere Erfassungssegment 19b des weiteren segmentierten Lichtsensors 19
erfasst, wobei der weiteren Anteil RLs durch den weiteren Polarisationsfilter 21b
aus dem weiteren reflektierten Lichtstrahl 9b herausgefiltert wird. Der weitere reflektierte
Lichtstrahl 9b wird hierbei unter einem für eine bestimmte Art einer Substanz 5 (siehe
Fig. 1) des Sicherheitselements 4 charakteristischen Streuwinkel ϕ
2 reflektiert.
[0135] In Fig. 5 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform
dargestellt. Im Unterschied zu den in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Ausführungsformen
umfasst die Vorrichtung 1 anstelle von Lichtsensoren 11a, 11b, 12a, 12b, 18, 19 eine
flächig ausgebildete Lichtsensoranordung 22, die als CCD-Sensor ausgebildet ist und
mehrere Lichtsensoren umfasst. Nicht dargestellt sind Polarisationsfilter, die derart
in Strahlrichtung von reflektierten Lichtstrahlen 9a, 9b vor der Lichtsensoranordnung
22 angeordnet sind, dass einzelne Lichtsensoren der Lichtsensoranordnung 22 Intensitäten
I verschiedener Anteile RLp, RLs der reflektierten Lichtstrahlen 9a, 9b erfassen.
[0136] In dieser Ausführungsform kann ein Reflexionswinkel ϕ
R des reflektierten Lichtstrahls 9a, 9b, dessen jeweilige Intensität I bestimmt wird,
in Abhängigkeit einer Position der entsprechenden Lichtsensoren in der Lichtsensoranordnung
22 bestimmt werden.
[0137] In Fig. 5 ist dargestellt, dass nicht dargestellte Lichtsensoren der Lichtsensoranordnung
22 Intensitäten I von Anteilen RLp, RLs eines ersten reflektierten Lichtstrahles 9a
erfassen, der unter dem Winkel ϕ
1 gerichteter Reflexion vom Sicherheitselement 4 reflektiert wird. Entsprechend erfassen
weiteren Lichtsensoren Intensitäten I von Anteilen RLp, RLs eines weiteren reflektierten
Lichtstrahls 9b, der unter einem charakteristischen Streuwinkel ϕ
2 vom Sicherheitselement 4 reflektiert wird, wobei der charakteristische Streuwinkel
ϕ
2 substanzspezifisch für eine bestimmte Art einer Substanz 5 (siehe Fig. 1) ist.
[0138] In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1
dargestellt. Im Unterschied zu der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1 umfasst die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung 1 einen dritten segmentierten
Lichtsensor 23. Dieser segmentierte Lichtsensor 23 weist ein erstes Erfassungssegment
23a und ein weiteres Erfassungssegment 23b auf. Polarisationsfilter 24a, 24b sind
in Strahlrichtung eines dritten reflektierten Lichtstrahles 9c derart vor den Erfassungssegmenten
23a, 23b angeordnet, dass durch das erste Erfassungssegment 23a eine Intensität I
eines ersten Anteils RLp und durch das weitere Erfassungssegment 23b eine Intensität
I eines weiteren Anteils RLs des dritten reflektierten Strahles 9c erfassbar ist.
[0139] Der dritte segmentierte Lichtsensor 23 kann der Erfassung von Intensitäten I von
Anteilen RLp, RLs eines unter einem weiteren Winkel ϕ
3 reflektierten Lichtstrahles 9c dienen, wodurch eine Zuverlässigkeit der Verifizierung
erhöht werden kann.
[0140] In Fig. 6 ist auch dargestellt, dass die Lichtquelle 2 einen ersten Lichtstrahl 3a
mit einer ersten Wellenlänge und einen zweiten Lichtstrahl 3b mit einer von der ersten
Wellenlänge verschiedenen Wellenlänge auf das Sicherheitselement 4 einstrahlt. Da
ein charakteristischer Streuwinkel ϕ
2 wellenlängenabhängig sein kann, kann z. B. der in Fig. 6 dargestellte Reflexionswinkel
ϕ
2 den substanzspezifischen charakteristische Streuwinkel im Falle einer Einstrahlung
von Licht mit der ersten Wellenlänge darstellen, wobei der weitere Reflexionswinkel
ϕ
3 einen substanzspezifischen charakteristischen Streuwinkel im Falle einer Einstrahlung
von Licht mit der weiteren Wellenlänge darstellt.
[0141] Die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung 1 ermöglicht somit die Beleuchtung des Sicherheitselements
mit zwei voneinander verschiedenen Wellenlängen, wobei die Erfassung von Intensitäten
I von Anteilen RLp, RLs von reflektierten Lichtstrahlen 9b, 9c ermöglicht werden,
die unter Beleuchtung mit der entsprechenden Wellenlänge jeweils charakteristische
Streuwinkel darstellen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine weitere Erhöhung
der Zuverlässigkeit einer Prüfung des Sicherheitselements 4.
[0142] Alternativ kann die Lichtquelle 2 einen ersten Lichtstrahl 3a mit einer ersten Polarisation
und einen zweiten Lichtstrahl 3b mit einer von der ersten Polarisation verschiedenen
Polarisation auf das Sicherheitselement 4 einstrahlen. Dies ermöglicht in vorteilhafter
Weise eine weitere Erhöhung der Zuverlässigkeit einer Prüfung des Sicherheitselements
4. Alternativ können die Polarisationszustände des einfallenden Lichtstrahls 3 zeitlich
versetzt moduliert oder verändert werden. In diesem Fall kann die Messdatenauswertung,
also die Auswertung der Intensitäten I der Anteile des/der reflektierten Lichtstrahls/Lichtstrahlen
9a, 9b, 9c, mit Änderung des Polarisationszustands des einfallenden Lichtstrahls 3
synchronisiert werden.
[0143] In Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1
dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 25. In dem Gehäuse 25 sind Durchgangsöffnungen
26a, 26b, 26c angeordnet. Das Gehäuse 25 ist über dem Sicherheitselement 4 angeordnet
und weist ein Innenvolumen 27 (siehe Fig. 8) auf, welches hin zum Sicherheitselement
4 geöffnet ist. Die Durchgangsöffnungen 26a, 26b, 26c verbinden das Innenvolumen 27
mit einem Außenvolumen 28.
[0144] In einer ersten Durchgangsöffnung 26a ist eine Lichtquelle 2 angeordnet, die den
z. B. in Fig. 1 dargestellten Lichtstrahl 3 emittiert.
[0145] In Einstrahlrichtung vor der Lichtquelle 2 ist der z.B. in Fig. 4 dargestellte Polarisationsfilter
13 und eine Wellenplatte 14 angeordnet.
[0146] In einer zweiten Durchgangsöffnung 26b ist ein erster segmentierter Lichtsensor 18
angeordnet. Dieser umfasst, wie in den Erläuterungen zu Fig. 4 bereits beschrieben,
ein erstes Erfassungssegment 18a und ein weiteres Erfassungssegment 18b, die signaltechnisch
voneinander unabhängig ausgebildet sind. In Strahlrichtung von eines ersten reflektierten
Lichtstrahls 9a (siehe Fig. 4) vor den Erfassungssegmenten 18a, 18b sind Polarisationsfilter
20a, 20b angeordnet, die die zu Fig. 4 beschriebene Erfassung von Intensitäten I verschiedener
Anteile RLp, RLs ermöglichen.
[0147] In einer dritten Durchgangsöffnung 26c ist ein weiterer segmentierter Lichtsensor
19 angeordnet, der entsprechend den zu Fig. 4 getätigten Erläuterungen ausgebildet
ist.
[0148] Die Durchgangsöffnungen 26a, 26b, 26c, insbesondere zentrale Symmetrieachsen der
Durchgangsöffnungen 26a, 26b, 26c, sind hierbei derart im Gehäuse 1 angeordnet, dass
durch den ersten segmentierten Lichtsensor 18 ein erster reflektierten Lichtstrahl
9a empfangen wird, der unter dem Winkel ϕ
1 gerichteter Reflexion vom Sicherheitselement 4 reflektiert wird. Entsprechend wird
durch den in der dritten Durchgangsöffnung 26c angeordneten weiteren segmentierten
Lichtsensor 19 ein weiterer reflektierter Lichtstrahl 9b empfangen, der unter dem
charakteristischen Streuwinkel ϕ
2 vom Sicherheitselement 4 reflektiert wird.
[0149] Die erste Durchgangsöffnung 26a ist hierbei derart angeordnet und ausgerichtet, dass
Licht mit einem vorbestimmten Einfallswinkel ϕ
0 auf das Sicherheitselement 4 eingestrahlt wird.
[0150] In Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch die in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung 1 dargestellt.
Hierbei ist insbesondere das Innenvolumen 27 dargestellt, welches sowohl vom eingestrahlten
Licht 3, als auch vom reflektierten Licht 9a, 9b durchsetzt wird.
[0151] In Fig. 9 ist ein Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 1
dargestellt. Hierbei ist insbesondere das Innenvolumen 27 dargestellt, welches sowohl
vom eingestrahlten Licht 3, als auch vom reflektierten Licht 9a, 9b durchsetzt wird.
Im Unterschied zu der in Fig. 8 dargestellten Vorrichtung 1 ist eine Lichtquelle 2
über eine polarisationserhaltenden Lichtleiter 29 mit einer in oder an der ersten
Durchgangsöffnung 26a angeordneten Lichtauskopplungseinrichtung 30 verbunden, wobei
das Licht zur Erzeugung des Lichtstrahls 3 über den Lichtleiter 29 zur Lichtauskopplungseinrichtung
30 geleitet wird und dort aus dem Lichtleiter 29 als Lichtstrahl 3 ausgekoppelt wird.
[0152] Die durch die Durchgangsöffnungen 26b, 26c reflektierten Lichtstrahlen 9a, 9b werden
durch Lichteinkopplungseinrichtungen 31, 32, die jeweils in oder an diesen Durchgangsöffnungen
26b, 26c angeordnet sind, in weitere polarisationserhaltende Lichtleiter 33, 34 eingekoppelt.
Das reflektierte Licht wird durch die weiteren Lichtleiter 33, 34 zu einer Lichtsensoranordnung
22 geleitet und über weitere Lichtauskopplungseinrichtung 35, 36 aus den weiteren
Lichtleitern 33, 34 ausgekoppelt. Hierbei ist dargestellt, dass durch die Lichtauskopplungseinrichtungen
35, 36 verschiedene Anteile RLp, RLs der reflektierten Lichtstrahlen 9a, 9b ausgekoppelt
und auf nicht dargestellte Lichtsensoren der Lichtsensoranordnung 22 gestrahlt werden.
Diese erfassen dann Intensitäten I von Anteilen RLp, RLs der reflektierten Lichtstrahlen
9a, 9b.
[0153] Es ist somit möglich, dass Licht zur Beleuchtung des Sicherheitselements 4 zumindest
teilweise über einen Lichtleiter 29 von einer Lichtquelle 2 zum Sicherheitselement
4 geleitet wird. Alternativ oder kumulativ kann vom Sicherheitselement reflektiertes
Licht zumindest teilweise über einen weiteren Lichtleiter 33, 34 von dem Sicherheitselement
4 zu einem Lichtsensor geleitet werden.
[0154] Die dargestellte Vorrichtung 1 ermöglicht in vorteilhafter Weise eine freie Positionierbarkeit
der Lichtquelle 2 und der Lichtsensoren relativ zu einem Gehäuse 25 bzw. relativ zum
Sicherheitselement 4. Hierdurch wird eine Verwendbarkeit der Vorrichtung 1 verbessert.
[0155] Es ist möglich, dass eine Polarisationsstrahlteilung und/oder eine Polarisationsfilterung
durch die Lichtleiter 29, 33, 34 und/oder die Lichteinkopplungseinrichtungen 32, 33
und/oder die Lichtauskopplungsvorrichtungen 30, 35, 36 erfolgt.
[0156] Die Lichtleiter 29, 33, 34 können beispielsweise als Lichtfasern oder Glasfasern
ausgeführt sein.
Bezugszeichenliste
[0157]
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Lichtquelle
- 3
- eingestrahlter Lichtstrahl
- 4
- Sicherheitselement
- 5
- Substanz
- 5a
- erste Substanz
- 5b
- zweite Substanz
- 5c
- dritte Substanz
- 6
- elektrolumineszierendes Pigment
- 7
- Normalenrichtung
- 8
- Oberfläche
- 9
- reflektierter Lichtstrahl
- 9a
- erster reflektierter Lichtstrahl
- 9b
- zweiter reflektierter Lichtstrahl
- 9c
- dritter reflektierter Lichtstrahl
- 10
- Polarisationsstrahlteiler
- 10a
- erster Polarisationsteiler
- 10b
- weiterer Polarisationsteiler
- 11
- erster Lichtsensor
- 12
- zweiter Lichtsensor
- 11a
- erster Lichtsensor
- 12a
- zweiter Lichtsensor
- 11b
- dritter Lichtsensor
- 12b
- vierter Lichtsensor
- 13
- Polarisationsfilter
- 14
- Wellenplatte
- 15
- Strahlteiler
- 16
- Lichtsensor
- 17
- Anteil des eingestrahlten Lichts
- 18
- erster segmentierter Lichtsensor
- 18a
- erstes Erfassungssegment
- 18b
- weiteres Erfassungssegment
- 19
- zweiter segmentierter Lichtsensor
- 19a
- erstes Erfassungssegment
- 19b
- weiteres Erfassungssegment
- 20a
- Polarisationsfilter
- 20b
- Polarisationsfilter
- 21a
- Polarisationsfilter
- 21b
- Polarisationsfilter
- 22
- Lichtsensoranordnung
- 23
- dritter segmentierter Lichtsensor
- 23a
- erstes Erfassungssegment
- 23b
- weiteres Erfassungssegment
- 24a
- Polarisationsfilter
- 24b
- Polarisationsfilter
- 25
- Gehäuse
- 26a
- erste Durchgangsöffnung
- 26b
- zweite Durchgangsöffnung
- 26c
- dritte Durchgangsöffnung
- 27
- Innenvolumen
- 28
- Außenvolumen
- 29
- Lichtleiter
- 30
- Lichtauskopplungseinrichtung
- 31
- Lichteinkopplungseinrichtung
- 32
- Lichteinkopplungseinrichtung
- 33
- weiterer Lichtleiter
- 34
- weiterer Lichtleiter
- 35
- weitere Lichtauskopplungseinrichtung
- 36
- weitere Lichtauskopplungseinrichtung
- I
- Intensität
- ϕR
- Reflexionswinkel
- ϕ0
- Einfallswinkel
- ϕ1
- Winkel gerichteter Reflexion
- ϕ2
- charakteristischer Streuwinkel
- ϕ3
- charakteristischer Streuwinkel
- ELp
- erster Anteil des eingestrahlten Lichts
- ELs
- weiterer Anteil des eingestrahlten Lichts
- RLp
- erster Anteil des reflektierten Lichts
- RLs
- weiterer Anteil des reflektierten Lichts