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Die Erfindung betrifft die holographische Speicherung von codierten Informationen auf Ausweiskarten, insbesondere auf Plastikkarten. Plastikkarten werden häufig als Kreditkarten, Betriebsausweise usw. verwendet.
Jede dieser Karten enthält individuelle Informationen über die Daten des Karteninhabers und über den
Verwendungszweck. Die üblichen Verfahren zur Datenspeicherung auf Plastikkarten sind dabei das Hochprägen von Ziffern und Buchstaben, das Einarbeiten von beschriftetem Papier in die Karte, Lochung der Karte, die
Magnetisierung eines Magnetstreifens auf der Karte usw. Um die illegale Benutzung der Ausweiskarte durch
Dritte zu vermeiden und um die Karten vor Fälschungen zu sichern, ist man bestrebt, die Herstellung der Karten für die Nachahmung besonders schwierig und kostspielig zu machen und zumindest einen Teil der Informationen für nicht Berechtigte zu verschleiern. In diesem Zusammenhang wurde im Laufe der Zeit eine Vielzahl von
Möglichkeiten bekannt.
So wurde z. B. vorgeschlagen (deutsche Offenlegungsschrift 1599011), einen Teil der Ausweiskarte mit einem Filter abzudecken, das bei normalem sichtbarem Licht die Unterschrift des Inhabers verdeckt. Durch die
Beleuchtung mit einer besonders gearteten Strahlungsquelle, z. B. mit ultraviolettem Licht, wird das Filter durchsichtig und lässt die überprüfung der Unterschrift zu.
Bei einer andern bekannten Ausweiskarte (deutsche Offenlegungsschrift 1646261) sind im UV-Licht fluoreszierende Zeichen oder Muster aufgebracht, die zur Echtheitsprüfung und zum Fälschungsschutz dienen.
In letzter Zeit, in der die Holographie in allen Bereichen zunehmend Anwendung findet, wurden auch
Vorschläge bekannt, Hologramme in Ausweiskarten einzuarbeiten. So wurde z. B. eine Kreditkarte vorgeschlagen (USA-Patentschrift Nr. 3, 668, 795), in die ein Transmissionshologramm eingebracht ist. In diesem Hologramm ist die Unterschrift des Karteninhabers und eine verschlüsselte alphanumerische Zahl gespeichert. Die
Verschlüsselung der Zahl kann durch die spezielle Ausbildung des Lesegeräts erkannt werden.
Die deutsche Offenlegungsschrift 2018909 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung einer diskret verschlüsselten Kennkarte od. dgl. zur Bestimmung, ob sich diese Karte in einer bestimmten
Kartenuntergruppe befindet oder nicht. Um die Erkennung oder Abänderung der verschlüsselten Daten zu verhindern, wird zumindest ein Teil der Kennkarteninformationen mittels eines Transmissionshologrammes gespeichert.
Die deutsche Offenlegungsschrift 2228292 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Aufzeichnen von Informationen auf einem streifenförmigen Träger, wie z. B. auf einem Film, mittels der
Transmissionsholographie derart, dass die Informationen nach Belieben wieder abgelesen werden können.
Schliesslich beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift 2215828 eine Ausweiskarte mit nebeneinander angeordneten Einzelhologrammen, wobei jedes Einzelhologramm einer Informationseinheit (z. B. Zahl, Buchstabe od. dgl.) entspricht. Durch unterschiedliche Kombination verschiedener oder gleicher Informationseinheiten entsteht eine aus mehrereZiffern bestehende numerische Information bzw. ein aus mehreren Buchstaben bestehendes Wort (Satz). In einer Weiterbildung wird ausserdem vorgeschlagen, die Hologrammatrizen in einer
Druckmaschine an Stelle der Drucktypen zu verwenden, wodurch die Einzelhologramme nacheinander auf den
Aufzeichnungsträger aufgebracht werden können. Zur zusätzlichen Tarnung oder zur Vereinfachung der
Leseeinrichtungen werden die Einzelinformationen codiert (Punktcode) gespeichert.
Eine andere Möglichkeit der Verschleierung und des Schutzes vor Fälschungen besteht darin, eine unter Umständen auch mehrstellige Zahl binärcodiert in einem Hologramm auf oder in der Ausweiskarte festzuhalten (deutsche Auslegeschrift 1939594). Als Vorteil dieser Speicherart wird angegeben, dass die durch das aufgezeichnete Hologramm bestimmte Zahl praktisch doppelt codiert ist, u. zw. einmal durch die Tatsache, dass die Codierung eine vorbestimmte willkürlich Zahl bedeutet und zum andern durch die Speicherung in einem holographischen Linieninterferenzmuster, welches wegen seiner hohen Auflösung nicht so verändert werden kann, dass beim Lesen des Hologramms ein anderes Muster erzeugt wird als das, welches eingespeichert wurde.
Als nachteilig erweist es sich jedoch bei den bekannten Ausweiskarten, die Hologramme zur Informationsspeicherung verwenden, dass durch die Speicherung der Gesamtinformation in einem Hologramm für jede Ausweiskarte ein neues Hologramm auf dem allgemein bekannten, mehrere Arbeitsgänge umfassenden Weg hergestellt werden muss. Bei Verfahren, wie jenem nach der deutschen Auslegeschrift 1939594, ist ausserdem noch nachteilig, dass nur immer ein einer Codierung zugeordneter Begriff bzw. eine Zahl gespeichert werden kann.
Die dem Stand der Technik angehörenden Veröffentlichungen über Ausweiskarten mit in Hologrammen gespeicherten Informationen beschreiben ausschliesslich im Durchlicht zu betrachtende Fraunhofer-Transmissions- hologramme. Diese Hologramme haben den Nachteil, dass der mit dem Hologramm versehene Bereich der Ausweiskarte durchsichtig sein muss. Die an sich undurchsichtigen Ausweiskarten müssen deshalb mit einem "Fenster" versehen werden, wodurch die Geheimhaltung der Informationen sehr wesentlich beeinträchtigt wird.
Ausserdem können die im Hologramm gespeicherten Informationen vom Fachmann ohne besonderen Aufwand sichtbar gemacht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ausweiskarte zu schaffen, bei der die automatisch auswertbaren Informationen in binär codierten Einzelhologrammen gespeichert auf der Oberfläche des Informationsträgers eingeprägt sind, die geschilderten Mängel aber nicht auftreten.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelhologramme aus Reflexionshologrammen bestehen, die auf undurchsichtigen und/oder durchsichtigen Bereichen der Ausweiskarte aufgeprägt sind.
Die Erfindung schlägt also vor, Reflexionshologramme zu verwenden, die von der Transparenz der
Ausweiskarte unabhängig auf undurchsichtigen Kartenbereichen ebensogut erkannt werden können. Da das
Hologramm selbst aus äusserst feinen Linien besteht, die weder mit dem freien Auge noch mit einem Mikroskop zu sehen sind, ist die Erspähung oder Erkennung der Hologramme wesentlich schwieriger.
Dies gilt umsomehr, wenn entgegen den üblichen Verfahren keine Frauenhoferschen Hologramme
Verwendung finden, sondern erfindungsgemäss die Hologramme durch Fresnelsche Interferenzmuster gebildet sind, die nur unter Einhaltung genau definierter Abstände zwischen Lichtquelle, Hologramm und Bildebene beobachtet werden können. Die Entschlüsselung und Imitation dieser Aufzeichnungen wird auf diese Weise wesentlich erschwert.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass man nicht für jede Ausweiskarte ein eigenes
Hologramm erstellen muss, sondern dass man einen Satz von Einzelhologrammen zur Erzeugung von beliebig vielen Gesamthologrammen verwenden kann, indem man die Einzelhologramme entsprechend kombiniert. So kann man beispielsweise die Zahl 261 mit drei Einzelhologrammen wiedergeben, bei denen das erste der Ziffer 2, das zweite der Ziffer 6 und das dritte der Ziffer 1 entspricht. Mit den gleichen Prägestempeln kann man dann auch die Zahl 621 oder 126 usw. bilden.
Zusätzlich zur guten Tarnung erhält man durch Fesnel-Hologramme den weiteren Vorteil, dass das zur
Betrachtung notwendige Prüfgerät wesentlich einfacher aufgebaut werden kann, da zur Wiedergabe keine komplizierten Linsenanordnungen benötigt werden.
Durch die Verwendung üblicher Prägestempel hat jedes Hologramm die gleiche Ausdehnung wie eine Ziffer oder ein Buchstabe einer hochgeprägten Karte. Die Hologramme können als unsichtbare Zeichen auf der üblicherweise ungeprägten Fläche der Karte oder gleichzeitig auf oder mit einem sichtbaren Zeichen aufgeprägt werden. Die zu prägenden Zeichen sind codiert dargestellt, wodurch das mikroskopische Muster des Hologramms so gestaltet wird, dass sein Beugungsbild den Aufbau eines sehr einfachen Lesegeräts ermöglicht. Dieses Lesegerät besitzt nur so viele Photozellen wie die Anzahl der Bits ist, die zur Codierung eines Zeichens verwendet werden.
Beispielsweise 5 Bits für Ziffern und 8 Bits für alphanumerische Zeichen.
Es ist nun weiters vorteilhaft, eine möglichst geringe Informationsdichte pro Hologramm zu verwenden, da dann das Einzelhologramm noch erkannt werden kann, wenn nicht mehr die gesamte Fläche dieses
Einzelhologramms auf der Karte unversehrt ist. Die Wiedergabe kann nämlich durch Verletzungen, wie Kratzer, gestört werden. Verwendet man jedoch beispielsweise einen 2 aus 5-Code für die Einzelhologramme, dann genügt es, nur ein Teilstück der Hologrammflächen zu erfassen, um das Hologramm zu erkennen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass, je kleiner das Hologramm oder dessen Teilstück wird, Einzelheiten in gleichem Masse undeutlicher werden, bis schliesslich nur noch die groben Umrisse zu erkennen sind. Jedenfalls lassen sich aber an der
Oberfläche verknitterte oder durch Manipulationen teilweise zerstörte Hologramme noch sicher erkennen.
Die besonderen Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind also in der einfachen und schnellen Aufbringung der Einzelhologramme zu sehen. Beliebige Texte oder Zahlen können auf diese Art codiert gespeichert werden, ohne dass dabei verschiedene Photozellenmatrizen benötigt werden. Die Aufbringung zusammen mit einem visuell lesbaren Zeichen auf der Kartenoberfläche erhöht die Fälschungssicherheit umsomehr, da die Veränderung von hochgeprägten Zeichen, ohne dass dies erkannt wird, mit ebenso geringer Wahrscheinlichkeit möglich ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Anordnung zur Erzeugung von Hologrammen, Fig. 2 eine schematische Anordnung zur Wiedergabe eines Hologramms, Fig. 3 eine Ausweiskarte, bei der die holographische Information auf ungeprägte Bereiche aufgebracht ist, Fig. 4 eine Ausweiskarte, bei der die holographische Information zusammen mit geprägten Zeichen aufgebracht ist, Fig. 5 eine schematische Anordnung zur Erzeugung der codierten Einzelhologramme, Fig. 6 die Schnittzeichnung des prinzipiellen Aufbaues eines Lesegerätes und Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie (G-G) in Fig. 6.
Um die nachfolgende Beschreibung der Erfindung besser verstehen zu können, sei zunächst die Erzeugung eines Hologramms allgemein beschrieben.
Der prinzipielle Aufbau, der zur Aufnahme eines Hologramms notwendig ist, ist in der Fig. 1 schematisch wiedergegeben. Im Gegensatz zur normalen Photographie wird eine Lichtquelle verwendet, die kohärentes Licht aussendet. Der hohen Lichtintensität wegen können dabei Laserstrahlen bevorzugt Verwendung finden. Das Objekt--8--wird von einem Teil des Laserstrahls--6--über einen halbdurchlässigen Spiegel--15--wie bei der normalen Photographie beleuchtet. Eine photographische Platte--11--ist so angeordnet, dass sie das vom Objekt reflektierte Licht--14--und das vom halbdurchlässigen Spiegel durchgelassene Licht--13-- gleichzeitig aufnimmt.
Im Gegensatz zur normalen Photographie werden keine Linsen oder Spiegel verwendet, wodurch auf der Photographie --11-- auch kein Bild im herkömmlichen Sinne, sondern ein Interferenzmuster entsteht, das durch die Phasenverschiebung zwischen Bezugswelle--13--und Objektwelle--14-- hervorgerufen wird. Dieses Interferenzmuster stellt nun das Hologramm dar, das, wie bekannt, auf jedem belichteten Punkt der Platte Licht von jedem Punkt des Objektes enthält.
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Bei der Wiedergabe des Hologramms (Fig. 2) bestrahlt man das Hologramm mit monochromatischem Licht, z. B. dem gleichen Licht wie es bei der Aufnahme verwendet wurde und erhält hinter und vor dem Hologramm
Licht, das auf Grund der Gitterwirkung des Interferenzmusters das aufgenommene Objekt an dem Ort wiedergibt, von dem aus es aufgenommen wurde, wobei das Bild, das vor dem Hologramm entsteht, vom
Betrachter--A-aus einem virtuellen Bild -8a-- und das Bild, das hinter dem Hologramm entsteht, einem reellen Bild--8b--entspricht, was bei Transmissions-Hologrammen der Fall ist. Reflexions-Hologramme werden von-B--aus betrachtet und erscheinen entsprechend umgekehrt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen schematisch die Ausweiskarte--2--mit den Feldern--l--, die je ein Einzelhologramm enthalten. Durch beliebige
Kombination der Einzelhologramme kann man daher für jede Ausweiskarte ein diese kennzeichnendes
Gesamthologramm erzeugen. Da ferner die Hologramme auf bzw. in die Ausweiskarten geprägt werden, kann man die Kombination leicht dadurch erstellen, dass man für jedes Einzelhologramm einen Prägestempel mit dem betreffenden Einzelhologramm bereithält.
Die mit derartigen Relief-Hologrammen versehenen Ausweiskarten unterscheiden sich weder äusserlich noch im Material von üblichen Plastikkarten. Jedes Hologramm besteht nämlich aus einigen Hunderttausenden von
Unebenheiten von etwa 0, 1 ju Höhe und ist daher weder mit dem Auge noch mit dem Mikroskop zu sehen. Die
Abstände der Einzelhologramme entsprechen den üblichen Ziffern und Buchstabenabständen der Hochprägung, z. B. 0, 1 Zoll.
Die holographische Information kann in einer zusätzlichen Zeile auf der Vorder- oder auf der Rückseite der Karte aufgeprägt sein, so dass diese unabhängig von der visuell lesbaren Information der Karte ist (Fig. 3). Sie kann anderseits auch gleichzeitig mit den visuell lesbaren Schriftzeichen --3-- in den nicht erhabenen Teil eingeprägt werden und so die Möglichkeit geben, die visuell lesbare Information mit der automatisch lesbaren zu vergleichen (Fig. 4). Kombinationen dieser beiden Möglichkeiten sind natürlich ebenso möglich.
Bei der Verwendung von laminierten Plastikkarten, die Wertpapiere enthalten, kann die ungerichtete Lichtstreuung an der Papieroberfläche sehr stark sein und die Erkennung der holographischen Information stören. Dieser Nachteil kann durch einen vorzugsweise schwarzen, nicht glänzenden Aufdruck auf dem Papier im Bereich der holographischen Prägung auf ein erträgliches Mass verringert werden. Ungünstig ist hiebei allerdings, dass man durch diesen Aufdruck die Stelle auf der Ausweiskarte preisgibt, auf die das Hologramm aufgebracht ist.
Transparente Karten können selbstverständlich in der gleichen Weise wie undurchsichtige Karten mit Einzelhologrammen versehen werden. Die holographische Information von transparenten Karten lässt sich dann wahlweise mit einem Durchlichtlesegerät oder einem Reflexionslesegerät lesen.
Wie bereits erwähnt, kann zur Prägung von holographischen Reliefs auf Plastikkarten jeder Prägeautomat verwendet werden, der zur Hochprägung von Plastikkarten geeignet ist. Es werden dazu lediglich spezielle Prägestempel benötigt.
Die Herstellung der holographischen Prägestempel kann, ähnlich wie in der deutschen Auslegeschrift 1939594 beschrieben, erfolgen.
Fig. 5 zeigt eine entsprechende Anordnung zur Erzeugung der codierten Einzelhologramme in schematischer Darstellung. Der Laserstrahl--6--wird dabei durch eine Linsen-und Blendenanordnung--7--aufgefächert, um eine grössere Fläche gleichzeitig mit monochromatischem Licht beleuchten zu können.
Die Streulichtblende --5-- schirmt die Photoplatte--11--vor ungewollter Belichtung ab. über die Sammellinse --9-- und die Punktblende--10--gelangt die Bezugswelle--14--auf die Photoplatte. über weitere Öffnungen--4-- in der Streulichtblende -5--, die sich an dem Ort befinden, der der Position der Photozellen im Lesegerät
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das gewünschte Interferenzmuster --12-- ergeben.
Die Anordnung der Öffnungen --4-- entspricht der der Photozellen --20-- des Lesegerätes (Fig. 7).
Entsprechend der Codierung werden eine oder mehrere Öffnungen abgedeckt. Nach Belichtung der Photoplatte die mit Hilfe von Photolack oder Photoemulsion hergestellt werden kann, wird ein galvanoplastischer Abdruck des Oberflächenhologramms erzeugt. Diese Galvanoplastik wird nun auf Format zugeschnitten und die Oberfläche mit einem Schutz versehen. Falls erwünscht, kann auch die Gravur eines visuell lesbaren Zeichens in die holographische Fläche eingebracht werden. Anschliessend erfolgt die galvanische Herstellung des Prägestempels.
Das Lesegerät für die fertigen Plastikkarten mit Hologrammen besteht aus einem Transportmechanismus für die Karte, dem Lesekopf und der Auswerteelektronik.
Der Transportmechanismus erfordert keine besonderen Eigenschaften und ist deshalb in den Zeichnungen nicht wiedergeben. Es ist jeder Transportmechanismus geeignet, der die Karte schrittweise oder mit konstanter Geschwindigkeit an dem Lesekopf vorbeibewegt.
Das Lesegerät besteht nach Fig. 6 im wesentlichen aus einer fast punktförmigen monochromatischen Lichtquelle--16-- (z. B. Infrarotlumineszenzdiode), aus einer Gesichtsfeldblende-17-und aus einer Linse - -18-, die die Gesichtsfeldblende auf die Fläche eines Einzelhologramms der Karte--2--abbildet. In dieser Anordnung werden beim Transport der Karte die Einzelhologramme nacheinander monochromatisch
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beleuchtet. Das reflektierte Licht trifft mit unterschiedlicher Intensität auf eine Anordnung von mehreren
Photozellen--20--. Die Anordnung der Photozellen und ihre Anzahl können von Gerätesystem zu
Gerätesystem verschieden gewählt werden. Beispielsweise ist in Fig. 7 eine Anordnung von fünf Photozellen gezeichnet, wobei die Codierung nach dem bekannten "2 aus 5"-Code erfolgt.
Das heisst, jede Ziffer ist dadurch charakterisiert, dass jeweils zwei Photozellen von holographisch gebeugtem Licht getroffen werden, während die restlichen drei Photozellen kein holographisch gebeugtes Licht erhalten.
Die Auswerteelektronik hat lediglich die Aufgabe festzustellen, auf welche der fünf Photozellen Licht fällt und auf welche nicht. Diese Aufgabe ist mit bekannten Lesegeräten ausserordentlich einfach zu lösen. Man verwendet zweckmässigerweise gepulsten Gleichstrom von etwa 20 kHz zum Betrieb der Lichtquelle. Dadurch trifft intensitätsmoduliertes Licht von etwa 20 kHz auf die fünf Photozellen und erzeugt auf ihnen Photoströme der gleichen Frequenz. Die Photoströme der Photozellen werden mit fünf gleich aufgebauten Wechselstromverstärkern gleicher Bandbreite verstärkt. Auf diese Weise eliminiert man bekanntlich Störungen durch das Rauschen der Photozellen durch äusseres Licht und durch Offsetströme der Verstärker.
Der Wechselstrom der fünf Photozellen wird nach der Verstärkung gleichgerichtet und von fünf Komparatoren mit einem Referenzwert verglichen. Als Referenzwert verwendet man zweckmässigerweise die Summe der Photoströme aller fünf Kanäle, um auf diese Weise Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle sowie Beugungsintensitätsunterschiede und zufällige Lichtstreuungen auf Grund von unterschiedlichem Kartenmaterial durch Verschmutzung und Alterung der Karten auszugleichen.
Durch einen einfachen Umbau lässt sich das beschriebene Lesegerät zur Auswertung von Durchlichthologrammen in transparenten Karten umändern. Das Beleuchtungssystem bleibt unverändert, während die Photozellen spiegelbildlich zur Kartenebene im gleichen Muster angeordnet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ausweiskarte, bei der die automatisch auswertbaren Informationen in binär codierten Einzelhologrammen gespeichert auf der Oberfläche des Informationsträgers eingeprägt sind, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Einzelhologramme aus Reflexionshologrammen bestehen, die auf undurchsichtigen und/oder durchsichtigen Bereichen der Ausweiskarte aufgeprägt sind.
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