CN106537418A - 具有动态安全特征的安全装置和认证方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种安全装置和认证方法，其中提供有安全元素(1)。所述安全元素包含基底材料(6)，在其中嵌入具有如裂缝、糟状、薄片、凹型、鳞状、突起和/或收缩结构作为静态或动态安全特征的三维模型。此外，能通过所述扫描装置侦测的物质或物质材料组成被额外至少部分地在于所述基底材料(6)中嵌入的三维模型中或其上堆积或储备，并在需要的时候被重新涂抹在安全元素上或被清除，借此改变所述基底材料(6)和/或所述安全元素(1)中嵌入的三维模型的颜色、强度、结构、层厚、个别的色素或其他的物理性质，以致形成包含有至少部分变化的表现型，其在认证时间点能为所述扫描装置所侦测并储存在储存装置中。

Description

具有动态安全特征的安全装置和认证方法

技术领域

本发明关于一种安全装置和认证方法，其中一通过扫描装置的可侦测物质或物质材料组成在具有嵌入的三维模型的基底材料中或其上堆积或储备，且在需要时能被重新涂抹在安全元素上或自其清除。借此形成一至少部分变化的表现形，其在另一认证时间点能被扫描装置记录并在一储存装置中作为更新的版本储存。

背景技术

为保护文件、对象、货品，且亦为电信装置或人的认证已知有多种的方法和装置。很多方法是基于静态安全特征，例如数字、密码、生物辨识特征或有一复杂的静态架构借以提高仿伪性。US 5,719,948描述一种用于荧光图像与光学符号读取的装置与方法、US 5,697,649描述一种具有磁性安全特征的对象和US 5,568,251描述一种材料，其在吸收、反射或透射是各向异性。

方法的另一群组是基于在文件或产品的表面上明显物理性或化学性的安全特征。为此目标，表面中对应于预先选定物理性特征的区段被扫描并编码和/或加密所述扫描的图像。所得到结果被以数字或代码的形式表现在对象或文件的表面上。在检查认证时，所述表面经由扫描器被扫描。将借此得到的数据与储存的数据进行比较。这样的方法例如在WO97/24699A中被描述。

WO 98/57299描述一种具有单元特征的文件，其通过大量在基底材料中储备的标志所构成。此标志是任意相对于它们在基底材料中的位置、分布密度和空间位置而在基底材料中配置。借此在文件生产时总是产生独特的作品，其几乎是不可能刻意被重制。在标志方面可例如是纺织物或纤维素纤维、金属材料或塑料或如碳纤维的无机物质。此外类刮痕的凹型或凸起适合作为在基底材料中或基底材料上的特征。所述凹型或凸起在此有不同的宽度、深度或高度尺寸和/或走向。此外亦可建构有中空室，其在基底材料中类孔状而构成。通过读取装置此安全特征被扫描。而且虽然这样的安全特征有复杂的模型，但此在它们的后续安全询问的生成之后保持不变。况且通过现代的3-D-印刷方法是有可能仍然能伪造这样的静态结构。

在WO 01/043086中提出，一清楚的图像作为二维的随机图像并施加到一材料的所选面，其包含一具有任意特征的粗糙表面。对此可使用例如具有如纤维、多孔性粗糙表面的材料或提供有粒子杂质的材料。所述方法更见于实施例中，具有任意参数的随机图像进一步被改装，例如在此通过例如孔眼来随机地加工所述表面。在此所述二维的随机图像在其完成之后不再改变。虽然使用具有随机参数的粗糙表面的材料，其应是提高仿伪的，但此材料在两个认证时间点之间保持静止并因此易于伪造。

在DE 10 2004 049 139 A1中描述一种用于保护对象以避免被伪造或复制的装置与方法，在此装备具有用于发射光的传输装置，其中传输装置的光随时间在强度和/或光谱组上变化。所述光的随时间变化在此是如此选择或调整的，即其是为人类视觉所能感知的。在此所述光的动态变化展现一动态的安全特征。在所述方法中使用光动态改变的性质，其适用于每一个安全元素，而不论他们是正在发射哪一个光。考虑所述变化而因此不给予个别安全元素辨识。这样的安全元素被成功的复制，使得其伪造因此不再能从于原件区分，类似于全像图的复制的情况。

在DE 10 2006 006 323 A1中描述一种具有光学机械可读标记的多层体，其包含塑料层，其中加工有精细的浮雕结构。在此不同的区域包含有不同的浮雕结构并建构成可作用为安全特征的背景模型。然而背景模型在多个认证时间点之间亦是刚性地被建构。

在WO 2012/038842中描述一种安全元素，其应是仿伪的。在此选择具有表现出“确定性”不均匀表面的材料。此外使用这样的微粒，其尺寸使得它们能被所述表面的不平坦而擒住。此外所述微粒能随机的从所述表面分离，借此产生如此复杂、独特的表面。所述微粒可例如包含荧光染料，因此能够被读取装置扫描。在所述结构中储备的颗粒的荧光颜色可在荧光显微镜下被辨识。较佳的是使用不同的荧光染料，其在激活时发射不同的颜色。在所述的方法中通过一随机的分离达成一高度个性化，但仍为静态的安全元素，在此亦仅由此产生静态的表现形，而非一变化的表现形和所述安全元素可能的动态发展在两认证时间点进行比较。为此目的各自的最终状态是固定的。

DE 10 2009 033 221描述一种用于标记、认证或辨识对象或人的安全元素或方法，在所述安全元素的至少一层包含至少部分区域是以裂缝、裂痕、磨损或收缩形式的裂纹模型(krakelee-Muster)以及可能的杂质，其是可全部或分开的作为安全特征而被扫描与记录。在实施例的变型中，裂纹模型可通过涂抹色素(染色)而被做成可见的，所述色素沉积在裂缝和裂痕中。这样的裂纹模型在根据与一正常的裂纹模型的参杂或染色的可见地结合后，而总体地使另一个裂纹模型为可见的。

发明内容

鉴于此背景本发明的目的在于提供一种安全装置和认证方法，借此，防伪安全性通过所包含的动态变化而额外地提升。

此目的是通过一种具权利要求1的特征的安全装置与具有权利要求10的特征的认证方法而达成的。优选的实施例则在从属权利要求中。

本发明的安全装置包含安全元素，其包含一基底材料，在其中嵌入具有如裂缝、糟状、薄片、凹型、鳞状、突起和/或收缩结构作为静态或动态安全特征的三维模型。本发明所述的模型包含任意的结构、表面、几何形或凹凸在基底材料中或其上。优选的是，所述模型是关于“随机”的凹凸或结构，其没有特定的顺序或逻辑。此外亦包含“故意”、预先定义或对称的结构或形式。如此建构的安全元素可例如应用在钞票、护照、文件、包装或对象，或动物或人。所述安全装置更包含用于记录安全元素的图像或其部分的扫描装置。扫描装置可例如是关于光学装置(例如，相机、显微镜、扫描器)。在一较佳的变型中，扫描装置是电信装置，例如智能手机或移动电话，的组成部分。在所述安全装置中进一步提供有储存装置，其在认证时间点时用于储存以扫描装置所记录安全元素的图像。在储存装置中其可例如是关于数据库，其中所传递的数据在管理储存器或硬盘中储存。所述认证时间点是一个时间点，在此时执行认证物件、人、服务查询、软件访问或其他通过事件而触发的访问控制。在认证时间点所述安全元素的表现型或其部分被记录且在所述储存装置中储存。如必要的话，由所述表现形所得到的数据可被更改或加密，借此使一可能的数据偷窃更困难或避免。所述表现形对应于所述安全元素的光学外貌或组成，可仅以肉眼观察或添加辅助手段，例如像相机、显微镜、扫描器的光学扫描装置。在此所使用的辅助手段可以确保所述表现形对人眼是大致可见的，例如当使用扫描装置的特定放大或特殊光作用时。

根据本发明，现提供一种通过扫描装置可侦测的物质或物质组成，其至少部分地堆积在表面上，所以此或在基底材料中所嵌入的三维模型被动态地改变。所述堆积可被任意地重复且能部分或是全部地被清除。借此改变例如所述基底材料和/或在安全元素中所嵌入的三维模型的颜色、强度、结构、层厚度、表面或物理性质。产生一至少部分改变的表现型作为结果，其在第二、随后的认证时间点能被扫描装置记录且作为最新的表现形在所述储存装置中储存。所述可侦测物质或物质组成在基底材料上动态的施加或剥离而因此留下一更改的表现型，其在主要的特征上是不同于在第一认证时间点于所述储存装置中储存的表现型。然而可保留安全元素的原始结构，借此而使例如安全元素的预认证是可能的。较佳的是动态变化因此仅是安全元素的一部分。

优选的是在基底材料中是关于一有色的层，带色层、金属层、在其中包含有颜料的材料，金属离子、盐类或放射性物质。因此所述材料可通过扫描装置或侦测装置而被记录。放射性物质是例如荧光、发光或辐射性物质。辐射性物质的存储执行在少量、但可侦测的浓缩中，所以没有产生对生命或环境的危害。基底材料可进一步被保护层，例如保护漆，所覆盖。在一特别的变型中，基底材料是仅对扫描装置为可侦测的，而对没有辅助手段的人眼是不可见的。

较佳的是使用带色层或具有在其中堆积颜料的材料层作为基底材料。在此可预见的是，所述带色层包含不同的色彩强度或有色物质。此基本上是取决于基底材料的颜料与层厚度的种类和浓度。进一步可将光吸收材料，例如保护层，涂抹在基底材料上，所以色彩强度在以光学装置记录时被增强或衰减。较佳的是选择一个为实现色彩效果的组成是已知的染料。在此较佳的是提供扫描装置辨识所述基底材料和其组成。

一个含有金属离子的层、金属层或合金可经由对应的金属侦测器而被证实。特征是在于通过所述可侦测物质或物质组成的并入或剥离而改变基底材料，并因此改变安全元素的表现形。此变化可以是缓慢或快速、仅部分和/或临时的，且通过外部影响而进一步被加速或减缓。暂时性的变化包含特殊的动态，其使得伪造者是几乎不可能将安全元素复制或使用。伪造者在已知的认证时间点是不知道，哪一个最新的表现形在此时间点于储存装置(例如，数据库)中储存。物质或物质组成的并入导致三维模型的结构改变，因为新物质被并入结构中或已存在的物质从其被剥离。此外所述可侦测物质的位移可建构在结构中。

为提高安全性，在一预先给定的时间中较佳的是进一步动态地收缩、改变或发展所述模型的表现型或在基底材料中的模型。例如所述结构可以是基于例如可侦测物质或机械性影响的化学或物理性效果而改变，当有新裂痕、颜色褪色、带色层的层厚度被改变或裂痕产生放大或缩小时。当基底材料是带色层时，可在所述带色层中建构所谓的裂纹结构(Krakelee-Strukturen)，此亦即随机的裂痕或裂缝，其穿透所述基底材料的封闭表面结构。在于其中所建构的结构中反而并入可侦测物质或物质组成。为此所述可侦测物质或物质组成较佳是粉末、颗粒、胶或悬浮物。为进一步提高动态结构的复杂性，在一较佳的变型中提供不同可侦测的物质被并入基底材料和/或模型中。此可以是不同的染料或可侦测物质的合并，其可通过不同的侦测手段而正名。例如金属粒子可一起被与颜料或荧光粒子混合。此可侦测物质的合并额外地提高了三维模型的安全性与动态变化性。

可侦测物质的不同浓度亦可进一步被作为安全特征使用，当其导致一物理性质的变化时。当然必须是所述扫描装置能物理性接收到不同的可侦测物质。在实施例中能预期的是，在特定时间点具有颜色粉末的安全元素的表面被以流体或是干燥的形式处理，因此各个粒子能堆积在三维模型的结构中。为此优选是使用粉末、颗粒、胶或悬浮物。一流体状的悬浮物或胶能容易地流入模型的结构中并且至少部分地添充它们。通过以可侦测物质或物质组成填充结构能得到安全元素改变的表现形。可侦测物质或物质组成在基底材料中的堆积较佳是仅间歇地执行，此亦即在需要时所述粉末可自安全元素清除或本身再次沉积。在此所述基底材料较佳是由可侦测物质合成、其随时间而分解、自基底材料剥离、改变其颜色或以其他方式改变。借此亦改变所述基底材料和/或在其中所嵌入的模型的通过扫描装置所记录的表现型。

在优选的实施例中所述安全元素的基底材料为一发荧光的层所限制，其具有在其中整合为一体的荧光粒子作为附加的安全特征。所述发荧光的层或荧光层可例如被设置在基底材料下。根据基底材料的设备、种类和层厚度，具有不同强度的荧光层的荧光粒子是可见或不可见的。基于三维模型的结构，荧光或荧光粒子在这些地方是可见的，即在此基底材料的层厚度是非常薄(所以荧光可以穿透)或所述基底材料包含如裂痕、鳞状、凹槽或喷发的结构，所以所述荧光或荧光粒子是能够过这样的结构而被侦测。在第二、随后的认证时间点，可侦测物质或物质组成重新被涂抹在所述安全元素上或从其清除，亦改变所限制的荧光层或在其中堆积的荧光粒子的表现型。先前是可见并透射过三维模型结构的荧光粒子被密封在重叠结构，并因此不再或以微量强度而可见的。因此在优选的实施例中，有荧光的层的荧光粒子是主要通过模型的结构或通过具有微量或更透明的层厚度的基底材料的区域作为环境材料而为可见的。为本发明的目的，任何荧光染料都可以适用。在变型中，可侦测物质或物质组成能包含相同于基底材料的材料物质组成。

以扫描装置的扫描能以不同的角度或视角来执行。优选是在扫描时，得到来自基底材料结构的三维深度信息。此可例如经由亮度测定法来执行，例如藉由创建高度场、应用结构化的光、不同发光角度或通过立体摄影。借此反射仪或反射光显微镜亦提供近似的结果。深度资讯的添加展现了额外的安全特征，因为其忠于原型的再次给定3-D结构，而这是伪造者几乎不可能做到将此信息重建的。

在另一个优选的实施例中，安全元素将被以不同激活波长的辐射而扫描。所以安全元素的对人眼为可见的表现型根据辐射源也显出完全不同，例如当安全元素相较以自然光、极化光或以带荧光的光来进行分析时。基底材料的精细轮廓与阴影、模型的结构和基底材料的层厚度在极化光下产生独特的表现形，其不同于通过非极化正常光所产生的表现形或荧光图像。

根据辐射源因此得到与相同安全元素完全不同的表现型，虽然其是相互依赖的。基底层、模型或荧光层的物质组成或结构被改变，故所述表现形亦必然有至少部分地改变，其是在正常光、极化光或荧光下的分析所得到的。经由各个辐射源所得到的表现形在询问时间点时被记录并在数据库中储存。通过数据分享而获得额外的安全性，此亦即表现型将在不同的数据库中被储存。在认证询问时能向相应的数据库发送询问，其中为进行认证附加有一或多个表现型。此表现型的组合与唯一性使伪造者几乎不可能以合理的努力复制安全元素。

进一步看出本发明认证方法的特定特征，即可侦测物质或物质组成动态地改变在基底材料中所嵌入的三维模型，其中在需要时，在安全元素上的可侦测物质或物质组成能通过内部或外部的影响而重新被施加或清除，借此至少部分地改变所述基底材料和/或在安全元素中所嵌入的三维模型的颜色、强度、结构、层厚度或其他物理性质。在基底材料的结构中物质的堆积或剥离导致变化的表现形，其至少部分地不同于先前时间点的表现形。因此基于所述可侦测物质或物质组成的应用或剥离而在两认证时间点之间得到同样安全元素的不同表现型。此外，基底材料本身、三维模型或在基底材料邻近的有荧光的层的性质亦可改变。例如三维模型的裂痕或结构能扩大、发展或收缩。新裂痕或其他结构可被进一步的构成。三维模型的可侦测物质或物质组成的第二次应用亦导致所述邻近有荧光的层的变化。因此有安全元素的组合，其可一起或单独的被使用为认证特征。

附图说明

本发明将在以下的附图中进一步说明。

具体实施方式

在图1显示安全元素1，其由一基板和基底支持材料6所构成。在支持材料6是关于一有色层，其中含有着色染料。在支基底材料6中有不同几何形的模型4，其在所示的实施例中是以裂纹或喷发展现。这样的裂缝或喷发可例如通过所述有色层的各个区域的干燥或收缩而产生。在作为基底材料6的所述有色层下有一荧光层3，其中配置有个别的荧光粒子2。由于所述基底材料6(有色层)的形成裂纹，所述荧光粒子2通过所述几何模型4的结构是可侦测的。所述荧光粒子2特别在这位置是可见的，在此没有基底材料6、或在基底材料6的层厚度非常薄的位置。这样少量层厚度5的区域导致所述荧光粒子2的荧光穿透且是通过扫描装置可侦测的。此外有能在所述图样4的区域中产生的阴影7，且其亦被建构成一特征化的结构、即表现形。最后在基底材料6中亦有区域，其中各个颜料或颜料聚集8是更强或更弱的突出于所述基底材料6的邻近区域。

为安全元素的动态变化，在进一步的步骤中在所述基底材料6上涂抹有色粉末，其储备在所述几何模型4或基底材料6的结构中，并遮蔽或新引入单独或多个荧光粒子2。通过所述具备有色粉末的安全元素1的处理，因此不仅改变所述几何模型4的结构而且也改变所述荧光粒子2的强度。此外基底材料6的层厚度有可能改变，以便先前具备薄层厚度5的荧光区域被这样屏蔽，所以在其下的荧光粒子2不再能够穿过。

为剥离有色粉末，可例如敲掉安全元素，借此有色粉末或其部分再次从所述几何模型4的结构松脱。此又反过来导致所述表现型的变化，这是在可被扫描装置所记录的扫描时间点。

在图2中显示安全元素1的横截面。在做为基底材料6的有色层下建构有荧光层3，其中各个荧光粒子2是能辨认的。在基底材料6有像例如裂缝或裂痕的随机结构4，其被建构在有色层中。通过此结构4，荧光粒子2发射其荧光直至表面，并因此在空置期间是能辨识的。在有色粉末或可侦测物质的涂抹时，被部分地填充所述结构4，借此产生一改变的表现型，其在以扫描装置扫描时改变荧光粒子2的位置与荧光强度。

在图3中安全元素以两层架构(有色层作为基底层6和在其下的荧光层3)显示，其被以不同的光扫描。以不同辐射源所做这样的分析结果在图3A-C中展现。图3A显示安全元素的表现型，其在正常下被拍摄。在此作为图样4的各个裂痕是在有色层(基底层6)中清楚地被辨识。具有阴影7和颜料聚集8的区域也在基底层中被辨识。图3B显示同样安全元素的表现型，其以极化光而被拍摄。具有特定荧光汇集的区域包含一个特征化的环结构9。图3C显示安全元素的表现型，当自其建构一荧光摄像时。在实施例中使用两个不同的荧光颜料(并非用于辨识)，其包含不同颜色。各个荧光粒子2和其集聚在荧光层3中是能清楚地被辨识。此外其他荧光粒子2以另一种颜色在模型4中与具薄层厚度的基底材料6的区域中是能辨识的。图3A-C的所有三个表现型分配至例如一有价文件、人或服务，所以伪造者是几乎不可能复制所述安全元素，因为他必须将安全元素的所有三个表现型原始地复制。

Claims (15)

1.安全装置，其包含：

-安全元素(1)，其包括基底材料(6)，在其中嵌入具有如裂缝、糟状、薄片、凹型、鳞状、突起和/或收缩的结构(4)作为静态或动态安全特征的三维模型；

-扫描装置，其用于记录所述安全特征或其部分的图像；

-储存装置，其用于储存在认证时间点以所述扫描装置记录的所述安全元素的图像，其中额外通过所述扫描装置的可侦测的物质或物质材料组成被至少部分地在于所述基底材料(6)中嵌入的三维模型中或其上堆积或储备，并在需要的时候重新涂抹在安全元素上或被清除，借此改变所述基底材料(6)和/或在所述安全元素(1)中嵌入的三维模型的颜色、强度、结构、层厚度、个别的色素或其他物理性质，以便形成至少部分变化的表现型，其在认证时间点能为所述扫描装置记录并在所述储存装置中储存，其特征在于：所述安全元素(1)的基底材料(6)是限于具有被整合其中的荧光粒子(2)作为附加安全特征的有荧光的层(3)，其中所述有荧光的层(3)的荧光粒子(2)的被扫描装置所记录的强度、外型、配置或其他特质是受到在所述基底材料(6)中模型的配置或结构和/或所述基底材料的颜色、强度、结构、层厚度或其他性质的影响。

2.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于所述模型的表现型或在所述基底材料(6)中的模型在一给定的期间中动态地改变、收缩或发展。

3.根据权利要求1或2所述的安全装置，其特征在于不同的可侦测物质嵌入在所述基底材料(6)中和/或所述模型中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其特征在于所述基底材料(6)是关于有色层、色层、金属层、在其中包含有颜料、金属离子、盐类或辐射激活物质的材料、或这些元素的组合。

5.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其特征在于所述通过扫描装置可侦测的物质或物质材料组成仅临时地储存在于所述基底材料(6)中嵌入的三维模型中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其特征在于所述基底材料(6)包含染料，

其材料组成是能经由所述扫描装置检测的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其特征在于所述基底材料(6)由一能通过所述扫描装置侦测的物质组成，其时效性地分解、自所述基底材料(6)剥离、颜色转换或以其他方式变化，借此改变所述基底材料(6)和/或所述模型的能被所述扫描装置所记录的表现型。

8.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其特征在于所述有荧光的层(3)的荧光粒子(2)是主要通过所述模型的结构(4)或通过具有比周围材料低或透明的层含量(5)的基底材料的区域而为可见的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其特征在于在所述安全元素(1)提供有用于确定所述扫描装置的记录角度的附加标记。

10.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其特征在于提供有附加的作用装置，借此所述基底材料(6)能通过所述安全元素(1)部分地或完全地改变、清除或重新涂抹于其上。

11.认证方法，在此使用一包含基底材料的安全元素，在其中嵌入具有如裂缝、糟状、薄片、凹型、鳞状、突起和/或收缩结构作为静态或动态安全特征的三维模型，其中额外的可侦测物质或物质材料组成被至少部分地在于所述基底材料中嵌入的三维模型中堆积或储备，并在需要的时候通过一内部或外部的影响而被重新涂抹在安全元素上或被清除，借此改变所述基底材料和/或所述安全元素中嵌入的三维模型的颜色、强度、结构、层厚、个别的色素或其他的物理性质，以便包含有至少部分变化的表现型，其在认证时间点能为一扫描装置记录并传递至一储存装置且在其中储存，其特征在于在所述安全元素的基底材料配置一具有被整合于其中的荧光粒子的有荧光的层作为附加的安全特征，其中被扫描装置所记录的所述有荧光的层的荧光粒子的强度、外型、配置或其他性质是受到在所述基底材料中模型的配置或结构和/或所述基底材料的颜色、强度、结构、层厚或其他性质的影响。

12.根据权利要求11所述的认证方法，其特征在于为建立具有变化的表现型的动态安全元素，在所述基底材料中或在所述安全元素的模型中所述通过扫描装置可侦测的物质或物质材料组成，通过外部或内部的影响而时效性地瓦解、至少部分地清除或更新、在所述安全元素上移动或从所述安全元素剥离。

13.根据权利要求11或12所述的认证方法，其特征在于为建立具有变化的表现型的动态安全元素，所述基底材料在所述安全元素上作为粉末、漆、胶或混色物以液态或干燥地涂抹或重新添加。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的认证方法，其特征在于所述扫描装置形成所述安全元素或其部分的三维图像。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的认证方法，其特征在于所述的扫描是以具有不同波长的光、极化光和/或荧光而执行的。