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Die
Erfindung betrifft ein Dokument, insbesondere ein Wert- oder Sicherheitsdokument,
sowie ein Verfahren zur Eingabe einer Information in einen Schaltkreis
eines Dokuments und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und
eine Lesegerät.
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Dokumente
mit einem integrierten elektronischen Schaltkreis sind aus dem Stand
der Technik an sich in verschiedener Form bekannt. Beispielsweise gibt
es solche Do kumente in überwiegend
papierbasierter Form, wie zum Beispiel als elektronischen Reisepass,
oder als Chipkarte, insbesondere als sogenannte Smart Card, in kontaktbehafteter,
kontaktloser oder Dual-Interface Ausführung.
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Insbesondere
sind verschiedene Funk-Erkennungssysteme für solche Dokumente aus dem Stand
der Technik bekannt, die auch als Radio Frequency Identification
(RFID) Systeme bezeichnet werden. Vorbekannte RFID-Systeme beinhalten
im Allgemeinen zumindest einen Transponder und eine Sende-Empfangseinheit.
Der Transponder wird auch als RFID-Etikett, RFID-Chip, RFID-Tag,
RFID-Label oder Funketikett bezeichnet; die Sende-Empfangseinheit
wird auch als Lesegerät
oder Reader bezeichnet. Ferner ist oft die Integration mit Servern,
Diensten und sonstigen Systemen, wie zum Beispiel Kassensystemen
oder Warenwirtschaftssystemen über eine
so genannte Middle Ware vorgesehen.
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Die
auf einem RFID-Transponder gespeicherten Daten werden über Radiowellen
verfügbar gemacht.
Bei niedrigen Frequenzen geschieht dies induktiv über ein
Nahfeld, bei höheren
Frequenzen über
ein elektromagnetisches Fernfeld. Die Entfernung, über die
ein RFID-Transponder angesprochen und ausgelesen werden kann, schwankt
aufgrund der Ausführung
(passiv/aktiv), dem benutzten Frequenzband, der Sendestärke und
anderen Umwelteinflüssen
zwischen wenigen Zentimetern und mehr als einem Kilometer.
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Ein
RFID-Transponder beinhaltet üblicherweise
einen Mikrochip und eine Antenne, die in einem Träger oder
Gehäuse
untergebracht oder auf ein Substrat aufgedruckt sind. Aktive RFID-Transponder
verfügen
ferner über
eine Energiequelle, wie zum Beispiel eine Batterie.
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RFID-Transponder
sind für
verschiedene Dokumente einsetzbar, insbesondere in Chipkarten, beispielsweise
zur Realisierung einer elektronischen Geldbörse oder für Electronic Ticketing, oder
werden in Papier, wie zum Beispiel in Wert- und Sicherheitsdokumenten,
insbesondere Geldscheinen und Ausweisdokumenten, integriert.
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Aus
der
DE 201 00 158
U1 ist beispielsweise eine Identifikations- und Sicherheitskarte
aus laminierten und/oder gespritzten Kunststoffen bekannt, die einen
integrierten Halbleiter mit einer Antenne zur Durchführung eines
RFID-Verfahrens beinhaltet. Aus der
DE 10 2004 008 841 A1 ist
ferner ein buchartiges Wertdokument, wie zum Beispiel ein Passbuch
bekannt geworden, welches eine Transpondereinheit beinhaltet.
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Solche
Sicherheits- oder Wertdokumente werden im Stand der Technik zum
Teil als Chipkarten realisiert. Diese können mit einer kontaktbehafteten oder
kontaktlosen Schnittstelle, beispielsweise einem RFID-Interface,
ausgestattet sein oder mit einer Schnittstelle, die sowohl eine
drahtgebundene als auch eine drahtlose Kommunikation mit einem Chipkarten-Terminal
zulässt.
Im letzteren Fall spricht man auch von so genannten Dual-Interface
Chipkarten. Chipkarten-Kommunikationsprotokolle und -verfahren sind
zum Beispiel in der Norm ISO 14443 festgelegt.
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Ein
Nachteil solcher Dokumente mit RFID-Funktionalität ist, dass ohne Einverständnis des
Trägers
des Dokuments die RFID-Schnittstelle angesprochen werden kann, wenn
sich das Dokument beispielsweise in der Brieftasche des Trägers befindet.
Schutzmechanismen zum Schutz gegen unbefugtes Auslesen der Daten
aus einem solchen Dokument werden auch als "Basic Access Control" bezeichnet, vgl. hierzu "Machine Readable
Travel Document",
Technical Report, PKI for Machine Readable Travel Documents Offering
ICC Read-Only Access, Version 1.1, Oktober 01, 2004, International
Civil Aviation Organisation (http.//www.icao.int/mrtd/download/documents/TR-PKI%20mrtds%20ICC%20read-only%20access%20v1
1.pdf)
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Der
Erfindung liegt dem gegenüber
die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Dokument mit einem Schaltkreis
zu schaffen, sowie ein Verfahren zur Eingabe einer Information in
den Schaltkreis eines solchen Dokuments und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt,
beispielsweise zur Ausführung durch
einen in das Dokument integrierten Mikroprozessor, und ein Lesegerät.
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Erfindungsgemäß wird ein
Dokument geschaffen, das einen Bereich zur Ausbildung beispielsweise
einer optischen Maske aufweist. Hinter dem Bereich ist eine strahlungssensitive
Matrix zur Erfassung einer optischen Information angeordnet. Ferner
hat das Dokument einen Schaltkreis, insbesondere einen integrierten
elektronischen Schaltkreis, zur Eingabe der erfassten optischen
Information.
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Als
optische Maske wird im Sinne dieser Patentanmeldung jedes optische
Element verstanden, welches einer einfallenden Strahlung eine optische Information
aufmoduliert, wie z.B. durch ortsabhängige Modulation der Stahlungsintensitäten und/oder durch
Beugung der Strahlung.
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Bei
dem Dokument kann es sich beispielsweise um ein Wert- oder Sicherheitsdokument,
insbesondere ein Zahlungsmittel, ein Ausweisdokument, wie zum Beispiel
einen Reisepass, Personalsausweis, Visum, Führerschein oder dergleichen
handeln, und/oder um eine Chipkarte.
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Das
Dokument kann für
eine dezentrale Personalisierung als Rohling zum Beispiel an Pass-
und Ausweisbehörden,
Führerscheinstellen
und ähnliche Institutionen
geliefert werden. Bei der ausstellenden Behörde findet dann die Personalisierung
des Bereichs statt, wodurch die optische Maske ausgebildet wird.
Andererseits ist es auch möglich,
dass die Personalisierung bereits bei der Herstellung des Dokuments
zentral vorgenommen wird.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung ist der Bereich zur Ausbildung der optischen Maske für die Strahlung
in einem bestimmten Wellenlängenbereich
im wesentlichen transparent, das heißt, es wird ein relativ hoher
Anteil von Strahlung einer bestimmten Frequenz durch den Bereich
hindurch transmittiert, so dass er zu der strahlungssensitiven Matrix
gelangen kann. Nach Ausbildung der optischen Maske in dem Bereich,
wird der Bereich teilweise durch die optische Maske abgedeckt, wobei die
Maske für
die Strahlung der bestimmten Frequenz im wesentlichen undurchlässig ist,
das heißt, es
gelangt dort, wo die Maske den Bereich abdeckt, kein oder nur ein
geringer Teil der Strahlung der bestimmten Frequenz durch den Bereich
hindurch zu der strahlungssensitiven Matrix. Die Maske besteht also
aus für
einen bestimmten Frequenzbereich transparenten Bereichen und nicht
transparenten, beispielsweise geschwärzten Bereichen, wobei die einzelnen
Bereiche jeweils einem Pixel entsprechen können.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung hat der Bereich für
eine Personalisierung mittels Laser sogenannte Laser-Initiatoren,
wie z.B. Laserstrahl absorbierender Pigmente, insbesondere Metall-
oder Goldpigmente, beispielsweise Iriodin oder Lazerflair Pigmente
(vgl. (http://www.merck-pigments.com/servlet/PB/show/1129890/E effekte
02 2003.pdf).
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung kann die optische Maske auf den Bereich aufgedruckt
sein.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung kann die optische Maske ein Hologramm aufweisen.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung ist die optische Maske zur Intensitätsmodulation
der auf den Bereich auftreffenden Strahlung ausgebildet, wodurch
die optische Information der Strahlung aufmoduliert wird. Alternativ
oder zusätzlich
kann die Maske auch diffraktive Eigenschaften haben, so dass durch
auf den Bereich einfallende Strahlung ein Beugungsmuster auf der
strahlungssensitiven Matrix entsteht, welches die optische Information
beinhaltet.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wirkt die optische Maske auf einen Frequenzanteil
der Strahlung im wesentlichen reflektiv. Dieser Frequenzanteil der
Strahlung wird jedoch durch den Bereich hindurch transmittiert,
und zwar dort, wo er nicht von der Maske abgedeckt ist. In dieser
Ausführungsform
befindet sich zwischen dem Bereich mit der optischen Maske und der
strahlungssensitiven Matrix ein Filter, der im wesentlichen nur
den bestimmten Frequenzanteil hindurchlässt. Es erreicht im Ergebnis
also im wesentlichen nur der bestimmte Frequenzanteil der Strahlung,
der auf nicht maskierte Abschnitte des Bereichs auftrifft die strahlungssensitive
Matrix.
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Die
strahlungssensitive Matrix ist vorzugsweise so ausgebildet, dass
sie in dem bestimmten Frequenzbereich besonders empfindlich ist.
Durch eine solche Anordnung lässt
sich das Signalrauschleistungsverhältnis (SNR) für die Erfassung der
optischen Information verbessern.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung handelt es sich bei der strahlungssensitiven Matrix
um eine Photodiodenmatrix oder eine charge coupled device (CCD)
Matrix.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hat die strahlungssensitive Matrix erste, in einem
bestimmten Frequenzbereich transparente Elektroden, die in eine
erste Richtung verlaufen und zweite Elektroden, die in eine zweite
Richtung verlaufen. Beispielsweise stehen die ersten und zweiten Richtungen
senkrecht aufeinander. Zwischen den ersten und zweiten Elektroden
befindet sich ein Photoleiter. Durch die Schnittpunkte der ersten
und zweiten Elektroden werden also Bildpunkte definiert, die durch
Ansteuerung der strahlungssensitiven Matrix mit einer geeigneten
Treiberschaltung und/oder Treibersoftware ausgelesen werden können. Der
bestimmte Frequenzbereich muss in dem Bereich des Anteils der Strahlung
liegen, der durch den transparenten Bereich der Maske transmittiert
wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hat das Dokument einen elektronischen Speicher zur
Speicherung der mit Hilfe der strahlungssensitiven Matrix erfassten
optischen Information.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hat das Dokument eine Logikschaltung, vorzugsweise
einen Mikroprozessor, zur Verarbeitung der mit Hilfe der strahlungssensitiven
Matrix erfassten optischen Information. Wenn die optische Matrix beispielsweise
durch einen Barcode gebildet wird, kann der Mikroprozessor die Barcode-Information aus
der erfassten optischen Information zurückgewinnen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hat das Dokument einen elektronischen Speicher zur
Speicherung einer Referenzinformation und Mittel zur Überprü fung der
Referenzinformation und der erfassten optischen Information auf Übereinstimmung.
Hierdurch kann ein Sicherheitsmerkmal realisiert werden, indem eine
Verwendung des Dokuments nur dann freigegeben wird, wenn Übereinstimmung
zwischen der Referenzinformation und der erfassten optischen Information
vorliegt. Durch dieses Sicherheitsmerkmal lässt sich die Fälschungssicherheit
von Wert- und Sicherheitsdokumenten verbessern.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hat das Dokument Mittel zur Generierung von elektrischer
Energie aus der Strahlung zur mittelbaren oder unmittelbaren Versorgung
des Schaltkreises. Hierzu kann ein photoelektrischer Effekt genutzt werden,
indem zum Beispiel eine Photozelle in das Dokument integriert wird.
Diese kann unmittelbar den Schaltkreis mit elektrischer Energie
versorgen und/oder eine wiederaufladbare Batterie, so dass auch
Funktionen des Dokuments genutzt werden können, wenn keine Strahlungsquelle
vorhanden ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hat das Dokument kryptographische Mittel als Zugriffsschutz
auf den elektronischen Speicher. Ein schreibender oder lesender
Zugriff auf den elektronischen Speicher ist also beispielsweise
nur dann möglich,
wenn hierzu ein kryptographisches Protokoll zuvor erfolgreich abgearbeitet
worden ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung stellt die optische Maske eine Abbildung dar, beispielsweise
ein Passphoto und/oder eine alphanumerische Angabe, einen Barcode
oder dergleichen.
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Die
vorliegende Erfindung ist also für
verschiedene Einsatzgebiete vorteilhaft anwendbar:
- a) Mit Hilfe der Erfindung lässt
sich ein optischer Speicher realisieren, der unmittelbar elektronisch auslesbar
ist. Dadurch lässt
sich die üblicherweise
begrenzte Speicherkapazität
von in Dokumenten integrierten elektronischen Speichern erweitern.
- b) Wenn in dem elektronischen Speicher eine Referenzinformation
zum Abgleich mit der erfassten optischen Information gespeichert
ist, wird hierdurch ein Sicherheitsmerkmal geschaffen, welche eine
Selbstverifikation des Dokuments ermöglicht. Vor einer Verwendung
des Dokuments wird also von dem Dokument selbst geprüft, ob die
erfasste optische Information mit der Referenzinformation übereinstimmt,
bevor die Verwendung freigegeben wird.
- c) Durch die Erfindung kann eine Basic Access Control geschaffen
werden, um einen von einem Benutzer ungewollten und/oder unbemerkten
Zugriff auf das Dokument, beispielsweise mit einem RFID-Verfahren,
zu unterbinden. Vorraussetzung für
eine Verwendung des Dokuments kann beispielsweise sein, dass der
Träger
des Dokuments dieses Dokument zum Beispiel aus seiner Brieftasche
oder seinem Portemonnaie herausnimmt, so dass es dem Tageslicht
ausgesetzt wird. Hierdurch wird die strahlungssensitive Matrix mit
Licht beaufschlagt, welches die von der optischen Maske aufmodulierte
Information beinhaltet. Erst nachdem diese optische Information
in dem Dokument erfasst und überprüft worden
ist, kann das Dokument verwendet werden, indem beispielsweise die
RFID-Funktionalität
des Dokuments freigeschaltet wird.
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Ferner
sind Kombinationen und Unterkombinationen der oben genannten Verwendungsmöglichkeiten
in demselben Dokument möglich.
Insbesonder kann die Überprüfung im
Anwendungsfall c) wie in dem Anwendungsfall b) erfolgen.
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In
einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Eingabe
einer Information in einen integrierten elektronischen Schaltkreis
eines Dokuments, wobei das Dokument eine optische Maske hat, hinter
der eine strahlungssensitive Matrix angeordnet ist, wobei die Matrix
mit dem Schaltkreis gekoppelt ist. Zur Eingabe der Information wird
das Dokument einer Strahlung, wie zum Beispiel dem Tageslicht oder
einer Strahlungsquelle einer anderen Frequenz ausgesetzt, wobei
der auf das Dokument im Bereich der optischen Maske auffallenden
Strahlung eine Information aufmoduliert wird, die mit Hilfe der
strahlungssensitiven Matrix erfasst und in den Schaltkreis eingegeben
werden kann.
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In
einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt
mit ausführbaren
Programminstruktionen, beispielsweise zur Ausführung durch einen integrierten
elektronischen Schaltkreis, der in einem Wert- oder Sicherheitsdokument
integriert ist. Das Computerprogramm dient zur Ansteuerung der strahlungssensitiven
Matrix, um die optische Information zu erfassen, so dass sie von dem
Schaltkreis weiter verarbeitet und/oder gespeichert werden kann.
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In
einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Lesegerät für ein erfindungsgemäßes Dokument.
Das Lesegerät
hat eine Strahlungsquelle oder dient zur Ansteuerung einer Strahlungsquelle. Durch
die Strahlungsquelle ist das Dokument einer Strahlung aussetzbar,
beispielsweise um eine Selbstverifikation des Dokuments auszulösen.
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Im
weiteren werden Ausführungsformen
der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dokuments,
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2 ein
schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dokuments,
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3 ein
Flussdiagramm einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4 eine
Draufsicht auf eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Dokuments
mit einem kartenförmigen
Dokumentenkörper
und einem RFID-Element,
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5 eine
Draufsicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Dokuments
in einem reisepassförmigen
Dokumentenkörper,
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6 eine
Draufsicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Dokuments
in einem kartenförmigen
Dokumentenkörper
mit einem kontaktbehafteten Chipmodul,
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7 eine
Draufsicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Dokuments
mit einem kartenförmigen
Dokumentenkörper
und einem Dual-Interface Chipmodul,
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8 eine
schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dokuments
mit einem von außen
nicht kontaktierbaren in den Kartenkörper integrierten elektronischen
Schaltkreis,
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9 eine
schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dokuments
mit einem kontaktbehafteten Chipmodul,
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10 eine
Draufsicht auf eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Dokuments
mit mehreren optischen Masken,
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11 ein
schematischer Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dokuments
mit einem Schichtaufbau der strahlungssensitiven Matrix,
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12 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der strahlungssensitiven
Matrix.
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Die 13 ein
Blockdiagramm einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Lesegeräts.
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In
der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden einander entsprechende
Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die 1 zeigt
ein Dokument 100, wie zum Beispiel ein Wert- oder Sicherheitsdokument.
Das Dokument 100 kann überwiegend
papier- oder kunststoffbasiert ausgebildet sein. Auf seiner Dokumentenoberfläche 102 hat
das Dokument 100 ein Fenster 104, durch welches
Strahlung 106 auf einen Bereich 108 im Inneren
des Dokuments 100 fallen kann. Alternativ kann auch die
gesamte Dokumentenoberfläche 102 transparent
sein. In dem Bereich 108 ist eine optische Maske ausgebildet,
die aus Maskenbereichen 110 besteht.
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Die
Maskenbereiche 110 können
auf den Bereich 108 durch eine Personalisierung aufgebracht werden.
Hierbei können
sämtliche
aus dem Stand der Technik bekannte Personalisierungsmethoden verwendet
werden, beispielsweise Personalisierungsverfahren mittels Laser
oder drucktechnische Personalisierungsverfahren.
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Der
Bereich 108 ist hier für
eine graphische Personalisierung ausgebildet. Der Bereich 108 ist beispielsweise
weitgehend transparent und besteht vorzugsweise aus einem transparenten
Polymer, insbesondere aus Polycarbonat mit Laser-Initiatoren. Durch
Beaufschlagung des Bereichs 108 mit einem Laser erfährt dieser
Bereich in den Maskenbereichen 110 eine Färbung, insbesondere
eine Schwärzung, entsprechend
der Personalisierungsinformation. Die visuell erkennbare Personalisierung
des Bereichs 108 kann beispielsweise mittels Graustufenlaserung aufgebracht
werden. Ferner ist auch eine Personalisierung beispielsweise mittels
Thermotransfer- bzw. Diffusionsdruck oder Tintenstrahldruck möglich. Als Personalisierungstechnik
können
auch individuelle Hologramme verwendet werden.
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Ferner
kann der Bereich
108 auch durch ein Anzeigeelement, zum
Beispiel ein bistabiles Anzeigeelement gebildet werden, welches
personalisierbar ist. Hierfür
kommt beispielsweise eine Anzeigevorrichtung mit beweglichen Anzeigeelementen
in Frage, beispielsweise wie sie in der
DE 10 2005 039 524 offenbart
ist; deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich mit zum Offenbarungsgehalt
dieser Patentanmeldung gemacht wird.
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In
Richtung der Strahlung 106 hinter dem Bereich 108 ist
eine strahlungssensitive Matrix 112 angeordnet. Die strahlungssensitive
Matrix kann beispielsweise als Photodiodenmatrix oder CCD Matrix ausgebildet
sein, wobei durch jedes Matrixelement 114 der strahlungssensitiven
Matrix 112 ein Bildpunkt erfassbar ist.
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Die
strahlungssensitive Matrix 112 ist mit einem Treiber 116 verbunden,
der die strahlungssensitive Matrix 112 zum Auslesen der
Matrixelemente 114 ansteuern kann.
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Das
Dokument 100 beinhaltet ferner eine Logikschaltung, insbesondere
einen Prozessor 118, zur Ausführung von Programminstruktionen 120.
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Das
Dokument 100 beinhaltet ferner einen elektronischen Speicher 122.
Je nach Anwendungsfall kann der elektronische Speicher flüchtig oder nicht-flüchtig sein.
Wenn das Dokument 100 zur Selbstverifikation ausgebildet
sein soll, ist der elektronische Speicher 122 nicht-flüchtig, um
Referenzdaten 124 persistent zu speichern.
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Das
Dokument 100 hat ferner eine kontaktbehaftete, oder eine
kontaktlose, insbesondere eine RFID-Schnittstelle 126.
Die Schnittstelle 126 kann auch als sogenanntes Dual Mode
Interface ausgebildet sein, welches sowohl eine kontaktbehaftete
als auch eine kontaktlose Kommunikation mit einem externen Lesegerät (vgl. 13)
ermöglicht.
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Die
elektrischen und elektronischen Komponenten des Dokuments 100,
das heißt
der Treiber 116, der Prozessor 118, der Speicher 122 und
die Schnittstelle 126 können
ganz oder teilweise als ein oder mehrere integrierte elektronische
Schaltkreise ausgebildet sein (vgl. IC 136 der 4 bis 9).
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Zur
Verwendung des Dokuments 100 wird dieses mit der Strahlung 106 beaufschlagt.
Bei der Strahlung 106 kann es sich um das Tageslicht handeln
oder um Strahlung einer künstlichen
Strahlungsquelle, wie zum Beispiel einer Innenraumbeleuchtung, die
Licht im sichtbaren Bereich liefert oder einer speziellen Strahlungsquelle,
die diffuses, kollineares oder Laserlicht in einem sichtbaren und/oder
unsichtbarem Frequenzbereich, wie zum Beispiel in einem Infrarotbereich
oder kurzwelligen, z.B. ultravioletten, Bereich liefert.
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Die
Strahlung 106 tritt durch das Fenster 104 an der
Oberfläche 102 in
das Dokument 100 ein und trifft auf die in dem Bereich 108 ausgebildete
Maske.
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In
dem Anwendungsfall, der in der 1 gezeigt
ist, wird kollineare Strahlung 106 verwendet, wobei einzelne
kollineare Strahlen 128 der Strahlung 106 in der 1 durch
Pfeile dargestellt sind.
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Die
Maskenbereiche 110 sind so ausgebildet, dass sie für Strahlung
in einem bestimmten Frequenzbereich im wesentlichen undurchlässig sind. Im
weiteren wird davon ausgegangen, dass die Strahlen 128 in
diesem Frequenzbereich liegen. Trifft ein Strahl 128 also
auf einen Maskenbereich 110, so wird dieser Strahl 128 dort
absorbiert oder reflektiert. Vorzugsweise wird kein oder nur ein
geringer Anteil dieses Strahls 128 durch den Maskenbereich 110 hindurch
in Richtung auf die strahlungssensitive Matrix 112 transmittiert.
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Trifft
einer der Strahlen 128 hingegen an einer Stelle auf den
Bereich 108, der nicht durch einen Maskenbereich 110 verdeckt
wird, so wird dieser Strahl 128 durch den Bereich 108 transmittiert,
da der Bereich 108 für
diesen Frequenzbereich im wesentlichen transparent ist. Dies hat
zur Folge, dass dieser Strahl 128 im wesentlichen ungeschwächt auf
eines der Matrixelemente 114 der lichtsensitiven Matrix 112 auftrifft,
wie in der 1 durch die Pfeile symbolisiert.
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Dadurch
wird auf der strahlungssensitiven Matrix 112 ein durch
die Maske des Bereichs 108 bestimmtes Bild projiziert,
welches eine optische Information trägt. Dieses schwarz-weiß Bild kann
aus der strahlungssensitiven Matrix 112 durch den Treiber 116 ausgelesen
werden. Wenn ein Matrixelement 114 nicht von einem der
Strahlen 128 im wesentlichen ungeschwächt erreicht wird, so hat dies
beispielsweise die logische Information "0" zur
Folge; wenn hingegen ein Strahl 128 im wesentlichen ungeschwächt ein
Matrixelement 114 erreicht, so hat dies die logische Information "1" zur Folge. Durch Ansteuerung der strahlungssensitiven
Matrix 112 kann der Treiber 116 die einzelnen
Informationsbits auslesen.
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Falls
die auf den Bereich 108 angeordnete Maske in ihren Maskenbereichen 110 verschiedene Grauwerte
oder Farben beinhaltet, so wird dementsprechend ein Bild mit verschiedenen
Grauwerten bzw. ein Farbbild auf die strahlungssensitive Matrix 112 projiziert,
so dass pro Matrixelement 114 mehrere Informationsbits
erfasst werden können.
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Beispielsweise
wird die Ausführung
der Programminstruktionen 120 automatisch gestartet, wenn über ein
externes Lesegerät
(in der 1 nicht dargestellt) über die
Schnittstelle 126 eine Anforderung zu dem Prozessor 118 übertragen
wird. Wenn das Dokument 100 dann mit der Strahlung 106 beaufschlagt
ist, liefert der Treiber 116 die von der strahlungssensitiven
Matrix 112 erfasste optische Information an den Prozessor 118.
Anschließend
werden die Referenzdaten 124 aus dem Speicher 122 ausgelesen
und auf Übereinstimmung
mit den von dem Treiber 116 gelieferten Informationen überprüft.
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Wenn
eine solche Übereinstimmung
nicht vorliegt, wird die Anforderung des externen Lesegeräts zurückgewiesen;
im gegenteiligen Fall wird die Anforderung von den Programminstruktionen 120 bearbeitet
und eine entsprechende Antwort generiert, die über die Schnittstelle 126 an
das externe Lesegerät übertragen
wird.
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Die
Speicherung der Referenzdaten 124 in den elektronischen
Speicher 122 erfolgt vorzugsweise bei der Personalisierung
des Bereichs 108. Nach Durchführung der Personalisierung
des Bereichs 108, das heißt nach der Ausbildung der
optischen Maske mit den Maskenbereichen 110, wird der Prozessor 118 mit
dem externen Le segerät
einer das Dokument 100 ausstellenden Behörde so angesteuert,
dass die von dem Treiber 116 aufgrund der Beaufschlagung
mit der Strahlung 106 gelieferte Information als Referenzdaten 124 in
dem elektronischen Speicher 122 gespeichert werden. Um
diesen Vorgang zu ermöglichen,
muss zuvor ein kryptographisches Protokoll mit Hilfe der Programminstruktionen 120 erfolgreich
abgearbeitet werden, welches das Lesegerät bzw. die ausstellende Behörde als
für diesen
Schreibzugriff auf den elektronischen Speicher 122 autorisiert.
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Ein
nachfolgender Manipulationsversuch des Dokuments 100 muss
ins Leere gehen. Wird beispielsweise die Maske in dem Bereich 108 durch
eine andere Maske ersetzt oder wird die bereits aufgebrachte Maske
durch Anbringung weiterer Maskenbereiche 110 verändert, so
führt dies
zu einer Änderung
der von dem Treiber 116 gelieferten Information und somit
zu einer Diskrepanz zwischen den Referenzdaten 124 und
der erfassten optischen Information, welche zu einer Sperrung des
Dokuments 100 führt.
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Die 2 zeigt
eine alternative Ausführungsform
des Dokuments 100. In der Ausführungsform der 2 befindet
sich zwischen dem Bereich 108 und der strahlungssensitiven
Matrix 112 ein Filter 130. Dieser Filter ist dazu
ausgebildet, nur Strahlung in dem Frequenzbereich, in dem die Maskenbereiche 110 reflektierend
oder absorbierend sind, durchzulassen. Dies führt dazu, dass nur Strahlen 128,
die in diesem Frequenzbereich liegen, und die nicht auf einem der
Maskenbereiche 110 aufgetroffen sind, die strahlungssensitive
Matrix 112 erreichen. Diese hat vorzugsweise eine besondere
Empfindlichkeit in dem Frequenzbereich, der von dem Filter 130 durchgelassen
wird. Durch diese Maßnahme
lässt sich
das Signalrauschleistungsverhältnis
hinsichtlich der Erfassung der optischen Information verbessern.
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In
der hier betrachteten Ausführungsform
hat das Dokument 100 an seiner Oberfläche 102 eine Photozelle 132.
Die Photozelle 132 kann die elektrischen und elektronischen
Komponenten des Dokuments 100 unmittelbar mit elektrischer
Energie versorgen. Die Energieversorgung findet also nur dann statt,
wenn der Benutzer das Dokument 100 zum Beispiel aus seiner
Brieftasche oder seinem Portemonnaie nimmt, so dass Licht die Photozelle 132 erreichen
kann. Auch hierdurch ist eine Basic Access Control realisiert, da
ein drahtloser Zugriff auf das Dokument 100 mit einem RFID-Verfahren
nicht möglich
ist, solange es sich in der Brieftasche oder dem Portemonnaie des
Benutzers befindet, da nämlich dann
kein Licht für
die hinreichende Energieversorgung des Dokuments auf die Photozelle
fällt.
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Alternativ
kann das Dokument 100 auch eine wiederaufladbare Batterie
beinhalten, die es ermöglicht,
das Dokument 100 auch dann zu benutzen, wenn kein externes
Lesegerät
vorhanden ist und/oder die Beleuchtungsverhältnisse nicht für die Energieversorgung
ausreichend sind. In diesem Fall kann die Photozelle zum Wiederaufladen
der Batterie dienen, um deren Lebensdauer zu verlängern.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die Energie auch über
eine Funkschnittstelle, beispielsweise eine RFID Schnittstelle,
des Dokuments 100 geliefert werden.
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Die 3 zeigt
ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem Schritt 300 wird
das Dokument einer Strahlung ausgesetzt, indem es beispielsweise
mit einer Strahlungsquelle beleuchtet wird. Diese Strahlung fällt durch
die Maske des Dokuments auf dessen strahlungssensitive Matrix. In
dem Schritt 302 wird die strahlungssensitive Matrix ausgelesen,
um die optische Information, die der einfallenden Strahlung durch
die Maske aufmoduliert worden ist, auszulesen.
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In
dem Schritt 304 wird die aus der strahlungssensitiven Matrix
ausgelesene Information in einen Schaltkreis, beispielsweise einen
Mikroprozessor, des Dokuments eingegeben. Der Mikroprozessor liest
daraufhin in dem Schritt 306 eine Referenzinformation (vgl.
Referenzdaten 124 der 1) aus einem
Speicher des Dokuments.
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In
dem Schritt 308 werden die ausgelesene Information und
die Referenzinformation auf Übereinstimmung
geprüft.
Wenn eine hinreichende Übereinstimmung
vorliegt, erfolgt in dem Schritt 310 eine Freigabe einer
Funktionalität
des Dokuments 100, beispielsweise zum Auslesen weiterer
Daten aus dem elektronischen Speicher des Dokuments. Liegt eine
solche Übereinstimmung
nicht vor, so erfolgt in dem Schritt 312 eine Zurückweisung,
das heißt
eine oder mehrere der Funktionalitäten des Dokuments 100 werden
blockiert.
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Eine
andere Verwendungsmöglichkeit
der Maske ist deren Nutzung als optischer Datenspeicher. Zum Lesen
des optischen Datenspeichers wird dieser einer geeigneten Strahlung
ausgesetzt, der durch die Maske eine Information optisch aufmoduliert
wird (vgl. Schritt 300). Diese Information wird mit Hilfe
der strahlungssensitiven Matrix empfangen und in den Schaltkreis
des Dokuments eingelesen (vgl. Schritt 302). Beispielsweise
kann die Maske durch einen 2D-Barcode realisiert sein oder im Klartext
persönliche
Angaben, wie zum Beispiel Name und Adresse des Trägers des
Dokuments beinhalten. Im letzteren Fall ist besonders vorteilhaft,
dass die Information gleichermaßen
im Klartext dem menschlichen Auge zugänglich ist, als auch durch
Erfassung mittels der strahlungssensitiven Matrix unmittelbar dem Schaltkreis
des Dokuments zur Verfügung
steht.
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Die
strahlungssensitive Matrix kann als Photodiodenmatrix ausgebildet
sein. Insbesondere kann die strahlungssensitive Matrix einen Photoleiter
aufweisen. Als Material für
den Photoleiter können
organische Photoleiter verwendet werden. Durch Sensibilisierung
geeigneter Photoleiter mit geeigneten Sensibilisatoren (zum Beispiel
C60, C60-PBEM, TNF, TNFM)
lassen sich diese einstellen in Bezug auf ihre spektrale Empfindlichkeit,
die auf diese Weise zum Beispiel aus dem UV- in den sichtbaren oder
NIR-Bereich geschoben werden kann.
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Die
Erzeugung von Ladungsträgern
kann dann durch einen sogenannten "Photo Induced Electron Transfer" oder unter Bildung
eines Charge-Transfer-Komplexes erfolgen. Auf diese Weise ist es
zum Beispiel möglich,
eine rein Infrarot-sensitive Photodiodenmatrix zu erzeugen, die
Informationen, die nur im infraroten Spektralbereich sichtbar ist,
auslesen kann. Entsprechend ist auch eine Verschiebung in den UV-Bereich möglich, wobei
hierfür
unter Umständen
keine Sensibilisatoren benötigt
werden, weil viele Photoleiter in diesem Bereich selbst unmittelbar
angeregt werden können.
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Die 4 zeigt
eine Ausführungsform
des Dokuments 100 mit einem Dokumentenkörper 134 und einem
integrierten elektronischen Schaltkreis (IC) 136, der die
wesentlichen elektronischen Komponenten des Dokuments 100 integriert,
wie zum Beispiel den Treiber 116, den Prozessor 118,
den elektronischen Speicher 122 und/oder die Schnittstelle 126 – vgl. hierzu 1 und 2.
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Die
Maske wird hier durch graphische Personalisierungsinformation 138 gebildet.
Hierbei kann es sich insbesondere um das Photo des Inhabers des Dokuments 100 oder
dergleichen biometrische Merkmale handeln. Die graphische Personalisierungsinformation
kann in Form einer Laserung, das heißt Schwärzung, Bleichung oder dergleichen,
oder in holographischer Form, insbesondere mittels Volumenhologramm
oder drucktechnisch, zum Beispiel durch ein Tintenstrahldruck, Digitaldruck,
Laserdruck, Transferdruck, Thermosublimationsdruck oder ein anderes
Druckverfahren aufgebracht werden.
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Der
in dem IC 136 integrierte Treiber ist mit Wort- und Bitleitungen 142 verbunden,
die zur Adressierung der einzelnen Matrixelemente (vgl. Matrixelemente 114 der 1 und 2)
der strahlungssensitiven Matrix 112 dienen.
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Der
IC 136 ist in der Ausführungsform
der 4 als RFID-Transponder ausgebildet. Beispielsweise
ist der IC 136 für
den Betrieb bei 13.56 MHz bzw. gemäß den Standards ISO14443A/B
oder ISO15693 oder anderen RFID-Normen ausgebildet. Die hierfür vorgesehene
Antenne 140 des Dokuments 100 hat einige Windungen,
beispielsweise drei bis sieben Windungen, und wenige Ohm elektrischen Widerstand,
typischerweise weniger als fünf
Ohm. Die Antenne 140 kann drucktechnisch mittels polymerer
elektrisch leitender Pasten hergestellt werden oder sie kann mittels
lackisolierter Kupferspulen realisiert werden. Ferner kann die Antenne 140 auch ätztechnisch,
lasertechnisch oder durch ein Tintenstrahldruckverfahren hergestellt
werden.
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Die
bevorzugte Herstelltechnologie für
die Antenne 140 einschließlich deren Kontaktierung mit dem
IC 136 wird durch die Art und Weise der Herstellung der
strahlungs sensitiven Matrix 112 und der Ausführung der
Wort- und Bitleitungen 142 und deren Verdrahtung 144 mit
dem IC 136 bestimmt.
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In
der Ausführungsform
mit einem kontaktlosen IC 136 werden die Wort- und Bitleitungen 142 bevorzugt
drucktechnisch hergestellt. Sie können jedoch ebenso mittels
Chip-On-Board (COB) Technik hergestellt werden. Die für den Betrieb
des IC 136 und das Auslesen der strahlungssensitiven Matrix 112 benötigte elektrische
Energie wird bei dieser Ausführungsform
elektromagnetisch über
die Antenne 140 in das Dokument 100 eingekoppelt.
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Die 5 zeigt
eine Ausführungsform
des Dokuments 100 mit einem reisepassförmigen Dokumentenkörper 134.
Auch in dieser Ausführungsform ist
der IC 136 zur Durchführung
eines RFID-Verfahrens ausgebildet. Die Ausführungsform des Dokuments 100 der 5 kann
beispielsweise der durch die ICAO9303 für Reisepässe festgelegten Spezifizierung
entsprechen. Dabei wird der Standard ISO14443A/B bei 13,56 MHz verwendet,
wobei ein Leseabstand zwischen dem Dokument 100 und einem
externen kontaktlosen RFID-Lesegerät von wenigen Zentimetern genügt. Neben
der Ausbildung der Antenne 140 als Spule kann ebenso eine
Dipolantenne verwendet werden. Dabei werden jedoch üblicherweise
höhere
RFID-Frequenzen, beispielsweise im 800 MHz- und 950 MHz-Bereich
bis in den Mikrowellenbereich um 2,45 GHz verwendet.
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Das
Dokument 100 hat ein oder mehrere Personalisierungsfelder 146 zusätzlich zu
der graphischen Personalisierungsinformation 138, die ebenfalls
als optische Masken wirken. In dem oder den Personalisierungsfeldern 146 können Personalisierungsdaten
unterschiedlicher Art aufgebracht sein, wie zum Beispiel eine Unterschrift,
alphanumerische Information, Barcodes oder andere optische Codes, die
jeweils als Maske für
die darunter liegende strahlungssensitive Matrix 112 dienen.
Auch die ICAO-Zeile
kann als eine solche Maske dienen. Die strahlungssensitive Matrix 112 kann
jeweils unter der graphischen Personalisierungsinformation 138 bzw. unter
den Personalisierungsfeldern 146 angeordnet sein oder sich über dem
gesamten Bereich des Dokuments 10 vollflächig erstrecken.
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Die 6 zeigt
eine Ausführungsform
des Dokuments 100 mit kontaktbehaftetem Chipmodul 147,
in dem sich der IC 136 befindet. Die Verdrahtung 144 zeigt
schematisch die Verbindung der strahlungssensitiven Matrix 112 mit
dem Chipmodul 147. In einer beispielhaften Ausführungsform
kann die strahlungssensitive Matrix 112 auf einem flexiblen und
laminierfähigen
Träger
angeordneten sein.
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Die
Wort- und Bitleitungen 142 können mittels der Verdrahtung 144 zu
dem Chipmodul 147 geführt
werden, um mit diesem elektrisch leitend verbunden zu werden. In
dem Chipmodul 147 befindet sich neben dem IC 136 der
hier als getrennte Komponente ausgebildete Treiber 116.
Generell kann jedoch die Treiberfunktion auch mit in den IC 136 integriert
werden oder es können
einzelne Treiberbausteine auch im Bereich der Zeilen und Spalten
der strahlungssensitiven Matrix 112 mittels COB angeordnet
werden.
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Die
Energieversorgung erfolgt bei dieser Ausführungsform vorzugsweise über das
kontaktbehaftete Chipmodul 147 von einem externen Lesegerät. Ein solches
externes Lesegerät
dient einerseits zur elektrischen Kontaktierung des Chipmoduls 147 und
andererseits zur Beaufschlagung der durch die graphische Personalisierungsinformation 138 und der
Personalisierungsfelder 146 gebildeten Masken mit Licht.
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Die 7 zeigt
eine Ausführungsform
des Dokuments 100, wobei das Chipmodul 147 als
sogenanntes Dual-Interface Modul ausgebildet ist.
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Die 8 zeigt
eine schichtförmig
aufgebaute Ausführungsform
des Dokuments 100. Die Antenne 140 wird beispielsweise
mit drei bis sieben Windungen in einer inneren Lage des Dokuments 100 angeordnet.
Der IC 136 und/oder der Treiber 116 können als
ungehauster (nackter) IC direkt mittels diverser Kontaktiermethoden,
insbesondere mittels COB, kontaktiert werden, oder es kann ein dünner Interposer,
also ein Hilfsträger
mit kontaktiertem IC verwendet werden. Es kann aber auch ein kleines
SMD (Surface-Mounted Device) bzw. SMT (Surface-Mount Technology)-Bauteil
verwendet werden. Die Verdrahtung 144 kann additiv oder
subtraktiv wie an sich aus dem Stand der Technik für flexible
Leiterplatten bzw. Chipkarten bekannt ausgeführt werden. Die strahlungssensitive
Matrix 112 wird unterhalb der graphisch Personalisierungsinformation 138 angeordnet,
so dass bei Beaufschlagung des Dokuments 100 mit der Strahlung 106 durch
eine geeignete Lichtquelle 148 die Personalisierungsinformation
maskierend, insbesondere filternd, für die Strahlung 106 wirkt,
wodurch die strahlungssensitive Matrix 112 ein charakteristisches
Signal erzeugt.
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Die 9 zeigt
eine Ausführungsform
des Dokuments 100 mit dem Chipmodul 147, welches den
IC 136 und den Treiber 116 beinhaltet. Das Chipmodul 147 hat
Kontakte 152 zur Kontaktierung mit der Verdrahtung 144 und
ist in einer Kavität 150 des Dokuments 100 angeordnet.
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Die 10 zeigt
eine Ausführungsform
des Dokuments 100, welches verschiedene durch Bestrahlung
auslesbare Informationsfelder aufweist. Die graphische Personalisierungsinformation 138 besteht
hier aus einem schematisch dargestellten Passbild. Ferner trägt das Dokument 100 Personalisierungsfelder 146 mit
einem Adressfeld, einer Unterschrift bzw. einem Barcode. Schließlich hat
das Dokument 100 ein Feld 160 mit einer im sichtbaren Frequenzbereich
unsichtbaren Information.
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Unterhalb
der graphischen Personalisierungsinformation 138, den Personalisierungsfeldern 146 und
dem Feld 160, die jeweils als optische Masken wirken, befindet
sich jeweils eine strahlungssensitive Matrix. Alternativ ist die
strahlungssensitive Matrix vollflächig ausgebildet, so dass sie
sämtliche
der optischen Masken erreicht.
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Die 11 zeigt
eine Schnittansicht einer Ausführungsform
des Dokuments 100 im Bereich der strahlungssensitiven Matrix 112.
Die strahlungssensitive Matrix 112 hat obere Elektroden 154 und
untere Elektroden 158 mit einem dazwischen angeordnetem Photoleiter.
Wie in der 12 perspektivisch dargestellt,
verlaufen die oberen Elektroden 154 und die unteren Elektroden 158 in
unterschiedliche Richtungen, das heißt, sie stehen hier senkrecht
aufeinander. Durch die Schnittspunkte der oberen Elektroden 154 mit
den unteren Elektroden 158 werden die Matrixelemente 114 (vgl. 1 und 2)
der strahlungssensitiven Matrix 112 definiert.
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Zumindest
die oberen Elektroden 154 müssen transparent ausgebildet
sein, so dass ein Strahl 128, (vgl. 1 und 2),
der ein Matrixelement 114 erreicht, durch die betreffende
obere Elektrode 154 hindurch den Photoleiter 156 erreicht,
der hierdurch an dieser Stelle leitfähig wird, so dass eine elektrische
Verbindung mit der darunter liegenden unteren Elektrode 158 hergestellt
wird. Die Herstellung dieser elektrischen Verbindung wird als logisches
Signal von dem Treiber 116 ausgelesen.
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Die 13 zeigt
ein Lesegerät 162,
welches für
den Zugriff auf ein erfindungsgemäßes Dokument ausgebildet ist.
Das Lesegerät 162 hat
eine Datenverarbeitungseinheit 164, die mit einer Schnittstelle 166 gekoppelt
ist. Die Schnittstelle 166 dient zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung
mit dem Dokument 100 über
dessen entsprechende Schnittstelle 126 (vgl. 1, 2).
Die Schnittstelle des Lesegeräts 162 kann
also kontaktbehaftet, kontaktlos oder als Dual-Interface ausgebildet
sein. Insbesondere kann es sich um eine RFID-Schnittstelle handeln.
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Das
Lesegerät 162 hat
ferner eine Strahlungsquelle 168. Die Strahlungsquelle 168 ist
entweder permanent aktiviert oder wird dann von der Datenverarbeitungseinheit 164 aktiviert,
wenn beispielsweise das Dokument 100 in das Lesegerät 162 eingeführt ist,
sich in dessen Nähe
befindet, und/oder ein elektrischer Kontakt zwischen den Schnittstellen 166 und 126 hergestellt
ist. Die Strahlungsquelle 168 gibt Strahlung einer Frequenz
ab, der durch die optische Maske des Dokuments 100 eine
optische Information aufmoduliert wird, so dass diese durch die strahlungssensitive
Matrix des Dokuments beispielsweise für die Zwecke der Selbstverifikation
erfasst werden kann. Die Strahlungsquelle 168 kann in der Lesegerät integriert
sein oder es kann sich um eine separate Komponente handeln, die
von dem Lesegerät 162 angesteuert
wird.
-
- 100
- Dokument
- 102
- Oberfläche
- 104
- Fenster
- 106
- Strahlung
- 108
- Bereich
- 110
- Maskenbereich
- 112
- strahlungssensitive
Matrix
- 114
- Matrixelement
- 116
- Treiber
- 118
- Prozessor
- 120
- Programminstruktionen
- 122
- elektronischer
Speicher
- 124
- Referenzdaten
- 126
- Schnittstelle
- 128
- Strahl
- 130
- Filter
- 132
- Photozelle
- 134
- Dokumentenkörper
- 136
- integrierter
elektronischer Schaltkreis (IC)
- 138
- graphische
Personalisierungsinformation
- 140
- Antenne
- 142
- Wort-
und Bitleitung
- 144
- Verdrahtung
- 146
- Personalisierungsfeld
- 147
- Chipmodul
- 148
- Lichtquelle
- 150
- Kavität
- 152
- Kontakt
- 154
- obere
Elektroden
- 156
- Photoleiter
- 158
- untere
Elektrode
- 160
- Feld
- 162
- Lesegerät
- 164
- Datenverarbeitungseinheit
- 166
- Schnittstelle
- 168
- Strahlungsquelle