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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Sicherheits- und/oder Wertdokument mit einem
Substrat und mit einer auf dem Substrat angeordneten Druckschicht, ein
Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheits- und/oder Wertdokumentes
sowie ein Verfahren zur Verifizierung eines solchen Sicherheits-
und/oder Wertdokumentes.
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Stand der Technik und Hintergrund
der Erfindung
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Aus
der Praxis sind Sicherheits- und/oder Wertdokumente der eingangs
genannten Art bekannt. Sie tragen typischerweise Informationen,
sei es über
einen Wert, sei es über
einen Inhaber bzw. Träger
des Sicherheits- und/oder
Wertdokumentes.
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Eine
klassische Verifizierung eines Sicherheits- und/oder Wertdokumentes
umfasst die Auslesung von maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmalen und
deren Vergleich mit einem Referenzmerkmal oder mit einer individuellen
personen- und/oder
maschinenlesbaren Angabe bzw. Information, die auf dem Sicherheits-
und/oder Wertdokument angebracht ist. Bei positivem Vergleich ist
das Sicherheits- und/oder Wertdokument verifiziert, bei negativem Vergleich
als Fälschung
erkannt.
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Ein
ständiges
Problem von Sicherheits- und/oder Wertdokumenten ist die Ausstattung
des Sicherheits- und/oder
Wertdokumentes mit Sicherheitsmerkmalen, die eine Fälschung
weiter erschweren oder verhindern soll. Hierbei spielen Sicherheitsmerkmale,
die ausschließlich
maschinenlesbar sind, eine besondere Rolle, da sie von einem menschlichen
Betrachter nicht wahrgenommen werden können und so deren Existenz
und Art vor unauthorisierten Personen verborgen bleibt.
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Aus
der Praxis ist es bekannt, während
der Druckes Markierungen in ein Dokument einzubringen. Hierbei werden
einzelne Subpixel beim Digitaldruck moduliert. Die so erhaltenen
Markierungen sind jedoch entweder sichtbar, oder die Datendichte, für die die
Markierung codiert ist, ist extrem gering.
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Aus
der Literaturstelle
US 2004/0112962 sind
sogenannte Tags bekannt. Hierbei wird eine Markierungssubstanz auf
das Dokument aufgetragen, dessen individuelle Struktur entweder
auf dem Dokument oder in einer zentralen Datenbank abgespeichert
werden muss. Beides ist in Hinblick auf die benötigte Infrastruktur zur Herstellung
und/oder Verifizierung des Dokumentes aufwändig und das Sicherheitsmerkmal
ist nicht aus sich selbst heraus verifizierbar.
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Aus
der Praxis ist weiterhin bekannt, Daten oder Muster in Form eines
2D Barcodes auf einem Dokument anzubringen. Dies ist jedoch einerseits
mit dem menschlichen Auge sichtbar und andererseits meist ästhetisch
störend.
Im Übrigen
ist die Datendichte nur gering.
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Aus
der Literaturstelle
US 5,867,586 ist
es bekannt, auf einem Dokument eine unsichtbare Markierung als Buchstaben
oder Muster aus Fluoreszenzfarben herzustellen. Eine Auslesung bzw.
Verifizierung erfolgt mit einer OCR-Leseeinheit. Aus der Literaturstelle
US 5,064,221 ist ein gedruckter
Barcode aus Fluoreszenzfarben bekannt.
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Aus
der Literaturstelle
DE
10 2004 060 315 A1 ist es bekannt, eine Ware dadurch mit
einem maschinenlesbaren Muster auszustatten, dass physikalisch messbare
Eigenschaften der Ware mittels einer Strahlung verändert werden.
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Aus
der Literaturstelle
DE
103 37 877 A1 ist es bekannt, eine durch einen Umwelteinfluss
hervorgerufene Änderung
einer physikalisch messbaren Eigenschaft zu detektieren, wobei die Änderung
ortsabhängig
ist.
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Technisches Problem der Erfindung
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, ein Sicherheits-
und/oder Wertdokument anzugeben, welches ein mit dem menschlichen
Auge nicht erkennbares und zudem gegen Fälschung verbessertes Sicherheitsmerkmal
trägt.
Weiterhin liegt der Erfindung das technische Problem zu Grunde, ein
solches Sicherheitsmerkmal zu schaffen, das zusätzlich eine höhere Datendichte
des Musters erlaubt.
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Aus
der Praxis sind holographische Strukturen bzw. Objekte mit diffraktiven
Eigenschaften, welche durch Einbelichtung in ein Photopolymer erzeugt werden,
bekannt. Solche Strukturen können
für das menschliche
Auge nicht sichtbar sein, jedoch Wellenlängenbereiche außerhalb
des sichtbaren Lichtes zur Detektion nutzen.
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Grundzüge der Erfindung und bevorzugte
Ausführungsformen
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Zur
Lösung
dieses technischen Problems lehrt die Erfindung, dass erste Teilbereiche
des Dokumentes eine nicht strahlungsmodifizierte Komponente oder
eine gering strahlungsmodifizierte Komponente aufweisen, und dass
zweite Teilbereiche des Dokumentes eine strahlungsmodifizierte Komponente
oder stärker
strahlungsmodifizierte Komponente enthalten, wobei die strahlungsmodifizierte
Komponente sich von der nicht strahlungsmodifizierten Komponente
ausschließlich
durch strahlungsinduzierte strukturelle Unterschiede unterscheidet,
und wobei die ersten Teilbereiche mit dem menschlichen Auge von
den zweiten Teilbereichen nicht, dagegen die ersten Teilbereiche
mittels apparativer Messmittel von den zweiten Teilbereichen unterscheidbar
sind. Die Teilbereiche können
in und/oder auf der Druckschicht und/oder in und/oder auf dem Substrat
(auch zwischen Substrat und Druckschicht) angeordnet sein.
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Vorzugsweise
von der Erfindung ausgeschlossen sind für das menschliche Auge ohne
technische Hilsmittel nicht sichtbare holographische Muster bzw.
diffraktive Strukturen.
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Die
ersten und zweiten Teilbereiche können dabei im Substrat oder
in der Druckschicht eingerichtet sein. Es ist aber auch möglich, dass
sie in einer Deckschicht angeordnet sind.
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Mit
der Erfindung wird ein Sicherheits- und/oder Wertdokument geschaffen,
das einerseits personen- und/oder maschinenlesbare Informationen
trägt und
gleichzeitig andererseits ein für
das menschliche Auge nicht sichtbares Sicherheitsmerkmal enthält, mittels
welchem durch Vergleich mit einem Referenzsicherheitsmerkmal und/oder
den Informationen die Echtheit des Sicherheits- und/oder Wertdokumentes
verifiziert werden kann. Hierbei ist von besonderem Vorteil, dass
eine sehr hohe Datendichte erreicht werden kann, da auf Grund der
für das menschliche
Auge nicht gegebenen Sichtbarkeit große Flächen des Dokumentes, bis zur
gesamten Oberfläche
des Dokumentes, für
das erfindungsgemäße Sicherheitsmerkmal
zur Verfügung
stehen. Eine Störung
des optischen Eindruckes für
das menschliche Auge findet nicht statt.
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Bei
der Erzeugung eines aus ersten und zweiten Teilbereichen bestehenden
Musters oder einer Zeichenfolge durch Exposition mit einer Strahlung
können
die verschiedensten chemischen und/oder physikalischen Prozesse
ablaufen. Beispielsweise kann die Strahlungsmodifikation ein Ausbleichen
einer Farbe bewirken, wobei verschiedene chemische und/oder physikalische
Prozesse hierfür ursächlich sein
können.
Hierzu gehören
photochemische Radikalbildung, Degradation auf Grund thermischer
Effekte oder sonstige Alterungsprozesse. Es kann sich aber auch
um eine photochemische Spaltung, beispielsweise analog der klassischen
Silberabscheidung, handeln. Weiterhin sind photoinduzierte Reaktionen,
radikalisch oder ionisch, möglich. Auch
photophysikalische Prozesse, wie lichtinduzierte Umordnung der Molekülgeometrie,
beispielsweise wie bei Rhodopsin oder Stilbenen mit einem sich verändernden
Absorptionspektrum einhergehend, sind möglich. Des Weiteren können polarisationsabhängige Eigenschaften
der Komponente, beispielsweise der Anregungswahrscheinlichkeit bei
der Strahlungsexposition oder der Absorption bei der Detektion mit den
Messmitteln, genutzt werden.
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Die
ersten Teilbereiche können
ein definiertes Muster bilden und vorzugsweise eine Information codieren
oder eine solche Information darstellen, beispielsweise als Zeichenfolge.
Die codierte bzw. dargestellte Information kann übereinstimmen mit der Information,
die unabhängig
von dem erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmal
in dem Dokument, typischerweise in der Druckschicht, angebracht
und ggf. (auch) personenlesbar ist oder mit Informationen, die in
einem Zentralspeicher abgespeichert und mit dem Dokument korreliert,
nicht jedoch auf dem Dokument (anders) angebracht sind.
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Die
strahlungsmodifizierte Komponente sowie die nicht strahlungsmodifizierte
Komponente kann ein Farbmittel, beispielsweise ein Farbstoff oder Pigment
sein. Geeignete Farbmittel sind beschrieben in „Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry" (Wiley-VCH Verlag,
electronic release 2006) unter dem Stichwort „Dyes and Pigments". Sie können beispielsweise
ausgewählt
sein aus der Gruppe bestehend aus „Antrachinon-, Azin-, Azo-,
Benzochinon-, Naphthochinon-, kationische, Dispers-, Fluoreszenz-,
Indigo-, Laser-, Leuco-, Lumineszenz-, Naphthalimid-, Nitro-, Nitroso-,
Reaktiv-, Schwefel-, Triarylamin-, Diarylamin-Farbstoffe und/oder
Pigmente, und Metall-Komplexe,
wie beispielsweise Phtalocyanin".
Die Komponente muss nicht notwendigerweise ein in sichtbarem Licht
wahrnehmbares Farbmittel sein. Bevorzugt ist es, wenn die Komponente
weder nicht strahlungsmodifiziert noch strahlungsmodifiziert dem
menschlichen Auge sichtbar ist. Ein Beispiel hierfür ist eine
(farblose) Komponente, deren Fluoreszenzintensität abhängig von einer Strahlungsexposition
ist (z.B. Chelat Komplexe seltener Erden). Dadurch wird ein Muster
bzw. eine Zeichenfolge ausschließlich durch eine solche Fluoreszenzkomponente
in das Dokument eingebracht, so dass eine Inaugenscheinnahme mit
dem menschlichen Auge ohne Hilfsmittel praktisch unmöglich ist.
Auch kann es sich um eine Komponente handeln, die eine besonders hohe
Empfindlichkeit für
die Strahlungsmodifikation mit der eingesetzten Strahlung aufweist.
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Das
Muster kann ein für
verschiedene Sicherheits- und/oder Wertdokumente gleiches Muster sein.
Dann ist das Muster für
eine Verifizierung eines Typs von Sicherheits- und/oder Wertdokument geeignet. Beispiele
für solche Dokumententyp-spezifische laterale
Muster sind: Siegel, Wappen, regelmäßige oder unregelmäßige Flächenmuster,
wie Linienscharen oder Guillochen, 1D- und 2D-Barcodes. Hierbei kann
es sich um sichtbare oder um nicht sichtbare Muster handeln, wobei
die nicht sichtbaren Muster sich von den sichtbaren Mustern dadurch
unterscheiden, dass das menschliche Auge das Muster, im Gegensatz
zu einem geeigneten Detektor, nicht aufzulösen vermag und/oder wobei die
nicht sichtbaren Muster erste mittels technischer Hilfsmittel, wie
UV-Quelle im Falle von Fluoreszenz, sichtbar werden. Die Verifikation
kann durch optische Erfassung des Dokumentes, beispielsweise mittels
eines handelsüblichen
Scanners, welcher Farbunterschiede erkennt, die mit dem menschlichen
Auge nicht unterscheidbar sind, beispielsweise mit 24 bit Farbauflösung, erfolgen.
Hierzu wird das eingescannte Muster beispielsweise mittels einer
Korrelationsfunktion analysiert, wozu ergänzend auf die Literaturstelle
DE 103 37 877 A1 verwiesen
wird.
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Das
Muster kann aber auch ein für
verschiedene Sicherheits- und/oder Wertdokumente (des gleichen Dokumententyps)
individuelles Muster sein, welches insbesondere für Identinformationen
des Sicherheits- und/oder
Wertdokumentes codiert ist. Für Individualmuster
kommen beispielsweise die folgenden (mustermäßig codierten) Daten in Frage:
alphanumerische Zeichenfolgen, wie beispielsweise Personendatensätze, Teile
von Personendatensätze, wie
Namen, Vornamen, Anschrift, Geburtsdatum, Geburtsort, und/oder Dokumentendaten,
Teile von Dokumentendaten, wie Seriennummer, Ausgabestelle, Ausgabedatum,
Ablaufdatum, sowie andere Daten, insbesondere digitale Daten, Public
Key (im Falle eines Dokumentes mit auslesbarem Chip oder für Zugriff
auf zentrale oder dezentrale Datenbanken) und/oder Prüfsummen,
und biometrische Daten, wie Photo, Fingerabdruck, Venenmuster beispielsweise der
Hand oder eines Fingers, Iris und/oder Retina. Es handelt sich vorzugsweise
um eine das Dokument und/oder den Dokumententräger ein-eindeutig identifizierende
Zeichenfolge. Diese Zeichenfolge kann aber auch eine in dem Dokument
nicht anders dargestellte Zeichenfolge sein. Hierbei wird das Dokument zunächst personalisiert,
beispielsweise durch Anbringung einer Identnummer oder Personendaten,
oder auch durch eine Zuordnung einer Zeichenfolge, die auf dem Dokument
nicht dargestellt ist, und dann ein Muster erstellt, welches für diese
Personalisierung codiert ist. Anschließend wird dieses Muster in
das Dokument (bevorzugt oberflächennah,
in die Druckschicht oder/oder in das Substrat) die Druckschicht dieses
Dokumentes eingebracht. Bei einer Verifikation kann einerseits aus
der Personalisierung bzw. den diesbezüglichen Daten erneut ein Muster
berechnet und mit dem ausgelesenen Muster korreliert werden (wenn
das Muster auf Basis der auf dem Dokument dargestellten Daten generiert
wurde). Auslesung und Korrelation können dabei, wie vorstehend
beschrieben, erfolgen. Andererseits kann das Muster decodiert, beispielsweise
mittels der Fourier Transformation, und können so die Daten rekonstruiert
werden an Stelle einer Korrelation. Im Falle eines Musters, welches
aus den dargestellten Dokumentendaten codiert ist, kann eine Verifizierung
durch Vergleich der dem Dokument entnehmbaren Daten und der aus dem
Muster berechneten Zeichenfolge erfolgen. Im Falle einer codierten
Zeichenfolge, die dem Dokument nicht abzulesen ist, erfolgt ein
Vergleich über eine
Datenbank, in welcher die Zeichenfolge mit dem betreffenden Dokument
korreliert ist. Hierbei wird eine besonders hohe Sicherheit erreicht,
da die Zeichenfolge vor einer Decodierung nicht aus sonstigen Daten
des Dokumentes unmittelbar herleitbar ist.
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Es
können
mehrere Muster vorgesehen sein, die einander (lateral) überlagern
können
und dennoch separat auslesbar sind, sei es durch die detektierte
unterschiedliche Strahlenmodifikation, sei es durch die Orientierung
des Musters. Für
letzteres sind verwinkelt, typischerweise orthogonal, zueinander
verlaufende Barcodes ein Beispiel. Auch können Barcodes verschiedener
Barcodefrequenz trotz Überlagerung
voneinander getrennt ausgelesen werden. Es können selbstverständlich aber
auch mehrere Muster, die einander nicht (lateral) überlagern,
vorgesehen sein. In beiden Fällen
sind insbesondere Kombinationen von Dokumententyp-spezifischen Mustern
und Individualmuster möglich
und bevorzugt. Dann wird beispielsweise zunächst ein nicht personalisiertes
Dokument hergestellt, welches ein Dokumenten-typisches Muster enthält. Anschließend findet
eine Personalisierung statt, gefolgt von der Erzeugung eines weiteren
Musters, welches aus den personalisierten Daten generiert wurde,
bzw. hierfür codiert
oder hiermit korreliert ist. Dies ist bevorzugt, wenn ein Dokument
zentral hergestellt und dezentral personalisiert wird, da dann sowohl
die Echtheit des Dokumentes per se als auch die Echtheit der Personalisierung
verifiziert werden kann.
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Typischerweise,
aber nicht zwingend, ist auf der Druckschicht eines erfindungsgemäßen Sicherheits-
und/oder Wertdokumentes eine transparente Deckschicht angeordnet.
Hiermit werden die Druckschicht und das Substrat und so auch das
erfindungsgemäße Muster
gegen Umwelteinflüsse,
mechanisch, thermisch, chemisch oder durch Strahlung, insbesondere
UV-B und/oder UV-C Strahlung, geschützt.
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Ein
erfindungsgemäßes Sicherheits- und/oder
Wertdokument ist mit den folgenden Verfahrensstufen erhältlich:
- a) auf ein Substrat wird eine Druckschicht
aufgebracht, wobei in der Druckschicht und/oder dem Substrat eine
nicht strahlungsmodifizierte Komponente enthalten ist, und zwar
sowohl in ersten Teilbereichen als auch in zweiten Teilbereichen der
Druckschicht und/oder des Substrats,
- b) die Druckschicht und/oder das Substrat wird dann in zweiten
Teilbereichen einer eine Strahlungsmodifikation der nicht strahlungsmodifizierten
Komponente induzierenden Strahlung aus einer Strahlungsquelle ausgesetzt,
wobei die ersten Teilbereiche demgegenüber nicht oder nur mit geringerer
Energiedosisleistung der Strahlung ausgesetzt werden, wodurch in
den zweiten Teilbereichen, die strahlungsmodifizierte Komponente oder
die stärker
strahlungsmodifizierte Komponente gebildet wird,
- c) optional wird die Druckschicht vor oder nach der Stufe b)
mit einer transparenten Deckschicht abgedeckt.
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Die
Strahlung kann ausgewählt
sein aus der Gruppe bestehend aus „elektromagnetische Strahlung,
wie Mikrowellenstrahlung, IR, sichtbares Licht, UV-A, UV-B, UV-C,
Röntgenstrahlung,
Synchrotronstrahlung, und gamma-Strahlung,
und Partikelstrahlung, wie Elektronenstrahlung, Protonenstrahlung, Neutronenstrahlung,
und Innenstrahlung".
Bevorzugt ist der Einsatz von IR, sichtbarem Licht und/oder UV. Dabei
können
bei der Exposition Filter, diffraktive oder reflektive Optiken eingesetzt
werden, so daß einzelne
Wellenlängen,
Wellenlängenbereiche
oder kontinuierliche Spektren einer Strahlungsquelle zur Strahlungsmodifizierung
der Komponente verwendet werden.
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Die
Erzeugung des Musters kann dabei auf verschiedenen Wegen erfolgen.
Wesentlich ist eine ortsaufgelöste
Modulation der Energiedosisleistung für die verschiedenen Teilbereiche.
Dies kann über eine
Modulation der Intensität
und/oder über
eine Modulation der Dauer, mit welcher ein Massenelement eines Teilbereiches
bestrahlt wird, erfolgen.
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Eine
Modulationseinheit kann in die Strahlungsquelle integriert bzw.
hierin inhärent
sein, wie beispielsweise bei Dioden, wie LED (Light Emitting Diode)-Array
oder OLED (Organic Light Emitting Diode)-Display, und CRT (Cathode
Ray Tube). Andere Modulationstechniken umfassen Scanoptik, DMD (Digital
Micromirror Device), LCD (Liquid Crystal Display), LCoS (Liquid
Crystal an Silocon), oder Masken. Bei einer Maske kann es sich im
einfachsten Falle um eine Lochblende oder ein in Teilbereichen undurchlässig bedrucktes
transparentes Material, wie Glas oder Folie, handeln. Generell kann
die Modulation kontinuierlich oder in diskreten Stufen variabel
(ortsabhängig
und/oder zeitabhängig)
eingerichtet sein (Graustufen bzw. Farben).
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Bevorzugt
sind jedoch dynamische Verfahren, mittels welcher individuelle Muster
schnell und einfach herstellbar sind. Dies kann beispielsweise ein gepulster
Scanning Laser, eine über
ein reflektives Display, beispielsweise ein DMD, abgelenkte Strahlungsquelle,
oder eine über
ein transmissives Display, beispielsweise LCD, modulierte Strahlungsquelle,
i.e. Masken mit ortsaufgelöst
modulierbarem Transmissionskoeffizienten, wobei auch kontinuierliche
Zwischenwerte einstellbar sind, Verwendung finden.
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Zum
ersten kann in Stufe b) zwischen der Strahlungsquelle und dem Dokument
eine Maske angeordnet werden, welche erste Maskenbereiche enthält, die
für die
Strahlung undurchlässig
oder schwach durchlässig
sind, und welche zweite Maskenbereiche enthält, die für die Strahlung durchlässig oder
stark durchlässig
sind, wobei durch die zweiten Maskenbereiche die Strahlung ausschließlich oder mit
höherer
Energiedosisleistung auf die zweiten Teilbereiche fällt. Zum
Zweiten kann in Stufe b) ein Strahl über die ersten Teilbereiche
und über
die zweiten Teilbereiche gescannt werden, wobei die Energiedosisleistung
der Strahlung mit der Maßgabe
moduliert wird, dass der Strahl beim Überstreichen der zweiten Teilbereiche
eine höhere
Energiedosisleistung als beim Überstreichen
der ersten Teilbereiche aufweist. Zum Dritten kann ein Array von
Strahle emittierenden Strahlungsquellen über dem Dokument angeordnet werden,
wobei ein erster Teilarray zur Emission von Strahlen geringerer
Energiedosisleistung als ein zweiter Teilarray angesteuert wird,
wodurch der zweite Teilbereich einer Strahlung mit höherer Energiedosisleistung
als der erste Teilbereich ausgesetzt wird.
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Die
Strahlungsquelle kann ausgewählt
sein aus der Gruppe bestehend aus „Sonnenlicht, fokussiertes
Sonnenlicht, Halogenlampen, UV-Lampen, Bogenlampen, Quecksilberlampen,
Hochdrucklampen, Gasentladungslampen, Barriereentladungslampen,
Plasmastrahler, thermische Strahler, Elektronenstrahlquelle, ggf.
mit Konverterschicht, Neutronenstrahlquelle, Protonenstrahlquelle,
Ionenstrahlquelle, Laser und LED",
vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus „pulsbare UV-LEDs, pulsbare UV-Laserdioden,
frequenzvervielfachte Nd:YAG Laser, gamma-Emitter, Röntgenquellen,
beispielsweise Sychrotron (Bremsstrahlung), und Positronenemitter", insbesondere eine
Mehrfachstrahlungsquelle mit verschiedenen spektralen Emissionswellenlängenbereichen,
beispielsweise ein RGB (Rot/Grün/Blau)
Lasersystem ist. Mit solchen Mehrfachstrahlungsquellen kann gleichzeitig
eine Belichtung mit mehreren Wellenlängenbereichen erfolgen kann,
was wiederum die gleichzeitige Erzeugung von verschiedenen Mustern
in den jeweiligen Wellenlängenbereichen
ermöglicht.
Des Weiteren kann eine optimale Anpassung an ein Detektionssystem
erfolgen.
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Bevorzugt
sind pulsbare UV-Lichtquellen, wie UV-LEDs oder UV Laserdioden,
da diese mit hoher Pulsrate und hoher örtlich konzentrierter Intensitätsverteilung
betrieben werden können.
Die Wellenlänge
der elektromagnetischen Strahlung liegt vorzugsweise im Bereich
von 100 bis 600 nm, insbesondere von 100 bis 380 nm. Besonders geeignet
ist der UV-C Wellenlängenbereich,
i.e. 100 bis 280 nm, und insbesondere im Bereich von 254/255 bis
280 nm, da das natürliche
Umgebungslicht an der Erdoberfläche bedingt
durch die Ozonschichtabsorption diese Wellenlängen in nur geringem Maße enthält, und
andererseits diese Wellenlängen
auf Grund ihrer hohen Energie besonders gut für eine Strahlungsmodifikation
der Komponente geeignet sind. Durch die hohe Pulsbarkeit bis in
den MHz-Bereich kann die punktuelle Dosierung der Exposition der
Komponente extrem fein, gleichbleibend und eingeteilt in Intensitätsstufen
erfolgen. Konkret kommen beispielsweise UV-LEDs der Firma NTT Basic
Research Laborstories, Japan, auf Basis von Aluminium-Nitrid (AIN) LEDs
mit Wellenlängen
im Bereich 200 bis 300 nm in Frage. UV-LEDs sind des Weiteren erhältlich von
der Firma Sensor Electronic Technology, Inc., welche auf Basis von
Gruppe III Nitrid Halbleitersystemen aufgebaut sind und Wellenlängen im
Bereich 247 bis 365 aufweisen. Durch die sehr kleine Bauweise solcher UV-Lichtquellen
ist eine mehrfache Anordnung, einschließlich lichtoptischer Bauelemente,
möglich
und es können
so gleichzeitig oder hintereinander gleich bleibende oder individuell
gesteuerte Expositionsvorgänge
ausgeführt
werden. Weiterhin bevorzugt sind Nd:YAG Laser, welche Wellenlängen von
532, 355, 266 sowie 213 aufweisen.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheits-
und/oder Wertdokumentes, wobei die vorstehenden Verfahrensschritte realisiert
sind.
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Schließlich betrifft
die Erfindung auch ein Verfahren zur Verifizierung eines erfindungsgemäßen Sicherheits- und/oder Wertdokumentes,
wobei mittels apparativer Messmittel, welche sensitiv für strahleninduzierte
strukturelle Unterschiede der Komponente sind, eine elektronische
Abbildung der ersten Teilbereiche und der zweiten Teilbereiche erzeugt
und dargestellt wird.
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Die
elektronische Abbildung kann mit einem Referenzmuster verglichen
werden, wobei bei Übereinstimmung
das Sicherheits- und/oder Wertdokument als valide und bei Nichtübereinstimmung
als nicht-valide qualifiziert wird.
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Die
elektronische Abbildung kann als Muster für eine durch das Muster codierende
Information verarbeitet und die codierte Information decodiert und
dargestellt werden. Dann kann die decodierte Information mit einer
auf dem Sicherheits- und/oder Wertdokument angebrachten sichtbaren
und/oder maschinenlesbaren und optional decodierten Referenzinformation,
insbesondere einer Identinformation verglichen werden.
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Eine
Auslesung eines erfindungsgemäß eingebrachten
Musters kann beispielsweise mittels eines handelsüblichen
Scanners mit hoher Farbauflösung,
12 bit bis zu 24 bit und mehr, erfolgen. Auch kann eine hochauflösende, bezogen
auch auf Farben und/oder Graustufen, CCD bzw. CMOS Kamera eingesetzt
sein. Mit beiden Systemen lassen sich Farbunterschiede zwischen
den ersten Bereichen und den zweiten Bereichen unterscheiden, die
mit dem menschlichen Auge nicht erkennbar sind. Dabei kann es sich
empfehlen, eine definierte Beleuchtung mit weißem Licht und einem vorgegebenen
color-rendering-index (CRI) einzurichten.
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Definitionen und weitere Ausführungsformen
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Der
Begriff des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes umfasst insbesondere
Personalausweise, Reisepässe,
ID-Karten, Zugangskontrollausweise,
Visa, Steuerzeichen, Tickets, Führerscheine, Kraftfahrzeugpapiere,
Banknoten, Schecks, Postwertzeichen, Kreditkarten und Haftetiketten
(z.B. zur Produktsicherung).
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Ein
Substrat eines Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes ist eine Trägerstruktur,
auf welche eine Druckschicht mit Informationen, Bildern und dergleichen
aufgebracht wird. Hiernach kann die Oberfläche des Substrates mit einer
in der Regel transparenten Deckschicht versehen werden. Als Materialien für ein Substrat
kommen alle fachüblichen
Werkstoffe auf Papier- und/oder Kunststoffbasis in Frage.
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Der
Ausdruck der Teilbereiche eines Dokunentes bezeichnet verschiedene
Flächenbereiche der
Oberfläche
des Substrates und/oder der Druckschicht. Verschiedene Flächenbereiche überlappen sich
typischerweise nicht, sondern grenzen aneinander an oder sind durch
Zwischenbereiche voneinander getrennt. Hierdurch ist eine laterale
Auflösung eingerichtet.
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Eine
Komponente bezeichnet eine Molekülspezies
oder eine Mischung verschiedener Molekülspezies, die strahlungsmodifizierbar
ist. Dabei kann es sich um eine anorganische oder eine organische Molekülspezies
handeln.
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Der
Ausdruck nicht strahlungsmodifiziert bezeichnet einen strukturellen
Zustand der Komponente, welcher im wesentlichen dem strukturellen
Zustand der Komponente beim Herstellen des Dokumentes entspricht.
Hierbei ist ergänzend
anzumerken, dass eine gleichmäßige Strahlungsmodifikation unter
Einfluss natürlicher
Umgebungsstrahlung, beispielsweise Umgebungslicht, keine Strahlungsmodifikation
im Sinne der Erfindung ist. Denn die erfindungsgemäß strahlungsmodifizierten
Bereiche und nicht strahlungsmodifizierten Bereich bleiben dennoch
unterscheidbar.
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Strukturelle
Unterschiede bezeichnet eine molekulare Veränderung der Komponente, insbesondere
eine Veränderung
der chemischen Zusammensetzung, intramolekulare Umlagerung, oder
intramolekularer Energiezustände,
in Folge der Strahlungseinwirkung. Eine strahlungsmodifizierte Komponente unterscheidet
sich folglich von der nicht strahlungsmodifizierten Komponente auf
molekularer Ebene, wobei die strahlungsmodifizierte Komponente unmittelbar
aus der nicht strahlungsmodifizierten Komponente und ausschließlich in
Folge der Strahlungseinwirkung hervorgeht. Analog gilt dies in Bezug auf
die gering strahlungsmodifizierte Komponente im Verhältnis zur
stärker
strahlungsmodifizierten Komponente.
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Die
Ausdrucke der gering bzw. stärker
strahlungsmodifierten Komponente dienen der Unterscheidung von strahlungsinduzierten
strukturellen Unterschieden, welche relativ zueinander qualitativ und/oder
quantitativ, insbesondere mittels Messmittel, unterscheidbar sind.
Daher sind die Ausdrucke „gering" und „stärker" nur als Relativmerkmal
im vorstehenden Sinne zu verstehen und nicht als eine selbstständige quantitative
oder halbquantitative Angabe einer Größe. Insbesondere kann auch
ein kontinuierlicher Verlauf zwischen stärker und geringer strahlungsmodifizierten
Bereichen (oder umgekehrt) eingerichtet sein. Analoges gilt in bezug
auf Maskenbereiche, die starke oder schwache Transmission aufweisen.
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Eine
erfindungsgemäß eingesetzte
Strahlung ist hinsichtlich Art der Strahlung, Strahlungsleistung
bzw. Energiedosisleistung mit der Maßgabe gewählt und angewandt, dass die
Exposition der Komponente zu den strahleninduzierten strukturellen
Unterschieden gegenüber
der Komponente, die nicht exponiert wird, führt. Eine geringe Strahlungsmodifikation
wird durch Exposition mit geringerer Energiedosisleistung gegenüber einer
stärkeren
Strahlungsmodifikation erreicht, bei welcher eine höhere Energiedosisleistung
angewandt wird.
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Die
Energiedosisleistung liegt im Falle des Einsatzes von sichtbarem
Licht vorzugsweise im Bereich von 0,1 J/m2 bis 1
GJ/m2. Für
die Strahlungsmodifikation von organischen Fluoreszenzfarbstoffen oder
photosensitiven Schichten, beispielsweise fotographische Filmmaterialien,
sind Energiedosisleistungen von 0,1 bis 100 J/m2 ausreichend.
Ansonsten muss die Energiedosisleistung lediglich ausreichen, um
die strukturellen Unterschiede zu erzeugen. Ein kleinerer Wert als
0,1 J/m2 kann zwar auch den gewünschten
Effekt erzeugen, jedoch wäre
die Haltbarkeit des Musters in dem Dokument fraglich, da das Dokument
auch dem Sonnenlicht ausgesetzt sein kann. Für die Strahlungsmodifikation
von sogenannten lichtechten Pigmenten ist ein Bereich von 100 J/m2 bis 1 GJ/m2 sinnvoll, wobei bei Überschreiten der
oberen Grenze sichtbare Materialveränderung bis hin zu Materialabtragung
einsetzt, sofern die Belichtung nicht für eine unpraktikabel kurze
bzw. lange Zeit erfolgt.
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Der
Begriff der Maschinenlesbarkeit meint im Rahmen der Erfindung, dass
ein Sicherheitsmerkmal mit bloßem
Auge nicht oder nicht hinreichend deutlich wahrnehmbar ist, um eine
durch das Sicherheitsmerkmal dargestellte Information zu erkennen.
Vielmehr sind für
die Erkennung apparative Messmittel erforderlich. Für die Erkennung
der durch das Sicherheitsmerkmal dargestellten oder codierten Information
können
ebenfalls apparative Hilfsmittel notwendig sein.
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Als
Druckverfahren zum Aufbringen der Druckschicht auf das Substrat
sind die dem Fachmann gut vertrauten Verfahren des Tief-, Hoch-, Flach-,
und Durchdrucks geeignet. Es kommen beispielsweise in Frage: Stichtiefdruck,
Raster tiefdruck, Flexodruck, Letterset, Offset oder Siebdruck. Darüber hinaus
sind, je nach Beschaffenheit der strahlungsmodifizierbaren Komponente,
sofern diese sich in der Druckschicht befindet, Digitaldruckverfahren, wie
Thermotransferdruck, Tintenstrahldruck oder Thermosublimationsdruck
geeignet.
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Eine
erfindungsgemäß eingesetzte
Farbe oder Tinte zur Herstellung der Druckschicht enthält ggf.
neben der strahlungs-modifizierbaren Komponente typischerweise die
fachüblichen
weiteren Komponenten von Farben oder Tinten, wie etwa Binder, Penetrationsmittel,
Stellmittel, Biozide, Tenside, Puffersubstanzen, Lösungsmittel
(Wasser und/oder organische Lösungsmittel),
Füllstoffe,
Pigmente, Farbstoffe, Effektpigmente, Antischaummittel, Antiabsetzmittel,
UV-Stabilisatoren, etc. Geeignete Farb- und Tintenformulierungen für verschiedene
Druckverfahren sind dem Durchschnittsfachmann aus dem Stand der
Technik wohl bekannt und erfindungsgemäß eingesetzte strahlungsmodifizierbare
Komponenten werden insofern an Stelle oder zusätzlich zu konventionellen Farbstoffen
bzw. Pigmenten beigemischt, es kann sich aber auch bei den konventionellen
Farbstoffen bzw. Pigmenten per se um eine strahlungsmodifizierbare
Komponente handeln.
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Ein
Strahl bezeichnet einen für
die eingesetzte Strahlungsart fachüblich fokussierten Strahl der
betreffenden Strahlungsart. Der Strahl kann auf dem Substrat einen
Durchmesser im Bereich von 0,0001 bis 5 mm, vorzugsweise von 0,001
bis 1 mm, aber auch von 0,01 bis 1 mm, aufweisen. Es versteht sich,
dass ein Strahl im wesentlichen für die Herstellungsvarianten
durch Scannen oder mittels eine Arrays von Strahlungsquellen relevant
ist. Bei der Herstellung mittels einer Maske ist demgegenüber das Arbeiten
mit einer defokussierten Strahlung zweckmäßig, es sei denn auch hierbei
wird als Strahlungsquelle ein Array von Strahlungsquellen eingesetzt.
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Ein
Array bezeichnet eine Anordnung von mehreren diskreten Strahlungsquellen
als Zeile oder Gitter. Im Falle eines Gitters kann durch separate
Ansteuerung der einzelnen Strahlungsquellen ein zweidimensionales
Muster bei ruhender Druckschicht auf die Druckschicht projiziert
werden. Im Falle einer Zeile kann ein zweidimensionales Muster dadurch
auf die Druckschicht projiziert werden, dass die Strahlungsquellen
einerseits jeweils separat angesteuert werden und andererseits die
Zeile und die Druckschicht relativ zueinander in einer Richtung
bewegt werden, die nicht parallel, beispielsweise orthogonal, zur
Längserstreckung
der Zeile verläuft.
Es ist aber auch möglich,
ein eindimensionales Muster mittels einer Punktstrahlungsquelle
zu erzeugen, indem das Dokument und die modulierte Punktstrahlungsquelle in
definierter Weise relativ zueinander translatiert werden.
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Eine
Deckschicht ist transparent im Sinne der Erfindung, wenn sie für sichtbares
Licht oder zumindest einen Teilbereich der sichtbaren Wellenlängen durchlässig ist.
Eine transparente Deckschicht kann auch für Strahlung außerhalb
des sichtbaren Lichtes (IR, UV) transparent sein, ist jedoch vorzugsweise
hierfür
nicht transparent.
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Der
Begriff transparent bezeichnet bezüglich der betreffenden Wellenlängen einen
Transmissionsgrad von mehr als 0,005, vorzugsweise mehr als 0,01,
höchstvorzugsweise
von mehr als 0,1. Der Begriff nicht transparent bezeichnet bezüglich Wellenlängen des
sichtbaren Lichtes einen Transmissionsgrad von weniger als 0,1,
vorzugsweise weniger als 0,01.
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Ein
Muster bezeichnet eine Gesamtheit von Mustereinheiten auf einem
Wert- und/oder Sicherheitsdokument, und zwar in ihrer flächigen Verteilung auf
der Oberfläche
des Dokumentes oder des Substrats. Mustereinheiten sind Flächenbereiche,
die vorzugsweise im wesentlichen gleichmäßig strahlungsmodifizierte
Komponente oder nicht strahlungsmodifizierte Komponente enthalten.
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Der
Begriff der apparativen Messmittel umfasst jegliche Vorrichtungen,
welche dazu geeignet sind, entweder strukturelle Unterschiede der
Komponente für
das menschliche Auge oder Sensormittel sichtbar zu machen oder Sensormittel,
die für
die strukturellen Unterschiede sensitiv sind.
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Eine
Zeichenfolge ist eine räumliche und/oder
zeitliche Aneinanderreihung von einzelnen Zeichen mit vorgegebener
Leserichtung, beispielsweise von alphanumerische Zeichen aber auch
Symbolen und/oder Bildern.
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Der
Begriff der Ortsauflösung,
bezogen auf eine Erfassung des Musters des Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes,
bezeichnet, dass eine Information über die Anordnung eines Musterelementes auf
dem Dokument erhalten wird. Dies muss nicht notwendigerweise mit
einem ortsauflösenden
Detektionssystem erfolgen. Vielmehr kann auch ein Dokument unter
einem nicht ortsauflösenden
Detektionssystem in definierter Weise durchgeführt werden, wobei dann eine
zeitliche Folge der gemessenen Werte aufgrund der definierten Bewegung
unschwer in eine Ortsinformation umgewandelt werden kann. Als Detektionssysteme
sind folglich zweidimensional ortsauflösende Detektoren oder punktförmige oder
eindimensional ortsauflösende
Detektoren (beispielsweise Detektorzellen oder Detektorzeilen) einsetzbar, wobei
in letzterem Falle eine definierte Translation des Dokumentes relativ
zum Detektor zu erfolgen hat (Translation des Dokumentes gegenüber stationärem Detektor,
Translation des Detektors gegenüber stationärem Dokument,
oder Translation von Detektor und Dokument, wobei Detektor und Dokument
gegeneinander translatiert werden), analog der vorstehend beschriebenen
Erzeugung eines eindimensionalen Musters mit einer Punktstrahlungsquelle
oder eines zweidimensionalen Musters mit einer Zeile von Strahlungsquellen.
Es versteht sich ansonsten, dass das Dokument zur eindeutigen Zuordnung
gegenüber
einem Detektor auf definierte, stets gleiche Weise ausgerichtet
wird, bzw. in definierter, stets gleicher Weise gegenüber dem
Detektor bewegt wird.
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Beispiele
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungsformen
darstellenden Beispielen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1: eine Aufsicht (a) auf ein erfindungsgemäßes Sicherheitsdokument
sowie einen Querschnitt (b) desselben,
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2:
eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsdokumentes
in Seitensicht, und
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3:
eine Aufsicht auf die im Gegenstand der 2 dargestellte
Maske.
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In
der 1a erkennt man in Aufsicht ein erfindungsgemäßes Sicherheitsdokument 1.
In vergleichender Betrachtung mit der 1b ist
zu sehen, dass das Sicherheitsdokument 1 ein Substrat 2,
zwei Druckschichten 3a, 3b sowie zwei Deckschichten 4a, 4b aufweist.
Dabei können
die Druckschichten 3a, 3b aus mehreren, der Übersichtlichkeit
nicht dargestellten und aufeinander gestapelten Druckteilschichten bestehen.
Zwischen einer Druckschicht 3a und einer Deckschicht 4a kann
ein Foto 5 angeordnet sein.
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Im
Rahmen der Druckschicht 3a ist eine gedruckte Dokumentennummer 6 angeordnet.
Diese Dokumentennummer 6 ist für das menschliche Auge sichtbar
(aber auch maschinenlesbar). Des weiteren erkennt man, dass die
Druckschicht 3a und/oder das Substrat 2 mehrere
erste Teilbereiche 7a-d und mehrere zweite Teilbereiche 8a-d
aufweist. Der Übersichtlichkeit
halber ist die Anzahl der ersten Teilbereiche 7a-d und
der zweiten Teilbereiche 8a-d in der Darstellung niedrig,
in der Praxis deren Anzahl demgegenüber hoch, so dass eine hohe
Datendichte eines aus den ersten Teilbereichen 7a-d und
zweiten Teilbereichen 8a-d gebildeten Barcodes 9 erhalten wird.
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Die
ersten Teilbereiche 7a-d enthalten einen nicht strahlungsmodifizierten
und für
das menschliche Auge nicht wahrnehmbaren Fluoreszenzfarbstoff und
die zweiten Teilbereiche 8a-d enthalten ebenfalls den gleichen
Fluoreszenzfarbstoff, jedoch strahlungsmodifiziert. Die Strahlungsmodifizierung
umfasst dabei eine Herabsetzung der Fluoreszenzintensität, bezogen
auf gleiche Anregungsintensität.
Mit anderen Worten ausgedrückt,
die ersten Teilbereiche 7a-d fluoreszieren intensiver als
die zweiten Teilbereiche 8a-d bei Bestrahlung mit einer
die Fluoreszenz anregenden Lichtquelle.
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Im
Ergebnis ist als Muster ein Barcode 9 eingerichtet, dessen
Existenz mit dem menschlichen Auge nicht erkennbar ist, was durch
die dünnen
Begrenzungslinien der ersten Teilbereiche 7a-d und der zweiten
Teilbereiche 8a-d angedeutet ist. Wenn jedoch mit einer
als Messmittel eingesetzten und die Fluoreszenz anregenden Lichtquelle
eine Beleuchtung der ersten Teilbereiche 7a-d und der zweiten Teilbereiche 8a-d
erfolgt, so wird der Barcode sichtbar und mittels eine Barcodelesers
erkenn- und auswertbar. Im Ausführungsbeispiel
codiert der Barcode für
die Dokumentennummer 6 und mittels eines Vergleiches der Dokumentennummer 6 mit
dem Barcode bzw. der hierdurch codierten Zeichenfolge kann das Sicherheitsdokument 1 verifiziert
werden. Im Falle einer Fälschung
ist entweder der Barcode nicht existent (mangels Strahlungsmodifikation)
oder stimmt nicht mit der Dokumentennummer überein (aufgrund eines mechanischen
Transfers von Teilen der Druckschicht 3a oder des Substrates 2).
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Der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt ist, dass die Teilbereiche 7a-d
und 8a-d des Barcodes 9 nicht notwendigerweise
vollflächig
sein müssen. Sie
können
vielmehr auch strukturiert sein, beispielsweise im Rahmen einer
Guilloche.
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In
der 2 erkennt man eine Seitenansicht einer Vorrichtung
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsdokumentes.
Ein Sicherheitsdokument 1, mit Druckschicht 3a,
jedoch noch ohne Deckschicht 4a, ist auf einem Träger 10 abgelegt
und in definierter Weise angeordnet und ausgerichtet, und zwar mit
der Druckschicht 3a nach oben weisend. Über der Druckschicht 3a ist
eine Maske 11 angeordnet. Auf der der Druckschicht 3a gegenüber liegenden
Seite der Maske 11 ist eine Strahlungsquelle 14 angeordnet,
welche die Maske gleichmäßig und homogen
mit sichtbarem Licht hoher Energiedosis ausleuchtet.
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In
der 3 erkennt man, dass die Maske 11 erste
Maskenbereiche 12a-d aufweist, welche das Licht nicht durchlassen,
während
zweite Maskenbereiche 13 a-d das Licht durchlassen. Dabei
codiert das entstandene Muster 9 als Barcode 9 für die Dokumentennummer 6.
Im einzelnen handelt es sich bei der Maske 11 um ein transmissives
LCD Display, dessen Pixel mittels einer Steuervorrichtung 15 mit der
Maßgabe
ansteuerbar sind, dass die ersten Maskenbereiche 12a-d
und die zweiten Maskenbereiche 13a-d gebildet werden, und
zwar als für
die Dokumentennummer 6 codierender Barcode 9.
Im Ergebnis werden die ersten Maskenbereiche 12a-d und
die zweiten Maskenbereiche 13a-d auf die Druckschicht 3a bzw.
das Substrat 2 projiziert, wodurch die ersten Teilbereiche 7a-d
und zweiten Teilbereiche 8a-d in der Druckschicht oder
dem Substrat 2 im Wege der Strahlungsmodifikation entstehen
und den Barcode 9 bilden.
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Anschließend wird
das Sicherheitsdokument 1 von dem Träger 10 gelöst und mit
einer Deckschicht 4a versehen. Auf den Träger 10 wird
dann das nächste
Sicherheitsdokument 1 gelegt und der Vorgang wird wiederholt,
wobei allerdings die Maske 11 mit der Maßgabe reprogrammiert
ist, dass die ersten Maskenbereiche 12a-d und die zweiten
Maskenbereiche 13a-d nunmehr für die Dokumentennummer 6 des
betreffenden nächsten
Sicherheitsdokumentes 1 codieren.