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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrosystem zur Erkennung vorbestimmter
Merkmale von Wertpapieren, Sicherheitsdokumenten oder sonstigen
Produkten, beispielsweise zur sicheren Erkennung von Sicherheitsmerkmalen
auf Banknoten. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Prüfgerät
zum Prüfen der Echtheit von Wertpapieren, Sicherheitsdokumenten
oder sonstigen Produkten.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, Banknoten, Briefmarken oder
auch beliebige Produkte, die man von Plagiaten unterscheiden möchte,
mit besonderen Merkmalen, insbesondere mit Sicherheitsmerkmalen
zu versehen. Viele der bekannten Sicherheitsmerkmale können
optisch erkannt werden, beispielsweise Hologramme, Wasserzeichen, Barcodes,
Sicherheitsfäden, Mikroschrift, Aufdrucke mit Infrarotfarbe
und fluoreszierende Aufdrucke mit up-conversion-Farben. Daneben
sind auch Sicherheitsmerkmale bekannt, die aufgrund ihrer elektrischen
Eigenschaften erkannt werden können. Auch gibt es magnetische
Systeme, wie sie beispielsweise von Kreditkarten bekannt sind.
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Die
DE 10 2006 059 865
A1 zeigt ein Dokument mit einem Sicherheitsmerkmal und
einem optischen Element, wobei das optische Element zwischen einem
ersten nicht transparenten Zustand und einem zweiten transparenten
Zustand schaltbar ist. Das optische Element ist so angeordnet, dass
es in seinem ersten Zustand einen optischen Zugriff auf das Sicherheitsmerkmal
verhindert. Das Sicherheitsmerkmal beinhaltet bevorzugt optisch
auslesbare Informationen. Beispielsweise handelt es sich bei dem Sicherheitsmerkmal
um ein digitales Wasserzeichen oder um einen ein- oder zweidimensionalen
Barcode. Das Wasser zeichen bzw. der Barcode können auf das
Dokument aufgedruckt sein. Ein Lesegerät, welches für
die Überprüfung des genannten Dokumentes geeignet
ist, weist Mittel zur Umschaltung des optischen Elements von dem
ersten in den zweiten Zustand auf, um einen optischen Zugriff auf
das Sicherheitsmerkmal zu ermöglichen. Vorzugsweise weist das
Lesegerät auch einen optischen Sensor zur automatischen
Erfassung des Sicherheitsmerkmals auf.
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Die
DE 101 13 268 A1 zeigt
einen Sensor für die Echtheitserkennung von Sicherheitsmerkmalen auf
Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten. Mindestens ein Sicherheitselement
ist in oder auf das Wert- bzw. Sicherheitsdokument ein- bzw. aufgebracht. Das
Sicherheitselement wird mit Strahlung einer voreingestellten Anregungswellenlänge
angeregt. Daraufhin emittiert das Sicherheitselement Strahlung, wobei
die emittierte Strahlung von einer Erfassungseinheit erfasst und
von einer Auswerteeinheit ausgewertet wird. Das Intensitätsprofil
der emittierten Strahlung wird in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich über
einen vorgegebenen Messzeitraum nach der Anregung erfasst und analysiert.
Bei dem Sicherheitsmerkmal handelt es sich bevorzugt um einen Anti-Stokes-Leuchtstoff,
der in der Lage ist, vergleichsweise energiearme infrarote Anregungsstrahlung
in energiereichere Strahlung umzuwandeln.
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Die
DE 198 26 800 A1 zeigt
ein Verfahren zur Herstellung von Spezialpapier mit elektrisch leitenden
Pigmenten als Sicherheitsmerkmal. Die Detektion dieses Sicherheitsmerkmales
wird mithilfe kapazitiver Sensoren realisiert. Bei einer besonderen
Ausführungsform wird Bariumsulfat als Merkmalsstoff verwendet,
wodurch eine zusätzliche Codierung im optischen Bereich
erzielt wird, da Bariumsulfat infrarotes Licht absorbiert. Die dafür
erforderliche Sensoranordnung umfasst einen kapazitiven Sensor und einen
optischen Scannersensor. Die mit diesem Merkmalsstoff erzielbare
höhere Sicherheit weist den Nachteil auf, dass zur Prüfung
eines solchen Sicherheitsmerkmales eine aufwändige Sensoranordnung erforderlich
ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sensoranordnung bereitzustellen,
mit der einerseits auch kombinierte Sicherheitsmerkmale von Wertpapieren,
Sicherheitsdokumenten oder sonstigen Produkten geprüft
werden können und die andererseits kostengünstig
herstellbar sowie einfach und vielseitig verwendbar ist.
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Die
genannte Aufgabe wird durch ein Mikrosystem gemäß dem
beigefügten Anspruch 1 sowie durch ein Prüfgerät
gemäß dem beigefügten nebengeordneten
Anspruch 12 gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Mikrosystem handelt es sich
um ein miniaturisiertes Gerät, wie es prinzipiell aus der
Mikrosystemtechnik bekannt ist. Das erfindungsgemäße
Mikrosystem basiert auf einem Trägersubstrat beispielsweise
in Form eines Chips, welcher aus Silizium oder einem anderen Halbleiter
besteht. Aber auch andere Stoffe, wie spezielle Kunststoffe können
als Material für das Trägersubstrat verwendet
werden. Auf dem Trägersubstrat sind Sensoren in Form mindestens
einer remissionsoptischen Komponente und eines Kondensators unmittelbar
oder mittelbar über dazwischen liegende Schichten angeordnet.
Die remissionsoptische Komponente dient zur Detektion optischer
Eigenschaften von vorbestimmten Merkmalen, die auf oder in den zu
erkennenden Wertpapieren, Sicherheitsdokumenten oder sonstigen Produkten
angeordnet sind. Die remissionsoptische Komponente umfasst mindestens
eine Lichtquelle und mindestens einen optischen Sensor. Die Lichtquelle
dient dazu, Licht auf die zu erkennenden vorbestimmten Merkmale
auszu strahlen. Der optische Sensor erfasst das von den Merkmalen
remittierte Licht. Der Kondensator ist beispielsweise in Form eines
Streufeldkondensators durch Elektroden gebildet und dient zur Detektion
dielektrischer Eigenschaften oder auch zur Messung anderer elektrischer
Eigenschaften der zu erkennenden vorbestimmten Merkmale. Die dielektrischen
Eigenschaften der zu erkennenden Merkmale beeinflussen die Kapazität
des Kondensators, wodurch die Merkmale elektrisch detektiert werden
können. Beispielsweise kann der charakteristische Schichtaufbau
eines Wert- oder Sicherheitsdokumentes über die Variation
der Eindringtiefe des elektrischen Feldes nachgewiesen werden. Auch
kann der Kondensator zur Bestimmung der Impedanz eines Merkmales
verwendet werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Mikrosystem steht ein multifunktionelles
miniaturisiertes Bauelement zur Verfügung, welches zur
Prüfung der Echtheit von Wert- oder Sicherheitsdokumenten
oder aber auch zum Auffinden von Plagiaten im Produktschutz angewendet
werden kann. Das erfindungsgemäße Mikrosystem
ist zur Erkennung der vorbestimmten Merkmale auf oder in den Wertpapieren,
Sicherheitsdokumenten oder sonstigen Produkten geeignet, beispielsweise
zur sicheren Erkennung von Sicherheitsmerkmalen auf Banknoten und
Steuerbanderolen. Bei den zu erkennenden Merkmalen kann es sich
um spezielle zusätzlich aufgebrachte Sicherheitsmerkmale
oder aber um andere vorbestimmte Merkmale handeln, welche die Wertpapiere, Sicherheitsdokumente
oder sonstigen Produkte aufgrund ihrer Struktur oder Gestaltung
aufweisen. Die zu erkennenden Merkmale müssen nicht an
der Oberfläche des Wertpapiers, Sicherheitsdokumentes oder
sonstigen Produktes sichtbar sein. Das erfindungsgemäße
Mikrosystem ist zur sicheren Erkennung von Merkmalen geeignet, die
aufgrund ihrer optischen oder dielektrischen Eigenschaften detektiert werden
können. Erfindungsgemäß ist das Mikrosystem auch
zur Erkennung von vorbestimmten Merkmalen geeignet, die aufgrund
ihrer optischen und ihrer dielektrischen Eigenschaften detektiert
werden können. Somit ist das erfindungsgemäße
Mikrosystem weitgehend universell zur Erkennung von vorbestimmten
Merkmalen von Wertpapieren, Sicherheitsdokumenten oder sonstigen
Produkten geeignet. Wegen der universellen Eignung kann es in hohen Stückzahlen
und damit kostengünstig hergestellt werden. Bei dem erfindungsgemäßen
Mikrosystem handelt es sich um ein miniaturisiertes Bauelement, welches
Abmessungen von typisch weniger als 1 cm × 2 cm aufweist,
wodurch es aufwandsarm in bestehende oder neue Systeme zur Dokumenten-
bzw. Produktprüfung integrierbar ist. Es kann aufgrund seiner
kleinen Abmessungen insbesondere auch in mobilen Systemen verwendet
werden.
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Die
Lichtquelle des erfindungsgemäßen Mikrosystems
ist bevorzugt durch mindestens eine LED (lichtemittierende Diode)
gebildet, die in einer Vertiefung des Trägersubstrats angeordnet
ist. LED können mit sehr kleinen Abmessungen realisiert
werden und sind daher besonders für das erfindungsgemäße Mikrosystem
geeignet. Die Anordnung der LED in einer Vertiefung des Trägersubstrates
gewährleistet zum einen einen mechanischen Schutz der LED
und zum anderen einen Mindestabstand zu dem zu erkennenden Merkmal.
Für besondere Merkmale oder Anwendungen kann die Lichtquelle
auch durch eine Glüh-, Glimm-, Leuchtstofflampe oder eine
andere Lampenart gebildet sein.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Mikrosystems ist die Lichtquelle durch mehrere LED oder durch mehrere
Laser gebildet, die in unterschiedlich tiefen Vertiefungen des Trägersubstrates
angeordnet sind. Diese Ausführungsform ist beispielsweise
zur Erkennung von vorbestimmten Merkmalen geeignet, die im zu prüfenden Wertpapier,
Sicherheitsdokument bzw. sonstigen Produkt eine unterschiedliche
Tiefe aufweisen.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Mikrosystems ist die Lichtquelle durch mehrere LED gebildet, die
Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren. Diese Ausführungsform
ist zur Erkennung von vorbestimmten Merkmalen geeignet, die durch
Licht unterschiedlicher Wellenlänge anregbar sind. Entsprechend
der oben genannten Ausführungsform können die
LED, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren, zudem
in unterschiedlich tiefen Vertiefungen des Trägersubstrates
angeordnet werden. Dies ist zur Erkennung von vorbestimmten Merkmalen
geeignet, die durch Licht unterschiedlicher Wellenlänge
anregbar sind und unterschiedlich tief im zu prüfenden Wertpapier,
Sicherheitsdokument bzw. sonstigen Produkt angeordnet sind. Die
unterschiedlichen Wellenlängen können mit unterschiedlichen
LED oder durch unterschiedliche Spannungen, die an die LED angelegt
werden, erzeugt werden.
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Der
optische Sensor des erfindungsgemäßen Mikrosystems
ist bevorzugt durch mindestens eine Photodiode gebildet, die als
Schicht auf dem Trägersubstrat ausgebildet ist. Mikrosysteme
in Form eines Halbleiterchips sind besonders gut geeignet, um auf
diesen ein elektronisches Bauelement, wie eine Silizum-Photodiode
als Schicht aufzubringen. Der optische Sensor des erfindungsgemäßen
Mikrosystems kann aber auch durch andere optische Sensoren, wie
beispielsweise eine Fotozelle, einen Phototransistor oder ein CCD-Element
gebildet sein.
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Die
die Photodiode bildende Schicht ist bevorzugt segmentiert, wobei
die Segmentierung in Richtung einer der beiden Ausdehnungen oder
in beide Richtungen der Ausdehnungen der Schicht ausgeführt
sein kann. Durch eine großflächige segmentierte
Ausführung der Photodiode lassen sich laterale Verteilungen
des von den Merkmalen remittierten Lichtes erkennen und auswerten.
Dies erlaubt Rückschlüsse auf die geometrische
Anordnung der Merkmale und somit eine höhere Sicherheit
bei der Erkennung der vorbestimmten Merkmale.
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Die
den Kondensator bildenden Elektroden sind bevorzugt ebenfalls durch
eine Schicht auf dem Trägersubstrat bzw. auf einer Zwischenschicht
gebildet. Hierbei handelt es sich um eine elektrisch leitfähige
Schicht, die entsprechend den jeweiligen Anforderungen strukturiert
ist. Beispielsweise können die Elektroden durch jeweils
eine kammartige, spiralartige und/oder rotationssymmetrische Struktur
gebildet sein. Die kammartigen Strukturen können ineinander ragend
angeordnet sein. Der Kondensator ist bevorzugt als Streufeldkondensator
ausgebildet, wobei über der die Elektroden bildenden Schicht
eine Isolatorschicht angeordnet sein kann oder auch nicht.
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Die
die Elektroden bildende strukturierte Schicht ist besonders bevorzugt
auf einer Zwischenschicht über der die Photodiode bildenden
Schicht angeordnet. Bei der Zwischenschicht kann es sich beispielsweise
um eine Glasschicht handeln, die auf dem Trägersubstrat
angeordnet ist. Dieser schichtartige Aufbau des Kondensators und
des optischen Sensors auf dem Trägersubstrat erlaubt eine
Platz sparende Anordnung der Sensoren und somit sehr kleine Abmessungen
des erfindungsgemäßen Mikrosystems. Die Messungen
mithilfe des Kondensators und der Photodiode erfolgen am gleichen
Ort und können auch gleichzeitig durchgeführt
werden. Der Kondensator und die Photodiode werden immer gemeinsam
ausgerichtet, wodurch die Ausrichtung schnell erfolgen kann.
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Es
müssen im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten
Lösungen nicht umständlich zwei Detektoren zueinander
ausgerichtet werden.
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Das
erfindungsgemäße Mikrosystem ist zu dessen mechanischen
Schutz bevorzugt durch eine Kapselung verkapselt, wobei die Kapselung
im Bereich der remissionsoptischen Komponente optisch transparent
ist.
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Die
remissionsoptische Komponente kann so konfiguriert sein, dass sie
zur Detektion vieler unterschiedlicher optischer Eigenschaften geeignet
ist. Bei einer Konfiguration mit einigen wenigen LED und einer großflächigen
segmentierten Photodiode lässt sich das erfindungsgemäße
Mikrosystem für die Detektion vieler verschiedenartiger
Merkmale einsetzen, beispielsweise zur Detektion materialspezifischer
Absorptionseigenschaften von Substraten, Pigmenten, Binder u. ä.
in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, up- und down-conversion-Effekte, das
Vorhandensein von Aufhellern und vieles mehr.
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Das
erfindungsgemäße Mikrosystem ist zu dessen Betrieb
elektrisch mit dem zu verwendenden System zur Dokumenten- bzw. Produktprüfung
zu verbinden. Hierfür weist das Mikrosystem im einfachsten
Fall elektrische Anschlüsse auf, über welche die
remissionsoptische Komponente und der Kondensator unmittelbar anschließbar
sind. Das erfindungsgemäße Mikrosystem kann aber
auch mit einer Ansteuer- und Auswerteelektronik ausgeführt sein, über
welche die remissionsoptische Komponente und der Kondensator elektrisch
betrieben werden können. Die Ansteuer- und Auswerteelektronik ist
auf dem Trägersubstrat ausgebildet, vorzugsweise als mikroelektronische
Halbleiterschaltung. Die Ansteuer- und Auswerteelektronik kann so
konfiguriert werden, dass vorbestimmte Merkmale eines zu prüfenden
Wertpapiers, Sicherheitsdokumentes oder sonstigen Produktes sowohl
hinsichtlich ihrer optischen als auch ihrer dielektrischen Eigenschaften geprüft
werden und die Ansteuer- und Auswerteelektronik ein logisches Signal
ausgibt, ob das geprüfte Wertpapier, Sicherheitsdokument
bzw. sonstige Produkt echt ist oder nicht. Eine solche Ausführung
des erfindungsgemäßen Mikrosystems ermöglicht
sowohl eine hohe Sicherheit bei der Dokumenten- bzw. Produktprüfung
durch die gleichzeitige Prüfung mehrerer Eigenschaften
der vorbestimmten Merkmale als auch einfachste Integration in unterschiedliche
Systeme zur Dokumenten- bzw. Produktprüfung.
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Das
erfindungsgemäße Mikrosystem kann auch weitere
optische und elektrische Sensoren, aber auch mechanische und magnetische
Sensoren umfassen. Hierdurch kann das Mikrosystem zur Erkennung
von weiteren Merkmalen bzw. Sicherheitsmerkmalen angepasst werden.
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Die
oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Prüfgerät
zum Prüfen der Echtheit von Wertpapieren, Sicherheitsdokumenten
oder sonstigen Produkten gelöst, in welches ein erfindungsgemäßes
Mikrosystem integriert ist. Das erfindungsgemäße
Prüfgerät ist zur Prüfung von unterschiedlichen Wertpapieren,
Sicherheitsdokumenten bzw. sonstigen Produkten geeignet und ist
aufgrund der geringen Abmessungen des Mikrosystems auch mobil ausführbar.
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Weitere
Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen,
unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
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1:
eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Mikrosystems in einer perspektivischen Ansicht;
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2:
eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Mikrosystems sowie eines zu erkennenden vorbestimmten Merkmales;
und
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3:
eine Prinzipskizze einer remissionsoptischen Komponente und eines
zu erkennenden vorbestimmten Merkmals.
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mikrosystems, welches
zum Erkennen unterschiedlicher vorbestimmter Merkmale auf oder in Wertpapieren,
Sicherheitsdokumenten und sonstigen Produkten geeignet ist. Das
Mikrosystem umfasst zunächst ein Trägersubstrat 01 aus
Silizium in Form eines quaderartigen Chips. Das Trägersubstrat 01 bestimmt
die Grundform des erfindungsgemäßen Mikrosystems
und dient als Träger für eine remissionsoptische
Komponente 02 und einen Streufeldkondensator 03.
Die remissionsoptische Komponente 02 umfasst eine Lichtquelle 04,
die aus drei LED 06, 07, 08 gebildet
ist. Die drei LED 06, 07, 08 sind in
einer Zeile angeordnet und befinden sich in einer Vertiefung 09 des
Trägersubstrats 01. Die drei LED 06, 07, 08 emittieren
Licht unterschiedlicher Wellenlänge, um unterschiedliche
Merkmale von Wertpapieren, Sicherheitsdokumenten und sonstigen Produkten
optisch anregen zu können. Alternativ können mehrere gleiche
LED, beispielsweise drei weiß leuchtende LED verwendet
werden, um die vorbestimmten Merkmale mit unterschiedlichen Lichtstärken
anregen zu können. Die drei LED 06, 07, 08 verfügen
jeweils über eigene Anschlussleitungen 11, sodass
die LED 06, 07, 08 separat ansteuerbar
sind. Das erfindungsgemäße Mikrosystem kann auch
mit weiteren LED, beispiels weise in einer Matrix-Anordnung ausgeführt sein.
Die LED können auch über mehrere Vertiefungen
im Trägersubstrat 01 verteilt sein.
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Die
remissionsoptische Komponente 02 umfasst weiterhin eine
Photodiode 12. Die Photodiode 12 ist großflächig
ausgeführt und erstreckt sich nahezu über die
gesamte Oberfläche des Trägersubstrats 01.
Bei der Photodiode 12 handelt es sich um eine Silizium-Photodiode,
die als Schicht auf das Trägersubstrat 01 aufgebracht
ist. Das erfindungsgemäße Mikrosystem kann aber
auch mit anderen optischen Sensoren oder Detektoren ausgeführt
werden. Die Photodiode 12 ist segmentiert ausgeführt.
Sie besteht aus vier Segmenten 13, 14, 16, 17,
wodurch eine Auswertung von lateralen Verteilungen des von den vorbestimmten
Merkmalen remittierten Lichtes ermöglicht ist. Hierfür
besitzen die vier Segmente 13, 14, 16, 17 der
Photodiode 12 eigene Zuleitungen 18. Zur Erkennung
vorbestimmter optischer Merkmale von Wertpapieren, Sicherheitsdokumenten
oder sonstigen Produkten werden die vorbestimmten Merkmale mit Hilfe
der Lichtquelle 04 optisch angeregt. Je nach Art des optischen
Merkmales wird das von der Lichtquelle 04 emittierte Licht
in einer bestimmten Weise remittiert, d. h. reflektiert und ggf. hinsichtlich
des Wellenlängenbereiches gewandelt. Ist das vorbestimmte
Merkmal des Wertpapiers, Sicherheitsdokumentes bzw. sonstigen Produktes
nicht vorhanden, wird das Licht der Lichtquelle 04 nicht oder
mit einer anderen Charakteristik remittiert. Das von den vorbestimmten
Merkmalen remittierte Licht wird mit Hilfe der Photodiode 12 gemessen. Über eine
Ansteuer- und Auswerteelektronik (nicht dargestellt) lässt
sich ermitteln, ob das betreffende Merkmal auf dem Wertpapier, Sicherheitsdokument
bzw. sonstigen Produkt vorhanden ist oder nicht.
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Der
Streufeldkondensator 03 umfasst vier Elektroden 21, 22, 23, 24,
die sich über die Oberfläche des Trägersubstrates 01 erstrecken.
Die vier Elektroden 21, 22, 23, 24 sind
als Leiterbahnen ausgeführt und befinden sich als Schicht
auf einer Zwischenschicht 25 aus Glas über der
die Photodiode 12 bildenden Schicht. Die vier Elektroden 21, 22, 23, 24 sind
kammartig ausgeführt, wobei jeweils zwei der vier Elektroden 21, 22; 23, 24 miteinander
verkämmt sind. Die paarigen Elektroden 21, 22; 23, 24 sind symmetrisch
gegenüber der Lichtquelle 04 angeordnet. Die vier
Elektroden 21, 22, 23, 24 verfügen über separate
Anschlussleitungen (nicht dargestellt), sodass der gebildete Streufeldkondensator 03 unterschiedlich
ansteuerbar ist. Dadurch ist die Detektion unterschiedlicher dielektrischer
Merkmale der Wertpapiere, Sicherheitsdokumente oder Produkte ermöglicht.
Beispielsweise ist der Streufeldkondensator 03 derart ansteuerbar,
dass der für ein Wertpapier oder Sicherheitsdokument charakteristische Schichtaufbau über
die Variation der Eindringtiefe des elektrischen Feldes des Streufeldkondensators 03 nachgewiesen
werden kann. Der Streufeldkondensator 03 erlaubt eine berührungslose
Detektion vorbestimmter dielektrischer Merkmale.
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Das
erfindungsgemäße Mikrosystem kann zur Detektion
von optischen oder dielektrischen Merkmalen universell eingesetzt
werden. Es lassen sich aber insbesondere auch Wertpapiere, Sicherheitsdokumente
oder sonstige Produkte auf Echtheit prüfen, die sowohl
optische als auch dielektrische Sicherheitsmerkmale aufweisen. Daher
ist das erfindungsgemäße Mikrosystem für
kostengünstige Systemlösungen verwendbar. Die
Erkennungssicherheit lässt sich durch eine Kombination
von unterschiedlich konfigurierten erfindungsgemäßen
Mikrosystemen nochmals steigern, wodurch beispielsweise auch neue
Arten von Fälschungen erkannt werden können.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Mikrosystems 31 sowie ein Sicherheitsmerkmal 32 eines
zu prüfenden Objektes 33, beispielsweise eines
Wertpapiers. Die Darstellung stellt das Prinzip in einem Querschnitt
dar. In der Schnittdarstellung des Mikrosystems 31 sind
insbesondere ein Trägersubstrat 36, eine Photodiode 37 und
eine Lichtquelle 38 gezeigt. Die Lichtquelle 38 umfasst
eine erste LED 39, eine zweite LED 41 und eine
dritte LED 42. Die erste LED 39, die zweite LED 41 und
die dritte LED 42 befinden sich in unterschiedlich tiefen
Vertiefungen 43 im Trägersubstrat 36,
sodass die drei LED 39, 41, 42 einen
unterschiedlichen Abstand zu dem zu prüfenden Objekt 33 aufweisen. Zudem
emittieren die drei LED 39, 41, 42 Licht
unterschiedlicher Wellenlänge. Das von den drei LED 39, 41, 42 emittierte
Licht wird in einer besonderen Weise vom Merkmal 32 remittiert
und trifft auf die Photodiode 37. Das emittierte und remittierte
Licht ist jeweils durch Strahlengänge 46 angedeutet.
Die Charakteristika des von der Photodiode 37 gemessenen Lichtes
lassen Rückschlüsse zu, ob dieses Licht von dem
zu erkennenden Sicherheitsmerkmal 32 des zu prüfenden
Objektes 33 remittiert wurde oder nicht.
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In
der Darstellung ist weiterhin eine transparente Platte 48 im
Querschnitt angedeutet, welche sich zwischen dem Mikrosystem 31 und
dem zu prüfenden Objekt 33 befindet. Die transparente
Platte 48 kann beispielsweise durch ein Fenster eines Dokumentenprüfgerätes
gebildet sein. Die Detektion von optischen und dielektrischen Eigenschaften
des zu prüfenden Objektes 33 mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Mikrosystems 31 erfordert keinen unmittelbaren Kontakt
des Mikrosystems 31 zu dem zu prüfenden Objekt 33.
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3 zeigt
eine remissionsoptische Komponente 51 eines erfindungsgemäßen
Mikrosystems sowie ein zu erkennendes optisches Merkmal 52 in einer
Prinzipdarstellung im Querschnitt. Die remissionsoptische Komponente 51 umfasst
eine Photodiode 53 und eine Lichtquelle 54, welche
durch LED gebildet ist. Die Photodiode 53 und die Lichtquelle 54 befinden
sich auf einem Trägersubstrat 56 des erfindungsgemäßen
Mikrosystems. In der gezeigten Darstellung befindet sich das zu
erkennende Merkmal 52 eines zu prüfenden Objektes 57 über
dem erfindungsgemäßen Mikrosystem. Die Lichtquelle 54 emittiert
Licht, welches durch einen Lichtkegel 58 angedeutet ist.
Das Merkmal 52 remittiert das von der Lichtquelle 54 emittierte
Licht. Die laterale Verteilung der Leuchtdichte des remittierten
Lichtes ist durch einen Graphen 59 dargestellt. Die Leuchtdichte
des remittierten Lichtes weist zwei Maxima 61 auf, die
sich örtlich lateral neben dem Merkmal 52 befinden.
Aufgrund des segmentierten Aufbaus der Photodiode 53 (im
Detail gezeigt in 1) lässt sich der laterale
Verlauf 59 des remittierten Lichtes aufnehmen. Somit kann
im Vergleich zu einer singulären Photodiode nicht nur das
gemittelte Maß der Leuchtdichte des remittierten Lichtes
ermittelt werden, sondern es lässt sich auch ein für
das Merkmal 52 charakteristischer lateraler Verlauf der
Leuchtdichte des remittierten Lichtes detektieren. Dadurch kann
mit einer hohen Sicherheit festgestellt werden, ob das zu prüfende Objekt 57 das
Merkmal 52 enthält oder nicht.
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- 01
- Trägersubstrat
- 02
- remissionsoptische
Komponente
- 03
- Streufeldkondensator
- 04
- Lichtquelle
- 05
- -
- 06
- LED
- 07
- LED
- 08
- LED
- 09
- Vertiefung
- 10
- -
- 11
- Anschlussleitungen
- 12
- Photodiode
- 13
- Segment
der Photodiode
- 14
- Segment
der Photodiode
- 15
- -
- 16
- Segment
der Photodiode
- 17
- Segment
der Photodiode
- 18
- Zuleitungen
- 19
- -
- 21
- Elektrode
- 22
- Elektrode
- 23
- Elektrode
- 24
- Elektrode
- 25
- Zwischenschicht
- 31
- Mikrosystem
- 32
- Sicherheitsmerkmal
- 33
- zu
prüfendes Objekt
- 36
- Trägersubstrat
- 37
- Photodiode
- 38
- Lichtquelle
- 39
- erste
LED
- 41
- zweite
LED
- 42
- dritte
LED
- 43
- Vertiefung
- 46
- Strahlengang
- 48
- transparente
Platte
- 51
- remissionsoptische
Komponente
- 52
- optisches
Merkmal
- 53
- Photodiode
- 54
- Lichtquelle
- 56
- Trägersubstrat
- 57
- zu
prüfendes Objekt
- 58
- Lichtkegel
- 59
- Graph
- 61
- Maximum
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006059865
A1 [0003]
- - DE 10113268 A1 [0004]
- - DE 19826800 A1 [0005]