DE19527737A1 - Anordnung mit einem Lesegerät und mit einem Informationsspeicher mit optischen und magnetischen Merkmalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf einen Informationsspeicher der im Oberbegriff des Anspruchs 4 genannten Art.

Solche Informationsspeicher weisen maschinell lesbare optische und magnetische Merkmale als Markierungen auf und werden beispielsweise als vorbezahlte Wertkarten, Wertmarken, individualisierte Wertdokumente, Ausweise aller Art usw. verwendet.

Aus der CH-Patentschrift 635,949 ist ein kartenförmiges Zahlungsmittel bekannt, das eine Spur mit eingeprägten optischen Markierungen parallel zur Längsseite der Karte aufweist, die mittels infrarotem Licht in einem Lesegerät gelesen und bei Bedarf gelöscht werden können. Diese Karten sind als fälschungssichere vorbezahlte Wertkarten weltweit verbreitet. Andere Wertkarten nach BE-Patentschrift 9200707 weisen parallel zur Längsseite der Karte einen aufgeklebten Streifen auf, der solche optische Markierungen in Form einer Spur enthält. Die CH-Patentschrift 604,290 beschreibt eine Einrichtung zum Bezug von Bargeld, Waren oder Dienstleistungen, die von einer Karte optische Merkmale und magnetisch aufgezeichnete Informationen ausliest, wobei anschließend die optischen Markierungen entwertet und die magnetischen Informationen überschrieben werden.

Die CH-Patentschriften 604,146 und 604,215 beschreiben, wie in Kunststoffe eingeprägte, optisch beugungswirksame Reliefmuster unter lokaler Wärmeeinwirkung veränderbar sind oder an glattgeprägten Stellen optisch beugungswirksame Reliefmuster wieder erzeugt werden können, die vor dem Glattprägen in die Kunststoffoberfläche eingebracht worden sind. Eine Übersicht über Materialien für die Herstellung optisch beugungswirksamer Reliefmuster gibt die US -Patentschrift 4,856,857.

Andererseits sind weltweit auch kartenförmige Zahlungsmittel bekannt, die wenigstens einen parallel zu einer Längsseite der Karte angeordneten Streifen aus einem remanent magnetischen Material zum Aufzeichnen von Informationen aufweisen, die leider sehr leicht durch Unbefugte kopierbar sind. Um Nachahmungen solcher Karten zu erschweren, wird in der US-Patentschrift 4,684,795 vorgeschlagen, über der magnetischen Schicht des Streifens ein Hologramm in der Kunststoffschicht anzuordnen, damit der Streifen auffällig und leicht unterscheidbar von gewöhnlichem Magnettonband ist. Einen Schutz gegen Fälschung, Ändern oder Duplizieren der magnetisch aufgezeichneten Informationen bildet erst das Einbeziehen einer optischen Signatur der Karte in die aufgezeichnete Information, wie aus der US- Patentschrift 4,013,894 mit optischen IR-Reflektoren oder aus der PCT-Anmeldeschrift WO 93/12506 mit eingeprägten Hologrammen ersichtlich ist. Die auf der Karte zu speichernden Informationen werden vor dem Aufzeichnen mit gleichzeitig gelesenen Signalen der optischen Signatur verschlüsselt. Beim Lesen der optisch und der magnetisch gespeicherten Informationen dienen die Signale der optischen Signatur zum Entschlüsseln der magnetisch gespeicherten Information.

Die DE-Patentschrift 42 12 290 beschreibt eine der US-Patentschrift 4,684,795 ähnliche Wertkarte mit einer beugungsoptischen Sicherheitsschicht über der magnetischen Aufzeichnungsschicht und weist auf die an sich bekannten chemischen Unverträglichkeiten zwischen den üblichen Werkstoffen der optisch lesbaren Schicht und der magnetischen Aufzeichnungsschicht hin.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Informationsfeld für eine Wertmarkierung mit magnetisch aufzeichenbaren und lesbaren Informationen zu schaffen, das kostengünstig eine große Sicherheit gegen Manipulationen und Fälschungen der Aufzeichnungen durch Einbeziehen von optischen Signaturen bietet, und die Verwendung und Anwendung derselben anzugeben.

Die Lösung der Aufgabe gelingt durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Lesegerät und eine Wertkarte,

Fig. 2 das Lesegerät im Schnitt,

Fig. 3 einen Informationsspeicher auf einem Substrat,

Fig. 4 eine optisch wirksame Schicht als Aufzeichnungsschicht,

Fig. 5 einen Schichtaufbau der optisch wirksamen Schicht,

Fig. 6a eine erste Ausführung eines Laminats,

Fig. 6b eine zweite Ausführung des Laminats und

Fig. 7 die optisch wirksame Schicht mit einer topologischen Struktur.

Die Fig. 1 zeigt beispielhaft ein Lesegerät für ein Substrat 1 mit einem optischen Informationsfeld 2 und einem magnetischen Aufzeichnungsfeld 3, das beispielsweise als Wertkarte, zum Lesen oder Einschreiben von Informationen im Lesegerät transportiert wird. Das optische Informationsfeld 2 und das magnetische Aufzeichnungsfeld 3 können beliebig auf dem Substrat 1 angeordnet sein, vorteilhaft in Form von parallelen zu einer Berandung 4 des Substrats 1 angeordneten Streifen, um ein mechanisches Auslesen während einer einfachen Translationsbewegung in den durch einen Doppelpfeil angezeigten Richtungen 5 leicht zu bewerkstelligen. Das Informationsfeld 2 und das magnetische Aufzeichnungsfeld 3 können sowohl auf der gleichen Seite des Substrats 1 als auch auf entgegengesetzten Seiten angebracht sein, wobei Auslesemittel 6, 7 entsprechend ausgerichtet sein müssen.

Das Lesegerät umfaßt eine Transporteinrichtung 5′, einen magnetischen Schreib- und Lesekopf 6, einen optischen Leser 7 und einen Markierkopf 8. Diese sind über Signalleitungen mit einem Steuergerät 9 verbunden. Eine bidirektionale Datenleitung 9′ verbindet das Steuergerät 9 mit einem hier nichtgezeigten Gerät, das beispielsweise Abbuchungsbefehle an das Steuergerät 9 sendet und von diesem Befehle für die Freigabe einer Dienstleistung erhält. Der Schreib- und Lesekopf 6 und der optische Leser 7 sind auf das Aufzeichnungsfeld 3 bzw. auf das Informationsfeld 2 ausgerichtet. Während der Translationsbewegung liest der magnetische Schreib- und Lesekopf 6 die magnetisch im Aufzeichnungsfeld 3 gespeicherten Informationen aus oder löscht sie und schreibt neue Informationen ins Aufzeichnungsfeld 3 ein. Der optische Leser 7 liest eine den momentanen Zustand des Informationsfelds 2 kennzeichnende Signatur 10 aus optischen Markierungen 11 aus. Die Signatur 10 ist die Gesamtheit aller in den optischen Markierungen 11 gespeicherten Informationen. Zur Erhöhung der Fälschungssicherheit der Information im Aufzeichnungsfeld 3, sind mit Vorteil die Signatur 10 und die magnetisch gespeicherte Information räumlich auf dem Substrat 1 korreliert, d. h. die optischen Markierungen 11 und die magnetischen Informationen werden gleichzeitig an zwei Orten 12 und 13 gelesen, wobei der optische Leser 7 am ersten Ort 12 das Informationsfeld 2 optisch abtastet und am zweiten Ort 13 das Aufzeichnungsfeld 3 mittels des Schreib- und Lesekopfs 6 ausgelesen oder neu eingeschrieben wird. In einer Ausführung können die beiden Orte 12 und 13 auf einer gedachten, in der Zeichnung der Fig. 1 gestrichelt markierten Geraden 14 in der Ebene des Substrats 1 liegen, die zur Richtung 5 der Translationsbewegung senkrecht ist.

Das Steuergerät 9 steuert den Transport des Substrats 1 und die Lese- und Schreiboperationen. Der optische Leser 7 umfaßt eine Lichtquelle 7′ und einen Lichtempfänger 7′′. Die Intensität der Lichtquelle 7′ ist vom Steuergerät 9 geregelt. Empfangssignale des Lichtempfängers 7′′ und Lesesignale des Schreib- und Lesekopfs 6 werden dem Steuergerät 9 zugeleitet, wo die Empfangssignale zur Entschlüsselung der in den Lesesignalen verborgenen Information verwendet werden. Vor dem Einschreiben der neuen Information in das Aufzeichnungsfeld 3 ändert der Markierkopf 8 die Signatur 10 durch Zerstören oder Verändern wenigstens einer Markierung 11 bzw. durch Anbringen einer neuen Markierung 11 im Informationsfeld 2. Das Steuergerät 9 steuert die Einwirkung des Markierkopfes 8 auf das Informationsfeld 2 und legt die genaue Lage des Markierkopfes 8 mit Vorteil mittels der Empfangssignale aus dem optischen Leser 7 fest. Der Abstand zwischen dem Leser 7 und dem Markierkopf 8 auf dem Informationsfeld 2 ist durch deren Anordnung im Lesegerät festgelegt. Anschließend wird die veränderte Signatur 10 optisch gelesen und mit den Empfangssignalen E des optischen Lesers 7 wird die im Aufzeichnungsfeld 3 zu speichernde Information verschlüsselt. Das Steuergerät 9 sendet die mit der Signatur 10 verschlüsselte Information als Schreibsignale S zum Schreib- und Lesekopf 6, der sie in das Aufzeichnungsfeld 3 magnetisch einschreibt.

Das mit dem Informationsfeld 2 und dem Aufzeichnungsfeld 3 ausgerüstete Substrat 1 findet mit Vorteil als Wertkarte Verwendung, weil die magnetisch gespeicherte Information nur mittels des in den optischen Markierungen 11 des Informationsfelds 2 gespeicherten optischen Schlüssels, der Signatur 10, interpretierbar ist. Das Lesegerät erkennt daher die magnetisch gespeicherte Information, die nicht zum Schlüssel paßt, sowie eine z. B. nachgeahmte, auf dem Substrat 1 nicht räumlich mit der magnetisch gespeicherten Information korrelierte Signatur 10 einer ungebrauchten Wertkarte.

Unter den optischen Markierungen 11 sind sowohl drucktechnisch erzeugte als auch die im eingangs erwähnte CH-Patentschrift 635,949 beschriebenen, eingeprägten beugungsoptischen Markierungen 11 zu verstehen. Die drucktechnisch erzeugten Markierungen 11, beispielsweise ein Strichkodemuster, können mittels des Markierkopfs 9 beispielsweise vom Substrat 1 abgeschnitten werden oder mittels eines an sich bekannten Drucker überschrieben werden. Mit Vorteil weisen die optischen Markierungen 11 in eine Kunststoffschicht eingeprägte beugungsoptisch wirksame Diffraktionstrukturen auf. Diese Markierungen 11 sind mechanisch oder gemäß den eingangs erwähnten CH-Patentschriften 604,146 und 604,215 durch Energieeinwirkung zerstörbar und weisen verglichen mit drucktechnisch erzeugten Markierungen 11 ein höheres Niveau der Fälschungssicherheit auf.

Die optischen Markierungen 11 sind insbesondere auch mittels intensivem, z. B. eng auf einen Punkt fokussiertem Licht veränderbar. Der Markierkopf 8 erzeugt dazu einen Lichtstrahl und bewegt ihn über die Oberfläche des Informationsfelds 2, wobei das Steuergerät 9 die für die Bewegung des Lichtstrahls notwendigen X-Y-Koordinaten des Lichtpunktes auf dem Informationsfeld 2 berechnet, entsprechende Signale Ablenkmitteln für den Lichtstrahl im Markierkopf 8 übermittelt und die Intensität des Lichtstrahls steuert. Die auf drucktechnischer Art erzeugten Markierungen 11 können durch Abtragen von Material verändert werden, während die durch Einprägen als Diffraktionsstruktur erzeugten Markierungen 11 sowohl durch Abtragen von Material als auch durch Wärmeeinwirkung mittels des Lichtstrahls veränderbar sind.

Das Steuergerät 9 enthält auch eine Recheneinheit 15 mit einem Speicher 16. Bei einem Schreibvorgang ins Aufzeichnungsfeld 3 kodiert die Recheneinheit 15 die im Speicher 16 abgelegte, magnetisch zu speichernde Information mit den Empfangssignalen E aus dem optischen Leser 7, während beim Ablesen die Lesesignale S aus dem Schreib- und Lesekopf 6 mit Hilfe der Empfangssignale E entschlüsselt werden, wobei ein an sich bekanntes Verschlüsselungsverfahren verwendet wird. Haben sich die im Aufzeichnungsfeld 3 zu speichernden Informationen verändert, wird die optische Signatur 10 mittels des Markierkopfs 8 geändert. Ist der Speicher 16 zum Speichern der Lesesignale S und der Empfangssignale E eingerichtet, erfolgt im Anschluß an den Speichervorgang das Entschlüsseln der gespeicherten Lesesignale S mit den Empfangssignale E im Speicher 16. Zum Verschlüsseln der Schreibsignale S werden die optischen Markierungen 11 wieder abgelesen und die Empfangssignale E abgespeichert. Ist durch die Einwirkung des Markierkopfs 8 vorgängig die optische Signatur 10 verändert worden, kommt zum Verschlüsseln ein neuer Schlüssel zur Anwendung. Der Schlüssel kann entweder bei jedem neuen Einschreiben der magnetischen Information geändert werden oder erst, wenn die magnetische Information ein im Programm des Rechners 15 festgelegte Bedingung erfüllt bzw. nach einer zum voraus festgelegten Anzahl von Einschreibvorgängen.

In der Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Substrat 1, das Informationsfeld 2 und das Aufzeichnungsfeld 3 längs der Geraden 14 (Fig. 1) gezeigt. Das Informationsfeld 2 und das Aufzeichnungsfeld 3 sind auf entgegengesetzten Oberflächen des Substrats 1 angeordnet. Zeichnerisch bedingt stellt eine Wellenlinie die eingeprägten optischen Markierungen 11 dar, obwohl die Diffraktionsstrukturen der optischen Markierungen 11 mikroskopisch kleine Reliefs mit weniger als 1 µm Tiefe und mit einer Dichte von bis zu 2000 Linien pro mm aufweisen. Für die optischen Markierungen 11 sind die Diffraktionsstrukturen aller bekannten Arten verwendbar, wie holographisch oder durch direkte Interferenz von kohärentem Licht erzeugte Reliefmuster, von mechanisch hergestellten Masterreliefs abgeformte Beugungsgitter usw. Die Diffraktionsstrukturen sind zwischen einer unteren Schutzschicht 17 und einer oberen Schutzschicht 18 eingebettet, die in Form eines thermoplastischen oder UV härtbaren Lacks maschinell auf das Substrat 1 aufgetragen werden. Wie aus der CH-Patentschrift 594,936 bekannt ist, können die beiden Schutzschichten 17, 18 zur Erhöhung der Beugungswirkung verschiedene Brechungsindices aufweisen oder schließen bei einem identischen Brechungsindex für die Schutzschichten 17, 18 eine dünne, optisch wirksame Schicht 19 ein. Die Markierungen 11 werden direkt in die auf das Substrat 1 aufgetragene untere Schutzschicht 17 geprägt. Ist die optisch wirksame Schicht 19 schon vor dem Prägen der unteren Schutzschicht 17 aufgebracht, erfolgt die Prägung durch die optisch wirksame Schicht 19 hindurch. Die Diffraktionsstrukturen der optisch wirksamen Schicht 19 werden mit dem Lack für die obere Schutzschicht 18 ausgeebnet, so daß eine glatte Oberfläche erzielt wird. Auf der oberen Schutzschicht 18 können weitere Farbschichten 20 zur Verzierung oder Kennzeichnung aufgebracht werden, die aber das Informationsfeld 2 freilassen, um die Wirkung des Markierkopfs 8 auf die optische Markierung 11 nicht zu vermindern. In der hier gezeigten Anordnung wird das Aufzeichnungsfeld 3 mit dem Schreib- und Lesekopf 6 und das Informationsfeld 2 mit dem optischen Leser 7 von der gleichen Seite des Substrats 1 gelesen. Der Lichtstrahl 21 der Lichtquelle 7′ (Fig. 1) beleuchtet die Markierung 11 durch das Substrat 1 hindurch. Das reflektierte, in einer vorbestimmten Beugungsrichtung 22 gebeugte Licht gelangt wieder durch das Substrat 1 hindurch zum optischen Leser 7 zurück, wo der Lichtempfänger 7′′ (Fig. 1) die Lichtintensität in das elektrische Empfangssignal umwandelt. Mit Vorteil sind wenigstens der optischen Leser 7 und der Markierkopf 8 in einer senkrecht auf dem Substrat 1 durch die Gerade 14 (Fig. 1) gedachten Ebene angeordnet, so daß die Wirkung des Markierkopfs 8 auf die optische Markierung 11 unmittelbar mit dem optischen Leser 7 überwachbar ist. Die Zerstörung der optischen Markierung 11 ist als Abnahme der Lichtintensität in der Beugungsrichtung 22 feststellbar. Die spektrale Qualität des Lichtstrahls 21 muß auf die Transparenz der Schichtmaterialien und auf die Parameter der Diffraktionsstrukturen abgestimmt sein.

Die Beugungseffekte der optischen Markierungen 11 können auch in Transmission beobachtet werden, wobei die Lichtquelle 7′ auf der einen Seite und der Lichtempfänger 7′′ auf der anderen Seite des Substrats 1 angeordnet ist. Das die optischen Markierungen 11 durchdringende, in die Beugungsrichtung 22 gebeugte Licht wird auf der anderen Seite des Substrats 1 vom Lichtempfänger 7′′ in die Empfangssignale umgewandelt. Die Auswahl der Materialien ist deshalb etwas eingeschränkt, weil das Substrat 1 und alle Schichten 17 bis 19 für das Licht der Lichtquelle 7′ transparent sein müssen.

Für das Substrat 1 kann Papier, Kunststoff, Metall oder eine Kombination von zwei miteinander verklebten Schichten gleicher oder verschiedener Materialien verwendet werden. Das Substrat 1 weist eine Dicke von etwa 0,1 mm oder mehr auf. Bei bestimmten Anwendungen wie Identifikations-, Kredit- oder Wertkarten ist die Dicke des Substrats 1 normiert und beträgt nach DIN 9781 genau 0,76 ± 0,08 mm.

Wegen der geforderten, genauen räumlichen Korrelation der optisch und magnetisch gespeicherten Information, umfaßt ein Informationsspeicher mit Vorteil das Informationsfeld 2 und das Aufzeichnungsfeld 3 in einer gemeinsamen Schichtstruktur, weil die räumliche Korrelation der aufzuzeichnenden optisch und magnetisch gespeicherten Informationen bereits bei der Herstellung der Schichtstruktur unveränderlich festgelegt ist. In der Fig. 3 ist eine kostengünstige Ausführung des Informationsspeichers gezeigt. In einem ersten Arbeitsgang wird ein bandförmiges Laminat 23 hergestellt, das zwischengelagert werden kann. In einem zweiten, völlig unabhängigen Arbeitsgang wird ein Abschnitt des Laminats 23 als Streifen vorbestimmt auf dem Substrat 1 angeordnet und mittels einer Klebeschicht 24 mit dem Substrat 1 fest verbunden, wie dies in der eingangs erwähnten BE-Patentschrift 9200707 beschrieben ist. Das Laminat 23 umfaßt wenigstens die Klebeschicht 24, die obere Schutzschicht 18, in die die beugungsoptisch wirksamen Diffraktionsstrukturen der optischen Markierungen 11 eingeprägt sind, die optisch wirksame Schicht 19 und die untere Schutzschicht 17 zum Ausebnen der Diffraktionsstrukturen. Das Laminat 23 ist zusammen mit der Klebeschicht 24 lediglich etwa 3 µm bis 30 µm dick und ist daher sehr flexibel, weist aber eine ungenügenden Festigkeit für die weitere Verarbeitung auf. So dünne Laminate 23 werden auf einer Trägerfolie 25 aufgebaut, wobei die Trägerfolie 25 beispielsweise eine etwa 9 µm dicke Polyesterfolie ist, die mit einer wachsartigen Trennschicht 26 beschichtet ist, auf die die obere Schutzschicht 18 als Lack aufgetragen wird. Nach dem Erstarren der Lackschicht erfolgt zunächst entweder das Erstellen der optisch wirksamen Schicht 19 mit dem anschließenden Einprägen der optischen Markierungen 11 durch die optisch wirksame Schicht 19 hindurch oder direkt das Prägen in die obere Schutzschicht 18 und dem anschließenden Abscheiden der optisch wirksamen Schicht 19. Die eingeprägten Diffraktionsstrukturen werden mit der unteren Schutzschicht 17 ausgeebnet und die Klebeschicht 24 aufgebracht. Nach dem Aufkleben auf das Substrat 1 läßt sich die Trägerfolie 25 wegen der Trennschicht 26 leicht von der oberen Deckschicht 18 entfernen.

Mit Vorteil ist eine wärmebeständige, abriebfeste Deckschicht 27 über der Schutzschicht 18 angeordnet, die nicht nur die beim Gleiten des Schreib- und Lesekopfes 6 (Fig. 1) auf der Schutzschicht 18 entstehende Kratzer verhindern kann, sondern wegen ihrer Wärmebeständigkeit auch den Markierkopf 8 (Fig. 2) vor einer Verschmutzung mit thermoplastischem Material aus der Schutzschicht 18 bewahrt, da dieses beim Verändern der optischen Markierung 11 durch die lokale Erwärmung mittels des Markierkopfs 8 klebrig wird. Die Deckschicht 27 kann als Lack vor der Schutzschicht 18 aufgetragen werden, der beispielsweise durch energiereiche Strahlung aushärtbar ist.

Enthält die optisch wirksame Schicht 19 remanent magnetisches Aufzeichnungsmaterial, ist sie anstelle des Aufzeichnungsfelds 3 (Fig. 1) vorteilhaft auch zum magnetischen Speichern der Information verwendbar, die mittels des Schreib- und Lesekopfs 6 direkt in die optisch wirksame Schicht 19 einschreibbar ist. Die optisch wirksame Schicht 19 erfüllt daher eine Doppelfunktion einerseits als magnetischer Speicher und andererseits als Verstärker der optischen Beugungseffekte. Der Vorteil dieser Anordnung ist die enge räumliche Korrelation der magnetischen und der optischen Informationen im Informationsspeicher. Der Schreib- und Lesekopf 6 (Fig. 2) kann auch auf der gleichen Seite wie der Markierkopf 8 (Fig. 2) angeordnet sein, da die Schutzschicht 18 und die Deckschicht 27 wegen ihrer geringen Dicke von wenigen Mikrometern das Einschreiben und das Lesen der magnetisch gespeicherten Information nicht behindert. In der Fig. 3 ist die zeichnerisch angedeutete Lage einer Spur 29 mit der magnetisch gespeicherten Information außerhalb der geprägten optischen Markierungen 11 angeordnet. Mit Vorteil fällt die Spur 29 mit den optischen Markierungen 11 zusammen, da der Verbrauch des teueren Laminats 23 pro Substrat 1 geringer ist.

Die optisch wirksame Schicht 19 wird mittels chemischer Verfahren, durch Aufdampfen, durch Plasmazerstäubung usw. in der Dicke von einigen 100 nm auf einer der Schutzschichten 17 bzw. 18 erzeugt. Mit diesen Verfahren können die nachfolgend genannten Materialien in einer optisch wie magnetisch guten Qualität abgeschieden werden. Ein auf beiden Seiten der optisch wirksamen Schicht 19 in einer äußerst dünnen Schicht von etwa 0,1 µm aufgetragener Haltvermittler 30 (englisch: Primer) kann die Haftung der optisch wirksamen Schicht 19 innerhalb des Laminats 23 verbessern.

Anstelle der Klebeschicht 24 kann das Material der unteren Schutzschicht 17 selbst ein geeigneter, klebefähiger Lack sein. Für das vorzugsweise verwendete Heißklebeverfahren eignet sich ein thermoplastischer Lack auf der Basis von Polymethylacrylat.

Die optisch wirksame Schicht 19 (Fig. 3) dient in der Fig. 4 direkt als Aufzeichnungsschicht 28. Sie besteht im einfachsten Fall aus einer einzigen Schicht aus einem remanent magnetischen Material, das in der benötigten Dicke (0,1 µm bis 1 µm) auf der Schutzschicht 17 bzw. 18 aufgebracht wird und das ein genügendes Reflexionsvermögen für den Lichtstrahl 21 (Fig. 2) aufweist. Geeignete Metalle sind beispielsweise Eisen, Nickel, Kobalt oder eine der Legierungen aus Kobalt-Chrom, Kobalt-Nickel usw.

Erfolgt das Verändern der optischen Markierung 11 (Fig. 3) durch lokale Einwirkung von im Markierkopf 8 (Fig. 1) erzeugter Wärme, kann die Curietemperatur des remanent magnetischen Aufzeichnungsmaterial der Aufzeichnungsschicht 28 im Bereich des Markierkopfs 8 überschritten werden, wobei unabhängig von der Koerzitivkraft auch die lokal magnetisch gespeicherte Information gelöscht wird. Weist das remanent magnetische Aufzeichnungsmaterial Zonen mit zwei verschiedenen Curietemperaturen auf, kann beim Ändern der optischen Markierungen 11 mittels Wärmeeinwirkung selektiv die Information in der magnetischen Aufzeichnungsschicht 28 mit der Zone der niedrigeren Curietemperatur gelöscht werden. Ist zudem die Koerzitivkraft des magnetischen Aufzeichnungsmaterials in diesen Zonen so groß, daß der Schreib- und Lesekopf 6 die darin gespeicherten Informationen nur lesen kann, erfolgt das Löschen mittels des Markierkopfs 8. Vorteilhaft ergeben sich so weitere Verschlüsselungselemente.

In der Fig. 5 ist die optisch wirksame Schicht 19 aus wenigstens zwei Lagen von verschiedenen Materialien aufgebaut. Eine dem einfallenden Lichtstrahl 21 zugewandte Reflexionsschicht 31 wirkt für den Lichtstrahl 21 als Reflektor, so daß für die magnetische Aufzeichnungsschicht 28 auch die an sich bekannten schlecht reflektierenden Ferrite verwendet werden können, die beispielsweise durch Plasmazerstäuben oder als Dispersion von pulverförmigem γ-Fe₂O₃, Fe₃O₄, Co_xFe_3-xO₄ usw. auf die Reflexionsschicht 31 aufgebracht werden können. Die Reflexionsschicht 31 besteht aus einem hochreflektiven Material, wie Aluminium, Silber, Zinn, Gold, Kupfer usw., oder aus einem Dielektrikum mit einem im Vergleich zum Lack der Schutzschichten 17, 18 hohen Brechungsindex, der am besten größer als 2 ist, wie dies bei ZnS, TiO₂, Nb₂O₅ usw. der Fall ist. Es eignet sich auch eine dünne Schicht aus einem Halbleiter wie Silizium zur Erzielung der benötigten Reflektivität. Fällt der Lichtstrahl 21 durch die obere Schutzschicht 18, sind die Schichten 28 und 31 zu vertauschen, wobei sich die Reflexionsschicht 31 der oberen Schutzschicht 18 anschmiegt und die magnetische Aufzeichnungsschicht 28 an die untere Schutzschicht 17 grenzt. Der Vorteil der mehrlagigen optisch wirksamen Schicht 19 ist die Verwendbarkeit einer Vielzahl von magnetischen Aufzeichnungsmaterialien, wenn die Reflexionsschicht 31 und die magnetische Aufzeichnungsschicht 28 übereinander angeordnet sind.

Falls chemische Unverträglichkeiten zwischen den Materialien der Reflexionsschicht 31 und der Aufzeichnungsschicht 28 möglich sind, wie beispielsweise zwischen Aluminium und den Ferriten, ist die Reflexionsschicht 31 mit einer Zwischenschicht 32 abzudecken, bevor die Aufzeichnungsschicht 28 aufgetragen wird. Für die Zwischenschicht 32 ist sowohl ein dünn aufgetragener thermoplastischer Lack als auch ein durch Aufdampfen, durch Plasmazerstäuben oder durch chemisches Abscheiden erhaltener metallischer Niederschlag, wie z. B. Gold, Silber usw. verwendbar.

Die Diffraktionsstruktur der optischen Markierungen 11 (Fig. 3) wird mittels einer Matrize aus Nickel in die optisch wirksame Schicht 19 eingeprägt, bevor die untere Schutzschicht 17 aufgetragen wird. Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, daß die größte Abformtreue des Reliefs der Diffraktionsstrukturen beim Prägen auf der Seite des einfallenden Lichtstrahls 21 erreicht wird. Sollen die optischen Markierungen 11 durch die obere Schutzschicht 18 hindurch ausgelesen werden, ist das Einprägen des Reliefs der Diffraktionsstrukturen vor oder nach dem Aufbringen der Reflexionsschicht 31 vorteilhaft, wobei die Aufzeichnungsschicht 28 und, falls vorhanden, die Zwischenschicht 32 erst nach dem Prägen aufgebracht werden.

Die untere Schutzschicht 17 kann direkt als Klebeschicht 24 (Fig. 3) durch die Wahl eines geeigneten thermoplastischen Lacks, z. B. auf der Basis von Polymethylacrylat, ausgebildet sein.

Die Fig. 6a zeigt den Aufbau des Informationsspeichers, der zum optischen Lesen mittels des Lichtstrahls 21 durch die Deckschicht 27 und die obere Schutzschicht 18 hindurch eingerichtet ist. Die in die obere Schutzschicht 18 eingeprägten Reliefs der optischen Markierungen 11 mit der Reflexionsschicht 31 werden mit dem Lack der unteren Schutzschicht 17 eingeebnet. Auf die untere Schutzschicht 17 werden anschließend die magnetische Aufzeichnungsschicht 28 und die Klebeschicht 24 aufgetragen. Die Dicke des Laminats 23, das aus der Deckschicht 27 und der beiden Schutzschichten 17, 18 besteht, beträgt vorzugsweise weniger als 10 µm, so daß das Auslesen und Einschreiben der magnetisch gespeicherten Information ohne qualitative Einbußen von der Seite der Deckschicht 27 her möglich ist.

Die Fig. 6b zeigt den Informationsspeicher, der zum optischen Lesen mittels des Lichtstrahls 21 durch die Klebeschicht 24 und die untere Schutzschicht 17 hindurch vorgesehen ist. Unmittelbar unter der Deckschicht 27 folgt die Aufzeichnungsschicht 28, auf die die obere Schutzschicht 18 aufgetragen ist. Die eingeprägten Reliefs der optischen Markierungen 11 mit der Reflexionsschicht 31 werden mit dem Lack der unteren Schutzschicht 17 ausgeebnet und mit der Klebeschicht 24 versehen.

Die magnetische Aufzeichnungsschicht 28 der Fig. 6a und b weist eine Dicke im Bereich von 3 µm oder mehr auf, wenn der Auftrag besonders kostengünstig in Form von Lack mit einer Dispersion von pulverförmigem, ferritischem Material erfolgt. Die weiter oben beschriebenen Verfahren mit Schichtdicken unter 1 µm sind aber nicht ausgeschlossen und sind für einen Informationsspeicher gemäß der Fig. 6b von Vorteil, da in dieser Ausführung die für die Änderung der optischen Markierung 11 notwendige Energie geringer ist als für das Laminat 23 (Fig. 4) mit der dickeren Aufzeichnungsschicht 28. Falls die Aufzeichnungsschicht 28 für den Lichtstrahl 21 transparent ist, wie z. B. mittels Plasmazerstäuben aufgebrachter Ferritwerkstoff sind die optischen Markierungen 11 durch die magnetische Aufzeichnungsschicht 28 hindurch auch von der Deckschicht 27 her auslesbar.

Der Informationsspeicher nach der Fig. 7 ist durch die topologische Struktur 35 der optisch wirksamen Schicht 19 ausgezeichnet und weist markante lokale Unterschiede von Abständen 33, 34 der optisch wirksamen Schicht 19 von der freien Oberfläche 36 des Laminats 23 (Fig. 4) auf. Wenn beim Lesen der magnetischen Information der Schreib- und Lesekopf 6 in einer der Richtungen des Doppelpfeils 5 auf der Oberfläche 36 gleitet, ändern sich die Amplituden der Lesesignale entsprechend den Abständen 33, 34, da die Intensität des Magnetfelds der gespeicherten Information am Ort des Schreib- und Lesekopfs 6 stark vom Abstand 33 bzw. 34 der optisch wirksamen Schicht 19 abhängig ist. Die Amplituden der Lesesignale der in größerem Abstand 34 gespeicherten magnetischen Information sind geringer als die in kleinerem Abstand 33 gelesenen, so daß die Amplituden der Lesesignale mit der topologischen Struktur der optisch wirksamen Schicht 19 moduliert sind. Die topologischen Strukturen 35 weisen Höhenunterschiede im Bereich von 2 bis 10 µm auf. Als Reliefformen der topologischen Strukturen 35 eignen sich die in der Zeichnung der Fig. 7 gezeigten Rechteckstrukturen, jedoch sind auch sinusförmige, stufenförmige und sägezahnförmige Strukturen 35 verwendbar.

In einer vorteilhaften Ausführung werden diese im Vergleich zu den Reliefs der optischen Markierungen 11 groben topologischen Strukturen 35 mit Höhenunterschieden von etwa 5 µm gleichzeitig mit den optischen Markierungen 11 mit einer Reliefhöhe von weniger als 1 µm eingeprägt. Beim Lesen der gespeicherten magnetischen Information ist das Lesesignal L des Schreib- und Lesekopfs 6 in Abhängigkeit des Abstands 33 bzw. 34 moduliert. Falls das Steuergerät 9 zum Feststellen dieser Amplitudenmodulation der Lesesignale L eingerichtet ist, gelingt es, eine feste dreidimensionale, räumliche Korrelation zwischen der optisch und der magnetisch gespeicherten Informationen herzustellen und in den Verschlüsselungsprozeß einzubeziehen, mit dem Vorteil einer größeren Sicherheit gegen Fälschungen.

Gemäß der Lehre aus den beiden eingangs erwähnten CH-Patentschriften 604,146 und 604,215 bilden sich beim lokalen Erwärmen des Laminats 23 in der erwärmten Zone sowohl die Diffraktionsstruktur der Markierungen 11 als auch die groben topologischen Strukturen 35 irreversibel zurück und nimmt die im Ausgangszustand vor dem Prägen der optischen Markierungen 11 und der Strukturen 35 vorhandene Oberflächenstruktur der Schutzschicht 17 bzw. 18 an. Diese Oberflächenstruktur kann eine Mattstruktur sein oder aber eine optische Diffraktionsstruktur mit den optischen Markierungen 11 und/oder eine grobe topologische Struktur 35 aufweisen, die beim Prägen verändert werden.

Beispielsweise kann beim Prägen der einen Schutzschicht 17 bzw. 18 die bereits vorhandene grobe topologische Struktur 35 eingeebnet und eventuell mit einer optischen Markierung 11 versehen werden. In der Schutzschicht 17 bzw. 18 verbleiben Restspannungen, die beim lokalen Erwärmen des Laminats 23 frei werden, wobei sich in der erwärmten Zone die zuletzt eingeprägte Struktur zurückbildet und die ursprüngliche Oberflächenstruktur wieder die optischen und magnetischen Eigenschaften bestimmt.

Bekanntlich werden Ausweiskarten, Wertmarken, individualisierte Wertdokumente, Ausweise aller Art üblicherweise nach der Fertigstellung und unmittelbar vor der Ausgabe individualisiert. Beispielsweise wird wenigstens eines der alphanumerischen Zeichen auf das Einzelstück aufgebracht, mit der es sich von den andern unterscheidet. Ein bekanntes Beispiel sind die durch mehrstellige Nummern unterscheidbaren Banknoten gleicher Wertstufe.

Mit Vorteil werden die durch die Restspannungen veränderbaren optischen Markierungen 11 bzw. topologischen Strukturen 35 für die Individualisierung der vorfabrizierten Informationsspeicher bzw. für die damit ausgerüsteten Ausweisen verwendet. Eine solche nachträgliche Individualisierung des Informationsspeichers kann auch mit Vorteil mittels des oben erwähnten gut fokussierten, intensiven Lichtstrahls erfolgen, wobei das lokale Erwärmen des Laminats 23 zum Umwandeln in die ursprüngliche Oberflächenstruktur in Punkten oder in verschieden breiten Strichen erfolgt. Die Punkte und Striche können auch zusammenhängende Flächenteile bilden, welche individuelle Merkzeichen des Informationsspeichers bilden. Solche gut fokussierbare, intensive Lichtstrahlen werden vorzugsweise auf dem Laserprinzip basierend erzeugt.

Die Merkzeichen sind auch durch Abtragen von Material der Schicht 19 bzw. der Aufzeichnungsschicht 28 mittels des Lichtstrahls möglich. Dabei kann sich neben der Reflektivität der optisch wirksamen Schicht 19 auch die Dichte der Belegung des magnetischen Materials ändern. Solche Dichteänderungen sind vom magnetischen Schreib- und Lesekopf 6 feststellbar und können durch Auswertung der Lesesignale L ausgewertet werden.

Weisen die in den Fig. 5, 6 und 7 vorgestellten Laminate 23 in der zum Auslesen der optischen Markierungen 11 nicht benutzten Schutzschicht 17 bzw. 18 einen Lack mit magnetischem Aufzeichnungsmaterial auf, beispielsweise einen Lack mit einer Dispersion des remanent magnetischen Materials, erübrigt sich die magnetische Aufzeichnungsschicht 28, da die Schutzschicht 17 bzw. 18 deren Funktion übernimmt.

Im einfachsten Fall bilden die aus der Signatur 10 (Fig. 1) gewonnenen Empfangssignale E Taktsignale zum Auslesen der magnetischen Information. In einer anderen Ausführung enthält der Informationsspeicher identische Daten in der Form der optisch und magnetisch gespeicherten Informationen. Solche Aufzeichnungen eignen sich für permanente geschützte Daten, wie sie bei Ausweisen für die Identifikation des Inhabers benötigt werden. Die Individualisierung des Informationsspeichers erfolgt durch das gezielte Verändern der optischen Markierungen 11.

Die eingangs erwähnten CH-Patentschrift 604,290 vorgestellten vorbezahlten Wertkarten können durch den Einsatz des Informationsspeichers verbessert werden, wenn die optischen Markierungen 11 große Werteinheiten (CHF, USD, DEM usw.) und die magnetischen Informationen nur den verschlüsselten Restbetrag bis zu einer nächsten Werteinheit beinhalten. Bei der Benutzung liest das Lesegerät die Anzahl Werteinheiten aus den optisch und magnetisch gespeicherten Informationen. Zum Abbuchen zerstört das Lesegerät die optischen Markierungen 11, die den verbrauchten großen Werteinheiten entspricht, und schreibt einen mit dem neuen Schlüssel verschlüsselten Restbetrag in das magnetische Aufzeichnungsfeld 3 (Fig. 1) bzw. in die Aufzeichnungsschicht 28 (Fig. 4).

Claims (13)

1. Anordnung mit einem Informationsspeicher mit optischen und magnetischen Merkmalen und mit einem Lesegerät, das einen optischen Leser (7) zum Auslesen einer in optischen Markierungen (11) eines optisch lesbaren Informationsfeldes (2) des Informationsspeichers enthaltenen Signatur (10), einen magnetischen Schreib- und Lesekopf (6) zum Einschreiben und Lesen von magnetisch in einem Aufzeichnungsfeld (3; 28) aufgezeichneten Informationen, eine Transporteinrichtung (5′) für den Informationsspeicher und ein mit dem Leser (7), dem Schreib- und Lesekopf (6) und der Transporteinrichtung (5′) verbundenes Steuergerät (9) umfaßt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Informationsspeicher auf einem Substrat (1) angeordnet ist, das in das Lesegerät eingeführt von der Transporteinrichtung (5′) zum Lesen an den Schreib- und Lesemitteln (6; 7, 8) vorbeigeführt wird,
daß das Steuergerät (9) zum Entschlüsseln von Lesesignalen L des magnetischen Schreib- und Lesekopfs (6) beim Lesen des Informationsspeichers und zum Verschlüsseln der magnetisch zu speichernden Information beim Einschreiben in das Aufzeichnungsfeld (3; 28) eingerichtet ist,
daß die magnetisch gespeicherte Information aus den Lesesignalen L mittels eines als Empfangssignale E des optischen Lesers (7) dargestellten Schlüssels, der in den optischen Markierungen (11) enthalten ist, entschlüsselbar ist,
daß die magnetisch zu speichernden Information mit den Empfangssignalen E vor dem Einschreiben verschlüsselt und als Schreibsignale dem Schreib- und Lesekopf (6) zugeführt werden,
daß ein Markierkopf (8) zum Verändern der optischen Markierungen (11) in einem Informationsfeld (2) vorhanden ist und
daß der Markierkopf (8) nach dem Lesen der optischen und magnetischen Informationen zum maschinellen Ändern des Schlüssels über das Steuergerät (9) aktivierbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optisch lesbare Informationsfeld (2) als Markierungen (11) beugungsoptisch wirksame Diffraktionsstrukturen zwischen Schutzschichten (17; 18) aufweist, die durch lokale Energieeinwirkung des Markierkopfs (8) vorbestimmt veränderbar sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer magnetischen Aufzeichnungsschicht (28) des Aufzeichnungsfelds (3) das remanent magnetische Aufzeichnungsmaterial einerseits eine so hohe Koerzitivkraft aufweist, daß der magnetische Schreib- und Lesekopf (6) das remanent magnetische Aufzeichnungsmaterial nicht ummagnetisieren kann und andrerseits beim Verändern der optischen Markierungen (11) durch Wärmeentwicklung mittels des Markierkopfs (8) lokal im Schichtaufbau des Informationsspeichers eine über der Curietemperatur des magnetischen Aufzeichnungsmaterials liegende Temperatur erreicht wird.

4. Informationsspeicher aus einem Laminat (23) mit einer magnetisch beschreib- und lesbaren Aufzeichnungsschicht (28) und mit zwischen zwei Schutzschichten (17; 18) eingebetteten optischen Markierungen (11) als Träger von magnetisch und optisch gespeicherten Informationen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die optischen Markierungen (11) eine maschinell lesbare Signatur (10) bilden,
daß die thermoplastischen Schutzschichten (17; 18) als optische Markierungen (11) eingeprägte, beugungsoptisch wirksame Diffraktionsstrukturen aufweisen,
daß zum Ändern der Signatur (10) die optischen Markierungen (11) durch lokale Energieeinwirkung irreversibel veränderbar sind.

5. Informationsspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch wirksame Schicht (19) eine einzige Schicht ist, die magnetisierbares remanentes Aufzeichnungsmaterial enthält.

6. Informationsspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch wirksame Schicht (19) wenigstens zweilagig aus einer Reflexionsschicht (31) und der remanent magnetischen Aufzeichnungsschicht (28) aufgebaut ist.

7. Informationsspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die remanent magnetische Aufzeichnungsschicht (28) außerhalb der beiden Schutzschichten (17; 18) befindet und dort auf einer der beiden Schutzschichten (17; 18) angeordnet ist.

8. Informationsspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch wirksame Schicht (19) wenigstens aus einer Reflexionsschicht (31) besteht und daß eine der beiden Schutzschichten (17; 18) remanent magnetisches Aufzeichnungsmaterial enthält und als Aufzeichnungsschicht (28) dient.

9. Informationsspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Aufzeichnungsschicht (28) verwendete remanent magnetische Aufzeichnungsmaterial eine Curietemperatur aufweist, die beim Verändern der optischen Markierung (11) im Laminat (23) überschritten wird.

10. Informationsspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht (28) Zonen mit verschiedenen Curietemperaturen des remanent magnetischen Aufzeichnungsmaterials aufweist und das die Curietemperatur wenigstens einer Zone beim Verändern der optischen Markierung (11) im Laminat (23) überschritten wird.

11. Informationsspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Aufzeichnungsschicht (28) eine im Vergleich zu den optischen Markierungen grobe topologische Struktur (35) aufweist und daß ein Abstand (33; 34) der magnetischen Aufzeichnungsschicht (28) von der freien Oberfläche (35) mit den optischen Markierungen (11) räumlich korreliert ist.

12. Informationsspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Schutzschichten (17 bzw. 18) nach dem Prägen Restspannungen aufweist, die durch Erwärmen zum Verändern der optischen Markierungen (11) und/oder der groben topologischen Struktur (35) freisetzbar sind.

13. Informationsspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Streifen des bandförmigen Laminats (23) mit den optischen Markierungen (11) und der magnetischen Aufzeichnungsschicht (28) längs einer Berandung (4) eines Substrats (1) angeordnet und durch Kleben fest verbunden ist.