DE19901379A1

DE19901379A1 - Vorrichtung zum Authentifizieren von Waren und Autorisierungsverfahren unter Verwendung der magnetischen Eigenschaften eines Markierers

Info

Publication number: DE19901379A1
Application number: DE19901379A
Authority: DE
Inventors: Roseman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-15
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 1999-08-26
Also published as: FR2775374A1; FR2775374B1; GB2333666A; CA2258436A1; US6289141B1; GB9900975D0

Description

Hintergrund der Erfindung

Es ist eine Vielzahl von Techniken zum Authentifizieren einer Ware verfügbar, um ihre Rechtmäßigkeit im Vergleich mit Kopien zu überprüfen. Die Liste der auf dieses Problem gerichteten Technologien ist sehr lang und enthält viele Arten von komplexem Druck mit offener oder verdeckter Information, Hologramme, eingebettete Materialien und Chemikalien in Spuren-Mengen, magnetische Zusätze, etc. Alle erfordern einen speziell gefertigten Aufkleber oder Anhänger, der ständig am echten Gegenstand befestigt ist. Die Verifizierung der Echtheit des Aufklebers oder Anhängers ist zugleich eine Verifizierung der Echtheit des Gegenstands.

Leider sind die derzeitigen Authentifizierungs- bzw. Echtheitsüberprüfungs- Technologien nicht ohne Schwächen. Diese können im allgemeinen, wenn Kosten nicht zu berücksichtigen sind, bis zu einem gewissen Grad kopiert werden. Da sich viele Techniken nur auf eine visuelle Überprüfung der Verifizierung verlassen, wird zudem der menschliche Irrtum zu einem wichtigen Faktor. Schließlich basieren einige Verfahren auf einer speziellen Verifizierungs-Einrichtung und können zu teuer, beschwerlich oder auch zu langsam sein, um vielen Situationen gerecht zu werden. Derzeit ist eine Standardisierung weder möglich noch wahrscheinlich.

An eine Authentifizierungstechnologie sind folgende Anforderungen zu stellen:

1) sie liefert Echtheitsinformation, die schnell und klar hinsichtlich einer quantitativen Aussage erkannt werden kann; 2) sie ist sehr schwer zu kopieren; 3) sie ist in einfacher Weise zu komplexeren Versionen weiterzuentwickeln, die schwerer zu umgehen sind; und 4) sie ist kompatibel mit existierenden Verfahren zur Markierung oder Etikettierung von Waren.

Eine Technologie, die diese Kriterien teilweise erfüllt, ist die "Magnets"-Technologie. Sie besteht darin, daß nach dem Vorliegen von ferromagnetischem Material gesucht wird, das am Produkt, dessen Echtheit zu überprüfen ist, angebracht ist. Sie analysiert die magnetische Signatur bzw. Kennung des ferromagnetischen Materials, wobei auf spezifische und einmalige magnetische Eigenschaften abgestellt wird. Auf diesem Gebiet gibt es mehrere Patente für Anwendungen der Authentifizierung und anderer Funktionen. Leider hat dieser Weg eine bedeutende Schwäche, da nicht beherrschbare Änderungen in den Meßergebnissen auftreten können, und zwar wegen geometrischer Faktoren, wodurch die Genauigkeit beeinflußt wird, so daß dieser Weg potentiell unzuverlässig ist.

Ein geeignetes Authentifizierungssystem hat viele Verwendungen. Es stellt ein Verfahren zum Prüfen der Echtheit eines Produktes "im Feld" bereit. Es ist nützlich beim Festsetzen eines Unterschiedes zwischen echten und nachgeahmten Produkten für rechtliche Zwecke. Wenn ein Betätigungselement gekoppelt ist, kann das Verfahren zum Steuerung von Dokumentenverfielfältigung oder von anderen auf das Informationskopieren bezogenen Vorgängen, wie Fotokopieren, Faxen und Datenübermittlung genutzt werden. Z. B. kann das unerlaubte Fotokopieren eines Dokuments durch Hinzufügen eines Authentifizerungslesers zu einem Fotokopierer blockiert werden.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Diese Erfindung beseitigt bzw. überwindet viele der vorhergehend aufgelisteten Probleme und erfüllt die für ein verbessertes Authentifizierungssystem gesetzten Kriterien. Wie alle derzeit erhältlichen Lösungen hängt es ab vom Hinzufügen eines besonderen Materials oder Markierers (Markierungselements) zu einem Gegenstand, um dessen Echtheit zu bestätigen. Gleichwohl ist es konkurrierenden Technologien überlegen, da es quantifizierbare, objektive Ergebnisse gibt und Mittel zum einfachen und leichten Authentifizieren bereitstellt. Dies erfolgt durch Kombinieren eines rückgekoppelten Regelungssystems bzw. eines Regelkreises mit einem "Magnetics" Meßsystem, wodurch eine genaue Bestimmung der Charakteristiken des Markierelements erzielt wird. Die Nützlichkeit dieser Erfindung wird weiter gesteigert durch die Tatsache, daß es auf eine große Vielfalt von Gegenständen anwendbar ist, wie Banknoten, Dokumente, Bekleidung, Videos, CDs, Spiele, Parfumes, etc. Schließlich löst es in einfacher Weise das Problem zur Regelung der unauthorisierten Verfielfältigung von Dokumenten und Magnetspeichermitteln.

Die physikalische Grundlage für diese Erfindung wird nachfolgend kurz beschrieben. Wenn ein magnetisches Material in ein magnetisches Feld eingeführt wird, wird der Magnetfluß sich vorzugsweise im magnetischen Material konzentrieren, wegen seiner höheren Permeabilität im Vergleich zu Luft. Der Konzentrationsgrad des Magnet flusses ist abhängig von der Permeabilität des magnetischen Materials und seiner Geometrie.

Wenn dieses ferromagnetische Material in ein zeitlich verändertes magnetisches Feld eingeführt wird, entsteht ein komplexerer Vorgang. Da die Permeabilität des magnetischen Materials nicht eine Konstante ist, sondern sich mit Änderung des äußeren Feldes ändert, ändert sich die Raumverteilung in einer einzigartigen Weise. Tatsächlich werden die Charakteristiken dieser Magnetflußänderung zu einem großem Teil durch die magnetischen Charakteristiken des magnetischen Materials bestimmt. Diese Änderung kann gemessen werden und ist die Basis für die Hysterese- Kurve für magnetische Materialien.

Die Änderung in der Raumverteilung des Magnetflusses ist größer für höhere Werte der Permeabilität als für niedrigere. Zudem wird die Form und die Größe des magnetischen Materials selbst und die Orientierung dieses Materials in bezug auf das externe Feld ebenfalls durch die Charakteristiken des zeitlich veränderten externen Feldes bestimmt. Durch die Steuerung aller anderen Variablen und durch Verwendung bekannter Techniken zur Messung der zeitlichen Änderung in der räumlichen Magnetflußverteilung ist es möglich, das magnetische Material eindeutig zu erkennen, das die Änderung verursacht.

Die auf diesem physikalischen Prinzip basierende Erfindung hat zwei wesentliche Bestandteile, ein Markierungselement (Markierer) und einen Leser. Das Markierungselement ist idealerweise so ausgelegt, daß es eine hohe Permeabilität und eine niedrigere Koerzivitivkraft besitzt, so daß es gut mit dem zeitlich veränderten elektromagnetischen Suchfeld zusammenwirken kann und eine leicht erkennbare und vorhersagbare Änderung in der räumlichen Flußverteilung bildet. Der Leser sendet das elektromagnetische Suchfeld aus, welches dann in bestimmter Weise geändert wird, wenn das Markierungselement eingeführt wird. Er liest und analysiert auch die resultierende Flußänderung, wobei Standard-Signalanalysetechniken verwendet werden. Das Ergebnis ist eine Reihe von Parametern, die dann verglichen werden mit einer Referenz-Reihe von Werten, die über Detektorelektronik gespeichert ist. Wenn hier eine Übereinstimmung innerhalb eines erforderlichen Grades vorhanden ist, dann ist der Gegenstand echt. Die Parameterreihe, die als definierende Reihe verwendet wird, ist typischerweise eine Unter-Reihe aller verfügbarer Parameter und wird ausgewählt, um den Meßvorgang zu optimieren. Sie kann in Abhängigkeit von den Eigenschaften des magnetischen Materials und der verwendeten Meßtechniken variieren.

In der Praxis ist eine Änderung in einigen der Parameter vorhanden, die zur Charakterisierung des magnetischen Materials verwendet werden, wobei die Änderung durch die Orientierung und Position dieses Materials im magnetischen Feld entsteht. Diese Änderung wird auftreten, auch wenn keine Änderung im Feld oder der magnetischen Eigenschaften des magnetischen Materials selbst vorhanden ist, und beeinflußt die Brauchbarkeit der Messung in einer Authentifizierungsfunktion. Dieses Problem wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch beseitigt, daß ein Feedback- Steuerungssystem in den Lesen integriert wird, um eine konstante Leseumgebung aufrechtzuerhalten (d. h. die Messung zu stabilisieren).

Ein magnetisches Material wird ein mit seinen magnetischen Eigenschaften übereinstimmendes Signal erzeugen. Unter der Voraussetzung, daß die Geometrie des Meßsystems und die Charakteristiken des Erregerfeldes (wie die Frequenz, Form der Wellenform und die Stärke des erzeugten Feldes) konstant gehalten werden kann, wird das Signal die magnetischen Eigenschaften des Materials, das sie verursacht, eindeutig wiedergeben.

Die magnetischen Eigenschaften eines Materials sind abhängig von den chemischen Elementen, die es enthält, von der Herstellungsweise, von den verschiedenen zusätzlichen Verfahren, wie Wärmebehandlung, denen das magnetische Material unterzogen wird, sowie von dem früheren magnetischen Zustand des Materials. Daher können magnetische Eigenschaften sowohl während der Herstellungszeit als auch danach beherrscht bzw. gesteuert werden.

Die magnetischen Eigenschaften von Materialien sind durch die B-H- oder Hysteresekurve gegeben. Von dieser Kurve werden Parameter wie Permeabilität an verschiedenen Punkten der Kurve, Sättigung und Koerzitivkraft genommen. Die Hysteresekurve ist ebenfalls definiert für eine vorgegebene Frequenz des Erreger- oder H-Feldes und ändert sich in ihrer Form, wenn sich die Frequenz ändert. Somit nehmen diese Parameter unterschiedliche Werte an, wenn sich die Frequenz ändert. Dies führt zur Verfügbarkeit von vielen möglichen Parametern, die verwendet werden können, um zwischen Materialien mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften zu unterscheiden, und zu einer beinahe unbegrenzten Anzahl von Materialien mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften. Es kann festgestellt werden, daß es schwierig sein dürfte, zwei magnetische Materialien unterschiedlichen Ursprungs zu finden, deren alle möglichen Eigenschaften identisch bei allen Frequenzen sind. Daher wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Material, das mit speziellen magnetischen Eigenschaften geschaffen wurde, ein Signal liefern, das effektiv unterschiedlich ist zu allen anderen magnetischen Materialien.

Ein vorzugsweise verwendetes erfindungsgemäßes Markierungselement enthält ein Material mit niedriger oder sehr niedriger Koerzivitivkraft und hoher Permeabilität. Während diese Eigenschaften typischerweise ferromagnetische Metalle und Legierungen haben, kann es auch andere Materialien enthalten, wie organische Verbindungen oder Kunststoff- und Gummikomponenten mit geeigneten Additiven, welche die erforderlichen magnetischen Eigenschaften besitzen. Materialien niedriger Koerzitivkraft sind bezeichnenderweise als diejenigen mit Koerzitivkräften von weniger als 10 A/cm definiert. Materialien hoher Permeabilität haben typischerweise eine relative Permeabilität von 100.000 oder mehr.

Obwohl Materialien mit mittlerer oder hoher Koerzitivkraft benutzt werden können, werden Materialien mit niedriger Koerzitivkraft bevorzugt, da sie ein niedriges Anregungsfeld benötigen. Aus ähnlichen Gründen werden für beste Ergebnisse hohe relative Permeabilitäten bevorzugt, obwohl Materialien mit niedriger relativer Permeabilität auch Signale erzeugen werden, obgleich mit einer niedrigeren Größe bzw. Amplitude, während alle anderen Faktoren gleich bleiben.

Einige Beispiele von Materialien, die für Markierungselemente geeignet sind, sind Ei senlegierungen, die Kombinationen von Elementen enthalten wie z. B., jedoch nicht ausschließlich, Eisen, Nickel, Kobalt usw. Sie können eine kristalline Mikrostruktur haben, wie sie in Permalloy zu finden ist, oder eine amorphe Mikrostruktur, wie die von Allied Morphous Products und Vacuumschmelze hergestellten Legierungen. Sie können durch Techniken hergestellt werden wie die Schnell-Solidification- Technologie, Vacuumablagerung, Sputtern, Rollen, usw., in Form von Blättern Bändern, Fasern, usw. Sie können wärmebehandelt werden mit oder ohne magnetische Felder, um die Koerzitivkraft zu verringern und die Leistung zu ver bessern.

Das Vorhergehende ist keine abschließende Aufzählung und verweist nur auf einige wichtige Beispiele von Materialien, die sich als geeignet für den Gegenstand der vorliegenden Anmeldung erwiesen haben.

Obwohl das einfachste Markierungselement dasjenige ist, das aus einer Art magnetischen Materials zusammengesetzt ist, ist es möglich, eine Kombination von Materialien zu verwenden, wobei jedes unterschiedliche magnetische Eigenschaften haben kann. Diese Eigenschaften, die benutzt werden können, schließen Koerzitivkraft- bzw. feldstärke, Sättigung, Frequenzantwort der magnetischen Eigen schaften, Permeabilitäten, Form der B-H Schleife, Werte der vorhergehenden Parametern bei unterschiedlichen Frequenzen, usw. ein. Dieser Aufbau liefert ein komplexeres Signal, welches schwieriger zu kopieren ist und mit dem eine effektivere Abschreckung erzielt wird.

Wenn ein Markierungselement mit den vorzugsweisen magnetischen Eigenschaften in ein elektromagnetisches Suchfeld positioniert wird, so daß die Polarität des Feldes entlang einer ihrer Abmessungen periodisch umsteuert, wird das Signal generiert, wie vorstehend beschrieben. Da das Feld innerhalb des Markierungselements von einem Maximum in eine Richtung, durch Null, zu einem Minimum in die andere Richtung und zurück verläuft, kann das Markierungselement ganz oder teilweise zuerst in der einen und dann in der anderen Richtung gesättigt werden. Dies führt zu einer Änderung in der Permeabilität des magnetischen Materials im Markierungselement und folglich zu einer Änderung der räumlichen Magnetflußverteilung. Diese Änderung in der Verteilung des Magnetflusses kann durch eine entsprechend ausgelegte Empfangsantenne erfaßt werden und erscheint als ein Impuls im Zeitbereich. Die Form und Größe dieses Impulses hängt ab von der Form und Frequenz des Magnetfeldes, der Hysteresekurve des Markierungselementmaterials in jener Frequenz, den physikalischen Eigenschaften des Markierungselements und den geometrischen Faktoren der Sende- und Empfangsantennen, wie Größe, Form, Anzahl der Windungen und relative Ausrichtung im Raum.

Bei den meisten Authentifizierungssystemen sind alle diese Systemvariablen zur Zeit der Auslegung des Systems festgelegt. Die eine Ausnahme ist die Ausrichtung des Markierungselements im Verhältnis zum elektromagnetischen Feld, welche eine Funktion der Art ist, in welcher die Messung durchgeführt wird, und die Plazierung des Markierungselements innerhalb des zu authentifizierenden Gegenstandes. Erfindungsgemäß ist ein rückgekoppeltes Steuerungsystem hinzugefügt, um die Flußmenge innerhalb des Markierungselements aufzuzeigen und um sie auf vorbestimmten Niveaus aufrechtzuerhalten durch Verringern oder Erhöhen der Stärke des übertragenen elektromagnetischen Feldes. Auf diese Art sieht das Markierungselement stets ein elektromagnetisches Feld mit den gleichen Eigenschaften und antwortet somit in der gleichen, vorhersagbaren Weise.

In einer vorteilhaften Anordnung erzeugt der Übertragungs- bzw. Sendebereich des Lesers ein sinusförmiges Wechselfeld (obwohl auch andere Formen wie rechteckige, dreieckige und Kombinationsformen möglich sind). Jede beliebige Frequenz kann verwendet werden, obwohl typische Werte von 100 Hz bis 50.000 Hz bevorzugt werden. Das Feld wird durch eine Sendeantenne erzeugt, bestehend aus einer Schleife aus einer oder mehreren Drahtwicklungen. Verschiedene Typen von Antennenformen - quadratisch, kreisförmig, in Form einer 8 - würden annehmbare Resultate geben.

Das übertragene Feld selbst kann ein moduliertes Feld sein, entweder hinsichtlich Amplitude oder Frequenz, oder eine Anzahl diskreter Frequenzkomponenten enthalten, die zusammengefügt sind.

Die Empfangsantenne, die aus einer Schleife oder aus mehreren Schleifen aufgebaut ist (mögliche Formen sind quadratische oder kreisförmige Schleifen, Schleifen in Form der Ziffer "8", Dreischleifenkonstruktion, usw.) und die koplanar zu der Sendeantenne angeordnet ist, mißt den Fluß, der von dem Sender generiert wird, und setzt Flußänderungen in ein elektrisches Signal um. Die Sende- und die Empfangsantenne müssen nicht koplanar sein, soweit die Empfangsantenne ein ausreichend großen Betrag des übertragenen Flusses empfängt.

Das Markierungselement wird durch Auswahl des geeigneten magnetischen Materials in der entsprechenden Menge und der Form gebildet, die für die Anwendung geeignet ist. Geeignete Formen, die sich als gut geeignet erwiesen haben, sind quadratisch und rechteckig, obwohl dies nicht die einzigen möglichen Formen sind. Das Verhältnis von Länge zu Breite oder Seitenverhältnis ist ein Faktor zur Optimierung des Markierungselements, wobei ein größeres Seitenverhältnis zu einer leichteren Sättigung führt sowie zu einem Signal mit höheren harmonischen Schwingungen. Wenn Fasern genutzt werden sollen, ist auch die Dichte der Fasern zu berücksichtigen. Typische Größen des Markierungselements sind in der Größenordnung von 1 bis 25 Millimeter für eine Minimalausführung und 10-100 Millimeter für eine Maximalausführung.

Die Information, die in dem Signal enthalten ist, kann im Frequenzbereich oder im Zeitbereich analysiert werden. Eine Analysetechnik für den Frequenzbereich ist die komplexe Fourieranalyse, die Amplituden- und Phaseninformationen für die Har monischen des Signals liefert. Im Zeitbereich können Korrelation und Vergleiche gemacht werden. Der Leser liefert Referenzwerte für die Parameter, die am besten die einzigartigen Eigenschaften des benutzen Markierungselements darstellen. Wenn das Signal in seine Bestandteilparameter decodiert wird, können diese mit den Referenzwerten verglichen werden, um ein Aktivierungs- oder ein Nichtakti vierungssignal zu bilden.

In einer möglichen Ausführungsform ist der Erkennungsalgorithmus, wenn er von einer einzelnen Frequenz getriggert wird, auf harmonische Komponenten des Markierungssignals gerichtet. In einer anderen möglichen Ausführungsform besteht das Erregerfeld aus einer Mehrzahl von Frequenzen bestehen, um ein komplexeres und schwieriger zu kopierendes Antwortsignal zu bilden.

Ein einfaches, effektives Verfahren zur Stabilisierung der Messung besteht darin, den Fluß in dem Markierungselement mittels einer (oder) mehrerer harmonischer Fourier- Komponenten (dritte, fünfte, usw.) des Signals zu überwachen und die Amplitude des übertragenen Feldes zu justieren, um die Amplitude der harmonischen Komponente auf einem konstanten Pegel zu halten.

Die Anwendung der vorliegenden Erfindung kann erheblich erweitert werden, in dem ein Betätigungselement (Stellglied, Aktuator) mit dem Ausgang des Lesers verbunden wird. In diesem Fall kann das Markierungselement benutzt werden, um ein Verfahren zu aktivieren oder zu deaktivieren. Beispielsweise kann das Kopieren von Dokumenten durch die Erfindung gesteuert werden. Ein Fotokopierer kann entworfen werden, der Dokumente darauf überprüft, ob magnetisches Material auf oder in einem Dokument angeordnet ist. Wird Material gefunden, kann der Kopierer ausgeschaltet werden. Damit wird eine Antikopiersicherheit für Dokumente geschaffen. In einer weiteren Anwendung kann Software auf Disketten oder Magnetbändern in ähnlicher Weise auf das Vorliegen von magnetischem Material geprüft werden. Der Diskettenleser kann dann die Eingabe von Daten entweder ermöglichen oder unterbinden.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Verifizieren der Authentizität eines Probeelementes, das jedem Element einer Mehrzahl von authentischen Elementen ähnelt, mit folgenden Verfahrensschritten,

a) Vorsehen eines Markierungselements auf jedem authentischen Element der Mehrzahl von Elementen, wobei alle Markierungselemente im wesentlichen dieselben magnetischen Eigenschaften aufweisen
b) Generieren eines magnetischen, zeitlich veränderlichen Magnetfeldes,
c) Vorsehen einer Empfangsantenne, die das Feld empfängt und eine elektronisches Signal generiert; wobei die Empfangsantenne Schleifen aufweist, die in der Weise miteinander verbunden sind, daß in einem ersten Fall bei Anordnung der Schleifen in einem Feld, wenn kein Markierungselement vorhanden ist, Signale in den Schleifen sich gegenseitig aufheben, daß jedoch in einem zweiten Fall, wenn ein Markierungselement vorhanden ist, die räumliche Flußverteilung geändert und ein Differentialsignal in der Empfangsantenne generiert wird,
d) Anordnen des Probeelements in dem Feld in der Weise, daß, für den Fall, daß das Probeelement ein Markierungselement aufweist, das Markierungs element mit dem Feld in der Weise zusammenwirkt, daß das elektronische Signal geändert wird;
e) Analysieren des geänderten elektronischen Signals wenigstens im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich, so daß sich ein Parameter ergibt, der eine eindeutige Eigenschaft des benutzten Markierungselements reprä sentiert;
f) Vergleichen des Parameters mit abgespeicherten Referenzwerten eines authentischen Elements, und
g) Bestimmen auf der Basis dieser Analyse, ob das Probeelement authentisch ist.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verifizieren der Authentizität eines Probeelementes, das jedem Element einer Mehrzahl von authentischen Elementen ähnelt, wobei die Vorrichtung aufweist,

a) Mittel zum Generieren eines magnetischen, zeitlich veränderlichen Magnetfeldes,
b) eine Empfangsantenne, die das Feld empfängt und ein elektronisches Signal generiert; wobei die Empfangsantenne Schleifen aufweist, die in der Weise miteinander verbunden sind, daß in einem ersten Fall bei Anordnung der Schleifen in einem Feld, wenn ein Markierungselement nicht vorhanden ist, Signale in den Schleifen sich gegenseitig aufheben, daß in einem zweiten Fall wenn ein Markierungselement vorhanden ist, die räumliche Flußverteilung geändert und ein Differentialsignal in der Empfangsantenne generiert wird,
c) Mittel zum Analysieren des geänderten elektronischen Signals wenigstens 1. im Zeitbereich und/oder 2. im Frequenzbereich, so daß sich ein Parameter ergibt, der eine eindeutige Eigenschaft des benutzten Markierungselements repräsentiert;
d) Mittel zum Speichern von Referenzwerten für die Parameter in den authentischen Elementen; und
e) Mittel zum Vergleichen eines erhaltenen Parameters mit Werten, die in dem Mittel zum Speichern gespeichert sind, so daß ein Bestimmen ermöglicht wird, ob das Probeelement authentisch ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, in der gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten die gleichen Teile bezeichnen und in der zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm von Komponenten des Systems,

Fig. 2 ein Blockdiagramm der Komponenten des Lesers,

Fig. 3 Diagramme wesentlicher Wellenformen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 zeigt die wesentlichen Komponenten des Systems. Ein Gegenstand 1 hat ein aufgebrachtes oder eingebettetes Markierungselement 2, das aus einem oder mehreren Materialien 3 hoher Permeabilität und geringer Koerzitivkraft (coercivity) besteht, wobei das Material bzw. die Materialien entweder kristallin oder amorph sind. Das Markierungselement ist in der Weise hergestellt, daß eine besondere Antwort gebildet wird, wenn das Markierungselement erregt wird. Ein Leser 4 bildet das Erregungssignal, ein elektromagnetisches Suchfeld 5, und ist dann in der Lage, das besondere Antwortsignal zu unterscheiden, das von dem Markierungselement 2 gebildet wird. Wenn dies geschieht, wird ein Authentifizierungssignal 8 generiert und/oder ein Betätigungselement (Aktuator) 7 wird aktiviert oder deaktiviert. Der Leser hat die zusätzliche Fähigkeit, a) dynamisch das Antwortsignal zu analysieren, b) zu bestimmen, ob sich das elektronische Suchfeld 5, das von dem Markierungselement 2 gesehen wird, geändert hat, und c) Justierungen zur Kompensation vorzunehmen.

Fig. 2 und 3 zeigen in detaillierterer Form, wie das Verfahren zum Authentifizieren ausgestaltet ist.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der Komponenten des Systems. Fig. 3 zeigt Wellenformen, die für das Verständnis der vom System realisierten Funktionen relevant sind.

Der Leser 4 besteht aus mehreren Funktionsmodulen. Der Sendeabschnitt besteht aus einem Signalgenerator 6, der eine sinusförmige Wellenform 20 einer festen Frequenz bildet, eine einer Vielzahl möglicher Wellenformen und möglicher Frequenzen oder Kombinationen, die für die vorliegende Anwendung geeignet sind. Diese Wellenform 20 wird von einem Verstärker 9 verstärkt, und einer Sendeantenne 10 zugeführt, die das elektromagnetische Suchfeld 5 bildet. Die Sendeantenne 10 besteht in ihrer einfachsten Ausführung aus einer Schleife mit einer oder mehreren Windungen eines leitenden Drahtes.

Das elektromagnetische Feld 5 wird von einer Empfangsantenne 13 empfangen, die die Form einer "8" (acht) hat und koplanar zu der Übertragungsantenne angeordnet ist. Die Empfangsantenne 13 generiert, sobald sie den Fluß empfängt, eine Spannung entsprechend dem zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Feld. Die Spannung enthält Information über die magnetischen Eigenschaften des magnetischen Materials 3.

Die Empfangsantenne 13 ist in der Weise ausgestaltet, daß die beiden Schleifen, die die "8" bilden, in entgegengesetzter Richtung angeordnet sind, und Signale, die in der Antenne bei deren Positionierung in einem (unidirektionalen) externem Feld induziert werden, gelöscht werden. Die "8"-Form hat nicht symmetrisch zu sein; sie ist lediglich ein, aber nicht das einzige Mittel, mit dem eine Signallöschung bewirkt wird. Wenn daher der Fluß durch jede Hälfte der "8"-förmigen Empfangsantenne gleich ist, generiert diese keine Ausgangsspannung. Ausgangssignale der Empfangsantenne 13 werden dann in einem Verstärker 15 verstärkt. In der Folge analysiert eine Erkennungselektronik 16 das Signal 22, das von der Empfangsantenne 13 generiert wird und nutzt diese gesammelte Information für die Entscheidung zur Authentizität des Gegenstandes 1. Wenn das Markierungselement 2 als authentisch bewertet wird wird das Probeelement 1 authentifiziert und die Authentifizierungsmitteilung 8 wird gegeben oder der Aktuator 7 wird aktiviert.

Gleichzeitig analysiert die Erkennungselektronik 16 das Signal 22, das von der Empfangsantenne 13 generiert wird, um ein Indikationssignal 45 zu bilden, das eine besondere Komponente, wie beispielsweise eine harmonische Schwingung des Signals 22, darstellt. Dieses Indikationssignal 45 wird einer Feedback-Steuerungs einrichtung 46 zugeführt. Die Feedback-Steuerungseinrichtung 46 vergleicht das Signal 45 mit einem Referenzwert 48, der in einem Speicher abgespeichert ist. Wird irgendeine Abweichung erkannt, führt die Feedback-Steuerungseinrichtung das notwendige Steuersignal 50 zu dem Steuereingang 52 des Verstärkers 9, um das System in einen stabilen Betrieb zurückzuführen.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird das Vorliegen eines Markierungselements 2 in der folgenden Weise bestimmt. Die Sendeantenne 10 generiert ein Feld mit einer Sinusform 30. Ist kein magnetisches Material 3 vorhanden, ist der Fluß durch die beiden Schleifen der Empfangsantenne 13 ausgeglichen und das Signal 32 am Ausgang des Verstärkers 15 ist null. Wenn das Markierungselement in das Feld 5 eingeführt wird, ändert es das räumliche Verteilung des Flusses, der durch die Empfangsantenne 13 verläuft, und ein Differentialsignal, das die Änderungen der Flußverteilungen darstellt, erscheint. Dieses bewirkt eine entsprechende Änderung in dem Feld, das von der Empfangsantenne 13 erkannt wird, was wie der Impuls 34 im Zeitbereich aussieht.

Während bei dieser Ausführungsform eine Empfangsantenne 13 in Form einer "8" verwendet wird, kann auch eine elektronische Löschung in der der Empfangsantenne 13 nachgeschalteten Schaltungsanordnung vorgenommen werden, um das übertragene Feld 5 zu eliminieren, so daß nur das Markierungssignal 22 erhalten bleibt.

Während eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen vorstehend beschrieben ist, ist es für den Fachmann verständlich, daß Änderungen und Modifikationen erfolgen können, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, so wie diese auch in den nachfolgenden Ansprüchen dargestellt ist.

Claims

1. Verfahren zum Verifizieren der Authentizität eines Probeelementes, das jedem Element einer Mehrzahl von authentischen Elementen ähnelt, mit folgenden Verfahrensschritten,

a) Vorsehen eines Markierungselements (2) auf jedem authentischen Element der Mehrzahl von Elementen, wobei alle Markierungselemente (2) im wesentlichen dieselben magnetischen Eigenschaften aufweisen;
b) Generieren eines magnetischen, zeitlich veränderlichen Magnetfeldes (5),
c) Vorsehen einer Empfangsantenne (13), die das Feld (5) empfängt und eine elektronisches Signal (22) generiert; wobei die Empfangsantenne Schleifen aufweist, die in der Weise miteinander verbunden sind, daß in einem ersten Fall bei Anordnung der Schleifen in einem Feld, wenn kein Markierungselement (2) vorhanden ist, Signale in den Schleifen sich gegenseitig aufheben, daß jedoch in einem zweiten Fall, wenn ein Markierungselement (2) vorhanden ist, die räumliche Flußverteilung geändert und ein Differentialsignal in der Empfangsantenne (13) generiert wird,
d) Anordnen des Probeelements in dem Feld (5) in der Weise, daß, für den Fall, daß das Probeelement ein Markierungselement (2) aufweist, das Markierungselement (2) mit dem Feld in der Weise zusammenwirkt, daß das elektronische Signal (22) geändert wird;
e) Analysieren des geänderten elektronischen Signals (22) wenigstens im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich, so daß sich ein Parameter ergibt, der eine eindeutige Eigenschaft des benutzten Markierungselements (2) reprä sentiert;
f) Vergleichen des Parameters mit abgespeicherten Referenzwerten eines authentischen Elements, und
g) Bestimmen auf der Basis dieser Analyse, ob das Probeelement authentisch ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs antenne (13) aus Schleifen besteht, die entgegengesetzt zueinander gewickelt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Magnetfeldes (5), das im zweiten Fall generiert wird, kontinuierlich justiert wird, um wenigstens einen Parameter auf einem konstanten Pegel zu halten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Signal im Frequenzbereich analysiert wird, daß der Parameter eine aus gewählte harmonische Schwingung ist, daß die Amplitude des generierten Feldes kontinuierlich in der Weise justiert wird, daß die Amplitude der ausgewählten harmonischen Schwingung auf einer konstanten Amplitude gehalten wird, womit sowohl die ausgewählte harmonische Schwingung als auch alle anderen harmonischen Schwingungen stabilisiert werden, daß das Verhältnis zwischen dem Wert der ausgewählten harmonischen Schwingung und dem Wert einer anderen harmonischen Schwingung gemessen wird, daß das Verhältnis zu einem gespeicherten Referenzwert für dasselbe har monische Verhältnis verglichen wird, und daß bei einer vorgebbaren wesentlichen Abweichung von dem gespeicherten Referenzwert für diese Verhältnissignale die Wahrscheinlichkeit bestimmt wird, daß das Probeelement nicht authentisch ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß das Probeelement als nicht authentisch bewertet wird, diese Bestimmung genutzt wird, um ein weiteres Verfahren zu deaktivieren oder zu aktivieren.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß das Probeelement als nicht authentisch bewertet wird, diese Bestimmung genutzt wird, um ein weiteres Verfahren zu deaktivieren oder zu aktivieren.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Markierun gselemente (2) im wesentlichen dieselben magnetischen Eigenschaften haben.

8. Vorrichtung zum Verifizieren der Authentizität eines Probeelementes, das jedem Element einer Mehrzahl von authentischen Elementen ähnelt, wobei die Vorrichtung aufweist,

a) Mittel zum Generieren eines magnetischen, zeitlich veränderlichen Magnetfeldes (5),
b) eine Empfangsantenne (13), die das Feld (5) empfängt und ein elek tronisches Signal (22) generiert; wobei die Empfangsantenne Schleifen aufweist, die in der Weise miteinander verbunden sind, daß in einem ersten Fall bei Anordnung der Schleifen in einem Feld, wenn ein Markierungselement (2) nicht vorhanden ist, Signale in den Schleifen sich gegenseitig aufheben daß in einem zweiten Fall, wenn ein Markierungselement (2) vorhanden ist, die räumliche Flußverteilung geändert und ein Differentialsignal in der Empfangs antenne (13) generiert wird,
c) Mittel zum Analysieren des geänderten elektronischen Signals (22) wenigstens im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich, so daß sich ein Parameter ergibt, der eine eindeutige Eigenschaft des benutzten Markierungselements (2) repräsentiert;
d) Mittel zum Speichern von Referenzwerten für die Parameter in den authentischen Elementen; und
e) Mittel zum Vergleichen eines erhaltenen Parameters mit Werten, die in dem Mittel zum Speichern gespeichert sind, so daß ein Bestimmen ermöglicht wird, ob das Probeelement authentisch ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld (5) sich im wesentlichen sinusförmig ändert, und daß das elektronische Signal (22), das in der Empfangsantenne (13) generiert wird, eine im wesentlichen sinusförmige Spannung ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Markierun gselemente (2) im wesentlichen dieselbe magnetische Permeabilität haben.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Generieren des Magnetfeldes (5) dieses in der Weise justiert, daß der Parameter auf einem konstanten Pegel gehalten wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Analysieren das elektronische Signal im Frequenzbereich analysiert, daß der Parameter eine ausgewählte harmonische Schwingung ist, daß das Mittel zum Generieren des Magnetfelds die Amplitude des generierten Feldes kontinuierlich in der Weise justiert, daß die Amplitude der ausgewählten har monischen Schwingung auf einer konstanten Amplitude gehalten wird, womit sowohl die ausgewählte harmonische Schwingung als auch alle anderen harmonischen Schwingungen stabilisiert werden, daß das Verhältnis zwischen dem Wert der ausgewählten harmonischen Schwingung und dem Wert einer anderen harmonischen Schwingung gemessen wird, daß das Verhältnis zu einem gespeicherten Referenzwert für dasselbe harmonische Verhältnis verglichen wird, und daß bei einer vorgebbaren wesentlichen Abweichung vom gespeicherten Referenzwert für diese Verhältnissignale die Wahrscheinlichkeit bestimmt wird, daß das Probeelement nicht authentisch ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß das Probeelement als nicht authentisch bewertet wird, diese Bestim mung genutzt wird, um ein weiteres Verfahren zu deaktivieren oder zu akti vieren.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß das Probeelement als nicht authentisch bewertet wird, diese Bestimmung genutzt wird, um ein weiteres Verfahren zu deaktivieren oder zu aktivieren.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß alle Markierungs elemente im wesentlichen die gleiche magnetische Permeabilität haben.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände Banknoten sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände Dokumente sind.

18. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Permeabilität des Markierungselements mindestens 100.000 beträgt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Permeabilität des Markierungselements mindestens 100.000 beträgt.