DE19921335A1

DE19921335A1 - Mikrooptisches System zur Echtheitsprüfung optischer Sicherheitsmerkmale

Info

Publication number: DE19921335A1
Application number: DE19921335A
Authority: DE
Inventors: Stefan Sinzinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-08
Filing date: 1999-05-08
Publication date: 2000-11-16

Abstract

Optische Systeme zur Überprüfung von optischen Sicherheitsmerkmalen werden bisher mit konventionellen optischen Komponenten und Aufbautechniken hergestellt. Dies führt zu großen, unhandlichen und anfälligen Systemen. Das neue System verwendet mikrooptische Ferigungs- und Integrationsmethoden zur Herstellung von kompakten, stabilen und tragbaren Systemen. Optoelektronische Integration führt zu vollständig integrierten Gesamtsystemen. DOLLAR A Zur Systemintegration werden die optischen und optoelektronischen Komponenten, z. B. Lichtquelle (2), Linsen (3), und Detektoren (6), bzw. (7) des Systems mit Hilfe lithographischer Techniken auf den Oberflächen eines mehrere mm dicken Substrates (1) integriert. Die Lichtausbreitung erfolgt innerhalb des Substrates zwischen den jeweiligen Komponenten. DOLLAR A Die integrierte Aufbauweise ermöglicht einen weit verbreiteten Einsatz optischer Prüfgeräte z. B. im Supermarkt zur Banknotenüberprüfung oder als tragbare Geräte zur Überprüfung von Fahrscheinen und Eintrittskarten.

Description

Es ist bekannt, besonders sicherheitsrelevante Produkte durch optische Sicherheitsmerkmale vor Fälschung zu schützen (z. B. in R. L. van Renesse (Ed.) "Optical document security", Artech House, Norwood 1994). Diese Elemente haben den Vorteil, daß sie sich auch durch hochentwickelte Kopiergeräte nicht vervielfältigen lassen. Insbesondere der durch die Lichtbeugung verursachte schillernde Effekt der Kopierschutzelemente kann mit konventionellen Kopiermethoden nicht reproduziert werden. Auch ohne maschinelle Auswertung spezifischer Detailinformation, die in den Sicherheitsmerkmalen gespeichert ist, bieten diese aufgrund des komplexeren Herstellungsverfahrens bei rein visueller Überprüfung einen guten Schutz vor Produktfälschung. Mit zunehmender Verbreitung des know-hows und der Technologie, die zur Herstellung notwendig ist, steigt jedoch auch die potentielle Fälschungsanfälligkeit der optischen Sicherheitsmerkmale.

Zur Gewährleistung des hohen Fälschungsschutzes durch optische Sicherheitsmerkmale ist es notwendig eine spezifische maschinelle Überprüfung der Merkmale auch im Alltag durchführen zu können. Bekannt sind bereits optische Lesegeräte, die aus diskreten optischen Bauelementen bestehen und mit optomechanischen Justiereinheiten zusammengesetzt werden (z. B. in R. L. van Renesse (Ed.), "Optical document security", Artech House, Norwood 1994, Seite 200). Diese überprüfen z. B. die Fluoreszenz (DE 196 11 383 A1) oder die spektralen Eigenschaften der Sicherheitsmerkmale.

Es ist ferner bekannt, daß optische Komponenten und Systeme mit Hilfe von mikrolithographischen Fertigungsverfahren miniaturisiert und integriert werden können (US 4966447, Sinzinger, Jahns, "Microoptics", Wiley-VCH, Weinheim 1999). Dadurch wird es möglich kompakte optische Systeme für verschiedenste Anwendungen zu entwerfen und herzustellen.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß die Funktionstüchtigkeit optischer Lesegeräte in konventioneller Aufbauweise unter der Größe und Instabilität der optomechanischen Justiereinheiten leidet. Dadurch wird das Einsatzgebiet der Geräte stark eingeschränkt. Aus diesem Grunde haben bisher lediglich UV- Beleuchtungseinheiten, zur Überprüfung der Fluoreszenzeigenschaften, größere Verbreitung erfahren. Optische Systeme, die spezifischere optische Sicherheitsinformation auslesen können, erforden eine größere Komplexität und sind in herkömmlicher Aufbauweise nur mit großem Aufwand herzustellen.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale der mikrolithographischen Herstellung des gesamten optischen Systems gelöst. Dabei erfolgt die Mikrointegration des Gesamtsystems monolithisch in einem einzigen Substrat. Dies führt dazu, daß kein optomechanischer Justieraufwand mehr erforderlich ist, da alle optischen Elemente sowie deren Positionen während der lithographischen Herstellung mit sehr hoher Genauigkeit festgelegt werden. Mit Hilfe von Replikationstechniken wird das einmal mit hohem technologischen Aufwand gefertigte System vervielfältigt. Dadurch ist eine kostengünstige Massenfertigung möglich.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in der Möglichkeit sehr kleine und stabile optische Systems zur Echtheitsprüfung herzustellen. Dabei kann das optische System relative komplex sein, d. h. aus mehreren Linsen und/oder Filterebenen bestehen. Kompakte Lichtquellen (z. B. Laserdioden oder LEDs) sowie Detektoren lassen sich dann mit planaren Bondtechniken direkt auf dem optischen System integrieren. Dadurch entsteht ein stabiles minaturisiertes optoelektronisches Gesamtsystem. Solche Systeme können im Alltag mobilen Einsatz finden, z. B. an der Supermarktkasse, bei der Fahrscheinkontrolle. Auf diese Weise wird die sehr präzise Überprüfung der Funktionalität der optischen Sicherheitsmerkmale möglich. Dadurch läßt sich ein effektiver Schutz vor Fälschungskriminalität auch dann gewährleisten, wenn durch die Verbreitung von know-how und Technologie die qualitative Fälschung der Sicherheitsmerkmale immer leichter möglich wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 angegeben. Dabei kommen neben Linsen auch räumliche Filter zum Einsatz, die dazu beitragen die relevante Information aus dem Bild und dem Beugungsbild des optischen Sicherheitsmerkmals zu extrahieren. Mit Hilfe einer geeigneten Anordnung verschiedener Detektoren wird diese Information elektronisch ausgewertet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Substrat (1) mit integriertem mikrooptischen System;

Fig. 2 eine Aufsicht auf das Substrat, das mehrere integrierte mikrooptische Systeme enthält.

Die Wirkungsweise des optischen Systems wird im folgenden anhand Fig. 1 erläutert. Der von der Lichtquelle (2) abgestrahlte Lichtkegel wird durch eine reflektierende Mikrolinse (3) abgelenkt und gebündelt. Er beleuchtet somit das optische Sicherheitsmerkmal (4) (z. B. Kinegramm oder Hologramm) auf einem Datenträger (5) (z. B. Kreditkarte, Banknote, Eintrittskarte, etc.). Das von dort reflektierte und gebeugte Licht wird mit einem System aus zwei weiteren reflektierenden Mikrolinsen (2) abgebildet. In einer Zwischenebene (6) kann mit Hilfe von Detektoren oder Filtern diese Abbildung so beeinflußt werden, daß eine gewünschte Eingangsverteilung zu einer bestimmten Ausgangsverteilung in Ebene (7) führt. Ein Beispiel hierfür sind optische Korrelatoren. In der Ausgangsebene (7) kann die resultierende Lichtverteilung mit einem räumlich ausgedehnten Detektor oder einer Matrix einzelner Detektoren aufgezeichnet und elektronisch ausgewertet werden. Diese Detektoren werden ebenso wie die Lichtquelle (2) durch lithographische Bondverfahren fest mit dem optischen System verbunden, so daß ein äußerst stabiles Gesamtsystem mit einer Größe von wenigen Quadratzentimetern entsteht.

Eine Aufsicht auf ein solches Substrat ist in Fig. 2 dargestellt. Sie zeigt eine mögliche Verteilung mehrere solcher Systeme, die das Licht untersuchen, das in den verschiedenen Richtungen abgelenkt wird.

Claims

1. Mikrooptisches System zur Echtheitsprüfung optischer Sicherheitsmerkmale bzw. von Produkten mit spezifischen optischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß alle Komponenten des optischen Systems mit Hilfe von mikrolithographischen Fertigungsverfahren hergestellt werden, sowie die Verbindung zwischen dem optischen Substrat und den optoelektronischen Bauteilen (z. B. Lichtquellen und Empfänger) mit Hilfe von lithographischen Bondverfahren (z. B. Flip-Chip Bonding) erfolgt.

2. Mikrooptisches System zur Echtheitsprüfung optischer Sicherheitsmerkmale nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte optische System bestehend aus mehreren beugenden, brechenden oder reflektierenden Linsen, optischen Filtern, mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem Detektor sowie Auswerteelektronik auf einem einzigen Substrat hergestellt wird.

3. Mikrooptisches System zur Echtheitsprüfung optischer Sicherheitsmerkmale nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Filter und Verteilung der Detektoren auf dem Substrat verschiedene optische Eigenschaften gleichzeitig überprüft werden. Dazu gehören absorbierende, beugende oder spektrale Eigenschaften. Zu diesem Zweck werden mehrere Lichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen sowie dispersive mikrooptische Bauelemente eingesetzt.

4. Mikrooptisches System zur Echtheitsprüfung optischer Sicherheitsmerkmale nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Detektoren aufgezeichnete Information mit Hilfe angebondeter elektronischer Systeme weiterverarbeitet wird.

5. Mikrooptisches System zur Echtheitsprüfung optischer Sicherheitsmerkmale nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch gleichzeitige Herstellung mehrerer logisch getrennter Einzelsysteme mit jeweils getrennten Komponenten auf demselben physikalischen Substrat eine gleichzeitige Überprüfung mehrerer Sicherheitsmerkmale möglich ist.

6. Mikrooptisches System zur Echtheitsprüfung optischer Sicherheitsmerkmale nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte optische System mit einer bekannten Methode (z. B. Spritzguß, Prägen) vervielfältigt und dadurch sehr kostengünstig hergestellt werden kann.