DE2360451C1

DE2360451C1 - Anordnung zur holografisch-optischen Verschlüsselung

Info

Publication number: DE2360451C1
Application number: DE19732360451
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 8000 München Storck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-12-05
Filing date: 1973-12-05
Publication date: 1985-10-31

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antwort zur holografisch-optischen Verschlüsselung von geheimzuhaltenden Informationen, bei der zur Aufnahme des Hologramms im Strahlengang der Objektwelle oder der Bezugswelle ein SdöUsselmittel angeordnet ist

Ein solches Schiüsseimittei stein praktisch einen optischen Transformator dar, der das Licht der ankommenden Welle beim Durchgang statistisch streut und im allgemeinen aus einem Matt- oder Ätzglas oder einem mit Hilfe eines Glasmutterschlüssels hergestellten Schlüsselhologramm besteht Die auf diese Weise verschlüsselte Wellenfront wird dann in der üblichen Weise auf einer Fotoplatte holografisch gespeichert

Die in einem solchen Hologramm verschlüsselt gespeicherte Information läßt sich bei der Wiedergabe des Hologramms in ihrer ursprünglichen Gestalt dadurch zurückgewinnen, daß unter Einhaltung der bei der Aufnahme gegebenen Geometrie eine identische Schlüsselscheibe im Strahlengang der Wiedergabewelle bzw. der rekonstruierten Objektweile vorhanden ist

Der Verschlüsselungsgrad einer in der geschilderten Weise in einem Hologramm verschlüsselt gespeicherten Information ist sehr hoch. Es ist definiert als die Anzahl der verschiedenen Versuche, die unternommen werden müssen, um bc: Unkenntnis der Phasenstruktur des Schlüsselmittels mit Sicherheit eine Rekonstruktion zu erreichen. Es ist somit abhängig von den geometrischen Abmessungen des Schlüsselmittels und des Speicherhologramms sowie von deren gegenseitiger geometrischer Anordnung.

Wie die Praxis erkennen läßt k«nmt dieser hohe Verschlüsselungsgrad dann nicht zur Wirkung wenn das Speicherhologramm, das Schlüsselgerät und die Schlüsselscheibe in unbefugte Hände gerät Es genügt in diesem Falle eiR einfaches Einsetzen der Schlüsseischeibe in das Sehlüsselgerät und die Rekonstruktion eines jeden geheimzuhaltende Informationen enthaltenden Speicherhologramms gelingt sofern es mit dieser Schlüsseischeibe verschlüsselt worden ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung der einleitend beschriebenen Art eine zusätzliche Sicherheit gegen Mißbrauch anzugeben, die insbesondere dann wirksam ist wenn das Geheisnhologramm, das Sehlüsselgerät und das Schiüsseimittei in unbefugte Hände geraten sollten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß die räumliche Lage des Schlüsselmittels in sämtlichen sechs Freiheitsgraden veränderbar ist

Wie einschlägige Untersuchungen gezeigt haben, reichen bereits geringfügige räumliche Lageveränderungen des verwendeten Schlüsselmittels aus, um das rekonstruierte Bild der verschlüsselt gespeicherten Information mit Sicherheit zum Verschwinden zu bringen. Aus dieser Feststellung ergibt sich somit die Möglichkeit in außerordentlich einfacher Weise die gewünschte zusätzliche Verschlüsselung zu verwirklichen

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten

F i g. 1 die schematische Darstellung einer Anordnung zur holografisch-optischen Verschlüsselung c f'S-^lf.^nemaüsche Darstellung der in sechs Freiheitsgraden veränderbaren räumlichen Lage einer Schlüsseischeibe.

Die in Fig. 1 dargestellte bekannte Verschlüsselungseinrichtung besteht aus einem User 1, dessen Parallelstrahl in einer Optik 2 aufgeweitet und anschließend mittels eines Strahlteilers 3 in zwei Teilstrahlen aufgespal-

ten wird. Der durch den Strahlteiler 3 hindurchtretende Teilstrahl durchsetzt den Diffusor 4 und das dahinter angeordnete transparente Objekt 4'. Die auf diese Weise entstandene Objektwelle OW wird beim Durchgang durch die Streuscheibe 5 in der einleitend genannten Weise transformiert bzw. verschlüsselt und anschließend in der das spätere Hologramm H darstellenden Fotoplatte zusammen mit der schräg von unten zugeführten Bezugswelle BW in Form eines Interferenzfeldes gespeichert Die Bezugswelle BW ergibt sich praktisch aus

dem am Strahlteiler 3 reflektierten Anteil des Laserstrahls, der nach einer weiteren Umlenkung am Spiegel 6 auf

die Fotoplatte eingestrahlt wird. Wie Fig. 1 ferner erkennen läßt, kann die das Schlüsselmittel darstellende

streuscheibe 5 entsprechend der in unterbrochener Linie angedeuteten Streuscheibe 5' auch im Strahlengang

der Bezugswelle θ Wangeordnet sein.

Bei der Wiedergabe eines auf diese Weise holografisch gespeicherten verschlüsselten Objektes wird das

ursprüngliche Objekt durch Einstrahlung der Bezugswelle B Wauf das Hologramm H dann einwandfrei rekonstruiert, wenn die bei der Aufnahme gegebene räumliche Zuordnung von Fotoplatte und Streuscheibe 5 auch bei der Wiedergabe eingehalten werden und außerdem die Bezugswelie BW- in unterbrochener Linie in Fig I angegeben - die umgekehrte Ausbreitungsrichtung wie bei der Aufnahme hat. In diesem Fall entsteht dann am I

Ort des transparenten Objekts 4' bei der Aufnahme das reelle entschlüsselte Bild des Objekts. Entsprechendes gilt für die Wiedergabe des Hologramms, wenn bei der Aufnahme die Streuscheibe 5' im Strahlengang der Bezugswelle BWangeordnet war. Hier strahlt dann die Bezugswelle BWaus der gleichen Richtung wie bei der Aufnahme auf das Hologramm Hein. Es entsteht dann ein wirtuelles Bild des Objekts. Jf Die auch als Schlüsselscheibe zu bezeichnende Streuscheibe 5, 5' ist in Fig.2 in ihrer Grundstellung in

- H Verbindung mit einem rechtwinkligen Koordinatensystem mit den Koordinaten x, y und ζ dargestellt In dieser

H Grundstellung fällt die durch ihre größte Ausdehnung gegebene Fläche der Schlüsselscheibe mit der Jtz-Ebene

Ip zusammen. Daraus resultiert, daß die y-Koordinate senkrecht auf dieser Fläche steht und zugleich mit der

fs Strahlachse der die Schlüsselscheibe durchsetzenden Objekt- bzw. Bezugswelle zusammenfällt Weiterhin sind

H in F i g. 2 die Drehwinkel für die Schlüsselscheibe 5,5' in der x-, z- und y- Achse mit λ, β wad γ angegeben. ίο

pi Bei einer in diesen sechs Freiheitsgraden in ihrer räumlichen Lage veränderbaren Schlüsselscheibe wurde

jf festgestellt, daß die Abweichung, die in jedem Freiheitsgrad nötig ist um das rekonstruierte Bild mit Sicherheit

H ' zum Verschwinden zu bringen, folgenden Beziehungen genügt:

U χ = größer als W

% β =* größer als 15'

Il γ = größer als 2'

'M x = größer als 10 μπι

|g y = größer als 15 μΐη

§| ζ = größer als 10 μπι

ψ Die erforderlichen Abweichungen sind also sehr klein und damit die gewünschte Verschlüsselung in Abhän-

Il gigkeit der Raumlage der Schlüsselscheibe entsprechend wirkungsvoll.

■Ü Der praktisch mögliche Verschiebungsbereich ist dadurch begrenzt daß die rekonstruierte Objekt- bzw.

P Bezugswelle bei Verschieben des Schlüsselmittels ebenfalls räui/.lich verschoben wird und unter Umständen

S nicht mehr an die vorgesehene Stelle des wiederzugebenden, die Geheiminformation enthaltenden Hologramms

|5 fällt Besonders kritisch sind in diesem Zusammenhang die Verhältnisse, wenn die Schlüsselscheibe ein Schlüssel-

':■;": hologramm darstellt Wird in jeder Bewegungsrichtung eine Verschiebung der durch das Schlüsselhologramm

-; rekonstruierten Wellen von ± 1 mm, bezogen auf die Ebene des Geheimhologramms zugelassen, so ergeben

.-ι sich die folgenden maximalen Verschiebungswege

si' χ = ± 1 mm

ί;-:, ζ = ± 1 mm

W y = ± 2 mm

g

p- Weiterhin haben Versuche ergeben, daß keine merkliche Verschiebung der durch das Schlüsselhologramm

I;" rekonstruierten Welle auftritt wenn die Drehung in den Achsen χ, ζ und y die im folgenden angegebenen Werte

:; nicht überschreiten

': "■'. Λ = ±10°

β = ±10°
■;, y = ± 2°

Die Anzahl A der möglichen Einstellungen ergibt sich somit zu

2 · 10° 2 ■ IQ³ 2 · 2° 2 · 1 mm 2 · 1 mm 2 · 2 mm ^A~ 10' ' 15' " 2' 10 μπι " 10 μπι ' 15 μπι

A = 4 ■ ΙΟ¹².

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur holografisch-optischen Verschlüsselung von geheimzuhaltenden Informationen, bei der zur Aufnahme des Hologramms im Strahlengang der Objektwelle oder der Bezugswelle ein Schlüsselmittel

angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Lage des Schlüsselmittels (5, 5¹) in sämtlichen sechs Freiheitsgraden veränderbar ist

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der das eine Streuscheibe (5, 5') darstellende Schlüsselmittel in Grundstellung mit der durch seine größte Ausdehnung gegebenen Fläche in der x-, z-Ebene des rechtwinkligen Koordinatensystems mit den Koordinaten x, y und ζ liegt, dessen Koordinate y mit der Strahlachse der

ίο die Streuscheibe durchsetzenden Objekt- bzw. Bezugswelle zusammenfällt, und die Drehwinkel in der x-, z- und y-Achse α, β und γ sind, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Grundstellung der Streuscheibe (5,5') bezogenen maximalen Verschiebungswege in etwa χ — ± 1 mm, ζ = ± 1 nun und y = ± 2 mm und die maximalen Drehwinkel in etwa« - ± 10°,β = ± 10°,^= ± 2° betragen.