DE2613034A1 - Faelschungssichere ausweiskarte mit lippmann-bragg-hologramm - Google Patents
Faelschungssichere ausweiskarte mit lippmann-bragg-hologrammInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ausweiskarte, wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher beschrieben ist.
Eine derartige Ausweiskarte ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 1 939 594 bekannt. Diese Ausweiskarte
besitzt ein Fenster, in dem ein Hologramm angeordnet ist, welches eine Kontrollzahl in einem Binärcode aufweist.
Der Binärcode wird durch das Vorhandensein bzw. Fehlen einer vorbestimmten Lichtstrahlung an Punkten, die in einem
bestimmten Muster angeordnet sind, dargestellt, so daß bei Beleuchtung des Hologramms mit einem Laserstrahl das Muster
als Bild rekonstruiert wird, wobei mit Hilfe einer Leseeinrichtung, die Lichtfühlelemente für die Punkte des Musters
hat, dieses Muster als die Kontrollzahl decodiert wird.
Bei dieser bekannten Ausweiskarte ist noch keine maximale Störsicherheit gegeben, da das in einem kleinen Fenster angeordnete
Hologramm bei Beschädigung keine sichere Decodierung der im Hologramm enthaltenen Kontrollzahl erlaubt.
Außerdem ist die Fälschungssicherheit nicht optimal gewährleistet,
da es möglich ist, das Hologramm auszustanzen und durch ein neues Hologramm mit einer anderen Kontrollzahl zu
ersetzen, ohne die übrigen Informationen in der Ausweiskarte zu ändern.
Außerdem bringt diese bekannte Ausweiskarte noch folgende Schwierigkeiten mit sich:
Die Ausweiskarte muß an der für das Hologramm vorgesehenen
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Stelle transparent sein, herkömmliche Ausweiskarten lassen sich also nicht ohne weiteres mit einem derartigen Hologramm
kombinieren.
Zum Auslesen der in dem Hologramm gespeicherten Information wird ein Laser benötigt, d.h. zur Ausweiskontrolle ist ein
verhältnismäßig hoher Aufwand erforderlich.
Das rekonstruierte Bild zeigt die für Laserstrahlung typische Granulation, die beim Auslesen der gespeicherten Information
als störend empfunden werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Schwierig keiten zu überwinden, und insbesondere zu ermöglichen, die
im Hologramm gespeicherte Information mittels normaler handelsüblicher Lichtquellen auszulesen.
Diese Aufgabe wird durch eine Ausweiskarte gelöst, welche erfindungsgemäß
die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruches 1 aufweist.
Die erfindungsgemäße Ausweiskarte zeichnet sich also dadurch aus, daß auf einer Seite der Karte ein Lippmann-Bragg-Hologramm
angeordnet ist, welches bei einer bevorzugten Ausführungsform die ganze Rückseite der Ausweiskarte in Anspruch
nimmt. Lippmann-Bragg-Hologramme können ohne Verwendung von Laserlicht mit normalen. Lichtquellen, die inkohärentes Licht
erzeugen, ausgelesen werden, dabei entsteht in dem vom Hologramm reflektierten Licht ein Bild, welches mit bloßem Auge
wahrnehmbar ist, so daß dieses Bild z.B. mit Informationen auf den anderen bedruckten Teilen der Ausweiskarte verglichen
werden kann.
Vorteilhafterweise wird bei der erfindungsgemäßen Ausweiskarte keinerlei Verspiegelung benötigt, obwohl das Auslesen
der Karte mittels reflektiertem Licht erfolgt. 35
Weiterhin ist vorteilhaft, daß das Hologramm in einfacher Weise, z.B. durch Klebung oder Ultraschallschweißung, mit
der Ausweiskarte so verbunden werden kann, daß eine Trennung der Ausweiskarte vom Hologramm ohne sichtbare Zerstörung der
Ausweiskarte oder des Hologramms unmöglich ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält
das Hologramm sowohl analoge als auch binäre Informationen,
damit kann dieses Hologramm von Menschen und Haschinen gelesen werden.
Lippmann-Bragg-Kologramme sind an steh bekannt und beispielsweise
in dem Lehrbuch H. Kiemle, D. Roß, "Einführung in die
Technik der Holographie1*, Akademische Verlagsgesellschaft
(1969) Frankfurt/Main beschrieben. Ein derartiges Hologramm wird dadurch erzeugt, daß bei der Hologrammaufnahme der
Ob^ektstrahl und der Referenzstrahl aus einander entgegengesetzten
Richtungen auf das schichtförmige Speichermedium treffen. Bei einem solchen Hologramm kann erreicht werden,
daß die Interferenzebenen z.B. parallel zur Oberfläche des Speichermediums liegen. Wird als Speichermedium beispielsweise
eine normale Photoemulsion, z.B. eine Silberhalogenid-Emulsion,
benutzt, so entsteht in der Tiefe der Emulsion bei der Aufnahme des Hologramms ein System von Flächen maximaler
Schwärzung, die im wesentlichen parallel zur Ebene der Oberfläche der Emulsion verlaufen. Es ist also notwendig, daß
das Aufzeichnungsmedium, hier die Photoemulsion, eine hinreichende Dicke besitzt, so daß in dem Speichermedium mehrere
Interferenzebenen aufgezeichnet werden können. Der Abstand benachbarter Interferenzebenen beträgt etwa λ/2, wobei λ die
Wellenlänge des verwendeten Laserlichtes ist. Bei Verwendung von Helium-Neon-Lasern beträgt dieser Abstand etwa 0,3 /Um.
Bei der Entwicklung der Photoemulsion entsteht also eine Schicht, in die eine Schar von teilweise reflektierenden
Silberschichten eingebettet sind. Diese reflektierenden Silberschichten wirken wie ein Interferenzfilter.
Beleuchtet man nun diese Schichtstruktur, d.h. dieses Lippmann-Bragg-Hologramm,
mit weißem Licht, welches inkohärent sein darf, so ist jeder Punkt der Flächenschar Ausgangspunkt
einer reflektierten Kugelwelle, wobei sich die reflektierten Kugelwellen so Überlagern, daß sie das Bild der im Hologramm
gespeicherten Information rekonstruieren. Aufgrund der Bragg-Reflexion
an diesen Schichten wird gerade die Wellenlänge ausgefiltert, mit der das Hologramm aufgezeichnet wurde. Bei
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einem idealen Speichermedium ist dies genau die Aufnahmewellenlänge.
Alle anderen Spektralkomponenten des eingestrahlten weißen Lichtes können sich nicht phasenrichtig
aufaddieren und tragen somit nicht zur Bildrekonstruktion bei. Im Idealfalle erscheint das rekonstruierte Bild also
in der gleichen Farbe wie das Licht des Lasers, mit dem das Hologramm aufgezeichnet wurde.
In der Praxis Jedoch besitzt das rekonstruierte Bild eine
gewisse Farbunschärfe, die insbesondere für ein maschinelles Auslesen des Hologramms unerwünscht ist. Diese Farbunschärfe
kann jedoch außerordentlich gerfag gehalten werden, wenn die
Aufzeichnung des Hologramms in der weiter unten beschriebenen Art erfolgt. Damit sind Störungen bei maschinellem Auslesen
der Hologramme ausgeschlossen.
Ia folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 ein Beispiel
für die erfindungsgemäße Ausweiskarte. Die Fig. 2 bis 4 zeigen wie in vorteilhafter Weise das Hologramm erzeugt wird.
Die Fig. 5 zeigt, wie die im Hologramm gespeicherte Information ausgelesen werden kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechend der
Fig. 1 besitzt der Ausweis eine Vorderseite 1, die wie ein herkömmlicher Ausweis gestaltet ist und dementsprechend z.B.
aus einem widerstandsfähigen Papier, aus einem Karton oder aus Kunststoff bestehen kann. Auf dieser Seite der Ausweis^
karte kann z.B. ein Bild des Ausweisinhabers und dessen Unterschrift
angebracht sein. Auf die Rückseite der Ausweiskarte ist ein schichtförmiger Träger 2 mit dem aufgezeichneten
Hologramm angeordnet. Diese Seite der Ausweiskarte stellt vorzugsweise die holographische Wiedergabe der konventionellen
Vorderseite der Ausweiskarte dar. Beim Beleuchten des HoIogrammes wird dann also ein Bild rekonstruiert, welches der
Ausweisvorderseite entspricht. Dieses Bild stellt dann die holographisch aufgezeichnete Analoginformation dar. Zusätzlich
kann eine binäre Information holographisch eingespeichert sein, damit kann der Ausweis auch maschinell gelesen
werden.
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Die Fig. 2 zeigt nun, wie vorteilhafterweise die Analoginformation holographisch aufgezeichnet wird. Bei dieser
Art der Aufzeichnung entsteht ein Hologramm, welches beim Auslesen ein virtuelles Bild der aufgezeichneten Information
liefert.
Mit 20 ist der Referenzstrahl bezeichnet, welcher mit sphärischen
Linsen 21 auf einem Konvergenzpunkt 22 gebündet wird. Mit AO"ist der Objektstrahl bezeichnet, das Objekt ist mit
42 bezeichnet, das schichtförmige holographische Aufzeichnungsmedium
mit 100. Dieses Aufzeichnungsmedium ist beispielsweise eine photographische Schicht. Das Objekt 42,
welches im Strahlengang des Objektstrahles 40 vor dem Aufzeichnungsmedium angeordnet wird, stellt z.B. eine photographische
Aufzeichnung, d.h. ein transparentes Bild, der Vorderseite 1 der Ausweiskarte dar. Der Abstand zwischen
Aufzeichnungsmedium und Objekt soll gering sein, um den oben geschilderten Effekt der Farbunschärfe möglichst gering
zu halten. Günstig ist, wenn dieser Abstand im Bereich weniger cm liegt.
Im Strahlengang des Objektstrahls vor dem Objekt 42 kann ein Diffusor 41 angeordnet sein, dadurch wird vorteilhafterweise
erreicht, daß das holographisch aufgezeichnete Bild beim Auslesen in einem weiten Winkelbereich sichtbar ist. Außerdem
ist vorteilhaft, daß die zu speichernde Information, d.h. die holographisch aufzuzeichnenden Bildpunkte des transparenten
Bildes, auf einem größeren Flächenbereich auf dem Aufzeichnungsmedium holographisch aufgezeichnet wird, so daß
eine hohe Störsicherheit gegenüber Kratzern und ähnlichen Beschädigungen des fertigen Hologramms beim Auslesen erreicht
wird. Falls das Objekt selbst hinreichend gute Diffusoreigenschaften
besitzt, kann der Diffusor 41 entfallen.
Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung kann insofern abgeändert werden, als anstelle des realen Objekts 42 an diesem Ort ein
reelles Bild eines Objektes erzeugt werden kann, wie es beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist: Hier ist das Objekt
42' entfernt vom Aufzeichnungsmedium angeordnet, mittels einer Linse 400 wird in der Nähe vor dem Aufzeichnungsmedium 100 ein
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reelles Bild 42» · dieses Objekts 42· erzeugt. Der Diffusor
41 ist hier,bezogen auf die Ausbreitungsrichtung des Objektstrahles,vor
dem realen Objekt 42' angeordnet.
In Fig. 4 ist nun dargestellt, wie die binäre Information
holographisch aufgezeichnet wird: Einander entsprechende Positionen dieser Figur besitzen die gleichen Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Figuren. Der Objektstrahl*
40 durchläuft zuerst eine Dateneingabe 32, wie sie z.B. als sogenannte page composer bekannt sind. Mit dieser
Dateneingabe kann beispielsweise ein Punktmuster erzeugt werden, wobei das Vorhandensein eines Punktes der binären
"1" und das NichtVorhandensein eines Punktes der binären 11O"
entspricht. Dieses Bild einer binären Information, d.h. hier dieses Punktmuster, wird mittels einer Linse 33 abgebildet,
so daß ein reelles Bild 34 entsteht, wobei der Konvergenzpunkt 22 des Referenzstrahles und dieses reelle Bild 34
bezüglich der Oberfläche des Aufzeichungsmediums 100 annähernd
spiegelsymmetrisch zueinander liegen sollen, d.h.
die Normale auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums bildet mit dem Referenzstrahl einen Winkel oc , mit dem Objektstrahl
einen Winkel /3 , wobei zumindest angenähert oi.= |3>
gilt.
Es ist zweckmäßig, daß in Bereichen des page composers, die auf den zum Konvergenzpunkt 22 spiegelsymmetrischen Punkt 22'
abgebildet würden, keine Information erzeugt wird.
Besonders günstig ist, wenn das reelle Bild 34 gegenüber dem spiegelsymmetrischen Punkt 22' etwas seitlich versetzt ist.
Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, daß das von der Dateneingabe
erzeugte Muster der binären Information seitlich neben der optischen Achse des Objektstrahls liegt. Es kann
auch die optische Achse des Objektstrahls so geneigt werden, daß sie seitlich am Punkt 22· entlangführt.
Die in dem vorausgegangenen Absatz beschriebenenMaßnahmen
haben folgenden Zweck: Beim Auslesen des Hologrammes wird
im allgemeinen ein Lichtstrahl verwendet, der mit dem Referenzstrahl weitgehend übereinstimmt. Ein Teil dieses Licht-
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Strahls wird dann von der Oberfläche des Hologrammes auf
den Punkt 22· reflektiert. Dieser Reflex ist so hell, daß die in seiner Nähe holographisch rekonstruierten Bildteile
überblendet werden können. Aufgrund der beschriebenen Maßnahmen
ist es möglich, diesen Reflex auszublenden, wie weiter unten beschrieben wird.
Auch hier ist es zweckmäßig, im Strahlengang des Objektstrahles vor der Dateneingabe einen Diffusor vorzusehen,
dadurch wird vermieden,daß in dem Aufzeichnungsmedium örtliche Überbelichtungen entstehen können.
Bei allen dargestellten holographischen Aufnahmeverfahren wird die oben beschriebene Farbunschärfe praktisch ganz
unterdrückt.
Das für die Aufzeichnung der binären Information dargestellte Verfahren kann auch zum Aufzeichnen der analogen Information
verwendet werden, in diesem Falle steht an der Stelle der Dateneingabe 32 der Fig. 3 ein transparentes Bild, entsprechend
der Position 42 in den Fig. 2 und 3.
Die Aufzeichnung der analogen und der binären Informationen kann bei allen dargestellten Aufzeichnungsverfahren gleichzeitig
erfolgen, man benutzt zwei Objektstrahlen, einen für die analoge und einen für die digitale Information, und einen
gemeinsamen Referenzstrahl.
In der Fig. 5 ist das Auslesen der holographisch eingespeicherten
Information dargestellt: Das aufgezeichnete Hologramm 100 wird mit einer beliebigen Lichtquelle beleuchtet,
deren Licht das Frequenzspektrum des bei der Hologrammaufzeichnung
benutzten Lasers enthält. Wie in dieser Figur dargestellt, wird vorzugsweise konvergentes Licht benutzt,
wobei vorzugsweise der zum Auslesen benutzte konvergente Lichtstrahl 50 die gleiche Geometrie wie der bei der
holographischen Aufzeichnung benutzte Referenzstrahl hat. Je genauer die Geometrie dieser Strahlen übereinstimmt, um
so geringer sind die Bildverzerrungen des holographisch re-
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konstruierten Bildes. Auf das Hologramm fällt also ein konvergenter Lichtstrahl 50, dieser wird von dem Hologramm
reflektiert. Für das Auge 51 entsteht nun ein virtuelles Bild der Analoginformation, außerdem wird ein reelles Bild 34'
der aufgezeichneten Binärinformation erzeugt. Am Orte dieses reellen Bildes kann ein Datenlesegerät, beispielsweise eine
Lichtdetektormatrix 52 angeordnet werden, so daß die binäre Information maschinell ausgelesen werden kann. Da bei der
Aufnahmeder Hologramme ein Diffusor verwendet wurde, sind
die holographisch rekonstruierten virtuellen Bilder in einem weiten Winkelbereich ^ sichtbar.
Der Konvergenzpunkt des Lichtes ist mit 60 bezeichnet. Dazu liegt, bezüglich der Hologrammebene, spiegelsymmetrisch der
Punkt 60'. Hier erscheint der von der Hologrammoberfläche gespiegelte
Reflex der zum Auslesen benutzten Lichtquelle. Um eine Blendung des Auges zu vermeiden, kann dieser Reflex
durch ein lichtundurchlässiges Hindernis 61 ausgeblendet werden,da aufgrund der oben beschriebenen Maßnahmen das
reelle Bild außerhalb dieses Punktes 60· liegt.
Als holographische Aufnahmemedien wurde bei einem Ausführungsbeispiel eine normale Photoemulsion mit einer Dicke von 7 /um
verwendet.
In der Druckschrift R. Anwyl, "Storage Materials for Laser
Recording", Proc. of the SPIE, Vol. 53, S. 15 - 21 sind weitere Materialien beschrieben, außerdem sind hier Verfahren
beschrieben, wie derartige Aufzeichnungsmedien besonders schnell entwickelt werden können. Eine schnelle Entwicklung
der Aufzeichnungsmedien hat den Vorteil, daß die Aufzeichnungsmedien nur für kurze Zeit Flüssigkeiten ausgesetzt werden
müssen, so daß Schwellungs- und Schrumpfungsprozesse in den Aufzeichnungsmedien kaum auftreten. Dadurch ist die HoIogrammqualität
besonders hoch.
Gut geeignet als Aufzeichnungsmedien sind auch solche photodielektrische
Polymere, die keinerlei chemische Entwicklung benötigen und ein hohes Auflösungsvermögen besitzen. Es
VPA 76 E 7040 7Q9B39/0550
können Schichtdicken von wenigen /Um bis zu einigen mm innerhalb
von Minuten durch Gießen hergesie 11t werden. Dabei können Metallstrukturen oder andere Sicherungsmittel in die
Schicht eingebettet werden. Zur Hologrammaufzeichnung benötigt dieses Material eine um mehrere Größenordnungen
höhere Energiedichte als konventionelle Photoschichten. Diese geringe Lichtempfindlichkeit dieses Materials ist bei der
Verwendung für die Ausweiskarte ein Vorteil, da ein zur Aufzeichnung in diesem Material benötigter modenreiner
Riesenimpulslaser für einen Fälscher weniger leicht verfügbar ist als ein demgegenüber energiearmer Laser.
9 Patentansprüche
5 Figuren
5 Figuren
VPA 76 E 7040
709839/0S50
Leerseite
Claims (9)
- PatentansprücheAusweiskarte mit konventionellen, insbesondere drucktechnischen Informationen und mit einer holographischen Sicherung, dadurch gekennzeichnet , daß auf zumindest einer Seite der Ausweiskarte ein schichtförmiger Träger (2) mit einem großflächigen Lippmann-Bragg-Hologramm aufgebracht ist, welches Sicherungsinformationen enthält.
- 2. Ausweiskarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net ,daß das Lippmann-Bragg-Hologramm im wesentlichen die ganze Rückseite der Ausweiskarte bedeckt.
- 3. Ausweiskarte nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Lippmann-Bragg-Hologramm analoge und binäre Informationen aufgezeichnet sind.
- 4. Ausweiskarte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die holographisch aufgezeichneten analogen Informationen zumindest mit einem Teil der konventionellen Informationen übereinstimmen.
- 5. Verfahren zur Herstellung einer Ausweiskarte nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß zur holographischen Aufzeichnung der analogen Informationen in ein holographisches, schichtfö'rmigis Aufzeichnungsmedium (100) ein in einem Konvergenzpunkt (22) konvergierender Referenzstrahl (20) verwendet wird,und daß ein als Objekt (42) dienendes transparentes Bild in unmittelbarer Nähe des Aufzeichnungsmediums im Strahlengang des Objektstrahles (40) angeordnet wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeich net , daß der Abstand des Objektes (42) vom Aufzeichnungsmedium im Bereich weniger cm liegt.
- 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich VPA 76 E 7040 709839/0550net , daß das Objekt (42') entfernt vom Speichermedium angeordnet wird, und daß in unmittelbarer Nähe des Speichermediums (100) mittels Linsen (400) ein reelles Bild (42·') des Objektes (42·) erzeugt wird.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net , daß der Abstand des reellen Bildes (42*') des Objektes (421) vom Aufzeichnungsmedium im Bereich weniger cm liegt.
- 9. Verfahren zur Herstellung einer Ausweiskarte nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß zur holographischen Aufzeichnung der binären Informationen in ein schichtförmiges, holographisches Aufzeichnungsmediem (100) ein in einem Konvergenzpunkt (22) konvergierender Referenzstrahl (20) verwendet wird, daß die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums so eingestellt wird, daß die Normale auf dieser Oberfläche mit dem Referenzstrahl einen Winkel (ot) bildet, der gleich groß ist wie ein Winkel (/S), den diese Normale mit dem Objektstrahl (40) bildet, und daß an einem Ort (22')» der bezüglich der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums etwa spiegelsymmetrisch zum Konvergenzpunkt (22) liegt, mittels Linsen (33) ein reelles Bild (34) eines binär strukturierten Objektes (32) erzeugt wird, welches im Objektstrahl angeordnet wird.VPA 76 E 7040709839/0550
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8131 | Rejection |