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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Datenträger, ein Lesegerät für den Datenträger und
ein Sicherheitssystem, das den Datenträger und das Lesegerät umfasst.
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Es
ist jetzt weit verbreitete Praxis, maschinenlesbare Daten auf Artikeln
wie zum Beispiel Produkten, Dokumenten, Geldkarten, Kreditkarten
und Sicherheitskarten zu codieren. Diese Codes sind in der Regel
in der Form eines schwarzen und weißen Strichcodes, der auf das
Produkt, das Dokument oder den Ausweis aufgedruckt ist. Die Strichcodes verwenden
in der Regel einen standardmäßigen "Font", so dass verschiedene
Datensysteme den Code lesen können,
um ein alphanumerisches Äquivalent
zum Strichcode zu bestimmen. Der Strichcode stellt in der Regel
ein alphanumerisches Wort dar, das ungefähr 10 Zeichen aufweist. Alternativ
können maschinenlesbare
Magnetstreifen bereitgestellt werden, wie es der Fall bei Karten
ist, die in Geldautomaten verwendbar sind. Jedoch hat es die weit
verbreitete Verfügbarkeit
von Kartenlesern und -druckern ermöglicht, dass solche Karten
von Kriminellen reproduziert werden.
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Die
Verwendung von Farbe in Strichcodes wurde vorgeschlagen. Die US-Patentschrift 3,684,868
offenbart einen Strichcode, der schwarze, weiße und grüne Striche umfasst. Der darin
beschriebene Strichcodeleser erkennt Übergänge von weiß nach schwarz, schwarz nach
grün und
grün nach weiß als Signale
einer binären
1, und Übergänge von weiß nach grün, grün nach schwarz
und schwarz nach weiß als Übertragungen
einer binären
0. Die Patentschrift weist scheinbar auf keine Vorteile hin, die
mit der Nutzung dieses Systems verbunden sind, verglichen mit dem
standardmäßigeren
Strichcode, der ausschließlich
aus schwarzen und weißen
Strichen gebildet wird.
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Die
US-Patentschrift US-A-5,666,417, welche die Grundlage für den Oberbegriff
von Anspruch 1 darstellt, offenbart eine Decodiervorrichtung zum Lesen
eines Datenträgers,
der darauf mehrere Marken aufweist, wobei jede Marke ein Spektrum
aufweist, das von den anderen unterscheidbar ist, wobei die Decodiervorrichtung
eine breitbandige Lichtquelle, die so angeordnet wird, um den Datenträger zu beleuchten,
und drei Detektoren, die so angeordnet werden, um die Intensitäten in den
drei verschiedenen Wellenlängenbereichen
zu messen, umfasst.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Speichern von Daten bereitgestellt, die ein Substrat umfasst,
das darauf mindestens eine Marke aufweist, wobei der oder jede Marke
aus einem Material gebildet wird, das ein vorgegebenes Spektrum
aufweist, wobei die Marken voneinander unterscheidbar sind.
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Vorzugsweise
können
die oder jede Marke eine Reihe von vorgegebenen räumlichen
Ausdehnungen aufweisen, wie zum Beispiel Breite oder Form, so dass
weitere Informationen in der Marke außer denen codiert werden können, die
durch ihr Spektrum codiert wurden.
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Vorzugsweise
wird ein Referenzmuster auf dem Datenträger bereitgestellt, so dass
die Breite der oder jeder Marke genau bestimmt werden kann, auch wenn
die Karte bezüglich
eines Lesegeräts
manuell bewegt wird.
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Schutzbereiche
können
zwischen den Marken bereitgestellt werden, um die Erkennung der Grenzen
zwischen den Marken zu erleichtern. Es können jedoch auch die Randzeichen
räumlich
moduliert werden, d. h. von veränderlicher
Breite oder Form sein, um Informationen zu codieren.
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Das
Substrat kann eine Karte sein, wie zum Beispiel eine Sicherheitskarte
oder eine Scheckkarte, d. h. eine Geldkarte oder Kreditkarte. Folglich kann
diese Technologie anstelle der oder zusätzlich zu der Chipkarten- und
der Magnetstreifentechnologie verwendet werden.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Lesen eines Datenträgers
bereitgestellt, der mehrere farbige Marken darauf aufweist, wobei
jede Marke ein Spektrum aufweist, das von den anderen unterscheidbar
ist, wobei die Vorrichtung eine breitbandige Lichtquelle, die so
angeordnet wird, um den Datenträger
zu beleuchten, und einen Detektor, der so angeordnet wird, um die
Intensitäten
mehrerer der Wellenlängen
zu messen, um das Spektrum der oder jeder Marke genau zu erkennen,
umfasst.
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Wie
hier verwendet, soll der Begriff "Licht" nicht nur das sichtbare Spektrum umfassen,
sondern auch die infraroten und ultravioletten Anteile des elektromagnetischen
Spektrums.
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Die
Verwendung eines Detektors, welcher empfindlich für die Intensität mehrerer
vorgegebener Wellenlängen
ist, ermöglicht, dass
ein sicheres Datencodierungssystem entwickelt werden kann. Tatsächlich ist
das System so sicher, dass visuell identische Fälschungen erkannt werden können.
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Die
Wahrnehmung von Farbe ist bemerkenswert komplex. Man wird verstehen,
dass nur wenige Pigmente verwendet werden, um einen großen Bereich
von Farben herzustellen. Dies kann man intuitiv erkennen, da nur
vier Pigmente, nämlich
Magenta, Cyan, Gelb und Schwarz, bei der subtraktiven Farbmischung
(Drucken) verwendet werden, um einen großen Bereich von Farben wiederzugeben.
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Farben,
die bei der Wahrnehmung durch das Auge visuell ähnlich oder identisch sind,
können trotzdem
völlig
verschiedene Spektren aufweisen. Die Anwendung der Spektralmessung
anstelle nur der Farbenerkennung stellt sowohl bessere Empfindlichkeit,
als auch eine größerer Dichte
der Informationscodierung bereit.
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Vorzugsweise
ist der Detektor ein Spektrometer oder ein Spektrophotometer. Das
Spektrometer kann zum Beispiel ein Direktsicht-CCD-Spektrometer
sein. Solche Geräte
sind mit einer großen
Anzahl von einzelnen Detektorkanälen
erhältlich,
die eine gute Auflösung
des Spektrums ermöglichen.
Außerdem
ist ihre Leistung relativ stabil über der Zeit und daher ist
es technisch möglich,
eine große
Anzahl von Farbstoffen, Druckfarben oder Pigmenten oder Mischungen
daraus separat zu identifizieren. Folglich weist solch ein System
die Fähigkeit
auf, viele separate Spektren und/oder Farben pro Marke zu erkennen.
In einem Prototypsystem kann der Spektraldetektor bereits über 200
verschiedene Spektren von handelsüblichen Druckfarben und Pigmenten
erkennen.
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Indem
sichergestellt wird, dass die Lieferung von Druckfarben oder Pigmenten
eingeschränkt
ist, so dass sie nur von autorisierten Quellen für autorisierte Anwender verfügbar sind,
wie zum Beispiel die Hersteller von Sicherheitskarten und Banken,
wird es möglich,
ein System bereitzustellen, das ein gutes Sicherheitsniveau aufweist.
Auch wenn ein Fälscher eine
Farbe auf der Karte wiedergeben kann, ist es unwahrscheinlich, dass
er fähig
sein wird, die richtige Mischung der Bestandteile und Farbstoffe
herauszufinden, um das Spektrum genau wiederzugeben.
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Vorzugsweise
kann jede Marke ebenfalls von verschiedener Breite oder räumlicher
Ausdehnung sein, um die Informationen, die von der Marke übermittelt
werden, weiter zu codieren. In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann eine Sicherheitskarte bereitgestellt
werden, in welcher die Marken der Reihe nach in einem Längsstreifen
gedruckt werden. Jedoch können
die Marken von veränderlicher
Breite innerhalb des Streifens sein, so dass die Breite die Informationen weiter
codiert. Es ist technisch einfach, Markenbreiten in 0,1 mm Schritten
zu codieren.
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In
der Ausführungsform
eines Prototyps war das Spektrometer fähig, mehr als M verschiedene Spektren
zu unterscheiden, wo M 200 übersteigen kann,
und ein weiterer Detektor war fähig,
N verschiedene Breiten der Marken zu unterscheiden, wo N = 10. Folglich
war jede Marke fähig,
M × N
diskrete Symbole, d. h. über
2000 Symbole zu codieren. Man wird ebenfalls verstehen, dass mehrere
Marken ebenfalls in einer Reihe aufgezeichnet werden können, folglich
ergibt dies, wenn 20 unabhängige
Marken auf einer Sicherheitskarte aufgezeichnet werden, die Möglichkeit,
200020 eindeutige Codes oder ungefähr 1066 einzelne Codes darzustellen.
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Folglich
kann ein relativ einfaches und billiges Karten- oder Druckschema
verwendet werden, um eine wahrhaft riesige Menge von Daten auf einem Substrat
zu codieren. Die einzelnen Symbole oder die Kombination des Lesens
von ihnen allen kann verwendet werden, um eine Nachschlagetabelle
zu adressieren, um Informationen zu codieren, die diese Karte oder
Produkt betreffen. Eine große
Anzahl von Codierungsmöglichkeiten,
die durch dieses Schema gewährt
werden, bedeutet, dass im Wesentlichen identische Karten an verschiedene
Organisationen für
verschiedene Zwecke ausgegeben werden können, wobei jede Anwenderorganisation über Flexibilität verfügt, ihr
eigenes Codierungsschema anzupassen.
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Vorteilhafterweise
beinhaltet die Vorrichtung einen Kantendetektor für das genaue
Bestimmen der Kanten der verschiedenen Marken. Der Übergang von
einer Marke zu einer anderen wird durch eine Schrittänderung
angezeigt, wenn die Grenze zwischen den Marken durchlaufen wird.
Jedoch kann eine Erkennung der Kanten durch Bereitstellen von Schutzbereichen
von vorgegebener Breite zwischen jeder Marke weiter verbessert werden.
Die Schutzbereiche können
transparent oder undurchsichtig sein. Die Verwendung von Schutzbereichen
bietet ein identifizierbares Muster oder Intensitätsniveau,
nach dem gesucht werden kann, um einen hohen Grad der Sicherheit
zu gewähren,
dass die Kante einer Marke ausgemacht wurde.
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Außerdem und/oder
alternativ kann eine Referenzmarke, zum Beispiel ein Raster, ebenfalls
auf dem Substrat aufgedruckt sein, und die Lesevorrichtung kann
dafür zuständig sein,
damit es diese Informationen nutzen kann, um die Breite der verschiedenen
Marken genau zu bewerten. Diese Informationen sind insbesondere
in Systemen nützlich,
wo ein Anwender die Karte durch ein Lesegerät hindurchstößt. Es können jedoch
andere Systeme benutzt werden, wo die Karte in einem Aufnahmebereich
eines Lesegeräts
angeordnet wird und ein optisches Abtastsystem verwendet wird, um
einen Abtaststrahl über
die Marken abzutasten. In solch einem System ist die Position des
Lichtstrahls längs
der Karte und die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtstrahls genau
bekannt und dies kann verwendet werden, um eine größere Dichte
der Informationscodierung zu erreichen, indem erlaubt wird, die
inkrementelle Änderung
der räumlichen
Ausdehnung der Marken zu verringern.
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Gemäß einem
dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
des Decodierens von Daten, die auf einem Datenträger gespeichert sind, bereitgestellt,
wobei die Daten durch mehrere Marken codiert werden, die verschiedene
Spektren aufweisen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
- – Beleuchten
einer Marke auf dem Träger;
- – Lesen
seines Spektrums und gegebenenfalls seiner räumlichen Ausdehnung; und
- – Erkennen
des Spektrums und gegebenenfalls seiner räumlichen Ausdehnung und Verwendung dieser,
um auf eine Nachschlagetabelle zuzugreifen, um die durch die Marke
dargestellten Informationen zu decodieren.
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Gemäß einem
vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
des Codierens der Daten auf einem Datenträger bereitgestellt, wobei das
Verfahren die Schritte des Erzeugens einer Nachschlagetabelle, die
die Informationen mit einem Datensymbol in Beziehung bringt, wobei
das Symbol durch ein vorgegebenes Pigment oder Druckfarbe, die ein
vorgegebenes Spektrum aufweist, und optional eine räumliche
Ausdehnung, über welche
das Pigment aufgetragen wurde, definiert wird; und des Druckens
des Symbols auf dem Datenträger
umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung wird weiter beispielhaft mit Bezug auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 – eine Draufsicht
einer Sicherheitskarte zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
bildet;
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2 – schematisch
einen Abschnitt eines Codierungsstreifens in größerem Detail darstellt; und
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3 – eine Decodierungsvorrichtung
für die
Verwendung mit der in 1 und 2 gezeigten
Karte darstellt.
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Die
in 1 gezeigte Karte umfasst ein Kunststoffsubstrat 2,
das einen ersten Abschnitt 4 zum Speichern der visuell
lesbaren Angaben und einen zweiten Abschnitt 6, dessen
maschinenlesbare Marken in Form eines Streifens aufgebracht sind, aufweist.
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2 veranschaulicht
schematisch einen Abschnitt des maschinenlesbaren Streifens in vergrößertem Detail.
In dem dargestellten Abschnitt umfasst der maschinenlesbare Abschnitt
entsprechend den ersten bis fünften
farbigen Bereich 10, 12, 14, 16 und 18.
Jeder Bereich wird unter Verwendung einer vorgegebenen und gut kontrollierten
Druckfarbe oder Druckfarbengemisches gedruckt. Folglich weist jeder Bereich
ein eindeutiges und reproduzierbares Spektrum auf. Jeder Bereich
ist von seinem Nachbar durch einen Schutzbereich 20 getrennt.
Jeder Schutzbereich weist eine gleichförmige und bekannte Breite auf.
Die Schutzbereiche können
unter Verwendung einer bekannten Druckfarbe gedruckt werden, sind
aber der Einfachheit entweder farblos oder weiß oder schwarz. Zusätzlich wird
ebenfalls ein Raster 22 gedruckt, welches eine Reihe von
gleichmäßig entfernten
Bereichen umfasst, wodurch ein Messsystem erhalten wird, welches
abgefragt werden kann, um die Genauigkeit der Messung der Breite
jedes der Bereiche 10, 12, 14, 16 und 18 zu
erhöhen.
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Aus 2 ist
ersichtlich, dass die Bereiche 10 bis 18 verschiedene
Breiten aufweisen. Die Breite jedes Bereiches kann verwendet werden,
um weitere Informationen zu codieren. In der Tat können in
komplexeren Schemata die Bereiche in komplexere Formen unterteilt
werden, so dass eine Kombination der Breite des Bereiches und des
in ihm eingebetteten Musters ebenfalls Informationen tragen kann,
zusätzlich
zu denen, die durch das Farbpigment übertragen werden. In einem
einfachen Schema kann sich die Breite der Striche ändern, z.
B. von 0,1 bis 1,0 mm, indem das Codieren der Ziffern 0 bis 9 ermöglicht wird.
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3 stellt
schematisch ein Lesegerät
dar. Das Lesegerät
umfasst einen Kanal 30, durch welchen die Karte 2 hindurchgestoßen werden
kann. Eine erste lichtemittierende Quelle 32 und ein Photodetektor 34 werden
so angeordnet, dass das Licht von der Quelle 32 von den
Marken in dem Raster 22 abgefangen werden kann. Dies gibt
eine augenblickliche Anzeige der Geschwindigkeit der Karte 2 längs des
Schlitzes 30. Eine zweite Lichtquelle 36 wird
gegenüber
einem zweiten Fototransistor 38 in einer Position angeordnet,
so dass das Licht von der Quelle 36 durch die farbigen
Bereiche und Schutzbereiche zum Detektor 38 hindurchgeht.
Diese Kombination der Lichtquelle und des Detektors bildet ein Kantenerkennungssystem,
um die Grenzen des farbigen Bereiches zu erkennen. Diese Informationen
können zusammen
mit der augenblicklichen Messung der Geschwindigkeit vom Raster
verwendet werden, um die räumliche
Ausdehnung (Breite) jedes farbigen Bereiches zu bestimmen. Die Lichtquellen 32 und 36 können billige
Leuchtdioden sein.
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Eine
dritte Lichtquelle 40 stellt "weißes" Licht bereit. Dies
kann eine Glühlampe
sein, obgleich andere geeignete Lichtquellen ebenfalls verfügbar sein können, wie
zum Beispiel weiße
LEDS. Diese weisen ein Spektrum auf, welches sich erheblich von
dem einer Glühlampe
unterscheidet. Dennoch ist die kombinierte Spektralempfindlichkeit
der LED und des Pigments immer noch deutlich erkennbar. Die weiße Lichtquelle 40 wird
gegenüber
einem Multikanal-CCD-Spektrometer 42 angeordnet, welches
die relativen Intensitäten
mehrerer verschiedener Wellenlängen
des Lichts (oder mindestens der Bänder des Lichts) überwacht.
Derartige Detektoren sind handelsüblich, zum Beispiel von MICROPARTS.
Dieser Detektor nutzt die Modifikation des Spektrums, das er nach
der Filterung des Lichts empfängt,
durch Ausnutzen einer der farbigen Bereiche 10, 12, 14, 16 oder 18,
um das charakteristische Spektrum der Druckfarbe oder des Pigments
zu erkennen, das verwendet wird, um dieses Band zu bilden. Jeder
der Detektoren 34, 38 und 42 ist an eine
Signalverarbeitungsvorrichtung 44 angeschlossen, welche
dazu dient, die Signale zu puffern, die Kantenerkennung oder die
Hysterese anzuwenden, um die Signale von den Detektoren 34 und 38 zu
löschen,
und welche ebenfalls das Ausgangssignal vom CCD 42 von
einem analogen in ein digitales Format normalisieren und konvertieren
kann. Die digitalisierten Signale werden anschließend an
einen Datenprozessor 46 bereitgestellt, welcher die Daten
verwendet, die das charakteristische Spektrum und die räumliche
Ausdehnung eines oder mehrerer Bereiche 10 bis 18 betreffen,
um zu bestimmen, welche Informationen durch jeden Bereich dargestellt
werden. Dies kann unter Verwendung eines mathematischen Algorithmus
erfolgen, wird aber wahrscheinlicher in einer Nachschlagetabelle
realisiert werden, da diese sowohl schnell, als auch flexibel ist.
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Die
Karte wurde beschrieben, wie sie in einem Lichtdurchlässigkeitsmodus
gelesen wird. Jedoch kann das Licht, das von der Oberfläche der
Karte/des Datenträgers
reflektiert wird, ebenfalls ausgewertet werden. Als eine weitere
Möglichkeit
kann das Fluoreszenzspektrum ebenfalls gemessen werden, entweder
als eine Alternative oder zusätzlich
zum Durchgangs- oder Reflexionsspektrum.
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Der
Code kann verwendet werden, um den Besitz der Karte zu authentifizieren.
Die Anordnung kann innerhalb von Geldautomaten bereitgestellt werden.
Man erwartet, dass viele Zehner von Farbstrichen in einem Streifen
auf einer Kreditkarte gedruckt werden können. Mehrfachstreifen können ebenfalls
für verbesserte
Codierungsmöglichkeiten bereitgestellt
werden.
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Daher
ist es möglich,
einen Datenträger
und ein Lesegerät
bereitzustellen, welche eine große Anzahl von Datensymbolen
auf eine billige und sichere Weise codieren können.