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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Identifizierungs- und
Markierungssystem, wobei dieses System einerseits eine Markierung
umfasst, die auf einem Objekt oder einem Dokument angebracht ist,
oder eine Markierung, die ganz oder teilweise aus dem Objekt selbst
besteht, und andererseits eine Lesevorrichtung umfasst, die das
Erkennen dieser Markierung erlaubt. So ermöglicht dieses System die Authentisierung
und/oder Identifizierung von Objekten und/oder Dokumenten, die eine
Markierung tragen, die von einer geeigneten Lesevorrichtung oder
einem Lesegerät
optisch erkennbar ist.
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Ein
Dokument oder ein Objekt, insbesondere im Sinne eines Fabrikprodukts,
kann von Natur aus imitiert oder gefälscht werden. Im Hinblick auf
die Sicherheit ist es wünschenswert,
Dokumente und Objekte gegen Fälschung,
Nachahmung und Nachbildungen mit Hilfe von zuverlässigen Identifizierungs- und
Erkennungs-Systemen zu schützen,
die nicht leicht zu reproduzieren, diskret, gesichert und schwer zu
fälschen
sind. Zu diesem Zweck wird insbesondere jenes Prinzip der Markierung
verwendet, das darin besteht, auf einem Objekt oder einem Dokument
eine Markierung oder einen Code mit eindeutigem Charakter anzubringen,
die die Authentizität
des Objekts oder des Dokuments bezeugen und mit Hilfe geeigneter
Mittel erkannt werden können.
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Bezüglich der
aktuell verwendeten Markierungstypen handelt es sich im allgemeinen
um Kennzeichen oder Texte, die direkt lesbar (und leicht zu reproduzieren)
sind, oder um codierte Markierungen, die zu ihrer Identifizierung
die Kenntnis eines Schlüssels
zum Entziffern von Codes erfordern, oder auch um Substanzen, die
eine auffallende und detektierbare physikalische Eigenschaft besitzen
(zum Beispiel: Magnetismus). Je komplexer und nicht sofort erkennbar
das Markierungssystem ist, desto mehr verringert sich die Zahl der
potentiellen Fälschungen.
Es ist demnach ratsam, technologisch komplexe Lösungen zu finden, damit die
Reproduktion und das Lesen der Markierung für die meisten Menschen extrem schwierig
werden, aber für
die autorisierten Benutzer leicht einsetzbar bleiben.
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Das
Auftreten bestimmter Technologien, die sich auf optische Eigenschaften
beziehen, liefert neue Lösungen
auf diesem Gebiet. Bekannt ist beispielsweise die Verwendung von
lumineszierenden Materialien, im allgemeinen als Leuchtstoffe bezeichnet,
die, wenn sie einem Licht mit gegebener Wellenlänge ausgesetzt werden, ein
Licht mit einer anderen Wellenlänge
aussenden. So ist es möglich,
auf Objekten oder Dokumenten Markierungen anzubringen, die für das menschliche
Auge unsichtbar sind, aber unter Beleuchtung im Bereich des Sichtbaren
oder des Infrarots aufleuchten, sogar in allen beiden, wie im Dokument
WO 87/06197 dargelegt. Eine bekannte Variante besteht darin, Wellenlängen für die Erregung
und die Aussendung in Bereichen zu wählen, die für das menschliche Auge unsichtbar
sind, wie zum Beispiel im Infrarot-Bereich – siehe zum Beispiel das Dokument
WO 92/04192.
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Bei
derartigen Systemen liegen die Markierungen vor dem Aufbringen in
flüssiger
Form vor und sind mitunter aus Gründen der Stabilität und der
chemischen Kompatibilität
der vorhandenen Substanzen schwer zu bearbeiten (was der Fall ist
bei seltenen Erden oder bei lumineszierenden Molekülen), oder die
Substanzen dieser Markierungen sind nicht völlig löslich und gefährden die
Köpfe der
Drucksysteme, die für
das Anbringen der Markierungen auf Objekten oder Dokumenten verwendet
werden. Außerdem sind
die Leuchtstoffe toxisch. Ein weiterer bedeutender Nachteil der
Verwendung von Leuchtstoffen ist der schädliche Einfluss des Substrats;
bei der Beleuchtung der Markierung wird auch das Substrat erregt,
und es strahlt seinerseits Licht aus, wodurch beträchtliche
Störungen
des erwarteten Lichtsignals hervorgerufen werden. Dieses letztere
Problem erfordert die Konstruktion von speziellen Detektoren, wie
demjenigen, der im Dokument WO 97/50053 beschrieben ist, der das
Prinzip eines Abtast-Analysators
für das
Lesen fluoreszierender Markierungen im Bereich des nahen Infrarot
vorschlägt.
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Schließlich beruht
das Prinzip der vorstehend beschriebenen optischen Markierungen
auf der Kombination einer Trägermatrix
und einer Substanz, die Lumineszenz-Eigenschaften aufweist, das heißt, fähig ist,
ein Signal als Antwort auf ihre Anregung abzugeben. Nun ist jede
physikalische Eigenschaft, die mit einer eingeführten oder entwickelbaren chemischen
Substanz verbunden ist, im Prinzip veränderbar oder, häufiger,
baut mit der Zeit ab, was schwer zu akzeptieren ist bei Markierungen,
die auch nach einem langen Zeitraum sich nicht ändern dürfen, und zwar aufgrund der
Natur oder des Wertes der betreffenden Objekte oder Dokumente.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, alle diese Nachteile zu beseitigen.
Zu diesem Zweck stützt
sie sich auf die Eigenschaft, die bestimmte transparente oder halbtransparente
Materialien besitzen, nämlich
bei einer gegebenen Wellenlänge
das Licht zu streuen. Unter bestimmten Bedingungen wird ein Teil
eines einfallenden Lichtstrahlenbündels über ein Prisma ins Innere eines
solchen Materials geführt
und befindet sich demnach nicht im reflektierten Teil. Dieses Verhalten
ist in der Technologie der Planwellenleiter wohl bekannt, bei denen
insbesondere das Licht im Inneren von dünnen Schichten geleitet werden
soll.
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Genauer
gesagt, wenn man ein transparentes oder halbtransparentes Material
mit einer gegebenen Länge
und ein Prisma gegeneinander drückt, bildet
sich zwischen den beiden am optischen Kopplungspunkt ein kleiner
Zwischenraum. Dieser Zwischenraum kann aus Luft, Flüssigkeit
oder Gas gebildet oder auch fest sein. Wenn ein insbesondere monochromatisches
Lichtstrahlenbündel,
das auf das Prisma trifft, am Kopplungspunkt fokalisiert wird, kann
es unter bestimmten Bedingungen geschehen, dass ein Teil des Lichts
aufgrund optischer Tunnelwirkung durch das Material hindurchgeht,
während der
Rest des Bündels
vollständig
reflektiert wird. Ein solches Verhalten, das am optischen Kopplungspunkt
stattfindet, wird „rauhe
Reflexion" genannt. Diese
spezielle Einkopplung von Lichtmoden wird von evaneszenten Wellen
hervorgerufen, die im Zwischenraum zwischen dem Prisma und dem Leitmaterial
erzeugt werden, wobei die Bedingungen für den Erfolg der Ausbreitung
in diesem Material unter anderen folgende sind: ein Brechungsindex
des Prismas, der höher
ist als derjenige des Materials, ein genau bestimmter Einfallswinkel
auf das Prisma, ein Lichtstrahlenbündel, das mit der gleichen
Polarisation wie die zu erregende Mode einfällt, eine Phasenanpassung sowie
ein Mindest-Zwischenraum aus Luft (oder anderem).
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Die
Untersuchung des vom Material ohne Modifizierung der Wellenlänge reflektierten
Lichts zeigt das Fehlen einer oder mehrerer geleiteter Moden, was
sich an einem oder mehreren schwarzen Streifen auf hellem Untergrund
zeigt. Üblicherweise werden
die schwarzen Streifen benutzt, um in der Technologie der Planwellenleiter
den Brechungsindex und die Dicke der dünnen Schichten zu berechnen.
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Eine
bekannte Verwendung dieses optischen Prinzips, beschrieben im Dokument
EP 0478137 , betrifft das
Gebiet der biologischen Analysen und speziell den Nachweis der Verbindung
zwischen Antigenen und Antikörpern
durch das Ausmaß der Änderung
des optischen Brechungsindex der analysierten Lösung.
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Jedoch
bleibt diese Verwendung weit entfernt vom Gebiet der Markierung
und der Identifizierung von Objekten und/oder Dokumenten, und bis heute
ist keine Anwendung der rauhen Reflexion auf diesem Gebiet bekannt.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, dass die schwarzen
Streifen ein mit der Natur und der Morphologie des Materials verbundenes
inhärentes
Kennzeichen, also eine „Signatur" sind. Ein derartiges
Material kann also als „Markierung" dienen, die es ermöglicht,
Objekte oder Dokumente zu authentisieren und/oder zu identifizieren.
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Demnach
betrifft die Erfindung im wesentlichen ein System nach Anspruch
1.
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Die
Wahl solcher Markierungen, die mit einer geeigneten Lesevorrichtung
verwendet werden, bietet große
Vorteile:
Im Prinzip ist die Markierung passiv, das heißt, sie
besitzt keine besonderen physikalischen Eigenschaften, die erregt
und dann detektiert werden können, Eigenschaften,
die sich darüber
hinaus mit der Zeit verändern
könnten.
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Für die Herstellung
solcher Markierungen ist es hier nicht erforderlich, aktive, im
allgemeinen toxische Moleküle
zu verwenden, wodurch ihre Verwendung ohne Gefahr für die Öffentlichkeit
erfolgen kann. Diese Markierungen können aus Materialien bestehen,
die für
ihre Eigenschaften bezüglich
der Ausbreitung des Lichts bekannt oder auch nicht bekannt sind,
und vorzugsweise aus allen Materialien bestehen, die als Wellenleiter
eingesetzt werden. Diese Materialien können organisch, anorganisch oder
hybrid sein.
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Die
Markierung kann eine Fläche
in der Größenordnung
von einigen Quadratmillimetern und eine Dicke von einigen Zehn Nanometern
als Minimum haben, wobei diese geringen Abmessungen (sowohl in der
Fläche
als auch in der Dicke) sie besonders unauffällig machen.
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Über diese
allgemeinen Kennzeichen hinaus kann die Markierung in diversen vorteilhaften
Ausführungen
gestaltet werden.
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Die
Markierung kann kontinuierlich und gleichförmig sein, zumindest über einen
Teil ihrer Ausdehnung. Sie kann auch mindestens eine lokale Diskontinuität aufweisen,
wie beispielsweise eine Kanal-Struktur.
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Die
Markierung kann im Sichtbaren transparent sein, so dass sie den
von dieser Markierung bedeckten Träger nicht verdeckt. So werden
die auf den Träger
gedruckten Schriftzeichen, oder Zeichnungen oder andere Motive dieses
Trägers,
nicht verdeckt und bleiben durch die Markierung hindurch lesbar, die
durch dieses Mittel auch sehr unauffällig wird.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist die Markierung mit einer Schicht bedeckt, die dem Schutz und/oder
als Target dient und vor dem Lesen abgezogen werden kann, was eine
lösliche
Schicht, eine kunststoffüberzogene
Schicht oder jede andere Art von Schutzschicht sein kann.
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Die
Markierung kann ein Material wie etwa Farbstoff oder Leuchtstoff
oder eine andere Substanz enthalten, die deren Aussehen verändern kann, und/oder
bei der Detektion mitwirken kann; dieses Mittel erlaubt die Ortung
der Markierung, aber auch die Ablenkung eventueller Fälscher von
der wirklich zu analysierenden Eigenschaft.
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Die
Markierung ist, was die optischen Eigenschaften des Materials dieser
Markierung, und ganz speziell den Brechungsindex angeht, lokal in
reversibler oder irreversibler Weise auch veränderbar, insbesondere auf chemischem,
physikalischem oder mechanischem Weg.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird hier die Markierung in Form einer oder mehrerer Schichten hergestellt,
insbesondere in Form einer dünnen Schicht,
die auf dem zu markierenden Objekt oder Dokument angebracht oder
befestigt wird. Die Markierung weist so die Form eines transparenten
oder nicht-transparenten Chips auf, mit einer Fläche in der Größenordnung
von einigen Quadratmillimetern und einer Dicke von einigen Zehn
Nanometern als Minimalwert (wie bereits weiter oben beschrieben).
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Vor
dem Aufbringen kann das Markierungsmaterial in flüssiger Form
vorliegen, was beispielsweise dessen Aufbringen durch Zerstäubung ermöglicht,
oder durch eine „Tintenstrahl"-Technik, oder durch
jede andere Technik zum Aufbringen von Folien oder dünnen Schichten.
Die so durchgeführte
Beschichtung kann einer thermischen oder anderen Behandlung unterzogen
werden, um ihr Eigenschaften guter mechanischer Beständigkeit
und struktureller Art zu verleihen, wie etwa beispielsweise zeitliche Stabilität und Härte und
Widerstand gegen Abrieb.
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Da
die in der aufgebrachten Schicht enthaltene Information vom Träger oder
Substrat unabhängig ist,
ist es denkbar, die Markierung auf allen möglichen Typen von Trägern oder
Substraten aufzubringen, wie etwa Papiere, Metalle, Kunststoffe,
Halbleiter, oder funktionalisierten Substraten wie etwa integrierten
Schaltkreisen, was ein sehr breites Anwendungsfeld für dieses
System zur Markierung und optischen Identifizierung gemäß der Erfindung
bietet.
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Das
Aufbringen kann direkt auf dem Substrat erfolgen oder auch getrennt,
dann durch Kleben auf dem Substrat. Eine andere Art des Vorgehens
besteht darin, die Markierung in Form einer selbsthaftenden Folie
zu realisieren.
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Bei
einem speziellen Ausführungsbeispiel wird
die Markierung auf einer Vorbehandlungs-Unterschicht aufgebracht,
insbesondere einem optischen Substrat, dessen Brechungsindex allgemein
niedriger ist als derjenige des Materials, das die Markierung bildet.
Diese Unterschicht, oder das optische Substrat, das vor dem Auflegen
jener Schicht aufgebracht wird, die tatsächlich die Information enthält, kann
insbesondere in dem Fall interessant sein, wo der Träger für die benutzte
Wellenlänge
nicht transparent ist.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
wird die Markierung durch lagenweise Anordnung von aufeinanderfolgenden
Schichten gebildet. Eine solche lagenweise Anordnung ermöglicht es,
Zugang zu einer höheren
Zahl von sich ausbreitender Moden, und damit schwarzen Streifen,
zu erhalten, wodurch eine größere Vielfalt
von Kombinationen, also von Markierungen, zur Verfügung steht.
In diesem Fall kann die Markierung anfangs aus mehreren Schichten
bestehen, aber es ist auch möglich,
auf eine bereits vorhandene Markierung eine Schicht oder mehrere
Schichten hinzuzufügen,
um sie gegebenenfalls zu modifizieren. Diese letztere Möglichkeit
ist besonders interessant im Hinblick auf die Rückverfolgbarkeit, als Zeugnis
des Durchgangs eines Objekts oder Produkts durch eine Produktionskette,
oder des Verkaufs des Objekts, oder um irgendeine Etappe eines Verfahrens
zu markieren.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Markierung massiv, das heißt, sie hat eine Dicke, die
typischerweise zwischen einigen Dutzend und einigen Hundert Mikrometern
liegt, ohne dass aber eine Obergrenze für die Dicke zwingend ist. Das
ist insbesondere der Fall bei einer Markierung, die ganz oder teilweise
vom Objekt oder dem Dokument selbst gebildet wird, wenn dieses Objekt
oder dieses Dokument insgesamt oder teilweise aus einem Material
besteht, dessen spezifische Eigenschaften die Ausbreitung von Licht
erlauben. In diesem Fall zeigt die Projektion des reflektierten Lichts
im Detektor eine helle Zone sowie eine dunkle Zone, die der Grenzfrequenz
entspricht, das heißt, dem
Kontinuum der vom Material geführten
Moden. Die Winkel-Lage der Grenze zwischen den zwei Zonen ist charakteristisch
für den
Brechungsindex des Materials, aber auch für die Lesevorrichtung (Prisma, benutzte
Wellenlänge
der Welle, Position des Detektors). Um eventuelle Fälscher zu
täuschen,
kann eine nicht leitende farbige Schicht auf dem Material des Objekts
oder des Dokuments aufgebracht werden.
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Bei
einem Anwendungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Markierung auf einer großen
Anzahl von Objekten oder Dokumenten identisch reproduzierbar ist.
In anderen Worten, Reihen von identischen Markierungen sind auf
den Objekten und/oder Dokumenten angebracht, was die Durchführung einer
Massenmarkierung auf ein und derselben Reihe von Objekten und/oder
Dokumenten ermöglicht.
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Bei
einem anderen Anwendungsbeispiel der Erfindung ist jede Markierung
einzigartig und einem Objekt oder einem Dokument zugeordnet, das
sie damit kennzeichnet. In diesem Fall ist es möglich, eine Datenbank anzulegen,
in der die Charakteristika aller einzigartigen Markierungen aufbewahrt
werden; die Identifizierung oder Authentisie rung des Objekts oder des
Dokuments erfolgt durch Vergleich zwischen dem, was der Detektor
liest, und den im Speicher enthaltenen Daten.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung betrifft die Vorrichtung zum Lesen
der Markierung. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst diese
Lesevorrichtung in Kombination folgendes:
- – mindestens
eine Lichtquelle, die ein Bündel
polarisierter oder nichtpolarisierter Lichtstrahlen abgeben kann,
- – ein
Prisma mit einem höheren
Brechungsindex als demjenigen der Markierung, das an einem gegebenen
Punkt mit der Markierung optisch gekoppelt wird,
- – optische
Mittel, um das Lichtstrahlenbündel
am optischen Kopplungspunkt auf das Prisma auszurichten und/oder
hinzuleiten,
- – einen
Detektor, der so angeordnet ist, dass er das nach der Kopplung mit
der Markierung reflektierte Licht empfangen kann.
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Die
oder jede Lichtquelle kann eine monochromatische Quelle sein, wie
etwa Laser oder Laserdiode, die das monochromatische oder quasi-monochromatische
Lichtstrahlenbündel
mit einer gewählten
Wellenlänge
direkt liefert, wie etwa eine Elektrolumineszenzdiode. Die oder
jede Lichtquelle kann auch eine polychromatische Quelle sein, eventuell
gekoppelt mit einem oder mehreren optischen Filtern mit geeignetem
Durchlassbereich.
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Das
einfallende Lichtstrahlenbündel
muss auf den optischen Kopplungspunkt ausgerichtet werden, damit
die geleiteten Moden durch die Markierung durchlaufen können. Zu
diesem Zweck können die
optischen Mittel Linsen umfassen, darunter mindestens eine dem Prisma
vorgeschaltete Sammellinse und eventuell ein System von Spiegeln.
Die dem Prisma vorgeschaltete Sammellinse ermöglicht es, mehrere Einfallswinkel
gleichzeitig zu haben, also mehrere sich ausbreitende Moden gleichzeitig,
das heißt,
mehrere schwarze Streifen auf dem Detektor.
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Im
einfachsten Fall umfasst das System eine einzige monochromatische
Lichtquelle, aber es kann auch für
mehrere monochromatische Lichtquellen konzipiert sein, die in der
gleichen Lesevorrichtung und mit dem gleichen Detektor simultan
funktionieren, wodurch es möglich
ist, auf diesem Detektor eine größere Zahl
schwarzer Streifen zu bilden, also eine größere Zahl möglicher Codierungen. Im gleichen Zusammenhang
kann ein und dieselbe monochromatische Lichtquelle durch einfache
Betätigung
eines Polarisators im Modus TE oder TM polarisiert werden, was die
Möglichkeit
bietet, die in der Markierung enthaltenen Informationen zu verdoppeln.
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Die
Detektion des von der Markierung abgegebenen Signals kann einfach
sein, das heißt
rein visuell (auf einem Bildschirm). Diese Detektion kann auch auf
elektronische Vorrichtungen zur Erfassung, Verarbeitung und Speicherung
des empfangenen Signals zurückgreifen,
an die der Detektor angeschlossen ist. In diesem letzteren Fall
sind die Detektionsvorrichtungen, die eingesetzt werden können, zum Beispiel
die bekannten Vorrichtungen zum Lesen von Streifencodes oder Photodetektoren
oder auch eine CCD-Kamera.
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Bei
einer vereinfachten Version wird das Lesen durch Analyse der empfangenen
Lichtintensität durchgeführt. Jeder
Rückgang
der Intensität
wird als Erfolg gedeutet, das heißt, dass das Objekt oder Dokument
durch Erkennung seiner Markierung korrekt identifiziert oder authentisiert
ist, und das System gibt in diesem Fall eine Erfolgsmeldung ab.
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Bei
einer komplexeren Version können
die elektronischen Vorrichtungen, ausgehend von dem nach Kontakt
mit der Markierung reflektierten Licht, einen oder mehrere der folgenden
Parameter analysieren: Brechungsindex der Markierung, Dicke der Markierung,
Anzahl und/oder Abstand und/oder Positionen und/oder Breite der
schwarzen oder weißen Streifen
auf dem Detektor, Position der Grenzfrequenz, vom Detektor empfangene
mittlere Lichtintensität,
mittlerer Brechungsindex und/oder mittlere Dicke im Fall einer mehrschichtigen
Markierung, zusätzliche
Streifen im Fall des Vorhandenseins von Leuchtstoffen in der Markierung.
Im Fall eines polarisierten Lichtstrahlenbündels sind diese elektronischen
Vorrichtungen auch vorgesehen, um jede Lichtmode bezüglich ihrer
Polarisation zu analysieren.
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Im übrigen können die
Beschaffenheit der Lichtquelle und/oder die Beschaffenheit und/oder
die geometrische Form des Prismas und/oder andere Kennzeichen der
Lesevorrichtung als Sicherungsparameter des Systems verwendet werden.
Anders ausge drückt,
eine Markierung kann nur gelesen werden, und folglich als gültig angesehen
werden, von einer Vorrichtung zum Lesen mit genauen technischen
Kennzeichen, was für
das System, das Gegenstand der Erfindung ist, einen zusätzlichen
Sicherungsparameter darstellt.
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Bei
der Verwendung der Lesevorrichtung muss das Prisma im optischen
Kontakt mit der Markierung stehen, damit das Lesen möglich ist.
Dieses Erfordernis muss durch die praktischen Ausführungsbeispiele
der Lesevorrichtung erfüllt
werden.
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Bei
einem ersten praktischen Ausführungsbeispiel
ist die Vorrichtung zum Lesen der Markierung eine tragbare Vorrichtung,
die die Form einer Zange hat, bei der ein Schenkel das Prisma trägt und der
andere Schenkel gegenüber
dem Prisma ein Element umfasst, das die optische Kopplung zwischen der
zu analysierenden Markierung, die zwischen die zwei Schenkel der
Zange eingeführt
wird, und dem Prisma ermöglicht.
Auf diese Weise ist die zu analysierende Markierung zwischen den
Schenkeln der Zange eingeklemmt.
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Bei
einem anderen praktischen Ausführungsbeispiel
ist die Vorrichtung zum Lesen der Markierung eine tragbare Vorrichtung
länglicher
Form, bei der ein Ende mit dem Prisma ausgestattet ist und vorgesehen
ist, um an die zu analysierende Markierung angelegt zu werden. In
diesem Fall wird der optische Kontakt durch einfaches Andrücken hergestellt.
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Bei
einer anderen Art der konkreten Realisierung ist die Vorrichtung
zum Lesen der Markierung ein feststehendes oder halb-bewegliches
Gerät,
in das die zu analysierender Markierung eingeführt wird, wobei in diesem Gerät Mittel
für eine
automatische optische Kopplung zwischen dem Prisma und dieser Markierung
vorgesehen sein können.
Wenn das Objekt oder Dokument in das Gerät eingeführt ist, führt ein automatisches System
dieses so, dass seine Markierung zum Bereich des optischen Kopplungspunkts
gelangt, wo die Kopplung ebenfalls automatisiert sein kann, zum
Beispiel mittels einer pneumatischen Vorrichtung.
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Die
Erfindung wird jedenfalls besser verstanden werden mit Hilfe der
folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen,
die beispiel haft ein Ausführungsbeispiel
dieses optischen Identifizierungs- und Markierungs-Systems zeigen:
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1 zeigt
eine auf einem Träger
angebrachte Markierung und eine zugehörige tragbare Lesevorrichtung;
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2 zeigt
das auf dem Detektor der Lesevorrichtung erhaltene Bild.
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Mit
Bezug auf 1 wird eine dünne Folie 2 aus
für die
benutzte Wellenlänge
transparentem oder halb-transparentem Material mit dem Brechungsindex
nf, die hier die Markierung bildet, auf einem Träger 3 angebracht,
der dem markierten Objekt oder Dokument entspricht. Der Träger 3 mit
Brechungsindex ns, der niedriger ist als der Brechungsindex of der
Folie 2, dient als optisches Substrat. Das aus der Markierung 2 und
ihrem Träger 3 gebildete
Ensemble ist in diesem Fall vorgesehen, um manuell in optischen
Kontakt mit einem Prisma 4 gebracht zu werden, das zu einem
optischen Lesegerät
gehört,
das pauschal mit der Kennziffer 5 bezeichnet ist, wobei der
Brechungsindex np des Prismas 4 höher ist als der Brechungsindex
of der Folie 2. Es ergibt sich also die folgende Relation: np > nf > ns
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Die
dargestellte Lesevorrichtung 5 ist eine tragbare Vorrichtung,
die die Form einer Zange mit zwei gelenkig miteinander verbundenen
Schenkeln hat, nämlich
einen ersten „festen" Schenkel, der einen
Griff 6 bildet und eine Backe 7 hat, und einen zweiten „beweglichen" Schenkel, der einen
ergänzenden
Griff 8 bildet und eine weitere Backe 9 hat, die
gegenüber
der vorigen Backe 7 angeordnet ist.
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Die
Komponenten der Lesevorrichtung 5, die in dem „festen" Schenkel der Zange
untergebracht sind, umfassen eine Stromversorgung 10, die
die Unabhängigkeit
der Vorrichtung gewährleistet,
welche eine Lichtquelle 11 speist, die ein Bündel monochromatischen
Lichts mit definierter Wellenlänge,
Intensität
und Polarisation abgibt. Die Quelle 11 kann ein Laser,
eine Laserdiode oder eine Lampe mit Filter sein, die mit einem Polarisator 12 verbunden
sind.
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Da
das Prisma 4 in der Backe 7 des „festen" Schenkels gegenüber der
Backe 9 des „beweglichen" Schenkels der Zange
sitzt, wird das von der Lichtquelle 11 abgegebene Strahlenbündel zum
Prisma 4 hin durch ein optisches Ensemble geleitet, das nacheinander
einen ersten Spiegel 13, einen zweiten Spiegel 14,
eine divergierende Linse 15 und eine konvergierende Linse 16 umfasst.
Die divergierende Linse 15 dient zur Auffächerung
des Strahlenbündels.
Die konvergierende Linse 16, die direkt vor dem Prisma 4 sitzt,
wird so gewählt,
dass sie die Charakteristika eines großen Durchmessers und einer
kurzen Brennweite hat, wodurch mehrere Einfallswinkel möglich sind,
demnach die Einstrahlung mehrerer Lichtmoden gleichzeitig ins Innere
der Markierung 2. Das einfallende Lichtstrahlenbündel L,
das so auf das Prisma 4 geleitet wird, ist auf einen optischen
Kopplungspunkt P fokussiert.
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Die
Backe 9 des „beweglichen" Schenkels der Zange
trägt gegenüber der
ersten Backe 7, und genauer gegenüber dem Kopplungspunkt P, einen Kopplungsfinger 17,
der vorgesehen ist, um unter dem Träger 3 angelegt zu
werden, wenn die Markierung 2 zwischen die zwei Backen 7 und 9 eingeführt wird.
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Die
Lesevorrichtung 5 umfasst auch noch, nach dem Ende der
Backe 7 hin, einen Detektor 18 in Form eines Bildschirms,
der von außen
sichtbar ist – siehe
auch 2. Der Detektor 18 ist so angeordnet, dass
er von dem aus dem Prisma 4 austretenden reflektierten
Strahlenbündel
R erreicht wird.
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Um
die Lesevorrichtung 5 zu benutzen, wird das aus der Markierung 2 und
ihrem Träger 3 gebildete
Ensemble zwischen die zwei Backen 7 und 9 der
Zange gelegt, und durch manuelles Zusammendrücken der Griffe 6 und 8,
was den Kopplungsfinger 17 gegen den Träger 3 drückt, erhält man die
gewünschte
optische Kopplung zwischen dem Prisma 4 und der Markierung 2 mit
dem optimalen Luftzwischenraum am Berührungspunkt Prisma 4/Markierung 2.
Wenn die Lichtquelle 11 aktiviert ist, können die
Moden vom Prisma 4 aus zur Markierung 2 nach dem
Prinzip der rauhen Reflexion eingestrahlt werden. Der auf der Markierung 2 reflektierte
Teil verläßt das Prisma 4 und
geht zum Detektor 18. Das Fehlen einer charakteristischen
Mode im reflektierten Strahlenbündel
R verrät
sich auf dem Detektor 18 durch eine Kontraständerung,
wie etwa einem schwarzen Streifen 19 auf hellem Untergrund 20 (siehe 2) oder
umgekehrt. Diese Änderung,
die hinsichtlich der Breite, Intensität und anderer Merkmale analysiert werden
kann, die mit der Markierung 2 verbunden sind, bildet das
Erfolgssignal der Analyse der Markierung 2.
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Das
vorstehend beschriebene System ist insbesondere bestimmt für die Erkennung
von Objekten und Dokumenten sowie zu deren Authentisierung im Hinblick
auf deren Schutz vor Fälschung
und Nachahmung.
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Anzumerken
ist, dass die Spiegel, die bei dem gezeigten Beispiel notwendig
sind, um das Licht zu führen,
und zwar aufgrund der Gestaltung der Lesevorrichtung und des geringen
im Innern verfügbaren
Raums, im Fall eines Geräts,
bei dem die Lichtquelle mit den Linsen in Linie ausgerichtet werden kann,
wegfallen können.
Es wäre
auch möglich,
die Spiegel durch Lichtleitfasern zu ersetzen, um das Licht zur
konvergierenden Linse zu leiten, die vor dem Prisma liegt. Im gleichen
Zusammenhang kann der Detektor jeder geeignete Gerätetyp sein.
Die Lesevorrichtung kann auch an spezielle Objekte angepasst werden.