EP2964470B1 - Sicherheitsdokument mit mittels mikrowellen verifizierbarem sicherheitselement - Google Patents

Sicherheitsdokument mit mittels mikrowellen verifizierbarem sicherheitselement Download PDF

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EP2964470B1
EP2964470B1 EP14708249.9A EP14708249A EP2964470B1 EP 2964470 B1 EP2964470 B1 EP 2964470B1 EP 14708249 A EP14708249 A EP 14708249A EP 2964470 B1 EP2964470 B1 EP 2964470B1
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EP
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microwave radiation
document
conductive
microwave
wave
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Edward Springmann
Malte Pflughoefft
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Bundesdruckerei GmbH
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Bundesdruckerei GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/20—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof characterised by a particular use or purpose
    • B42D25/29—Securities; Bank notes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/36—Identification or security features, e.g. for preventing forgery comprising special materials
    • B42D25/378—Special inks
    • B42D25/391—Special inks absorbing or reflecting polarised light
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/10—Microwaves
    • B42D2033/46—

Definitions

  • the invention relates to a security document with a security element that can be verified using microwave radiation, a method for its production, a verification method and an apparatus for verifying such a security document.
  • a variety of different security documents are known in the art. These include, for example, identity cards, passports, driver's licenses, access cards, and the like, to name but a few. Common to these security documents is that they have at least one feature which makes unauthorized imitation, falsification and / or manufacture difficult or impossible. Such a feature is called a security feature. Such a security feature may also be used to verify the authenticity of a present security document.
  • a variety of security features can be optically tested, i. using light in the visible, ultraviolet or infrared wavelength range. Here, a reflection, backscatter or the like of irradiated light is evaluated.
  • a security element for security papers, value documents and the like with a substrate and a metallization arranged on the substrate are known.
  • the metallization comprises a first opaque metal layer and a second opaque metal layer arranged above the first metal layer, and the two metal layers have substantially the same color shade in the visible spectral range.
  • a security element for security papers, value documents, chip cards and the like with a machine-readable authenticity feature are known.
  • the authenticity feature includes at least one region having a periodic conductive surface element which exhibits resonance effects in a predetermined frequency range of incident electromagnetic radiation.
  • US-A-4 011 831 discloses an implementation method of a secure electronic carrier comprising a communication interface with an antenna, said antenna comprising at least one security thread, the security thread comprising an authentication means, the method comprising the steps of: associating the security thread directly to a conductor wire to a hybrid wire and forming the antenna on the carrier from the hybrid wire thus formed by attaching the hybrid wire to the carrier.
  • a device for the identification of a flat object made of an electrically non-conductive material by means of microwaves wherein the object is marked for identification by incorporation of electrically conductive threads.
  • the apparatus has at least two side-by-side microwave transmitting devices comprising detectors for waves which are reflected by the article as it passes by the device.
  • a novel security feature or security element for a security document which comprises a wave-like elongate conductive element which is integrated into a flat document body of a security document such that the wave-like deflections of the elongated element transversely a longitudinal extension of the elongate element and at the same time are oriented transversely to an upper side and a lower side of the document body.
  • the wave-like structure of the elongated element thus lies in a plane which is oriented transversely to the top and bottom of the security document.
  • Such a structure results, for example, on or in a document body which is fastened to a conductive elongate element by means of a prestrike seam.
  • Such an elongate structure which is at the same time formed wave-shaped transversely to the longitudinal extent, can be excited by means of suitable microwave radiation, which is linearly polarized and directed.
  • suitable microwave radiation which is linearly polarized and directed.
  • electrons are excited to vibrate in the conductive elongated element, so that the conductive wave-like elongated element itself emits microwave radiation again.
  • this is radiated not only in the spatial direction in which propagates the originally irradiated microwave radiation, but especially in spatial directions which orthogonal to the polarization direction are oriented, wherein the polarization direction of the exciting microwave radiation indicates the direction in space, parallel to which oscillates the electric field vector of the exciting microwave radiation.
  • a security document having such a wavy elongated conductive element can thus be verified by placing it in a test region into which linearly polarized directional microwave radiation is irradiated. With a microwave receiver, it is examined whether microwave radiation is emitted in the test region due to excitation of electron vibrations in the wave-shaped elongate conductive element. Depending on the detected microwave signal, a verification decision is then made.
  • An elongate element is an element which has a substantially greater length in an expansion direction than in each case locally in two orthogonally oriented directions.
  • the cross-sectional area transverse to the one extension direction of the elongate member is preferably constant.
  • the maximum dimensions in the cross-sectional area transverse to the one extension direction are preferably 2 orders of magnitude, more preferably 3 or 4 orders of magnitude smaller than the length along the one extension direction.
  • An elongated wave-shaped member is an elongate member formed in a plane and having an extension direction extending in the middle along a longitudinal direction of the elongated wave-shaped member, the elongated member being alternately deflected transversely to the longitudinal direction.
  • the elongate element thus shows a wave-like course in a plane. This plane in which the deflections are formed around the longitudinal extension direction of the elongated wave-like elongate member is referred to as a deflection plane or structure groove.
  • Structured conductive surfaces, in particular of light-diffracting elements, are not considered to be undulated elongated elements, even if formed in the form of a hologram filament, hologram strip or the like.
  • an attachment of an elongate member to a substrate layer is referred to, in which the elongated member first penetrates the substrate from top to bottom, with a portion along the bottom of the substrate layer parallel to a seam direction, the material layer of the Penetrated underside to the top and then guided with a section parallel to the seam direction along the top, and then again recurrently penetrate the substrate layer from top to bottom, to be guided along the bottom, to be guided from the bottom to the top and to be guided along the top.
  • the elongated element is attached to the substrate as a whole along the seam direction.
  • the stitching direction coincides with the longitudinal direction of elongated element.
  • Such a type of seam formation is known, for example, from the textile sector and is used there in order, for example, to join two substrate layers, which lie flat against each other, in the area of a planar overlap.
  • the substrate penetrating portions of the elongate member are also referred to as penetration portions.
  • the stitch length refers to the distance between two adjacent penetration points of the substrate at which the elongate element penetrates the substrate in the same direction, for example from the top to the bottom, following the elongated element of its longitudinal extension.
  • the terms top stitch length and undercut length are defined here, wherein the top stitch length indicates a distance between the penetration points between which the elongated element is guided on the upper side of the substrate layer.
  • the undercut length is that section of a stitch in which the elongated element is guided below the substrate. In the event that the elongated element is guided in each case perpendicular to a substrate plane through the substrate, the stitch length results from a sum of the top stitch length and the undercut length. In other cases, the sum of the top and bottom stitch length may differ from the total stitch length.
  • a wavy elongate member is created whose deflection plane or structural plane is formed transversely to the substrate layer in which the pre-stitched seam is formed.
  • a profile curve of the elongate element in the deflection plane or structure plane has the shape of a rectangular curve or a sinusoidal curve.
  • Trajectories that have mutually oriented penetration sections (ie sections perpendicular to the longitudinal extension direction) that are connected to one another by arcs or circular sections or sections angled away from the penetration sections are alternately connected above and below the material layer penetrated by the penetration sections.
  • the pairwise adjacent penetration portions are preferably oriented parallel to each other, but need not necessarily be oriented parallel to each other.
  • an elongate element is described as wave-like, its curve consists exclusively of round sections, for example sinusoidal sections. Rather, even angular trajectories, which consist of rectangular or obtuse-angled or even acute-angle clashing straight or curved sections, considered wave-shaped, if these courses have at least one coarse structure with alternating deflections transverse to a direction of elongation about this longitudinal direction.
  • microwave radiation electromagnetic dipole radiation whose frequency is in the range of 3 GHz to about 400 GHz.
  • the corresponding wavelengths in vacuum are 10 cm to 0.75 mm.
  • microwave radiation with frequencies ranging from 40 GHz to 400 GHz.
  • microwave radiation As directed microwave radiation microwave radiation is understood, which propagates around a preferred direction in a limited solid angle range.
  • the preferred direction is referred to as propagation direction.
  • the propagation direction of the microwave radiation indicates the direction of irradiation.
  • a preferred embodiment of a method for producing a security document comprises the steps of providing at least one extensively extended substrate layer, forming a pre-stitched seam with an at least partially conductive elongated element, such that a plurality of sections of the elongate element penetrating the substrate layer transversely to their areal extent are conductive. In this way, a simple security feature is formed, which enables verification via irradiation and detection of scattered microwave radiation.
  • the at least one planarized substrate layer has at least one material thickness of 100 ⁇ m.
  • deflections of the elongated element in the pattern plane have amplitudes of 200 ⁇ m to 3.2 mm.
  • the sections formed perpendicular to the direction of elongation have lengths of between 100 ⁇ m and 3.2 mm. More preferably, vertical sections with section lengths of 200 ⁇ m to 700 ⁇ m are produced and correspondingly security documents with such sections are formed.
  • a corresponding security document has a surface-shaped document body which has an upper side and an opposite lower side and on which or in which an at least partially conductive wave-like elongated element is arranged, wherein the elongate element has wave-like deflections which are transverse to a longitudinal extension direction of the elongated Elements and are oriented transversely to the areal extent of the document body.
  • the difficulty for a counterfeiter of such a document is that a wave-like conductive structure, such as may be produced by forming a prestrike seam with a conductive element, is formed in the security document, which is not disposed in a plane parallel to the surface Upper or underside of a flat trained document body is oriented. As a result, a fake effort is significantly increased.
  • a novel method for verifying a security document comprising the steps of: arranging a security document A security document in a test region, emitting directional, linearly polarized microwave radiation along a first direction into the test region and detecting microwave radiation exiting the test region and evaluating the detected microwave radiation and deriving a verification decision. Based on the microwave radiation emerging from the test region, which depends on the presence of an elongate wave-like shaped conductive element in the document body, the verification decision is derived.
  • the irradiation of the directed microwave radiation preferably takes place in such a way that the irradiation direction takes place parallel to the longitudinal direction of extension of the elongate element. If the alignment is not known in a security document to be verified, the irradiation takes place parallel to an expected extension direction of the elongate element.
  • the irradiation of the directed microwave radiation thus takes place in a plane which is defined by a planar extension of the preferably card-shaped document body.
  • the security document is a lamination body composed of multiple layers or foils, for example in a high-pressure, high-pressure lamination process, then a center plane of the lamination body is a preferred plane defined by the areal extent of the document body and for irradiation the microwave radiation is particularly suitable. If, for example, two layers of material of the same layer thickness are laminated to one another, then the bonding surface of the two layers is at the same time also the central plane.
  • the microwave radiation emerging from the test region is detected along a second spatial direction, which is oriented transversely to the first direction and transversely to the oscillation direction of the electric field vector of the irradiated linearly polarized microwave radiation.
  • the second direction is oriented perpendicular to the direction of oscillation of the electric field vector of the irradiated linearly polarized microwave radiation.
  • the irradiated microwave radiation upon selection of a suitable microwave frequency, is capable of vibrating charge carriers in the wave-shaped elongated conductive element, which in turn causes electromagnetic radiation radiate. This radiated radiation, or possibly an attenuation of the microwave radiation along the original first direction caused by the radiation, can be detected as a feature indicating the presence of such a wavy elongated conductive element.
  • a thread having at least one metal wire or a metallic wire is preferably used as the elongated element.
  • the seam is made with a thread having at least one metal wire or a metallic wire as an elongated element.
  • metals or metallic alloys which have an electrical conductivity.
  • Particularly suitable here are copper or copper alloys and wires made of precious metals such as silver, gold or platinum.
  • copper has both mechanical and electrical properties which are advantageous for processing in forming the seam.
  • iron or blasting alloys can likewise be used.
  • electrically conductive polymers for example polyaniline, or polymers filled with electrically conductive materials, for example metal particles, carbon black or carbon nanotubes, may also be used.
  • the seam is executed in a preferred embodiment with a constant stitch length.
  • similarly formed conductive sections are formed in periodic sections in which electrons can be excited to vibrate when microwave radiation is irradiated. If the wavelength of the irradiated microwave radiation is adapted to the stitch length and thus the formed wave structure of the elongated conductive element, it can be achieved that the electromagnetic waves radiated from the individual periodically repeating sections superimpose each other constructively, so that an amplified one of the elongated wave-shaped formed conductive element generated microwave signal is generated.
  • a wavelength in a document body is dependent on the dielectric constant of the substrate material.
  • Embodiments in which the substrate layer provided with the seam is combined with further substrate layers to form a document body are particularly preferred.
  • the elongated wavy conductive element formed by the seam can be integrated into the security document or its document body.
  • the substrate layer provided with the seam is arranged between two further planarly extended substrate layers and joined together with them.
  • the substrate layer and the further substrate layers are in preferred embodiments made of a thermoplastic material, such as polycarbonate, PVC or similar materials known in the art, which enable lamination in a high pressure, high temperature process.
  • a thermoplastic material such as polycarbonate, PVC or similar materials known in the art, which enable lamination in a high pressure, high temperature process.
  • a monolithically formed document body can be produced in which the original layer boundaries coincide with the boundaries of the originally used and assembled substrate layers coincide, are no longer recognized in the finished document body due to the plastic structure.
  • the material layers in the document body formed are still distinguishable, provided that the individual layers of material produced on the basis of the same plastic material originally have different additions in the form of pigments or the like.
  • Individualization of a security document can be achieved by varying the formation of the seam or the resulting wave-shaped elongate conductive element.
  • a modification can be made by varying the stitch length.
  • this is carried out so that the individual stitches of the seam have an identical length and result in a periodic wave-like elongate conductive element.
  • a variation of the period length thus gives a first possibility of variation.
  • a period length is for example in the range of 1 mm to 5 cm.
  • an amplitude of the wave-like deflections can be varied. This can be brought about in particular by varying a layer thickness of the substrate layer which is penetrated by the seam or the wave-shaped element. Likewise, it is possible to penetrate not only one substrate layer, but several substrate layers.
  • a seam can be made on substrate layers which have not yet been joined together or on substrate layers which have already been joined to one another, for example in a lamination process.
  • the conductive element may be or may be passed between the penetration points or points differently densely at the top and / or bottom of the substrate layer or substrate layers. This also leads to the variation of the amplitude of the deflections.
  • Another modification possibility is to change a position at which the seam is executed.
  • the orientation can be changed relative to the orientation of the entire document. This applies, on the one hand, to a seaming direction, ie a longitudinal direction of extension of the elongate element, as well as a plane in which the wave-like deflections occur. If the substrate layer is not penetrated perpendicularly, then a plane in which wave-like deflections of the manufactured wave-like elongate conductive element lie relative to a plane in which the planarized substrate layer extends can be varied at least in a certain range. Thus, the plane in which the wavelike deflections lie need not necessarily be oriented orthogonal to the plane in which the substrate layer extends in a planar manner.
  • the interaction with the irradiated microwave radiation in the test region can be influenced.
  • the microwave radiation radiated from the inspection region is unique to the orientation and formation of the elongated wave-like conductive element in the security document relative to the directional one linearly polarized microwave radiation dependent.
  • a different insertion position and / or orientation thus results in a different arrangement and / or orientation of the security document in the test region being required to achieve the same interaction with the microwave radiation.
  • the orientation and / or position that a security document must assume, for example, in the test region in order to obtain a maximum signal strength of the microwave radiation radiated in the test region can be used to derive a verification decision. Accordingly, by deriving the verification decision, an orientation of the security document relative to the microwave radiation radiated into the test region and a positioning of the security document relative to the microwave radiation radiated into the test region can be included in a verification decision.
  • elongated conductive member other parameters of the elongated conductive member such as a cross-sectional area, a cross-sectional profile shape (circular, oval, rectangular, triangular, etc.), a specific conductivity, and also its length influence a behavior of the entire wave-like elongated conductive member with microwave radiation.
  • An embodiment of a verification method therefore provides that a frequency of the irradiated microwave radiation is varied and the microwave radiation radiated from the test region as a function of the irradiated one Microwave frequency is detected.
  • the received signal strength varies depending on the frequency of the irradiated microwave radiation.
  • the frequency of the microwave radiation also changes the wavelength of the irradiated microwave radiation.
  • a particularly good excitation of the charge carriers in the wave-shaped elongated conductive element takes place, so that at this frequency a particularly strong radiation of microwave radiation is produced by the elongate conductive wave-shaped element in the security document body.
  • the maximum vibration excitation occurs when a polarization direction, ie, the direction indicating the vibration direction of the electric field vector, coincides with the direction along which the deflections of the wave-shaped elongate conductive element are oriented.
  • a polarization direction ie, the direction indicating the vibration direction of the electric field vector
  • maximum vibration excitation is appropriate Microwave frequency or wavelength of the microwave radiation to be expected. This is maximum along a direction which is oriented perpendicular to the polarization direction.
  • a period length or a stitch length for forming the seam is preferably in the range of 1 mm to 5 cm.
  • a conductive wave-like structure which is parallel to the top and / or Bottom of the document body is oriented.
  • a wave-like conductive structure can be arranged on the substrate layer on which the seam is formed, or a further substrate layer which is connected to this one substrate layer to the document body.
  • a mask may be used to pattern such a conductive structure.
  • this structure basically has a different orientation, in particular with respect to the plane in which the wave-like deflections are formed, an interaction with linearly polarized microwave radiation is fundamentally different given fixed orientation of the document relative to the directed polarized microwave radiation. Therefore, there are two different orientations of the security document in the test region and possibly also different wavelengths or frequencies of the microwave radiation, in which an excitation of charge carriers of the respective conductive structure can be effectively effected and on this a radiation of microwave radiation from the test region is effected.
  • the wavelike structures may have different periodicities, amplitudes, etc.
  • the detectable microwave radiation occurs at different wavelengths and possibly with different maximum signal strength. All of these different metrologically detectable features can be used to perform verification of the security document. For example, a ratio of the frequencies at which a maximum signal strength for the different orientations can be detected can be used as a feature for encoding information and / or individualization.
  • a suitable device for verifying a security document with a sheet-like document body on or in which a conductive wave-like elongated element is arranged, the wave-like deflection being oriented transversely to a longitudinal extension direction of the elongated element and transversely to the planar extension of the document body comprises a microwave transmitter for radiating linearly polarized microwave radiation along a first spatial direction into a test region configured to receive a security document, a microwave receiver configured to receive microwave radiation emitted from the test region, control means for effecting microwave radiation of the microwave transmitter and at the same time to detect a received signal of the microwave receiver, and an evaluation device for generating a Verificationssignals, which is derived from the received signal.
  • Further developments of the device may comprise further microwave receivers and / or further microwave transmitters, which are oriented under other spatial directions with respect to the first spatial direction, in order to simultaneously investigate and evaluate an interaction with microwave radiation for different wavy conductive elongated structures.
  • the document is placed in the test region such that the first spatial direction is oriented parallel to a surface of the security element and the document is further oriented so that a longitudinal extension direction of the elongate wavy conductive element is parallel to the direction of irradiation of the polarized Microwave radiation is oriented.
  • the document unless the orientation of the elongated wave-like element is known, is oriented as would require an expected or assumed orientation of the elongated wave-like element.
  • the polarization direction of the irradiated microwave radiation is preferably oriented perpendicular to the surface of the security document.
  • the elongated undulating member is preferably positioned in the security document so that the undulating deflections lie in a plane which is oriented perpendicular to the surface of the security document.
  • a maximum signal strength perpendicular to the irradiation direction and parallel to the surface of the security document body is to be expected.
  • the expected microwave radiation which is virtually scattered at the elongated wave-like conductive element, also linearly polarized, wherein a vibration direction of the electric field is oriented parallel to the oscillation direction of the electric field of the irradiated microwave radiation.
  • the derivation of the verification decision includes an orientation of the security document relative to the emitted microwave radiation and / or positioning of the security document relative to the emitted microwave radiation and / or a frequency of the microwave radiation in which a maximum signal strength of the microwave radiation emitted from the test region is received included.
  • An embodiment therefore provides that an orientation and / or position of the document in the test region is varied with respect to the first direction and / or the polarization direction, and an orientation in the space and / or position of the security document is included in the derivation of the verification decision.
  • a security document is verified as genuine if a predetermined or a maximum received signal strength is detected at a predetermined orientation and / or positioning of the security document in the test region.
  • a resonant frequency is determined for two different orientations and / or positions of the security document relative to the irradiated microwave radiation in the transverse, preferably perpendicular, to the respective irradiation direction and transverse, preferably perpendicular, to the polarization direction a maximum Signal strength are detected and the verification decision is derived depending on the two determined resonant frequencies.
  • the device for verification may therefore provide in one embodiment that the microwave transmitter and the microwave receiver are oriented such that a radiation direction coincides with the first spatial direction and the microwave receiver has an excellent reception direction, which is the direction under which an incident standard signal has a maximum received signal strength is generated, and the excellent receiving direction is oriented orthogonal to the emission direction, and a first polarization direction is oriented perpendicular to the plane spanned by the emission direction and the reception direction.
  • a second microwave receiver with a further excellent receiving direction so is arranged such that the second receiving direction is oriented perpendicular to the emission direction and perpendicular to the excellent receiving direction of a microwave receiver, wherein the microwave transmitter is adapted to selectively use linearly polarized microwave radiation, which is polarized either along the first polarization direction or perpendicular here.
  • Fig. 1 schematically a section of a security document 1 is shown.
  • the security document comprises a document body 3, which may for example be composed of several substrate layers.
  • the various substrate layers may be assembled into a monolithic document body in a lamination process.
  • the various substrate layers can all be made on a plastic basis.
  • individual substrate layers, which form individual material layers not shown here in the document body can also consist of other materials, for example cellulose or the like.
  • the security document 1 has a security element 5, which can be verified via an interaction with microwave radiation. This is preferably arranged in the interior of the document body 3.
  • the document body 3 has an upper side 11 and an opposite lower side 13, which are both preferably oriented parallel to one another and extended in a planar manner.
  • a coordinate system 21 is shown which has an X-axis 23, a Y-axis 25 perpendicular thereto and a Z-axis 27 perpendicular to the plane spanned by the X-axis 23 and the Y-axis 25 ,
  • the coordinate system 21 is oriented with respect to the security document 1 so that a planar extension of the document body 3 is oriented parallel to the X-Y plane.
  • the top 11 and the bottom 13 are oriented parallel to the X-Y plane.
  • An extension or document body thickness 7 is generally smaller than edge lengths of the upper side 11 or the lower side 13.
  • a security element 5 that can be verified via microwave interaction is embodied in the security document 1.
  • This has a wave-shaped elongated conductive element 31.
  • This may be, for example, a conductive thread or a conductive wire.
  • a conductive thread may comprise different fibers, one of which is, for example, a conductive wire.
  • conductive wires are in particular metallic wires, which may consist of an elemental metal or an alloy in question.
  • a steel wire or a copper wire is suitable.
  • the elongated wave-like conductive element 31 extends along a longitudinal extension direction 35, which in the illustrated embodiment runs with its longitudinal extension direction 35 parallel to the X-axis 23 of the coordinate system 21. Transverse to the longitudinal extension direction 35, the elongated wave-like conductive element 31 has deflections 33, which cause the wave-like structure of the element.
  • the elongated wave-like conductive element 31 is thus formed in a deflection or structural plane 34, which transversely, preferably orthogonal, oriented to the top 11 and bottom 13 of the surface extended document body 3.
  • a microwave radiation 51 of a suitable wavelength or frequency which is polarized in the XZ plane and irradiated along the X direction
  • charge carriers are excited to oscillate in the elongate wave-like conductive element 31.
  • the irradiated microwave radiation 51 is polarized in the illustrated case so that an electric field vector oscillates in a plane of polarization 53 which coincides with the XZ plane.
  • the irradiation takes place along a first spatial direction 55, which coincides with the X direction of the coordinate system.
  • a polarization plane 53 coincides with the deflection plane or structural plane 34 of the elongate wave-like conductive element 31 or is oriented parallel thereto.
  • microwave radiation 71 emitted from the conductive wave-like element 31 is also referred to as scattered microwave radiation.
  • the security document shown has, in addition to the detectable by microwave radiation security element 5 on another microwave radiation detectable security element 9, which consists of a further conductive wave-like structure 41, which is formed in a plane which is oriented parallel to the planar extension of the document body, ie parallel to the top and / or bottom.
  • this further wave-like conductive structure 41 is formed by a printed conductive substance.
  • conductive printable formulations which may be, for example, indium tin oxide (IT), which is even transparent, or metal-containing pastes or printing preparations.
  • the further elongated wave-like structure 41 is formed in a structural plane 44 which is parallel to the upper side 11 and transversely, preferably perpendicular, to the structural plane 34 of the elongated wave-like element 31.
  • a further longitudinal extension direction 45 of the further wave-like conductive structure is oriented parallel to the longitudinal extension direction 35 of the elongate wave-like conductive element 31.
  • Via further microwave radiation 61 which is linearly polarized and whose polarization plane 63 is parallel to the structural plane 44 of the further conductive wave-like structure 41 is oriented, is capable of vibrating charge carriers in the further conductive wave-like structure 41 and causing radiation of the further scattered microwave radiation 81 through this further wave-like conductive structure 41.
  • the oscillation of the charge carriers takes place in the XY plane, so that maximum radiation takes place in the XZ plane, for example along the Z axis.
  • a period length 49 and / or an amplitude 47 of the further wave-like structure 41 By changing a period length 49 and / or an amplitude 47 of the further wave-like structure 41, a variation of the cross section of the conductive structure as well as its positioning and orientation in the document body, a variation of the generated microwave scattering with constant irradiation of the microwave radiation 51 or further microwave radiation 61 be achieved.
  • a period length 39 and an amplitude 37 of the deflections 33 of the wave-like elongated conductive element 31 By changing a period length 49 and / or an amplitude 47 of the further wave-like structure 41, a variation of the cross section of the conductive structure as well as its positioning and orientation in the document body, a variation of the generated microwave scattering with constant irradiation of the microwave radiation 51 or further microwave radiation 61 be achieved.
  • the result is a further orientation dependence of the document body 3 relative to the directed microwave radiation 51 or further microwave radiation 61.
  • One possibility for encoding is to form the structural plane 34 of the wave-like elongate conductive element 31 and the structural plane 44 of the other wave-like conductive structure 41 orthogonal to one another and to determine the frequency or wavelength corresponding to the microwave radiation 51 and the further microwave radiation 61 at which a maximum Microwave scattering orthogonal to the plane of polarization 53, 63 of each irradiated microwave radiation 51 and other microwave radiation 61 is observed.
  • the orientation of the document relative to the irradiated microwave radiation 51 also plays a role or the further microwave radiation 61 a crucial role.
  • the position of the security document 1 or document body 3 in a test region 100 into which the microwave radiation 51 or the further microwave radiation 61 is irradiated can be changed.
  • an irradiation direction of the microwave radiation 51 or further microwave radiation 61 can be changed.
  • the Einstrahlraum can be varied in the test region 100.
  • a microwave transmitter and a corresponding microwave receiver are each aligned with each other so that the microwave receiver optimally receives scattered microwave radiation emerging from the test region 100, which is oriented perpendicular to the polarization plane 53 of the microwave radiation 51 irradiated by the microwave transmitter.
  • Fig. 2a to 2c schematically is a preparation of a document body similar to that according to Fig. 1 shown.
  • a substrate layer 111 or, if appropriate, a plurality of substrate layers is provided.
  • a conductive thread 131 is attached in the form of a pre-stitched seam to the one substrate layer 111 or the plurality of substrate layers.
  • the thread 131 is guided along an upper side 121 of the substrate layer 111, then penetrates from the upper side 121 to the lower side 123, is guided along the underside 123 along the substrate layer 111 along a stitching direction 141 and then penetrates the substrate layer 111 again from the lower side 123 Top 121.
  • the thread 131 is then guided along the seaming direction 141 and then penetrates again from the top through the material layer 111 to the bottom 123 therethrough. This continues continuously. Preferably, a periodic structure is thereby formed.
  • the thread 131 is, for example, a metallic conductive wire or a thread formed of different fibers, of which at least one fiber is conductive, eg a metallic wire.
  • the stitch length 151 is a distance which lies between two penetration points 152, 153 of the material layer at which the elongated conductive element 31 or the thread 131 penetrates the material layer 111 in the same direction 159.
  • the portion along which the thread is guided on the underside 123 is referred to as undercut length 155.
  • the section along which the thread 131 is guided along the upper side 121 is called the upper stitch length 156.
  • upper stitch length 156 and lower stitch length 155 are of equal length for all stitches formed in the pre-stitched seam 150 thus formed.
  • a penetration perpendicular to the surface 121 of the material layer 111 is shown.
  • the penetration direction 159 it is also possible for the penetration direction 159 to have an angle with respect to a surface normal 129.
  • All "penetration directions" of all stitches lie in the plane 154, which is also referred to as the penetration plane 154, in which the longitudinal extension direction 141 is located.
  • This plane indicates the structural plane 34 of the formed wave-like elongated conductive element 31.
  • Fig. 4 schematically an embodiment of a seam 150 is shown, in which the penetration plane 154 and thus the structural plane 34 forms a deviating from the normal 129 angle to the top 121 of the substrate layer 111.
  • the further conductive wave-like structure 41 can be printed onto a further substrate layer 161, as in FIG Fig. 2b shown.
  • a further substrate layer 161 as in FIG Fig. 2b shown.
  • Other forms of application are possible, for example in the form of a transfer process, a vaporization for a mask or the like.
  • the substrate layer 121, optionally the further substrate layer 161 and additional substrate layers 162, 163 are stacked on top of one another and joined together to form a document body 3.
  • the substrate layer 111 and the optional further substrate layer 161 are arranged such that they are internal substrate layers. This ensures that neither the further conductive structure 41 nor the elongated wave-like conductive element 31 can be manipulated from the outside in the finished document body 3.
  • the further conductive structure 41 is also formed on an upper or lower side of the document body or the wave-like elongated conductive structure extends as far as an upper side and / or a lower side of the document body 3.
  • the further substrate layer 161 and the further wave-like conductive structure 41 are shown in dashed lines in order to indicate that these are optional.
  • Fig. 2c the finished laminated document body 3 is shown.
  • the further conductive structure in the interior of the document body 3 is again shown by dashed lines, to indicate that it is optional.
  • the device 200 comprises a microwave transmitter 201 which emits linearly polarized microwave radiation along a first spatial direction 35.
  • the microwave transmitter 201 is indicated by a dipole antenna structure whose orientation also indicates a polarization direction 211 of the microwave radiation 51.
  • the coordinate system 21 having an X-axis 23, a Y-axis 25 and a Z-axis 27 is oriented such that a first spatial direction 35 coincides with the X-axis and the polarization plane 53 of the microwave radiation coincide with the orientation of the transmitter 201 or the dipole-like antenna is oriented parallel to the XZ plane.
  • a document body 3 of a security document 1 is arranged, which comprises on the one hand a wave-like elongated conductive element 31 and at the same time another wave-like conductive structure 41. While the elongated wave-like conductive element 31 is patterned in a plane of articulation 34 formed parallel to the XZ plane, the further conductive wave-like structure 41 is wave-structured in a structural plane 44 which is parallel to the XY plane.
  • the device comprises a microwave receiver 221, which is indicated via a receiving antenna.
  • the microwave receiver 221 is oriented with respect to the microwave transmitter 201 so that it can optimally receive microwave radiation 71 from the inspection area 100 which is orthogonal to the first spatial direction, i. to the X-direction, is emitted and whose polarization plane is perpendicular to the plane of polarization 53 of the irradiated microwave radiation 51.
  • the polarization plane 73 of the scattered microwave radiation 71 is thus preferably oriented parallel to the Y-Z plane.
  • a control unit 231 controls the microwave emission and at the same time the detection of a received signal of the microwave receiver 221.
  • control device 231 includes an evaluation device 241, which evaluates the received signal of the microwave receiver 221 and derives therefrom a verification decision.
  • the control device 231 is designed such that it continuously changes a frequency of the emitted microwave radiation 51 and the evaluation device 241 is designed such that it determines the wavelength or frequency at which a maximum signal strength of the scattered microwave radiation 71 is detected.
  • it can be ascertained here whether an elongated wave-like conductive element 31 is present in the document body 3 under the predetermined orientation and at the same time whether it is designed in accordance with the specifications with regard to its wave-like structure. In a very simple verification method, it is only checked whether scattered microwave radiation can actually be detected for one of the frequencies.
  • the document can be oriented in different orientations in the test area.
  • a document holder 251 may be provided, which manually or via one or more Drives 271, 272 connected to the control device 241 can be driven in order to bring the document into different positions and orientations in the test area 100.
  • the microwave wave radiation 51 can now be used to excite the further wave-like conductive structure 41 for microwave dispersion. Since it has a different period length 49 than the elongated wave-like conductive element 31, a maximum scatter occurs at a different microwave wavelength or frequency of the irradiated radiation.
  • the microwave radiation can also be included in the verification decision, depending on the orientation of the document body 3 in the test area 100.
  • the orientation can be detected via measuring sensors 275-277 on the document holder 251, and the detected position or orientation information can also be evaluated by the evaluation device.
  • the microwave transmitter 201 is formed so that the polarization plane 53 of the linearly polarized microwave radiation 51 is pivotable.
  • the microwave receiver is also simultaneously pivoted with the test area 100, so that it always "looks" perpendicular to the plane of polarization 53 or 53 'of the irradiated microwave radiation 51, 51'.
  • apostrophe designated reference numerals apply to the "rotated state”.
  • another microwave receiver 321 may be disposed adjacent to the test area 100, wherein the microwave receiver 221 and the further microwave receiver 321 are preferably configured to optimally detect radiation from directions orthogonal to each other.
  • the irradiation direction 35, the direction 75, under which the first microwave receiver can optimally detect microwave radiation, and the direction 325, under which the second microwave receiver can detect scattered radiation are each oriented perpendicular to one another.
  • the verification process can be configured in a variety of ways to accommodate the individual different microwave scattering
  • a document can be verified as real or not real. Also, verification is possible in such a manner that the document is classified into one of various groups depending on a detected maximum frequency at which optimal dispersion occurs. Even such a classification is considered as verification here.
  • Fig. 5a to 5i are exemplary curves of wave-like elongated elements shown, which are formed by a Vorstichnaht by a substrate layer 111. The structural level can be seen in each case.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitselement, welches unter Verwendung von Mikrowellenstrahlung verifizierbar ist, ein Verfahren zu dessen Herstellung, ein Verifikationsverfahren sowie eine Vorrichtung zum Verifizieren eines solchen Sicherheitsdokuments.
  • Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von verschiedenen Sicherheitsdokumenten bekannt. Diese umfassen beispielsweise Personalausweise, Reisepässe, Führerscheine, Zugangskarten und Ähnliches, um nur einige aufzuzählen. Gemeinsam ist diesen Sicherheitsdokumenten, dass sie mindestens ein Merkmal aufweisen, welches eine unautorisierte Nachahmung, Verfälschung und/oder Herstellung erschwert oder möglichst unmöglich macht. Ein solches Merkmal wird als Sicherheitsmerkmal bezeichnet. Ein solches Sicherheitsmerkmal kann darüber hinaus verwendet werden, um die Echtheit eines vorliegenden Sicherheitsdokuments zu verifizieren. Eine Vielzahl von Sicherheitsmerkmalen kann optisch geprüft werden, d.h. unter Ausnutzung von Licht im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Wellenlängenbereich. Hierbei wird eine Reflexion, Rückstreuung oder Ähnliches von eingestrahltem Licht ausgewertet.
  • Aus der DE 10 2006 055 680 A1 sind ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit einem Substrat und einer auf dem Substrat angeordneten Metallisierung bekannt. Bei dem Sicherheitselement ist vorgesehen, dass die Metallisierung eine erste opake Metallschicht und eine über der ersten Metallschicht angeordnete zweite opake Metallschicht umfasst, und die beiden Metallschichten im sichtbaren Spektralbereich im Wesentlichen denselben Farbton aufweisen.
  • Aus der DE 10 2004 043 064 A1 sind ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente, Chipkarten und dergleichen mit einem maschinenlesbaren Echtheitsmerkmal bekannt. Das Echtheitsmerkmal enthält zumindest einen Bereich mit einem periodischen leitfähigen Flächenelement, welches in einem vorbestimmten Frequenzbereich einfallender elektromagnetischer Strahlung Resonanzeffekte zeigt.
  • Aus der DE 29 19 576 sind ein Faserverbund und ein Verfahren zur Herstellung eines Metallfasern enthaltenden Faserverbands, insbesondere für die Papierindustrie bekannt. Das Verfahren sieht vor, dass die Metallfasern mit einem wasserlöslichen Bindemittel derart behandelt werden, dass sich ein Agglomerat aus Fasern und Bindemittel bildet, in dem die Metallfasern vom Bindemittel umgeben sind,
    1. a) eine wässrige Dispersion dadurch gebildet wird, dass unter Umrühren das Agglomerat mit nichtmetallischen Fasern und Wasser vermischt wird, und
    2. b) die wässrige Dispersion bei der Herstellung des Faserverbands in Bahnform auf die nasse Bahn aufgebracht wird.
  • Aus der EP 1 923 822 A1 ist ein Realisierungsverfahren eines eine Kommunikationsschnittstelle mit einer Antenne umfassenden gesicherten elektronischen Trägers bekannt, wobei die genannte Antenne wenigstens einen Sicherheitsfaden umfasst, wobei der Sicherheitsfaden ein Authentifizierungsmittel umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Zuordnen des Sicherheitsfadens direkt zu einem Leiterdraht, um einen hybriden Draht zu bilden und Bilden der Antenne auf dem Träger ausgehend von dem auf diese Weise gebildeten hybriden Draht durch Befestigen des hybriden Drahtes auf dem Träger.
  • Aus der WO 98/12671 A1 ist bekannt, einen mit Osmium-187 dotierten Kunststoffstreifen auf Banknoten oder Dokumenten zu befestigen, und als Sicherheitsmerkmal einen Nachweis der Kernspinresonanz des Osmium-187 auszunutzen.
  • Aus der FR 2 531 248 A1 ist ein Gerät zur Identifizierung eines flächigen Gegenstands aus einem elektrisch nicht leitenden Material mit Hilfe von Mikrowellen bekannt, wobei der Gegenstand zur Identifizierung durch einen Einbau von elektrisch leitenden Fäden markiert ist. Das Gerät weist wenigstens zwei Mikrowellensendeeinrichtungen nebeneinander auf, die Detektoren für Wellen umfassen, die von dem Gegenstand bei dessen Vorbeilauf an der Einrichtung reflektiert werden.
  • Um es Fälschern möglichst schwer zu machen, Sicherheitsdokumente und deren Sicherheitsmerkmale nachzubilden, ist es ein Bestreben der Fachleute für Sicherheitsdokumente, eine Vielzahl möglichst verschiedener Sicherheitselemente in einem Sicherheitsdokument zu integrieren oder besonders schwer nachzubildende und möglichst einzigartige Sicherheitsmerkmale in ein Sicherheitsdokument zu integrieren.
  • Der Fachmann steht somit vor der technischen Aufgabe, neuartige zuverlässig zu verifizierende Sicherheitselemente in Sicherheitsdokumente zu integrieren.
  • Diese technische Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein neuartiges Sicherheitsmerkmal bzw. Sicherheitselement für ein Sicherheitsdokument vorgeschlagen wird, welches ein wellenartig ausgebildetes langgestrecktes leitfähiges Element umfasst, welches in einen flächig ausgedehnten Dokumentkörper eines Sicherheitsdokuments so integriert wird, dass die wellenartigen Auslenkungen des langgestreckten Elements quer zu einer Längserstreckung des langgestreckten Elements und zugleich quer zu einer Oberseite und einer Unterseite des Dokumentkörpers orientiert sind. Die wellenartige Struktur des langgestreckten Elements liegt somit in einer Ebene, welche quer zur Oberseite und zur Unterseite des Sicherheitsdokuments orientiert ist. Eine solche Struktur ergibt sich beispielsweise an oder in einem Dokumentkörper, der mit einem leitfähigen langgestreckten Element mittels einer vorstichartigen Naht befestigt wird. Es ergibt sich eine nicht geschlossene leitfähige Struktur. Eine solche langgestreckte Struktur, welche zugleich wellenförmig quer zur Längserstreckung ausgebildet ist, kann mittels geeigneter Mikrowellenstrahlung, welche linear polarisiert und gerichtet ist, angeregt werden. Hierdurch werden in dem leitfähigen langgestreckten Element Elektronen zur Schwingung angeregt, sodass das leitfähige wellenartig ausgebildete langgestreckte Element selbst wieder Mikrowellenstrahlung abstrahlt. Diese wird jedoch nicht nur in die Raumrichtung abgestrahlt, in der sich die ursprünglich eingestrahlte Mikrowellenstrahlung ausbreitet, sondern vor allem auch in Raumrichtungen, welche orthogonal zur Polarisationsrichtung orientiert sind, wobei die Polarisationsrichtung der anregenden Mikrowellenstrahlung die Richtung im Raum angibt, parallel zu welcher der elektrische Feldvektor der anregenden Mikrowellenstrahlung schwingt.
  • Ein Sicherheitsdokuments mit einem solchen wellenartig ausgebildeten langgestreckten leitfähigen Element kann somit verifiziert werden, indem dieses es in eine Prüfregion eingebracht wird, in die linear polarisierte gerichtete Mikrowellenstrahlung eingestrahlt wird. Mit einem Mikrowellenempfänger wird untersucht, ob in der Prüfregion Mikrowellenstrahlung abgestrahlt wird, die auf eine Anregung von Elektronenschwingungen in dem wellenförmig ausgebildeten langgestreckten leitfähigen Element zurückzuführen ist. Abhängig von dem erfassten Mikrowellensignal wird dann eine Verifikationsentscheidung getroffen.
    • Definitionen
  • Ein langgestrecktes Element ist ein Element, welches in einer Ausdehnungsrichtung eine wesentlich größere Länge als jeweils lokal in zwei hierzu orthogonal orientierten Richtungen aufweist. Die Querschnittsfläche quer zu der einen Ausdehnungsrichtung des langgestreckten Elements ist vorzugsweise konstant. Die maximalen Ausdehnungen in der Querschnittsfläche quer zu der einen Ausdehnungsrichtung sind vorzugsweise 2 Größenordnungen noch bevorzugter 3 oder 4 Größenordnungen kleiner als die Länge entlang der einen Ausdehnungsrichtung.
  • Ein langgestrecktes wellenförmiges Element ist ein langgestrecktes Element, welches in einer Ebene ausgebildet ist und dessen eine Ausdehnungsrichtung sich im Mittel entlang einer Längserstreckungsrichtung des langgestreckten wellenförmigen Elements erstreckt, wobei das langgestreckte Element quer zu der Längserstreckungsrichtung alternierend ausgelenkt ist. Das langgestreckte Element zeigt also einen wellenartigen Verlauf in einer Ebene. Diese Ebene, in der die Auslenkungen um die Längserstreckungsrichtung des langgestreckten wellenartigen langgestreckten Elements ausgebildet sind, wird als Auslenkungsebene oder Struktureben bezeichnet.
  • Strukturierte leitfähige Flächen, insbesondere von Licht beugenden Elementen, werden nicht als wellenförmige langgestreckte Elemente angesehen, auch wenn diese in Form eines Hologrammfadens, Hologrammstreifens oder Ähnliches ausgebildet sind.
  • Als eine Vorstichnaht oder Heftnaht wird eine Anbringung eines langgestreckten Elements an einer Substratschicht bezeichnet, bei der das langgestreckte Element zunächst das Substrat von der Oberseite zur Unterseite hin durchdringt, mit einem Abschnitt entlang der Unterseite der Substratschicht parallel zu einer Nahtrichtung verläuft, die Materialschicht von der Unterseite zu der Oberseite durchdringt und dann mit einem Abschnitt parallel zur Nahtrichtung entlang der Oberseite geführt ist, um dann erneut wiederkehrend die Substratschicht von der Ober- zur Unterseite zu durchdringen, entlang der Unterseite geführt zu sein, von der Unterseite zur Oberseite geführt zu sein und entlang der Oberseite geführt zu werden. Hierbei wird das langgestreckte Element insgesamt entlang der Nahtrichtung an dem Substrat befestigt. Die Nahtrichtung stimmt mit der Längserstreckungsrichtung des langgestreckten Elements überein. Eine solche Art der Nahtbildung ist beispielsweise aus dem Textilbereich bekannt und wird dort verwendet, um beispielsweise zwei Substratschichten, welche flächig aneinander anliegen, im Bereich eines flächigen Überlapps miteinander zu verbinden.
  • Die das Substrat durchdringenden Abschnitte des langgestreckten Elements werden auch als Durchdringungsabschnitte bezeichnet.
  • Als Stichlänge wird jener Abstand zwischen zwei benachbarten Durchdringungspunkten des Substrats bezeichnet, an denen das langgestreckte Element das Substrat in derselben Richtung, beispielsweise von der Oberseite zu der Unterseite, durchdringt, wenn man dem langgestreckten Element seiner Längserstreckung folgt. Ferner werden hier die Begriffe Oberstichlänge und Unterstichlänge definiert, wobei die Oberstichlänge einen Abstand zwischen den Durchdringungspunkten angibt, zwischen denen das langgestreckte Element auf der Oberseite der Substratschicht geführt ist bzw. verläuft. Entsprechend wird als Unterstichlänge jener Abschnitt eines Stichs bezeichnet, bei dem das langgestreckte Element unterhalb des Substrats geführt ist. Für den Fall, dass das langgestreckte Element jeweils senkrecht zu einer Substratebene durch das Substrat geführt ist, ergibt sich die Stichlänge aus einer Summe der Oberstichlänge und der Unterstichlänge. In anderen Fällen kann die Summe der Ober- und Unterstichlänge von der Gesamtstichlänge abweichen.
  • Bei einem eine Ausbilden der vorstichartigen Naht mit einem langgestreckten Element wird ein wellenförmiges langgestrecktes Element erzeugt, dessen Auslenkungsebene oder Strukturebene quer zu der Substratschicht ausgebildet ist, in der die vorstichartige Naht gebildet ist.
  • Bevorzugt weist eine Verlaufskurve des langgestreckten Elements in der Auslenkungseben oder Strukturebene die Form einer Rechteckkurve oder einer sinusartigen Kurve auf. Besonders bevorzugt werden Verlaufskurven, die parallel zueinander orientierte Durchdringungsabschnitte (d.h. Abschnitte senkrecht zu Längserstreckungsrichtung) aufweisen, die durch Bögen oder Kreisabschnitte oder zu den Durchdringungsabschnitten abgewinkelten Abschnitte alternierend oberhalb und unterhalb der von den Durchdringungsabschnitten durchdrungenen Materialschicht miteinander verbunden sind.
    Die jeweils paarweise benachbarten Durchdringungsabschnitte sind vorzugsweise parallel zueinander orientiert, müssen jedoch nicht unbedingt parallel zueinander orientiert sein.
  • Als wellenartig wird nicht nur die Gestalt eines langgestreckten Elements bezeichnet, dessen Verlaufskurve ausschließlich aus runden Abschnitten, beispielsweise sinusförmigen, Abschnitten besteht. Vielmehr werden auch eckige Verlaufskurven, welche aus rechtwinkelig oder stumpf-winkelig oder sogar spitz-winkelig aufeinandertreffenden geraden oder gekrümmten Abschnitten bestehen, als wellenförmig angesehen, wenn diese Verlaufskuren zumindest eine Grobstruktur mit alternierende Auslenkungen quer zu einer Längserstreckungsrichtung um diese Längserstreckungsrichtung aufweisen.
  • Unter Mikrowellenstrahlung wird elektromagnetische Dipolstrahlung verstanden, deren Frequenz im Bereich von 3 GHz bis etwa 400 GHz liegt. Die entsprechenden Wellenlängen im Vakuum betragen 10 cm bis 0,75 mm. Bevorzugt wir Mikrowellenstrahlung mit Frequenzen im Bereich von 40 GHz bis 400 GHz verwendet.
  • Als gerichtete Mikrowellenstrahlung wird Mikrowellenstrahlung verstanden, die sich um eine Vorzugsrichtung in einem begrenzten Raumwinkelbereich ausbreitet. Die Vorzugsrichtung wird als Ausbreitungsrichtung bezeichnet.
  • Wird gerichtete Mikrowellenstrahlung in ein Volumen eingestrahlt, so gibt die Ausbreitungsrichtung der Mikrowellenstrahlung die Einstrahlrichtung an.
    • Bevorzugte Ausführungsformen
  • Eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Sicherheitsdokuments umfasst die Schritte: Bereitstellen mindestens einer flächig ausgedehnten Substratschicht, Ausbilden einer vorstichartigen Naht mit einem zumindest abschnittsweise leitfähigen langgetreckten Element, sodass mehrere die Substratschicht quer zu ihrer flächigen Ausdehnung durchdringenden Abschnitte des langgestreckten Elements leitfähig sind. Auf diese Weise wird ein einfaches Sicherheitsmerkmal ausgebildet, welches eine Verifikation über eine Einstrahlung und Detektion gestreuter Mikrowellenstrahlung ermöglicht.
  • Vorzugsweis weist die mindestens eine flächig ausgedehnte Substratschicht mindestens eine Materialstäke von 100 µm auf.
  • Bei einigen Ausführungsformen weisen Auslenkungen des langgestreckten Elements in der Strukturebene Amplituden von 200 µm bis 3,2 mm auf. Vorzugsweis besitzen die senkrecht zur Längserstreckungsrichtung ausgebildeten Abschnitte Längen zwischen 100 µm und 3,2 mm auf. Noch bevorzugter werden senkrechte Abschnitte mit Abschnittslängen von 200 µm bis 700 µm erzeugt und entsprechend Sicherheitsdokumente mit solchen Abschnitten gebildet.
  • Ein entsprechendes Sicherheitsdokument weist einen flächig ausgebildeten Dokumentkörper auf, der eine Oberseite und eine gegenüberliegende Unterseite aufweist und an dem oder in dem ein zumindest abschnittsweise leitfähiges wellenartig ausgebildetes langgestrecktes Element angeordnet ist, wobei das langgestreckte Element wellenartige Auslenkungen aufweist, die quer zu einer Längserstreckungsrichtung des langgestreckten Elements und quer zur flächigen Ausdehnung des Dokumentkörpers orientiert sind. Die Schwierigkeit für einen Fälscher eines solchen Dokuments besteht darin, dass eine wellenartige leitfähige Struktur, wie sie beispielsweise mittels des Ausbildens einer vorstichartigen Naht mit einem leitfähigen Element erzeugbar ist, in dem Sicherheitsdokument ausgebildet ist, welche nicht in einer Ebene angeordnet ist, welche parallel zur Ober- oder Unterseite eines flächig ausgebildeten Dokumentkörpers orientiert ist. Hierdurch wird ein Fälschungsaufwand deutlich erhöht.
  • Darüber hinaus wird ein neuartiges Verfahren zum Verifizieren eines Sicherheitsdokuments geschaffen, welches die Schritte umfasst: Anordnen eines Sicherheitsdokuments in einer Prüfregion, Abstrahlen von gerichteter, linear polarisierter Mikrowellenstrahlung entlang einer ersten Richtung in die Prüfregion und Erfassen von Mikrowellenstrahlung, welche aus der Prüfregion austritt, und Auswerten der erfassten Mikrowellenstrahlung und Ableiten einer Verifikationsentscheidung. Anhand der aus der Prüfregion austretenden Mikrowellenstrahlung, welche von dem Vorhandensein eines langgestreckten wellenartig geformten leitfähigen Elements in dem Dokumentkörper abhängig ist, wird die Verifikationsentscheidung abgeleitet.
  • Die Einstrahlung der gerichteten Mikrowellenstrahlung erfolgt vorzugsweise so, dass die Einstrahlrichtung parallel zu der Längserstreckungsrichtung des langgestreckten Elements erfolgt. Ist die Ausrichtung in einem zu verifizierenden Sicherheitsdokument nicht bekannt, so erfolgt die Einstrahlung parallel zu einer erwarteten Erstreckungsrichtung des langgestreckten Elements.
  • Vorzugsweise erfolgt die Einstrahlung der gerichteten Mikrowellenstrahlung somit in einer Ebene, welche durch eine flächige Erstreckung des, vorzugsweise kartenförmigen, Dokumentkörpers definiert ist. Handelt es sich bei dem Sicherheitsdokument um einen Laminationskörper, der aus mehreren Schichten oder Folien beispielsweise in einem Hochdruck-Hochtemperatur-Laminationsverfahren zusammengefügt ist, so ist eine Zentralebene des Laminationskörpers eine bevorzugte Ebene, die durch die flächige Erstreckung des Dokumentkörpers festgelegt ist und für eine Einstrahlung der Mikrowellenstrahlung besonders geeignet ist. Sind beispielsweise zwei Materialschichten gleicher Schichtstärke aufeinander laminiert, so ist die Verbindungsfläche der beiden Schichten zugleich auch die Zentralebene.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verifikationsverfahrens wird die aus der Prüfregion austretende Mikrowellenstrahlung entlang einer zweiten Raumrichtung erfasst, welche quer zur ersten Richtung und quer zur Schwingungsrichtung des elektrischen Feldvektors der eingestrahlten linear polarisierten Mikrowellenstrahlung orientiert ist. Vorzugsweise ist die zweite Richtung senkrecht zur Schwingungsrichtung des elektrischen Feldvektors der eingestrahlten linear polarisierten Mikrowellenstrahlung orientiert. Hier ist das zu erwartende Signal maximal. Die eingestrahlte Mikrowellenstrahlung ist bei Wahl einer geeigneten Mikrowellenfrequenz in der Lage, in dem wellenförmig geformten langgestreckten leitfähigen Element, Ladungsträger in Schwingungen zu versetzen, sodass diese wiederum elektromagnetische Strahlung abstrahlen. Diese abgestrahlte Strahlung oder gegebenenfalls eine durch die Abstrahlung verursachte Abschwächung der Mikrowellenstrahlung entlang der ursprünglichen ersten Richtung kann als Merkmal erfasst werden, welches das Vorhandensein eines solchen wellenförmig ausgebildeten langgetreckten leitfähigen Elements anzeigt.
  • Als langgestrecktes Element wird vorzugsweise ein Faden, der mindestens einen Metalldraht aufweist, oder ein metallischer Draht verwendet. Dementsprechend wird die Naht mit einem mindestens einen Metalldraht aufweisenden Faden oder einem metallischen Draht als langgestrecktes Element ausgeführt. Hierbei kommen sämtliche Metalle oder metallischen Legierungen infrage, welche eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Besonders geeignet sind hierbei Kupfer oder Kupferlegierungen sowie Drähte aus Edelmetallen wie Silber, Gold oder Platin. Insbesondere Kupfer weist sowohl mechanische als auch elektrische Eigenschaften auf, die für eine Verarbeitung beim Ausbilden der Naht von Vorteil sind. Ebenso können jedoch auch Eisen- oder Strahllegierungen zur Anwendung kommen. Alternativ können auch elektrisch leitfähige Polymere, zum Beispiel Polyanilin, oder Polymere, welche mit elektrisch leitfähigen Materialien, zum Beispiel Metallpartikeln, Ruß oder Kohlenstoffnanoröhren gefüllt sind, verwendet werden.
  • Um eine besonders gute Anregung mit der Mikrowellenstrahlung zu ermöglichen, wird die Naht bei einer bevorzugten Ausführungsform mit konstanter Stichlänge ausgeführt. Hierdurch entstehen in periodischen Abschnitten gleichartig ausgebildete leitfähige Abschnitte, in denen Elektronen bei der Einstrahlung von Mikrowellenstrahlung zur Schwingung angeregt werden können. Ist die Wellenlänge der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung entsprechend an die Stichlänge und somit die ausgebildete Wellenstruktur des langgestreckten leitfähigen Elements angepasst, so kann erreicht werden, dass die von den einzelnen sich periodisch wiederholenden Abschnitten abgestrahlten elektromagnetischen Wellen einander wieder konstruktiv überlagern, sodass ein verstärktes von dem langgestreckten wellenförmig ausgebildeten leitfähigen Element erzeugtes Mikrowellensignal erzeugt wird.
  • Zu beachten ist, dass eine Wellenlänge in einem Dokumentkörper von der Dielektrizitätskonstante des Substratmaterials abhängig ist.
  • Besonders bevorzugt werden Ausführungsformen, bei denen die mit der Naht versehene Substratschicht mit weiteren Substratschichten zu einem Dokumentkörper zusammengefügt wird. Hierdurch kann das langgestreckte, mittels der Naht ausgebildete wellenartige leitfähige Element in das Sicherheitsdokument bzw. dessen Dokumentkörper integriert werden.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die mit der Naht versehene Substratschicht zwischen zwei weitere flächig ausgedehnte Substratschichten angeordnet und mit diesen zusammengefügt. Insbesondere findet ein solches Zusammenfügen mittels einer Lamination statt. Die Substratschicht und die weiteren Substratschichten sind bei bevorzugten Ausführungsformen aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, beispielsweise Polycarbonat, PVC oder ähnlichen aus dem Stand der Technik bekannten Materialien, hergestellt, welche eine Lamination in einem Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahren ermöglichen. Sind sämtliche Substratschichten auf Basis desselben Kunststoffmaterials hergestellt, beispielsweise alle auf Basis von Polycarbonat, so kann beim Zusammenfügen in einem Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahren ein monolithisch ausgebildeter Dokumentkörper erzeugt werden, bei dem die ursprünglichen Schichtgrenzen, welche mit den Grenzen der ursprünglich verwendeten und zusammengefügten Substratschichten zusammenfallen, in dem fertigen Dokumentkörper aufgrund der Kunststoffstruktur nicht mehr erkannt werden. Selbstverständlich sind die Materialschichten in dem gebildeten Dokumentkörper noch unterscheidbar, sofern die einzelnen auf Basis desselben Kunststoffmaterials hergestellten Materialschichten ursprünglich unterschiedliche Beifügungen in Form von Pigmenten oder Ähnlichem aufweisen.
  • Der Vorteil der Verwendung von Materialschichten auf Basis desselben Kunststoffmaterials liegt darin, dass eine spätere Auftrennung des Sicherheitsdokumentkörpers deutlich erschwert ist. Somit sind eine Manipulation und/oder ein Austausch des über die Naht hergestellten wellenartigen langgestreckten leitfähigen Elements deutlich erschwert oder unmöglich. Insbesondere aufgrund der Tatsache, dass die wellenartige Auslenkung des langgestreckten Elements quer zu den flächig ausgedehnten Substratschichten orientiert ist, erschwert eine Fälschung deutlich, da hierdurch eine Vielzahl von Substratschichten, zumindest die eine Substratschicht oder die mehreren Substratschichten, durch die die ursprüngliche Naht ausgeführt ist, sowie die angrenzenden Substratschichten beeinflusst sind. Bei einem Laminationsverfahren dringt nämlich in der Regel ein Teil des langgestreckten Elements in die Substratschichten ein, die angrenzend an die eine mit der Naht versehene Substratschicht oder die mehreren mit einer Naht versehenen Substratschichten angrenzen.
  • Eine Individualisierung eines Sicherheitsdokuments kann durch eine Variation der Ausbildung der Naht bzw. des sich ergebenden wellenartig ausgebildeten langgestreckten leitfähigen Elements erreicht werden. Zum einen kann über eine Variation der Stichlänge eine Modifikation vorgenommen werden. Vorzugsweise wird diese so ausgeführt, dass die einzelnen Stiche der Naht eine identische Länge aufweisen und sich ein periodisches wellenartig geformtes langgestrecktes leitfähiges Element ergibt. Über eine Variation der Periodenlänge ist somit eine erste Variationsmöglichkeit gegeben. Eine Periodenlänge liegt beispielsweise mit Bereich von 1 mm bis 5 cm. Darüber hinaus kann eine Amplitude der wellenartigen Auslenkungen variiert werden. Dies kann insbesondere dadurch herbeigeführt werden, dass eine Schichtstärke der Substratschicht, welche von der Naht bzw. dem wellenförmig ausgebildeten Element durchdrungen wird, variiert wird. Ebenso ist es möglich, nicht nur eine Substratschicht, sondern mehrere Substratschichten zu durchdringen. Hierbei kann eine Naht an noch nicht miteinander zusammengefügten Substratschichten oder an Substratschichten ausgeführt werden, die bereits, beispielsweise in einem Laminationsverfahren, aneinander gefügt sind. Ferner kann das leitfähige Element zwischen den Durchdringungspunkten oder -stellen unterschiedlich dicht an der Ober- und/oder Unterseite der Substratschicht oder Substratschichten geführt werden oder sein. Auch dieses führt zur Variation der Amplitude der Auslenkungen.
  • Eine weitere Modifikationsmöglichkeit besteht darin, eine Position zu verändern, an der die Naht ausgeführt wird. Darüber hinaus kann die Orientierung relativ zur Orientierung des Gesamtdokuments verändert werden. Dies betrifft zum einen eine Nahtrichtung, d.h. eine Längserstreckungsrichtung des langgestreckten Elements, als auch eine Ebene, in der die wellenartigen Auslenkungen auftreten. Wird die Substratschicht nicht senkrecht durchdrungen, so kann eine Ebene, in der wellenartigen Auslenkungen des hergestellten wellenartigen langgestreckten leitfähigen Elements liegen, relativ zu einer Ebene, in der sich die flächig ausgedehnte Substratschicht erstreckt, zumindest in einem bestimmten Bereich variiert werden. Somit muss die Ebene, in der die wellenartigen Auslenkungen liegen, nicht notwendigerweise orthogonal zu der Ebene orientiert sein, in der sich die Substratschicht flächig erstreckt. Über eine Kombination der unterschiedlichen Ausgestaltungs- und Anordnungs- bzw. Orientierungsmöglichkeiten des langgestreckten wellenförmig ausgebildeten Elements bzw. des Ausbildens der Naht zum Erzeugen des langgestreckten wellenförmig ausgebildeten Elements kann die Wechselwirkung mit der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung in der Prüfregion beeinflusst werden. Geht man davon aus, dass übrige in dem Dokumentkörper des Sicherheitsdokuments vorhandene Sicherheitsmerkmale und Sicherheitselemente keine Wechselwirkung mit der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung zeigen, so ist die aus der Prüfregion abgestrahlte Mikrowellenstrahlung einzig von der Orientierung und Ausbildung des langgestreckten wellenartigen leitfähigen Elements in dem Sicherheitsdokument relativ zu der gerichteten linear polarisierten Mikrowellenstrahlung abhängig. Eine unterschiedliche Einbringungsposition und/oder Orientierung führt somit dazu, dass zum Erzielen derselben Wechselwirkung mit der Mikrowellenstrahlung eine unterschiedliche Anordnung und/oder Orientierung des Sicherheitsdokuments in der Prüfregion erforderlich ist. Somit kann die Orientierung und/oder Position, welche ein Sicherheitsdokument beispielsweise in der Prüfregion einnehmen muss, um eine maximale Signalstärke der in der Prüfregion abgestrahlten Mikrowellenstrahlung zu erhalten, zum Ableiten einer Verifikationsentscheidung herangezogen werden. Dementsprechend kann durch das Ableiten der Verifikationsentscheidung eine Orientierung des Sicherheitsdokuments relativ zu der in die Prüfregion eingestrahlten Mikrowellenstrahlung und eine Positionierung des Sicherheitsdokuments relativ zu der in die Prüfregion eingestrahlten Mikrowellenstrahlung in eine Verifikationsentscheidung mit einbezogen werden.
  • Auch andere Parameter des langgestreckten leitfähigen Elements wie eine Querschnittsfläche, eine Querschnittsprofilform (kreisförmig, oval, rechteckig, dreieckig usw.), eine spezifische Leitfähigkeit, und auch dessen Länge beeinflussen ein Verhalten des gesamten wellenartigen langgestreckten leitfähigen Elements mit Mikrowellenstrahlung.
  • Darüber hinaus ist es alternativ oder zusätzlich möglich, eine Frequenz zu berücksichtigen, bei der eine maximale Signalstärke der aus der Prüfregion abgestrahlten Mikrowellenstrahlung empfangen wird.
  • Eine Ausführungsform eines Verifikationsverfahrens sieht daher vor, dass eine Frequenz der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung variiert wird und die aus der Prüfregion abgestrahlte Mikrowellenstrahlung in Abhängigkeit von der eingestrahlten Mikrowellenfrequenz erfasst wird. Abhängig von der konkreten Ausgestaltung des wellenartigen langgestreckten leitfähigen Elements variiert die empfangene Signalstärke abhängig von der Frequenz der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung. Mit der Frequenz der Mikrowellenstrahlung ändert sich auch die Wellenlänge der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung. Bei einer geeigneten Wellenlänge der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung findet eine besonders gute Schwingungsanregung der Ladungsträger in dem wellenartig ausgebildeten langgestreckten leitfähigen Element statt, sodass bei dieser Frequenz eine besonders starke Abstrahlung von Mikrowellenstrahlung durch das langgestreckte leitfähige wellenartig ausgebildete Element in dem Sicherheitsdokumentkörper entsteht. Aufgrund der wellenartigen Auslenkung tritt die maximale Schwingungsanregung dann statt, wenn eine Polarisationsrichtung, d.h. jene Richtung, welche die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldvektors angibt, mit jener Richtung zusammenfällt, entlang derer die Auslenkungen des wellenartig ausgebildeten langgestreckten leitfähigen Elements orientiert sind. Fällt somit die Ebene, welche durch den Schwingungsvektor des elektrischen Felds und die Ausbreitungsrichtung der Mikrowellenstrahlung festgelegt ist, mit einer Ebene zusammen, welche durch die Längserstreckungsrichtung des langgestreckten wellenförmig ausgebildeten Elements und der Richtung der Auslenkungen aufgespannt ist, so ist eine maximale Schwingungsanregung für eine geeignete Mikrowellenfrequenz bzw. Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung zu erwarten. Diese ist maximal entlang einer Richtung, welche senkrecht zu der Polarisationsrichtung orientiert ist. Eine Periodenlänge bzw. eine Stichlänge zum Ausbilden der Naht liegt vorzugsweise im Bereich von 1 mm bis 5 cm. Für ein elektrisch leitfähiges langgestrecktes Element mit einer solchen Periodenlänge lässt sich geeignete Mikrowellenstrahlung, die eine besonders effektive Anregung bewirkt, gut herstellen.
  • Zusätzlich zu dem wellenartig ausgebildeten langgestreckten leitfähigen Element, dessen wellenartige Auslenkungen in einer Ebene liegen, welche quer zur flächigen Erstreckung einer Ober- und Unterseite des Dokumentkörpers orientiert sind, ist es möglich, eine leitfähige wellenartige Struktur auszubilden, welche parallel zur Ober- und/oder Unterseite des Dokumentkörpers orientiert ist. Hierzu kann beispielsweise eine wellenartige leitfähige Struktur auf die Substratschicht, auf welcher die Naht ausgebildet wird, oder eine weitere Substratschicht, die mit dieser einen Substratschicht zum Dokumentkörper verbunden wird, angeordnet werden. Am einfachsten wird eine solche wellenartige leitfähige Struktur mittels eines Druckverfahrens aufgebracht oder mittels einer Düse aufgespritzt oder Ähnliches. Ebenfalls kann eine Maske verwendet werden, um eine solche leitfähige Struktur zu strukturieren.
  • Da diese Struktur grundsätzlich eine andere Orientierung insbesondere bezüglich der Ebene, in der die wellenartigen Auslenkungen ausgebildete sind, aufweist, ist eine Wechselwirkung mit linear polarisierter Mikrowellenstrahlung bei fester Orientierung des Dokuments relativ zu der gerichteten polarisierten Mikrowellenstrahlung grundsätzlich verschieden. Daher gibt es zwei unterschiedliche Orientierungen des Sicherheitsdokuments in der Prüfregion und gegebenenfalls auch unterschiedliche Wellenlängen oder Frequenzen der Mikrowellenstrahlung, bei denen eine Anregung von Ladungsträgern der jeweiligen leitfähigen Struktur effektiv bewirkbar ist und hierüber eine Abstrahlung von Mikrowellenstrahlung aus der Prüfregion bewirkbar ist.
  • Über eine kombinierte Auswertung der Wechselwirkung der Mikrowellenstrahlung mit den beiden leitfähigen Strukturen ist eine erweiterte Individualisierungsmöglichkeit und Verifikationsmöglichkeit geschaffen. Beispielsweise können die wellenartigen Strukturen unterschiedliche Periodizitäten, Amplituden usw. aufweisen. Neben der unterschiedlichen Orientierung tritt dann auch die erfassbare Mikrowellenstrahlung bei unterschiedlichen Wellenlängen und gegebenenfalls mit unterschiedlicher maximaler Signalstärke auf. All diese unterschiedlichen messtechnisch erfassbaren Merkmale können verwendet werden, um eine Verifikation des Sicherheitsdokuments auszuführen. Beispielsweise kann ein Verhältnis der Frequenzen, bei denen eine maximale Signalstärke für die unterschiedlichen Orientierungen erfasst werden kann, als ein Merkmal zur Kodierung von Informationen und/oder Individualisierung verwendet werden.
  • Eine geeignete Vorrichtung zum Verifizieren eines Sicherheitsdokuments mit einem flächig ausgebildeten Dokumentkörper, an oder in dem ein leitfähiges wellenartig ausgebildetes langgestrecktes Element angeordnet ist, wobei die wellenartige Auslenkung quer zu einer Längserstreckungsrichtung des langgestreckten Elements und quer zur flächigen Ausdehnung des Dokumentkörpers orientiert sind, umfasst einen Mikrowellensender zum Abstrahlen von linear polarisierter Mikrowellenstrahlung entlang einer ersten Raumrichtung in eine Prüfregion, welche ausgebildet ist, ein Sicherheitsdokument aufzunehmen, einen Mikrowellenempfänger, welcher ausgebildet ist, aus der Prüfregion abgestrahlte Mikrowellenstrahlung zu empfangen, eine Steuereinrichtung, um eine Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensenders zu bewirken und zeitgleich ein Empfangssignal des Mikrowellenempfängers zu erfassen, und eine Auswerteeinrichtung zum Erzeugen eines Verifikationssignals, welches von dem Empfangssignal abgeleitet ist. Weiterbildungen der Vorrichtung können weitere Mikrowellenempfänger und/oder weitere Mikrowellensender aufweisen, welche unter anderen Raumrichtungen bezüglich der ersten Raumrichtung orientiert sind, um zeitgleich für unterschiedliche wellenartig ausgebildete leitfähige langgestreckte Strukturen eine Wechselwirkung mit Mikrowellenstrahlung zu untersuchen und auszuwerten.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Dokument in der Prüfregion so angeordnet, dass die erste Raumrichtung parallel zu einer Oberfläche des Sicherheitselements orientiert ist und das Dokument darüber hinaus so orientiert ist, dass eine Längserstreckungsrichtung des langgestreckten wellenartig ausgebildeten leitfähigen Elements parallel zu der Einstrahlungsrichtung der polarisierten Mikrowellenstrahlung orientiert ist. Das Dokument wird, sofern die Ausrichtung des langgestreckten wellenartigen Elements nicht bekannt ist, so orientiert, wie es eine erwartete oder angenommene Orientierung des langgestreckten wellenartigen Elements erfordern würde. Die Polarisationsrichtung der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung ist vorzugsweise senkrecht zur Oberfläche des Sicherheitsdokuments orientiert. Auch das langgestreckte wellenartig ausgebildete Element ist in dem Sicherheitsdokument vorzugsweise so angeordnet, dass die wellenartigen Auslenkungen in einer Ebene liegen, welche senkrecht zur Oberfläche des Sicherheitsdokuments orientiert ist. Bei dieser geometrischen Anordnung ist eine maximale Signalstärke senkrecht zur Einstrahlungsrichtung und parallel zur Oberfläche des Sicherheitsdokumentkörpers zu erwarten. Hierbei ist die erwartete Mikrowellenstrahlung, welche quasi an dem langgestreckten wellenartig ausgebildeten leitfähigen Element gestreut wird, ebenfalls linear polarisiert, wobei eine Schwingungsrichtung des elektrischen Felds parallel zur Schwingungsrichtung des elektrischen Felds der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung orientiert ist.
  • Bei einer Ausführungsform wird in das Ableiten der Verifikationsentscheidung eine Orientierung des Sicherheitsdokument relativ der ausgestrahlten Mikrowellenstrahlung und/oder eine Positionierung des Sicherheitsdokuments relativ der ausgestrahlten Mikrowellenstrahlung und/oder eine Frequenz der Mikrowellenstrahlung, bei der eine maximale Signalstärke der aus Prüfregion abgestrahlten Mikrowellenstrahlung empfangen wird, mit einbezogen.
  • Eine Ausführungsform sieht daher vor, dass eine Orientierung und/oder Position des Dokuments in der Prüfregion bezüglich der ersten Richtung und/oder der Polarisationsrichtung variiert wird, und eine Orientierung im Raum und/oder Position des Sicherheitsdokuments in das Ableiten der Verifikationsentscheidung mit einbezogen wird.
  • Es kann vorgesehen werden, dass ein Sicherheitsdokument als echt verifiziert wird, wenn eine vorgegebene oder eine maximale empfangene Signalstärke bei einer vorbestimmten Orientierung und/oder Positionierung des Sicherheitsdokuments in der Prüfregion erfasst wird.
  • Ebenso ist es möglich zusätzlich oder alternativ eine Frequenz der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung zu variieren und die Frequenz, bei der eine vorgegebene Signalstärke erreicht wird, mit in das Ableiten der Verifikationsentscheidung einzubeziehen.
  • Bei wieder einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass für zwei unterschiedliche Orientierungen und/oder Positionierungen des Sicherheitsdokuments relativ zu der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung jeweils eine Resonanzfrequenz bestimmt wird, bei der quer, vorzugsweise senkrecht, zur jeweiligen Einstrahlungsrichtung und quer, vorzugsweise senkrecht, zur Polarisationsrichtung eine maximale Signalstärke erfasst werden und die Verifikationsentscheidung abhängig von den beiden ermittelten Resonanzfrequenzen abgeleitet wird.
  • Die Vorrichtung zur Verifikation kann daher bei einer Ausführungsform vorsehen, dass der Mikrowellensender und der Mikrowellenempfänger so orientiert sind, dass eine Abstrahlrichtung mit der ersten Raumrichtung zusammenfällt und der Mikrowellenempfänger eine ausgezeichnete Empfangsrichtung aufweist, welches jene Richtung ist, unter der ein einfallendes Normsignal eine maximale Empfangssignalstärke erzeugt, und die ausgezeichnete Empfangsrichtung orthogonal zu der Abstrahlrichtung orientiert ist, und eine erste Polarisationsrichtung senkrecht zu der der durch die Abstrahlrichtung und die Empfangsrichtung aufgespannte Ebene orientiert ist.
  • Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein zweiter Mikrowellenempfänger mit einer weiteren ausgezeichneten Empfangsrichtung so angeordnet ist, dass die zweite Empfangsrichtung senkrecht zur Abstrahlrichtung und senkrecht zur ausgezeichneten Empfangsrichtung des einen Mikrowellenempfängers orientiert ist, wobei der Mikrowellensender ausgebildet ist, wahlweise linear polarisiert Mikrowellenstrahlung, auszuwenden, die entweder entlang der ersten Polarisationsrichtung oder senkrecht hier zu polarisiert ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    einen schematischen Ausschnitt aus einem Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitselement, welches über eine Wechselwirkung mit Mikrowellenstrahlung nachweisbar ist;
    Fig. 2a - 2c
    eine schematische Darstellung eines Herstellungsverfahrens eines Sicherheitsdokuments mit einem Sicherheitsmerkmal, welches über eine Mikrowellenwechselwirkung nachweisbar ist;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung eines weiteren Sicherheitsdokuments mit einem Sicherheitsmerkmal, welches über eine Mikrowellenwechselwirkung nachweisbar ist; und
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Verifizieren eines Sicherheitsdokuments mit einem Sicherheitsmerkmal, welches über eine Wechselwirkung mit Mikrowellenstrahlung verifizierbar ist.
    Fig. 5a - 5i
    exemplarische Ausschnitte von Verlaufskurven von wellenartigen langgestreckten Elementen in einer Strukturebene, in der diese ausgebildet sind.
  • In Fig. 1 ist schematisch ein Ausschnitt eines Sicherheitsdokuments 1 dargestellt. Das Sicherheitsdokument umfasst einen Dokumentkörper 3, welcher beispielsweise aus mehreren Substratschichten zusammengefügt sein kann. Beispielsweise können die verschiedenen Substratschichten in einem Laminationsverfahren zu einem monolithischen Dokumentkörper zusammengefügt sein. Insbesondere können die verschiedenen Substratschichten alle auf Kunststoffbasis hergestellt sein. Alternativ können einzelne Substratschichten, welche in dem Dokumentkörper, einzelne, hier nicht dargestellte Materialschichten bilden, auch aus anderen Materialien, beispielsweise Zellstoff oder Ähnlichem, bestehen.
  • Das Sicherheitsdokument 1 weist ein Sicherheitselement 5 auf, welches über eine Wechselwirkung mit Mikrowellenstrahlung verifizierbar ist. Dieses ist vorzugsweise im Innern des Dokumentkörpers 3 angeordnet.
  • Der Dokumentkörper 3 weist eine Oberseite 11 und eine gegenüberliegende Unterseite 13 auf, welche beide vorzugsweise zueinander parallel orientiert und flächig ausgedehnt sind. Neben dem Sicherheitsdokument 1 ist ein Koordinatensystem 21 dargestellt, welches eine X-Achse 23, eine senkrecht hierauf stehende Y-Achse 25 und ein auf der durch die X-Achse 23 und die Y-Achse 25 aufgespannten Ebene senkrecht stehende Z-Achse 27 aufweist. Das Koordinatensystem 21 ist bezüglich des Sicherheitsdokuments 1 so orientiert, dass eine flächige Erstreckung des Dokumentkörpers 3 parallel zur X-Y-Ebene orientiert ist. Somit sind auch die Oberseite 11 und die Unterseite 13 parallel zur X-Y-Ebene orientiert. Eine Ausdehnung oder Dokumentkörperstärke 7 ist in der Regel geringer als Kantenlängen der Oberseite 11 bzw. der Unterseite 13.
  • In dem Sicherheitsdokument 1 ist ein über Mikrowellenwechselwirkung verifizierbares Sicherheitselement 5 ausgebildet. Dieses weist ein wellenförmiges langgestrecktes leitfähiges Element 31 auf. Dieses kann beispielsweise ein leitfähiger Faden oder ein leitfähiger Draht sein. Ein leitfähiger Faden kann beispielsweise unterschiedliche Fasern aufweisen, von denen eine beispielsweise ein leitfähiger Draht ist. Als leitfähige Drähte kommen insbesondere metallische Drähte, die aus einem elementaren Metall oder einer Legierung bestehen können, infrage. Beispielsweise ist ein Stahldraht oder auch ein Kupferdraht geeignet.
  • Das langgestreckte wellenartige leitfähige Element 31 erstreckt sich entlang einer Längserstreckungsrichtung 35, welche in der dargestellten Ausführungsform mit seiner Längserstreckungsrichtung 35 parallel zur X-Achse 23 des Koordinatensystems 21 verläuft. Quer zu der Längserstreckungsrichtung 35 weist das langgestreckte wellenartige leitfähige Element 31 Auslenkungen 33 auf, welche die wellenartige Struktur des Elements bewirken. Das langgestreckte wellenartige leitfähige Element 31 ist somit in einer Auslenkungs- bzw. Strukturebene 34 ausgebildet, welche quer, vorzugsweise orthogonal, zur Oberseite 11 und Unterseite 13 des flächig ausgedehnten Dokumentkörpers 3 orientiert ist. Wird eine Mikrowellenstrahlung 51 geeigneter Wellenlänge bzw. Frequenz, welche in der X-Z-Ebene polarisiert ist und entlang der X-Richtung gerichtet eingestrahlt wird, mit dem Sicherheitsdokument 1 zur Wechselwirkung gebracht, so werden in dem langgestreckten wellenartigen leitfähigen Element 31 Ladungsträger zu Schwingungen angeregt. Die eingestrahlte Mikrowellenstrahlung 51 ist im dargestellten Fall so polarisiert, dass ein elektrischer Feldvektor in einer Polarisationsebene 53 schwingt, welche mit der X-Z-Ebene zusammenfällt. Die Einstrahlung erfolgt entlang einer ersten Raumrichtung 55, welche mit der X-Richtung des Koordinatensystems zusammenfällt. In der dargestellten Situation stimmt somit eine Polarisationsebene 53 mit der Auslenkungsebene bzw. Strukturebene 34 des langgestreckten wellenartigen leitfähigen Elements 31 zusammen oder ist zu dieser parallel orientiert. In wiederkehrenden Abschnitten des wellenartigen leitfähigen Elements werden somit Ladungsträger durch den elektrischen Feldvektor zu Schwingungen angeregt, sodass das langgestreckte wellenartige leitfähige Element 31 seinerseits aufgrund der schwingenden Ladungsträger Mikrowellenstrahlung 71 abstrahlt. Eine größte Strahlungsintensität wird hierbei in der X-Y-Ebene abgestrahlt, sodass eine austretende Mikrowellenstrahlung 71 unter einer zweiten Raumrichtung 75, welche vorzugsweise orthogonal zur ersten Raumrichtung 35 ist und senkrecht auf der Auslenkungs- bzw. Strukturebene 34 steht, detektiert wird.
  • Wird hingegen weitere Mikrowellenstrahlung 61 eingestrahlt, bei der der elektrische Feldvektor entlang der X-Y-Ebene oszilliert, so können in dem wellenartig langgestreckten leitfähigen Element 31 die Ladungsträger nicht zu Schwingungen in der X-Y-Ebene angeregt werden, da das leitfähige Element 31 bis auf eine Materialstärke keine Ausdehnung in der X-Y-Ebene aufweist. Bei einer solchen Orientierung zwischen der Polarisationsebene 63 der weiteren Mikrowellenstrahlung 61 und der Auslenkungs- bzw. Strukturebene 34 ist keine von dem leitfähigen Element 31 erzeugte Mikrowellenstrahlung zu detektieren. Die von dem leitfähigen wellenartig ausgebildeten Element 31 abgestrahlte Mikrowellenstrahlung 71 wird auch als gestreute Mikrowellenstrahlung bezeichnet.
  • Das in Fig. 1 dargestellte Sicherheitsdokument weist zusätzlich zu dem mittels Mikrowellenstrahlung nachweisbaren Sicherheitselement 5 ein weiteres über Mikrowellenstrahlung nachweisbares Sicherheitselement 9 auf, welches aus einer weiteren leitfähigen wellenartigen Struktur 41 besteht, welche in einer Ebene ausgebildet ist, welche parallel zur flächigen Erstreckung des Dokumentkörpers orientiert ist, d.h. parallel zur Oberseite und/oder zur Unterseite. Vorzugsweise wird diese weitere wellenartige leitfähige Struktur 41 durch eine aufgedruckte leitfähige Substanz ausgebildet. Dem Fachmann sind leitfähige verdruckbare Zubereitungen bekannt, welche beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (engl. Indium-Tin-Oxide) ITO, welches sogar transparent ist, oder metallhaltige Pasten oder Druckzubereitungen sein können. Die weitere langgestreckte wellenartige Struktur 41 ist in einer Strukturebene 44 ausgebildet, welche parallel zur Oberseite 11 und quer, vorzugsweise senkrecht, zur Strukturebene 34 des langgestreckten wellenartigen Elements 31 ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine weitere Längserstreckungsrichtung 45 der weiteren wellenartigen leitfähigen Struktur parallel orientiert zu der Längserstreckungsrichtung 35 des langgestreckten wellenartigen leitfähigen Elements 31. Über weitere Mikrowellenstrahlung 61, die linear polarisiert ist und deren Polarisationsebene 63 parallel zur Strukturebene 44 der weiteren leitfähigen wellenartigen Struktur 41 orientiert ist, ist in der Lage, Ladungsträger in der weiteren leitfähigen wellenartigen Struktur 41 in Schwingungen zu versetzen und eine Abstrahlung von der weiteren gestreuten Mikrowellenstrahlung 81 durch diese weitere wellenartige leitfähige Struktur 41 zu verursachen.
  • Die Schwingung der Ladungsträger erfolgt in der X-Y-Ebene, sodass eine maximale Abstrahlung in der X-Z-Ebene, beispielsweise entlang der Z-Achse, erfolgt. Über eine Änderung einer Periodenlänge 49 und/oder einer Amplitude 47 der weiteren wellenartigen Struktur 41, eine Variation des Querschnitts der leitenden Struktur sowie deren Positionierung und Orientierung in dem Dokumentkörper kann eine Variation der erzeugten Mikrowellenstreuung bei konstanter Einstrahlung der Mikrowellenstrahlung 51 bzw. weiteren Mikrowellenstrahlung 61 erreicht werden. Gleiches gilt im Hinblick auf eine Periodenlänge 39 und eine Amplitude 37 der Auslenkungen 33 des wellenartigen langgestreckten leitfähigen Elements 31. Unterschiede in der Periodenlängen 39der Wellenstruktur des langgestreckten leitfähigen Elements 31 und der Periodenlänge 49 der wellenartigen leitfähigen Struktur 41 führen dazu, dass eine maximale Streuung der Mikrowellenstrahlung 51, 61 durch das wellenartige langgestreckte Element 31 und die weitere wellenartige leitfähige Struktur 41 bei unterschiedlichen Frequenzen und aufgrund der unterschiedlichen Strukturebenen 34, 44 bei unterschiedlichen Polarisationsrichtungen auftritt.
  • Unterscheiden sich auch noch die Längsorientierung der Längserstreckungsrichtungen 35, 45, so ergibt sich eine weitere Orientierungsabhängigkeit des Dokumentkörpers 3 relativ zu der gerichteten Mikrowellenstrahlung 51 bzw. weiteren Mikrowellenstrahlung 61.
  • Über die unterschiedliche Ausgestaltung der Struktur des langgestreckten wellenartigen leitfähigen Elements 31 und gegebenenfalls zusätzlich der Struktur der weiteren wellenartigen leitfähigen Struktur 41 kann eine Individualisierung des Dokuments erfolgen. Je nach Periodenlänge 39, Querschnitt des wellenartigen langgestreckten leitfähigen Elements 31 sowie Orientierung tritt eine optimale Streuung unter unterschiedlichen Gegebenheiten ein.
  • Eine Codierungsmöglichkeit besteht darin, die Strukturebene 34 des wellenartigen langgestreckten leitfähigen Elements 31 und die Strukturebene 44 der weiteren wellenartigen leitfähigen Struktur 41 orthogonal zueinander auszubilden und für die Mikrowellenstrahlung 51 und die weitere Mikrowellenstrahlung 61 entsprechend die Frequenz bzw. Wellenlänge zu ermitteln, bei der eine maximale Mikrowellenstreuung orthogonal zur Polarisationsebene 53, 63 der jeweils eingestrahlten Mikrowellenstrahlung 51 bzw. weiteren Mikrowellenstrahlung 61 beobachtet wird. Werden die Orientierungen der Strukturebenen 34, 44 gegeneinander abweichend ausgerichtet, also die Strukturebene 34 des langgestreckten wellenförmigen leitfähigen Elements 31 gegenüber der Ebene der Oberseite 11 des Dokumentkörpers 3 abweichend von 90° orientiert, so spielt auch die Orientierung des Dokuments relativ zu der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung 51 bzw. der weiteren Mikrowellenstrahlung 61 eine entscheidende Rolle. Hierzu kann entweder die Position des Sicherheitsdokuments 1 bzw. Dokumentkörpers 3 in einer Prüfregion 100, in die die Mikrowellenstrahlung 51 bzw. die weitere Mikrowellenstrahlung 61 eingestrahlt wird, verändert werden. Alternativ kann eine Einstrahlrichtung der Mikrowellenstrahlung 51 bzw. weitere Mikrowellenstrahlung 61 verändert werden. Ebenso ist es möglich, lediglich die Polarisationsebene 53 der Mikrowellenstrahlung 51 so zu ändern, dass diese schrittweise oder kontinuierlich in die weitere Mikrowellenstrahlung 61 übergeht. Zusätzlich kann selbstverständlich auch die Einstrahlrichtung in die Prüfregion 100 variiert werden. Vorzugsweise sind jedoch ein Mikrowellensender und ein entsprechender Mikrowellenempfänger jeweils so zueinander ausgerichtet, dass der Mikrowellenempfänger aus der Prüfregion 100 austretende gestreute Mikrowellenstrahlung optimal empfängt, die senkrecht zur Polarisationsebene 53 der von dem Mikrowellensender eingestrahlten Mikrowellenstrahlung 51 orientiert ist.
  • In Fig. 2a bis 2c ist schematisch eine Herstellung eines Dokumentkörpers ähnlich zu dem nach Fig. 1 dargestellt. Zunächst wird eine Substratschicht 111 oder werden gegebenenfalls mehrere Substratschichten bereitgestellt. Ein leitfähiger Faden 131 wird in Form einer Vorstichnaht an der einen Substratschicht 111 bzw. den mehreren Substratschichten befestigt. Der Faden 131 wird entlang einer Oberseite 121 der Substratschicht 111 geführt, durchdringt diese dann von der Oberseite 121 zur Unterseite 123, wird entlang der Unterseite 123 entlang der Substratschicht 111 entlang einer Nahtrichtung 141 geführt und durchdringt dann die Substratschicht 111 erneut von der Unterseite 123 zur Oberseite 121. Der Faden 131 wird dann weiter entlang der Nahtrichtung 141 geführt und dringt dann erneut von der Oberseite durch die Materialschicht 111 zu der Unterseite 123 hindurch. Dieses setzt sich kontinuierlich fort. Vorzugsweise wird hierdurch eine periodische Struktur ausgebildet. Der Faden 131 ist beispielsweise ein metallischer leitfähiger Draht oder ein aus verschiedenen Fasern gebildeter Faden, von denen mindestens eine Faser leitfähig ist, z.B. ein metallischer Draht ist.
  • Als Stichlänge 151 wird ein Abstand bezeichnet, der zwischen zwei Durchdringungspunkten 152, 153 der Materialschicht liegt, an denen das langgestreckte leitfähige Element 31 bzw. der Faden 131 die Materialschicht 111 in derselben Richtung 159 durchdringt. Der Abschnitt, entlang dessen der Faden an der Unterseite 123 geführt ist, wird als Unterstichlänge 155 bezeichnet. Der Abschnitt, entlang dessen der Faden 131 entlang der Oberseite 121 geführt wird, wird als Oberstichlänge 156 bezeichnet. Vorzugsweise sind Oberstichlänge 156 und Unterstichlänge 155 bei allen ausgebildeten Stichen der so gebildeten Vorstichnaht 150 gleich lang.
  • Dargestellt ist exemplarisch eine Durchdringung senkrecht zur Oberfläche 121 der Materialschicht 111. Möglich ist es jedoch auch, dass die Durchdringungsrichtung 159 einen Winkel gegenüber einer Oberflächennormale 129 aufweist. Solange die Oberflächennormale 129 und die Durchdringungsrichtung 159 eine Ebene 154 aufspannen. Sämtliche "Durchdringungsrichtungen" aller Stiche liegen in der Ebene 154, die auch als Durchdringungsebene 154 bezeichnet wird, in welcher auch die Längserstreckungsrichtung 141 liegt. Diese Ebene gibt die Strukturebene 34 des ausgebildeten wellenartigen langgestreckten leitfähigen Elements 31 an.
  • In Fig. 4 ist schematisch eine Ausführungsform einer Naht 150 gezeigt, bei der die Durchdringungsebene 154 und somit die Strukturebene 34 einen von der Normalen 129 abweichenden Winkel zur Oberseite 121 der Substratschicht 111 bildet.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt kann auf eine weitere Substratschicht 161 die weitere leitfähige wellenartige Struktur 41 aufgedruckt werden, wie in Fig. 2b gezeigt. Auch andere Aufbringungsformen sind möglich, beispielsweise in Form eines Transferverfahrens, einer Bedampfung für eine Maske oder Ähnliches. Die Substratschicht 121, gegebenenfalls die weitere Substratschicht 161 sowie zusätzliche Substratschichten 162, 163 werden übereinander geschichtet und miteinander zu einem Dokumentkörper 3 zusammengefügt. Hierbei werden die Substratschicht 111 und die gegebenenfalls vorhandene weitere Substratschicht 161 so angeordnet, dass diese innenliegende Substratschichten sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass weder die weitere leitfähige Struktur 41 noch das langgestreckte wellenartige leitfähige Element 31 von außen im fertigen Dokumentkörper 3 manipuliert werden können. Alternative Ausführungsformen können jedoch vorsehen, dass z.B. die weitere leitfähige Struktur 41 auch an einer Ober- oder Unterseite des Dokumentkörpers ausgebildet ist bzw. die wellenartige langgestreckte leitfähige Struktur bis an eine Oberseite und/oder eine Unterseite des Dokumentkörpers 3 reicht. Die weitere Substratschicht 161 und die weitere wellenartige leitfähige Struktur 41 sind gestrichelt dargestellt, um anzudeuten, dass diese optional sind.
  • In Fig. 2c ist der fertig laminierte Dokumentkörper 3 dargestellt. Die weitere leitfähige Struktur im Innern des Dokumentkörpers 3 ist erneut gestrichelt dargestellt, um anzudeuten, dass diese optional ist.
  • In Fig. 3 ist schematisch eine Vorrichtung zum Verifizieren eines Sicherheitsdokuments 1 auf eine Wechselwirkung mit Mikrowellenstrahlung 51 dargestellt. Die Vorrichtung 200 umfasst einen Mikrowellensender 201, der entlang einer ersten Raumrichtung 35 linear polarisierte Mikrowellenstrahlung aussendet. Der Mikrowellensender 201 ist über eine Dipolantennenstruktur angedeutet, dessen Orientierung zugleich eine Polarisationsrichtung 211 der Mikrowellenstrahlung 51 angibt. Das Koordinatensystem 21 mit einer X-Achse 23, einer Y-Achse 25 und einer Z-Achse 27 sei so orientiert, dass eine erste Raumrichtung 35 mit der X-Achse zusammenfällt und die Polarisationsebene 53 der Mikrowellenstrahlung bei der durchgezogen dargestellten Orientierung des Senders 201 bzw. der dipolartigen Antenne parallel zur X-Z-Ebene orientiert ist. In einem Prüfbereich 100 ist ein Dokumentkörper 3 eines Sicherheitsdokuments 1 angeordnet, der zum einen ein wellenartig langgestrecktes leitfähiges Element 31 und zugleich eine weitere wellenartige leitfähige Struktur 41 umfasst. Während das langgestreckte wellenartige leitfähige Element 31 in einer Auslenkungs- bzw. Strukturebene 34 strukturiert ist, die parallel zur X-Z-Ebene ausgebildet ist, ist die weitere leitfähige wellenartige Struktur 41 in einer Strukturebene 44 wellenartig strukturiert, welche parallel zur X-Y-Ebene ausgebildet ist.
  • Zusätzlich zu dem Sender 201 umfasst die Vorrichtung einen Mikrowellenempfänger 221, der über eine Empfangsantenne angedeutet ist. Der Mikrowellenempfänger 221 ist so bezüglich des Mikrowellensenders 201 orientiert, dass dieser optimal Mikrowellenstrahlung 71 aus dem Überprüfungsbereich 100 empfangen kann, welche orthogonal zur ersten Raumrichtung, d.h. zur X-Richtung, abgestrahlt wird und deren Polarisationsebene senkrecht auf der Polarisationsebene 53 der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung 51 steht. Die Polarisationsebene 73 der gestreuten Mikrowellenstrahlung 71 ist somit vorzugsweise parallel zur Y-Z-Ebene orientiert. Eine Steuereinheit 231 steuert die Mikrowellenaussendung und zugleich das Erfassen eines Empfangssignals des Mikrowellenempfängers 221. Zusätzlich umfasst die Steuereinrichtung 231 eine Auswerteeinrichtung 241, welche das Empfangssignal des Mikrowellenempfängers 221 auswertet und hieraus eine Verifikationsentscheidung ableitet. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung 231 so ausgebildet, dass diese eine Frequenz der ausgesandten Mikrowellenstrahlung 51 kontinuierlich ändert und die Auswerteeinrichtung 241 so ausgebildet ist, dass sie jene Wellenlänge bzw. Frequenz ermittelt, bei der eine maximale Signalstärke der gestreuten Mikrowellenstrahlung 71 erfasst wird. Hierüber kann beispielsweise festgestellt werden, ob ein langgestrecktes wellenartiges leitfähiges Element 31 in dem Dokumentkörper 3 unter der vorgegebenen Orientierung vorhanden ist und zugleich, ob es hinsichtlich seiner wellenartigen Struktur den Vorgaben entsprechend ausgebildet ist. In einem ganz einfachen Verifikationsverfahren wird lediglich überprüft, ob überhaupt gestreute Mikrowellenstrahlung für eine der Frequenzen erfassbar ist.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Dokument in unterschiedlichen Orientierungen in dem Prüfbereich orientierbar ist. Hierzu kann beispielsweise eine Dokumenthalterung 251 vorgesehen sein, welche manuell oder über einen oder mehrere mit der Steuereinrichtung 241 verbundene Antriebe 271, 272 antreibbar ist, um das Dokument in unterschiedliche Positionen und Orientierungen in dem Prüfbereich 100 zu bringen. Wird in der dargestellten Ausführungsform beispielsweise der Dokumentkörper um die X-Achse um 90° im Uhrzeigersinn gedreht, so ist mit der Mikrowellenstrahlung 51 nun die weitere wellenartige leitfähige Struktur 41 zur Mikrowellenstreuung anregbar. Da diese eine andere Periodenlänge 49 aufweist als das langgestreckte wellenartige leitfähige Element 31, tritt eine maximale Streuung bei einer abweichenden Mikrowellenwellenlänge bzw. Frequenz der eingestrahlten Strahlung ein.
  • Diese zweite ermittelte Frequenz kann somit in die Verifikation mit einbezogen werden. Ist die genaue Orientierung des langgestreckten wellenartigen leitfähigen Elements 31 oder der weiteren wellenartigen leitfähigen Struktur 41 nicht genau bekannt, so kann auch die Mikrowellenstrahlung abhängig von der Orientierung des Dokumentkörpers 3 in dem Prüfbereich 100 in die Verifikationsentscheidung mit einbezogen werden. Beispielsweise kann die Orientierung über Messsensoren 275-277 an der Dokumenthalterung 251 erfasst werden und können die erfassten Positions- bzw. Orientierungsinformationen von der Auswerteeinrichtung mit ausgewertet werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Mikrowellensender 201 so ausgebildet ist, dass die Polarisationsebene 53 der linear polarisierten Mikrowellenstrahlung 51 schwenkbar ist. Bei einer Ausführungsform wird mit der Änderung der Polarisationsebene auch zugleich der Mikrowellenempfänger mit dem Prüfbereich 100 verschwenkt, sodass dieser immer senkrecht auf die Polarisationsebene 53 bzw. 53' der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung 51, 51' "blickt". Mit Apostroph gekennzeichnete Bezugszeichen gelten für den "gedrehten Zustand".
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann ein weiterer Mikrowellenempfänger 321 angrenzend an den Prüfbereich 100 angeordnet sein, wobei der Mikrowellenempfänger 221 und der weitere Mikrowellenempfänger 321 vorzugsweise so ausgebildet sind, dass sie optimal Strahlung aus Richtungen erfassen können, welche orthogonal zueinander orientiert sind. Vorzugsweise sind die Einstrahlrichtung 35, die Richtung 75, unter der der erste Mikrowellenempfänger optimal Mikrowellenstrahlung erfassen kann, und die Richtung 325, unter der der zweite Mikrowellenempfänger gestreute Strahlung erfassen kann, jeweils zueinander senkrecht orientiert.
  • Es ergibt sich für den Fachmann, dass das Verifikationsverfahren in vielfältiger Weise ausgestaltet werden kann, um die einzelnen unterschiedlichen Mikrowellenstreuung an den wellenartigen leitfähigen Strukturen beeinflussenden Größen miteinander auszuwerten. Abhängig davon, ob die erfasste Mikrowellenstrahlung bzw. die hierfür notwendigen Parameter Orientierung, Frequenz usw. mit jenen übereinstimmen, die erwartet sind, kann ein Dokument als echt oder nicht echt verifiziert werden. Ebenfalls ist eine Verifikation in der Weise möglich, dass das Dokument abhängig von einer erfassten maximalen Frequenz, bei der eine optimale Streuung auftritt, in eine von verschiedenen Gruppen einklassifiziert wird. Auch eine solche Klassifizierung wird hier als Verifikation angesehen.
  • In Fig. 5a bis 5i sind exemplarisch Verlaufskurven von wellenartigen langgestreckten Elementen dargestellt, die mittels einer Vorstichnaht durch eine Substratschicht 111 ausgebildet sind. Zu sehen ist jeweils die Strukturebene.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Sicherheitsdokument
    3
    Dokumentkörper
    5
    Sicherheitselement
    7
    Dokumentkörperstärke
    9
    Sicherheitselement
    11
    Oberseite
    13
    Unterseite
    21
    Koordinatensystem
    23
    x-Achse
    25
    y-Achse
    27
    z-Achse
    31
    langgestrecktes leitfähiges Element
    33
    Auslenkung
    34
    Strukturebene
    35
    Längserstreckungsrichtung
    37
    Amplitude
    39
    Periodenlänge
    41
    weitere leitfähige, wellenartige Struktur
    44
    Strukturebene
    45
    weitere Längserstreckung
    47
    Amplitude
    49
    Periodenlänge
    51, 51'
    Mikrowellenstrahlung
    53, 53'
    Polarisationsebene
    55
    erste Raumrichtung
    61
    weitere Mikrowellenstrahlung
    63
    weitere Polarisationsebene
    71
    Mikrowellenstrahlung (abgestrahlt)
    73
    Polarisationsebene
    75
    zweite Raumrichtung
    81
    weitere gestreute Mikrowellenstrahlung
    100
    Prüfregion
    111
    Substratschicht
    121
    Oberseite
    123
    Unterseite
    131
    Faden
    141
    Nahtrichtung
    151
    Stichlänge
    152, 153
    Durchdringungspunkte
    155
    Unterstichlänge
    156
    Oberstichlänge
    150
    Vorstichnaht
    159
    Durchdringungsrichtung
    129
    Oberflächennormale
    154
    Durchdringungs(-ebene)
    141
    Längserstreckungsrichtung
    161
    Substratschicht
    162,163
    Substratschichten
    200
    Vorrichtung
    201
    Mikrowellensender
    211, 211'
    Polarisationsrichtung
    221
    Mikrowellenempfänger
    231
    Steuereinheit
    241
    Auswerteeinrichtung
    251
    Dokumenthalterung
    271, 272
    Antriebe
    275-277
    Messsensoren
    321
    Mikrowellenempfänger
    325
    Richtung

Claims (13)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitsdokuments (1) umfassend die Schritte:
    Bereitstellen mindestens einer flächig ausgedehnten Substratschicht (111);
    Ausbilden einer vorstichartigen Naht (150) mit einem leitfähigen langgestreckten Element (31), so dass die vorstichartige Naht die mindestens eine Substratschicht von einer Oberseite der Substratschicht (111) zu einer Unterseite der Substratschicht (111) und umgekehrt durchdringt und mehrere die mindestens eine Substratschicht (111) quer zu ihrer flächigen Ausdehnung durchdringende Abschnitte des langgestreckten Elements (31) leitfähig sind und welche mittels linear polarisierter und entlang einer ersten Raumrichtung, welche parallel zu der Längserstreckungsrichtung (35) des langgestreckten Elements (31) orientiert ist, gerichteter Mikrowellenstrahlung anregbar sind, sodass das leitfähige, die vorstichartige Naht bildende langgestreckte Element (31) selbst wieder Mikrowellenstrahlung in eine zweite Raumrichtung abstrahlt, welche quer zur Polarisationsrichtung und der ersten Raumrichtung orientiert ist, wobei die Polarisationsrichtung der anregenden Mikrowellenstrahlung die Richtung im Raum angibt, parallel zu welcher der elektrische Feldvektor der anregenden Mikrowellenstrahlung schwingt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dass die Naht mit einem mindestens einen Metalldraht aufweisenden Faden oder einem metallischen Draht als das langgestreckte Element (31) ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Naht (150) mit einer konstanten Stichlänge ausgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der vorstichartigen Naht versehene Substartschicht (111) mit weiteren flächig ausgedehnten Substratschichten (161-163) zu einem Dokumentkörper (3) zusammengefügt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Substartschicht mit der Naht beim Zusammenfügen zwischen zwei der weiteren flächig ausgedehnten Substratschichten angeordnet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Substratschicht oder eine der weiteren Substratschichten eine weitere wellenartige leitfähige Struktur aufgebracht wird.
  7. Sicherheitsdokument mit einem flächig ausgebildeten Dokumentkörper, der eine Oberseite und einer gegenüberliegenden Unterseite aufweist und an dem oder in dem ein leitfähiges wellenartig ausgebildetes langgestrecktes Element (31) angeordnet ist, wobei das langgestreckte Element wellenartige Auslenkungen (33) aufweist ,die quer zu einer Längserstreckungsrichtung (35) des langgestreckten Elements (31) und quer zur flächigen Ausdehnung des Dokumentkörpers (3) orientiert sind, wobei die wellenartigen Auslenkungen mindestens eine Materialschicht des Dokumentkörpers quer zu deren flächiger Ausdehnung durchdringen und mittels linear polarisierter und entlang einer ersten Raumrichtung , welche parallel zu der Längserstreckungsrichtung (35) des langgestreckten Elements (31) orientiert ist, gerichteter Mikrowellenstrahlung anregbar sind, sodass das leitfähige wellenartig ausgebildete langgestreckte Element (31) selbst wieder Mikrowellenstrahlung in eine zweite Raumrichtung abstrahlt, welche quer zur Polarisationsrichtung und der ersten Raumrichtung orientiert ist, wobei die Polarisationsrichtung der anregenden Mikrowellenstrahlung die Richtung im Raum angibt, parallel zu welcher der elektrische Feldvektor der anregenden Mikrowellenstrahlung schwingt.
  8. Sicherheitsdokument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wellenartige Ausgestaltung des langgestreckten Elements eine Periodizität aufweist.
  9. Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf oder in dem Dokumentkörper (3) eine weitere wellenartige leitfähige Struktur (41) ausgebildet, die sich in einer Ebene (44) erstreckt, welche parallel zur flächeigen Erstreckung des Dokumentkörpers (3) orientiert ist.
  10. Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere wellenartige leitfähige Struktur (41) eine periodische Struktur ist, die eine andere Periodenlänge als die Struktur des langgestreckten Elements (31) aufweist.
  11. Vorrichtung (200) zum Verifizieren eines Sicherheitsdokuments (1) mit einem flächig ausgebildeten Dokumentkörper an oder in dem ein zumindest abschnittsweise leitfähiges wellenartig ausgebildetes langgestrecktes Element angeordnet ist, wobei wellenartige Auslenkungen quer zu einer Längserstreckungsrichtung des langgestreckten Elements und quer zur flächigen Ausdehnung des Dokumentkörpers orientiert sind, umfassend:
    einen Mikrowellensender (201) zum Abstrahlen von linear polarisierter Mikrowellenstrahlung entlang einer ersten Raumrichtung in eine Prüfregion (100),
    welche ausgebildet ist, ein Sicherheitsdokument aufzunehmen, so dass die erste Raumrichtung mit einer Ebene zusammenfällt, in der der Dokumentkörper flächig ausgedehnt ist,
    und einen Mikrowellenempfänger, welcher ausgebildet ist, aus der Prüfregion entlang einer zweiten Raumrichtung abgestrahlte Mikrowellenstrahlung zu empfangen, wobei die zweite Raumrichtung quer zur ersten Raumrichtung und quer zur Polarisationsrichtung der von Mikrowellensender (201) abgestrahlten linear polarisierten Mikrowellenstrahlung orientiert ist, und
    eine Steuereinrichtung, um eine Mikrowellenabstrahlung des Mikrowellensenders zu bewirken und zeitgleich ein Empfangssignal des Mikrowellenempfängers zu erfassen und eine Auswerteeinrichtung zum Erzeugen eines Verifikationssignals, welches aus dem Empfangssignal abgeleitet ist.
  12. Verfahren zum Verifizieren eines Sicherheitsdokuments (1) umfassend die Schritte:
    Anordnen eines Sicherheitsdokuments in einer Prüfregion, so dass eine erste Raumrichtung mit einer Ebene zusammenfällt, in der ein Dokumentkörper des Sicherheitsdokuments (1) flächig ausgedehnt ist;
    Abstrahlen von gerichteter, linear polarisierter Mikrowellenstrahlung (51) entlang der ersten Raumrichtung in die Prüfregion (100) und
    Erfassen von Mikrowellenstrahlung (71), welche aus der Prüfregion (100) austritt, und Auswerten der erfassten Mikrowellenstrahlung und Ableiten einer Verifikationsentscheidung, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erfassen der Mikrowellenstrahlung (71) entlang einer zweiten Raumrichtung aus der Prüfregion austretende Mikrowellenstrahlung erfasst wird, wobei die zweite Raumrichtung quer zur ersten Raumrichtung und quer zur Schwingungsrichtung des elektrischen Feldvektors der eingestrahlten linear polarisierten Mikrowellenstrahlung orientiert ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dokument (1) als echt verifiziert wird, wenn im Mikrowellenempfänger (221) eine vorgegebene Signalstärke erfasst wird.
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