EP3261064A1 - Authentifikationsdokument - Google Patents

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EP3261064A1
EP3261064A1 EP17176597.7A EP17176597A EP3261064A1 EP 3261064 A1 EP3261064 A1 EP 3261064A1 EP 17176597 A EP17176597 A EP 17176597A EP 3261064 A1 EP3261064 A1 EP 3261064A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
document
authentication
molecular layer
spectrally
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP17176597.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3261064B1 (de
Inventor
Andreas Wilke
Ilya Komarov
Manfred Paeschke
Rebekka Siegmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bundesdruckerei GmbH
Original Assignee
Bundesdruckerei GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bundesdruckerei GmbH filed Critical Bundesdruckerei GmbH
Publication of EP3261064A1 publication Critical patent/EP3261064A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3261064B1 publication Critical patent/EP3261064B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • G07D7/02—Testing electrical properties of the materials thereof
    • 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
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/1205—Testing spectral properties

Definitions

  • the present invention relates to an authentication document and a document reader which can be authenticated with the authentication document.
  • a document such as an identification document or a banknote usually has a multiplicity of security features which prove the authenticity of the document and make it difficult to falsify the document.
  • the security features usually have characteristic properties that can be checked during authentication of the document.
  • the security features may include electronic circuitry that is read out upon authentication of the document.
  • a document reader can be used to authenticate the document.
  • an authenticity of the document reader is usually required.
  • An authentication of the document reader, in particular a mutual authentication of the document and the document reader, is not possible with most authentication methods.
  • the invention relates to an authentication document for authenticating a document reader having a document body, a light guide structure formed in the document body, a light source configured to emit a first light to the document reader, the first light at least partially in the optical waveguide structure is einstrahlbar, and a molecular layer, which is arranged on the document body, wherein the molecular layer is formed to spectrally alter a radiate into the optical waveguide second light, wherein the optical waveguide structure is formed, the first light with the spectrally altered second light spectrally overlay to create an overlay light for the authentication of the document reader.
  • the overlay light has, for example, a light color, which results from the spectral superimposition of the spectrally altered second light and the first light.
  • a successful authentication of the document reading device takes place, for example, if the light color of the generated overlay light corresponds to an authentication light color, for example red, green or blue.
  • the authentication document may be an ID card or a smart card.
  • the authentication document can also be one of the following identification documents: Identity document, such as identity card, passport, access control card, authorization card, company card, tax stamp or ticket, birth certificate, driver's license or vehicle pass, means of payment, for example a bank card or credit card.
  • Identity document such as identity card, passport, access control card, authorization card, company card, tax stamp or ticket, birth certificate, driver's license or vehicle pass, means of payment, for example a bank card or credit card.
  • the authentication document may further comprise an electronically readable circuit, for example an RFID chip.
  • the authentication document can be single-layered or multi-layered or paper and / or plastic-based.
  • the authentication document may be constructed of plastic-based films which are bonded to a card body by means of gluing and / or laminating be joined together, wherein the films preferably have similar material properties.
  • Authentication of the document reader authenticates the document reader.
  • Authentication of the document reader may include identifying the document reader and / or verifying the authenticity of the document reader.
  • the molecular layer may include or form a security feature of the authentication document.
  • the molecular layer may further form a physically unclonable function (PUF).
  • PEF physically unclonable function
  • the molecular layer can spectrally alter the second light as it passes through the molecular layer in a unique and difficult to falsify or mimic manner.
  • the spectral change of the second light may depend on a structure or a state, in particular an excited state, of the molecular layer.
  • the spectral change of the second light may be due to light absorption in the molecular layer.
  • the molecular layer can be transilluminated with the second light radiating into the optical waveguide structure, wherein the molecular layer is designed to spectrally change the second light when the molecular layer is illuminated, in particular spectrally to change it by means of light absorption in the molecular layer.
  • the authentication document has an electrode device, which can be acted upon by an electrical voltage in order to generate a stimulation field, wherein the molecular layer with the stimulation field can be put into an excitation state which at least partially determines the spectral change of the second light.
  • the electrode device may include a first electrode and a second electrode.
  • the electrodes may be disposed on two opposite sides of the molecular layer.
  • a carrier layer of the molecular layer may be formed as one of the electrodes.
  • the second electrode may be disposed adjacent to the molecular layer.
  • the carrier layer of the molecular layer may also comprise both electrodes.
  • the stimulation field can be an electrical stimulation field which arises when the voltage between the two electrodes is applied.
  • the stimulation field may further be an electrostatic stimulation field, a magnetic stimulation field or an electromagnetic stimulation field.
  • the electrical voltage can be generated by the document reader, in particular a communication interface of the document reader, which is electrically connectable to the electrode device.
  • the electrical voltage may have a voltage value, in particular a voltage amplitude.
  • the excited state of the molecular layer may depend on the voltage value.
  • the molecular layer has a plurality of polymer chains or oriented molecules which are arranged on a carrier layer and are each chemically or physically bound to the carrier layer with one end.
  • the oriented molecules and / or polymer chains can be anchored with one end to the carrier layer.
  • the oriented molecules and / or polymer chains can be randomly arranged on the carrier layer.
  • the carrier layer may be transparent or partially transparent.
  • the optical waveguide structure can be illuminated by the transparent or partially transparent carrier layer with the first light.
  • the carrier layer may be a metal layer, in particular a gold or silver layer, a conductive oxide layer, a dielectric layer, a plastic layer, in particular a polycarbonate layer, or a semiconductor layer.
  • the oriented molecules or polymer chains can be deflected from a rest position in response to the stimulation field, the spectral change of the second light being determined at least in part by the deflection of the oriented molecules or polymer chains.
  • the light spectrum of the second light may be affected by the deflection of the polymer chains or oriented molecules in a characteristic manner.
  • the deflected oriented molecules or polymer chains have a characteristic absorption spectrum, which depends on the deflection and thus on the stimulation field or the applied electrical voltage.
  • the light spectrum of the second light can be changed due to the characteristic absorption in the excited molecular layer.
  • the absorption spectrum of the molecular layer in the excited state can depend on a multiplicity of factors, in particular the type of molecules or polymer chains, the length of the molecules or polymer chains and the density or distribution of the plurality of molecules or polymer chains on the carrier layer. Due to the large number of molecules or polymer chains on the support layer, this can result in a unique and difficult to copy absorption spectrum, which represents a characteristic property of the molecular layer and changes the light spectrum of the second light.
  • the light source comprises at least one LED and / or laser diode. This provides the advantage that the first light can be generated efficiently.
  • the light source is configured to generate the first light in a random light spectrum.
  • the spectrally altered second light In order to obtain the superposition light in the correct light color when superimposing the first light with the second light, the spectrally altered second light must have a light spectrum that is complementary to the light spectrum of the first light. However, if the light spectrum of the first light is a random light spectrum, then the light spectrum of the second light must be changed spectrally anew each time an authentication process takes place, in particular by means of putting the molecular layer into a new excited state. This makes the authentication of the document reader by means of light overlay in the authentication document particularly forgery-proof.
  • the light source may include a random number generator or be connectable to a random number generator.
  • the random generator can generate a random current and / or voltage signal with which the light source can be driven in order to generate the first light in the random light spectrum.
  • the optical waveguide structure has an optical output, wherein the optical waveguide structure is configured to emit the overlaying light from the optical output.
  • the optical output is formed as a transparent or partially transparent window in the document body.
  • the light guide structure is formed as a cavity in the document body.
  • the optical waveguide structure may form a beam path in the document body, which runs as far as possible parallel to a surface of the document body, and which is open to an underside of the molecular or carrier layer, to the light source and to the optical output.
  • the optical waveguide structure comprises at least one mirror element for spectrally superimposing the first light with the second light.
  • the mirror elements may further be arranged to direct the resulting beat light onto the optical output.
  • the invention relates to a document reader for an authentication document, wherein the authentication document comprises a document body, a molecular layer disposed on the document body, and a light guide structure formed in the document body, wherein the molecular layer is formed, an in spectrally modifying the light guide structure radiating second light, wherein the authentication document further comprises a light source, which is designed to emit a first light to the document reader, wherein the first light is at least partially einstrahlbar in the light guide structure, wherein the light guide structure is formed, the spectrally altered spectrally superimpose second light with the first light to produce a superposition light, based on which the document reader is authenticated.
  • a light source which is designed to emit a first light to the document reader, wherein the first light is at least partially einstrahlbar in the light guide structure, wherein the light guide structure is formed, the spectrally altered spectrally superimpose second light with the first light to produce a superposition light, based on which the document reader is authenticated.
  • the document reading apparatus includes a light sensor configured to receive the first light emitted from the authentication document, the light sensor configured to detect a light spectrum of the first light, a processor configured to generate a voltage value of an electric voltage based on the light source detecting a detected light spectrum of the first light, a communication interface, which is electrically connectable and configured with the authentication document to generate the voltage with the voltage value and apply the authentication document with the generated electrical voltage, and a lighting device, which is formed, the second To radiate light through the molecular layer into the optical waveguide structure of the authentication document to spectrally change the second light and to spectrally transmit the spectrally altered second light with the first light in the optical waveguide structure erlagern.
  • the authentication document may be an authentication document according to the first aspect of the invention.
  • Authentication of the document reader authenticates the document reader.
  • the authentication of the document reader can be an identification of the document reader and / or a verification of the authenticity or authenticity of the document reader.
  • the communication interface of the document reader may include a voltage source, in particular a DC or an AC voltage source, for generating the electrical voltage.
  • the electrical voltage may have a voltage value, in particular a voltage amplitude.
  • the voltage source can be electrically connectable to the authentication document, in particular to electrodes of the authentication document.
  • the communication interface may further comprise a wireless interface, in particular a Bluetooth interface or a WLAN interface, or an RFID reader.
  • the processor may be implemented as a microprocessor in the document reader.
  • the processor may also be integrated into a data processing device, such as a computer or a laptop, which is connected to the document reader.
  • the processor is configured to detect a light spectrum of the second light emitted by the light source, wherein the processor is configured to determine the voltage value of the electric voltage on the basis of the light spectrum of the second light and the light spectrum of the first light, wherein the Communication interface is configured to apply the detected voltage value to the authentication document to generate a stimulation field, which places the molecular layer in an excited state, wherein the excited state determines the spectral change of the second light at least partially.
  • the molecular layer can be set to an excitation state, which changes the light spectrum of the second light when the molecular layer is irradiated such that the superposition of the spectrally altered second light and the first light results in the superposition light in the correct light color.
  • the document reader can be successfully authenticated if the light color of the overlay light corresponds to an authentication light color, such as red, green, or blue.
  • the processor may be connected to the illumination device to detect the light spectrum of the second light emitted by the illumination device. Furthermore, the light spectrum of the second light may be stored in a memory of the document reader to which the processor is connectable.
  • the illumination device comprises at least one light source, in particular an LED and / or a laser diode. This provides the advantage that the second light can be generated efficiently.
  • the light sensor has at least one photodiode or a photodiode layer or a transistor layer. This provides the advantage that the first light can be detected efficiently.
  • the light sensor comprises a spectrometer device, which is designed to detect the light spectrum of the first light. This provides the advantage that the first light spectrum can be detected efficiently.
  • the spectrometer device comprises a prism spectrometer, a grating spectrometer, a Fourier transform spectrometer or a laser spectrometer.
  • the spectrometer device can be designed as a microspectrometer and integrated into the document reader.
  • the invention can be implemented in software and / or hardware.
  • FIG. 12 shows a schematic representation of an authentication document 100 for authenticating a document reader 101 according to an embodiment.
  • the authentication document 100 comprises a document body 103, a light guide structure 107 which is formed in the document body 103, a light source 113 which is designed to emit a first light 109 to the document reader 101, wherein the first light 109 at least partially into the light guide structure 107 einstrahlbar and a molecular layer 105 disposed on the document body 103, wherein the molecular layer 105 is configured to spectrally alter a second light 111 incident in the light guide structure 107, the light guide structure 107 being formed to change the first light 109 spectrally spectrally superimposed on second light 111 to produce an overlay light 117 for authenticating the document reader 101.
  • the overlay light 117 has, for example, a light color, which results from the spectral superimposition of the spectrally altered second light 111 and the first light 109.
  • a successful authentication of the document reading device 101 takes place, for example, if the light color of the generated overlay light 117 corresponds to an authentication light color, for example red, green or blue.
  • the authentication document 100 may be an ID card or a smart card.
  • the authentication document 100 can also be one of the following identification documents: Identity document, such as identity card, passport, access control card, authorization card, company card, tax stamp or ticket, birth certificate, driver's license or motor vehicle pass, payment means, for example a bank card or credit card.
  • Identity document such as identity card, passport, access control card, authorization card, company card, tax stamp or ticket, birth certificate, driver's license or motor vehicle pass, payment means, for example a bank card or credit card.
  • the authentication document 100 may further comprise an electronically readable circuit, for example an RFID chip.
  • the authentication document 100 may be single or multi-layered or paper and / or be plastic-based.
  • the authentication document 100 may be constructed of plastic-based films, which are joined together to form a card body by means of gluing and / or lamination, the films preferably having similar material properties.
  • the document reader 101 is authenticated.
  • the authentication of the document reader 101 may include an identification of the document reader 101 and / or a verification of the authenticity of the document reader 101.
  • the molecular layer 105 may include or form a security feature of the authentication document 100.
  • the molecular layer 105 may further form a physically unclonable function (PUF).
  • the molecular layer 105 may spectrally alter the second light 111 upon irradiation of the molecular layer 105 in a unique and difficult to falsify or mimic manner.
  • the spectral change of the second light 111 may depend on a structure or state, in particular an excited state, of the molecular layer 105.
  • the spectral change of the second light 111 may occur due to light absorption in the molecular layer 105.
  • the molecular layer 105 may comprise a plurality of polymer chains or oriented molecules.
  • the polymer chains or oriented molecules can be arranged on a carrier layer 121, which is formed on or in the authentication document 100.
  • the polymer chains or oriented molecules can each be chemically or physically bound or anchored to the carrier layer 121 with one end.
  • the oriented molecules and / or polymer chains may also be arranged randomly on the carrier layer 121.
  • the carrier layer 121 may be transparent or partially transparent.
  • the optical waveguide structure 107 can be illuminated by the transparent or partially transparent carrier layer 121 with the first light 109.
  • the carrier layer 121 may be a metal layer, in particular a gold or silver layer, a conductive oxide layer, a dielectric layer, a plastic layer, in particular a polycarbonate layer, or a semiconductor layer.
  • the authentication document 100 has an in Fig. 1 not shown electrode device, which can be acted upon by an electrical voltage.
  • a stimulation field can be generated.
  • the stimulation field may place the molecular layer 105 in an excited state. This excitation state of the molecular layer 105 may at least partially cause, affect or set the spectral change of the second light when the molecular layer 105 is irradiated.
  • the electrode device may include a first electrode and a second electrode.
  • the electrodes may be disposed on two opposite sides of the molecular layer 105.
  • a carrier layer 121 of the molecular layer 105 may be formed as one of the two electrodes.
  • the second electrode may be disposed adjacent to the molecular layer 105.
  • the carrier layer 121 of the molecular layer 105 may also comprise both electrodes.
  • the stimulation field can be an electrical stimulation field, which arises when the electrical voltage is applied between the two electrodes.
  • the stimulation field may further be an electrostatic stimulation field, a magnetic stimulation field or an electromagnetic stimulation field.
  • the electrical voltage is generated by the document reader 101.
  • the electrical voltage may have a voltage value, in particular a voltage amplitude.
  • the excitation state and the optical property of the molecular layer 105 defined by the excited state may depend on the voltage value.
  • the oriented molecules or polymer chains of the molecular layer 105 may be deflectable from a rest position in response to the stimulation field.
  • the spectral change of the second light 111 in particular the light spectrum of the second light 111 after irradiating the molecular layer 105 in the excited state, can be at least partially determined by the deflection of the oriented molecules or polymer chains.
  • the light spectrum of the second light 111 is affected by the deflection of the polymer chains or oriented molecules in a characteristic manner.
  • the deflected oriented molecules or polymer chains can have a characteristic absorption spectrum, which depends on the deflection and thus on the stimulation field or the applied electrical voltage.
  • the light spectrum of the second light 111 may be changed due to the characteristic absorption in the excited molecular layer 105.
  • the absorption spectrum of the molecular layer 105 in the excited state depends on a variety of factors, in particular the type of molecules or polymer chains, the length of the molecules or polymer chains and the density or distribution of the plurality of molecules or polymer chains on the carrier layer 121 Due to the large number of molecules or polymer chains on the carrier layer 121, this can result in a unique and difficult to copy absorption spectrum, which represents a characteristic property of the molecular layer 105 and alters the light spectrum of the second light 111.
  • the light source 113 of the authentication document 100 may include at least one LED and / or laser diode for emitting the first light 109.
  • the light source 113 may further be configured to generate the first light 109 in a random light spectrum.
  • the second light 111 to the spectrally altered second light 112 must be modified in order to produce a light spectrum complementary to the light spectrum of the first light 109 ,
  • the modification of the light spectrum of the second light 111 to the second light spectrum of the changed second light 112 is ensured by the absorption of the molecular layer 105.
  • the light spectrum of the first light 109 is random, the light spectrum of the second light 112 must be changed spectrally anew each time an authentication process is performed, in particular by means of In this way, the authentication of the document reading device 101 becomes particularly tamper-proof for the molecular layer 105 in a new excited state and / or by varying the light spectrum of the second light 111.
  • the light source 113 may include a random number generator or be connectable to a random number generator.
  • the random number generator can generate a random current and / or voltage signal with which the light source 113 can be driven in order to generate the first light 109 in the random light spectrum.
  • the optical waveguide structure 107 can be formed as a hollow space in the document body 103 and can comprise a beam path in the document body 103, which extends as far as possible parallel to a surface of the document body 103.
  • the optical waveguide structure 107 may have an optical output 119.
  • the overlay light 117 may be emitted from the optical output 119.
  • the beam path of the optical waveguide structure 107 may be opened to an underside of the molecular layer 105 or carrier layer 121, to the light source 113 and to the optical output 119.
  • an irradiation of the second light 111 and the first light 109 in the beam path, and a radiation of the overlay light 117 is made possible from the beam path.
  • the optical output 119 may be formed as a transparent or partially transparent window in the document body 103.
  • the light guide structure 107 may further include a plurality of mirror elements 115.
  • the mirror elements 115 can be arranged in the optical waveguide structure 107, in particular in the beam path of the optical waveguide structure 107, in such a way that they guide the irradiated first and second light 109, 111 into the beam path, where the first light 109 and the modified second light 112 superimpose spectrally and form the overlay light 117.
  • the mirror elements 115 in the optical waveguide structure 107 can also be designed to guide the overlay light 117 to the optical output 119.
  • Fig. 1 further comprises a schematic representation of the document reader 101, which is authenticatable with the authentication document 100, according to one embodiment.
  • the document reader 101 includes a light sensor 123 configured to receive the first light 109 emitted from the authentication document 100, the light sensor 123 configured to detect a light spectrum of the first light 109, a processor 125 configured to have a voltage value an electrical voltage based on the detected light spectrum of the first light, a communication interface 127 which is electrically connectable and adapted to the authentication document 100 to generate the voltage with the voltage value and the authentication document 100 with the generated electrical voltage for generating the Stimulate a stimulation field, and a lighting device 129, which is configured to irradiate the second light 111 through the molecular layer 105 in the light guide structure 107 of the authentication document 100 to the first light 109 with the modified second To superimpose light 112 in the light guide structure 107 spectrally.
  • the communication interface 127 of the document reader 101 may include a voltage source, in particular a DC or an AC voltage source, for generating the electrical voltage.
  • the electrical voltage may have a voltage value, in particular a voltage amplitude.
  • the voltage source can be electrically connectable to the authentication document 100, in particular to electrodes of the authentication document 100.
  • the communication interface 127 may further comprise a wireless interface, in particular a Bluetooth interface or a WLAN interface, or an RFID reader.
  • the processor 125 may be implemented as a microprocessor in the document reader 101.
  • the processor is designed to work on an analog, digital or optical basis.
  • the processor 125 may further be integrated into a data processing device, such as a computer or a laptop, which is connected to the document reader 101.
  • the processor 125 may further be configured to detect a light spectrum of the second light 111.
  • the processor 125 can be connected to the lighting device 129 in terms of communication technology.
  • the light spectrum of the second light 111 may be stored in a memory of the document reader 101 to which the processor 125 is connectable.
  • the processor 125 may further be configured to determine the voltage value of the voltage based on the light spectrum of the first light 109 and the light spectrum of the second light 111.
  • the communication interface 127 may be configured to apply the determined voltage value to the authentication document 100 in order to set the molecular layer 105 in the excited state.
  • the molecular layer 105 can be set to an excitation state which changes the light spectrum of the second light 111 when the molecular layer 105 is irradiated such that, when the spectrally altered second light 112 and the first light 109 are superimposed, the superposition light 117 is in the correct light color is produced.
  • the document reader 101 can be successfully authenticated if the light color of the overlay light 117 corresponds to an authentication light color, for example red, green or blue.
  • the illumination device 129 may comprise at least one light source, in particular an LED and / or a laser diode.
  • the light sensor 123 may comprise at least one photodiode or a photodiode layer or a transistor layer.
  • the light sensor 123 may further include a spectrometer device configured to detect the light spectrum of the first light 109.
  • the spectrometer device may be a prism spectrometer, a grating spectrometer, a Fourier transform spectrometer or a laser spectrometer.
  • the spectrometer device can be designed as a microspectrometer and integrated into the document reader 101.
  • Fig. 2a and Fig. 2b 12 show a schematic representation of the molecular layer 105, which is formed by a large number of deflectable molecules 201, according to an embodiment in the resting state and after application of the stimulation field.
  • the deflectable molecules 201 may form elongated polymer chains, and / or may be arranged as a self-assembled monolayer (SAM) on the carrier layer 121.
  • SAM self-assembled monolayer
  • the deflectable molecules 201 may be electrically charged.
  • the deflectable molecules 201 may also be mechanically flexible or rigid. In particular, the mechanical flexibility of the deflectable molecules 201 may depend on their length, pendant steric groups, aromatic rings or spiro-structural elements and / or their electrical charge.
  • the deflectable molecules 201 may comprise synthetic molecules, for example alkyl chains with further functional groups, or biomolecules, for example DNA.
  • the deflectable molecules 201 may be formed as electrical monopolies, dipoles or quadrupoles.
  • the deflectable molecules 201 may be anchored to the carrier layer 121 by means of covalent bonds, ionic bonds, van der Waals bonds, hydrogen bonds, or adsorption. Furthermore, the deflectable molecules 201 may comprise linker molecules, in particular thiols, which are arranged at one end of the deflectable molecules 201 and which anchor the respective molecules 201 on the carrier layer 121. The end of the deflectable molecules 201 not anchored on the carrier layer 121 can, as in FIG Fig. 2a and Fig. 2b shown projecting from the carrier layer 121.
  • the deflectable molecules 201 in the rest position are perpendicular to the carrier layer 121 due to mutual repulsion of the similarly charged molecules 201.
  • Fig. 2b shows the molecular layer 105 Fig. 2a by applying the stimulation field according to an embodiment.
  • the stimulation field is, for example, an electric field between the two electrodes.
  • the excitation state of the molecular layer 105 can be determined by this deflection of the deflectable molecules 201 from the rest position.
  • the deflection of the molecules 201 may characteristically change the absorption properties of the molecular layer 105, in particular an absorption spectrum of the molecular layer 105.
  • the change in the absorption properties can be directly related to the deflection of the molecules 201 and the applied voltage.
  • the electrical voltage which can be applied to the authentication document 100 for generating the stimulation field is designed as a DC voltage or as an AC voltage.
  • the generated stimulation field may be a DC field or an AC field in response to the nature of the electrical voltage. If the stimulation field is a constant field, the deflectable molecules 201 can remain in the deflected state until the stimulation field is deactivated again after the stimulation field has been applied. If, on the other hand, the stimulation field is an alternating field, the deflectable molecules 201 can be excited by the alternating field for oscillating, in particular for collective oscillation, on the carrier layer 121. In this case, the excited state of the molecules 201 is determined by the molecular vibration.
  • the molecular layer 105 in particular the deflectable molecules 201, may further comprise an electrical moment, in particular an electric dipole or quadrupole moment, or a magnetic moment, in particular a magnetic dipole or quadrupole moment.
  • the stimulation field effects a change in the electrical or magnetic moments of the molecular layer 105.
  • the change in the electrical or magnetic moments can determine the characteristic change in the absorption properties of the molecular layer 105.
  • the change in the electrical or magnetic moments of the molecular layer 105 may cause a characteristic change in a dielectric function of the molecular layer 105.
  • the dielectric function of the molecular layer 105 depends on the orientation of the deflectable molecules 201.
  • the application of the stimulation field causes phonon excitation in the molecular layer 105.
  • FIG. 12 shows a flowchart of a method 300 for authenticating the document reader 101 according to one embodiment.
  • the method 300 comprises emitting 301 the first light 109 from the authentication document 100, wherein the first light 109 has a light spectrum E K ( ⁇ ), detecting the light spectrum, particularly with the light sensor 123 of the document reader 101, determining 305 a of the light spectrum Light spectrum F ( ⁇ ) 112, which in the superposition with the light spectrum E K ( ⁇ ) of the first light, the overlay light 117 results.
  • the method step 305 of determining the required light spectrum further comprises determining the voltage value of the electrical voltage U K which, when applied to the authentication document 100, places the molecular layer 105 in an excited state, wherein the molecular layer 105 in the excited state irradiates the second light 111 as it is irradiated molecular layer 105 changed spectrally such that it the required light spectrum F having ( ⁇ , U K) 112th
  • the method 300 further comprises switching 307 the molecular layer 105 by applying the electrical voltage U K to the Voltage value to set the molecular layer 105 in the excited state, generating 309 a light having the required light spectrum F ( ⁇ , U K ) by irradiating the molecular layer 105 with the second light 111.
  • the method 300 further comprises interfering 311 and superimposing, respectively of the spectrally altered second light 112 having the light spectrum F ( ⁇ ) and the first light 109 having the light spectrum E K ( ⁇ ) to produce the overlay light 117.
  • the method 300 comprises successfully authenticating 313 the document reader 101 if the light color of the overlay light 117 corresponds to the authentication light color, for example red, green or blue, or unsuccessfully authenticating 315 the document reader 101 if the light color of the overlay light 117 does not correspond to the authentication light color.
  • the light color of the overlay light 117 may be defined by a light spectrum Z ( ⁇ ) of the overlay light 117.
  • the authentication method 300 does not include a digitized encryption method, whereby the present method 300 can not be deciphered with the aid of quantum computers, in contrast to, for example, RSA cryptosystems.
  • the document reader 101 can also be used to authenticate the authentication document 100.
  • the document reader 101 authenticates the authentication document 100, for example, by means of the molecular layer 105, which may be a security feature for the authentication of the authentication document 100.
  • a mutual authentication of the document reader 101 and the authentication document 100 can take place, in which, in particular, the document reader 101 is authenticated by the authentication document 100 and the authentication document 100 by the document reader 101.
  • This mutual authentication can be done in the context of a common authentication method.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Authentifikationsdokument (100) zum Authentifizieren eines Dokumentenlesegeräts (101), mit einem Dokumentenkörper (103), einer Lichtleiterstruktur (107), welche in dem Dokumentenkörper (103) gebildet ist, einer Lichtquelle (113), welche ausgebildet ist, ein erstes Licht (109) an das Dokumentenlesegerät (101) auszustrahlen, wobei das erste Licht (109) zumindest teilweise in die Lichtleiterstruktur (107) einstrahlbar ist, und einer Molekularschicht (105), welche auf dem Dokumentenkörper (103) angeordnet ist, wobei die Molekularschicht (105) ausgebildet ist, ein in die Lichtleiterstruktur (107) einstrahlendes zweites Licht (111) spektral zu verändern, wobei die Lichtleiterstruktur (107) ausgebildet ist, das erste Licht (109) mit dem spektral veränderten zweiten Licht (112) spektral zu überlagern, um ein Überlagerungslicht (117) für die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts (101) zu erzeugen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Authentifikationsdokument und ein Dokumentenlesegerät, welches mit dem Authentifikationsdokument authentifizierbar ist.
  • Ein Dokument wie ein Identifikationsdokument oder eine Banknote weist meist eine Vielzahl an Sicherheitsmerkmalen auf, welche die Authentizität des Dokuments beweisen und eine Fälschung des Dokuments erschweren sollen. Die Sicherheitsmerkmale weisen dabei meist charakteristische Eigenschaften auf, welche bei einer Authentifizierung des Dokuments überprüft werden können. Die Sicherheitsmerkmale können elektronische Schaltkreise umfassen, welche bei der Authentifizierung des Dokuments ausgelesen werden.
  • Zur Authentifizierung des Dokuments, beispielsweise zur Überprüfung der Echtheit des Dokuments, kann ein Dokumentenlesegerät eingesetzt werden. Dabei wird eine Authentizität des Dokumentenlesegeräts meist vorausgesetzt. Eine Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts, insbesondere eine gegenseitige Authentifizierung des Dokuments und des Dokumentenlesegeräts, ist mit den meisten Authentifizierungsverfahren nicht möglich.
  • Bei gängigen Authentifizierungsverfahren erfolgt ein Datenaustausch zwischen dem Dokumentenlesegerät und dem Dokument meist über kontaktlose, digitale Kommunikationsprotokolle. Dabei können digitale Verschlüsselungsverfahren wie das Transport-Layer-Security Protokoll und/oder das RSA-Kryptosystem eingesetzt werden. Diese digitalen Verschlüsselungsprotokolle können jedoch von besonders leistungsstarken Computersystemen, beispielsweise Quantencomputern, entschlüsselt werden. Ferner wird zum Durchführen der Authentifizierungsverfahren meist ein Prozessor, beispielsweise in Form eines Computerchips, in dem Dokument benötigt, wodurch die Herstellungskosten des Dokuments zusätzlich erhöht werden.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Konzept zum Authentifizieren eines Dokumentenlesegeräts mit einem Authentifikationsdokument zu schaffen, welches insbesondere keinen Prozessor bzw. Mikrochip in dem Authentifikationsdokument voraussetzt.
  • Diese Aufgabe wird durch Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Authentifikationsdokument zum Authentifizieren eines Dokumentenlesegeräts, mit einem Dokumentenkörper, einer Lichtleiterstruktur, welche in dem Dokumentenkörper gebildet ist, einer Lichtquelle, welche ausgebildet ist, ein erstes Licht an das Dokumentenlesegerät auszustrahlen, wobei das erste Licht zumindest teilweise in die Lichtleiterstruktur einstrahlbar ist, und einer Molekularschicht, welche auf dem Dokumentenkörper angeordnet ist, wobei die Molekularschicht ausgebildet ist, ein in die Lichtleiterstruktur einstrahlendes zweites Licht spektral zu verändern, wobei die Lichtleiterstruktur ausgebildet ist, das erste Licht mit dem spektral veränderten zweiten Licht spektral zu überlagern, um ein Überlagerungslicht für die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts zu erzeugen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Dokumentenlesegerät effizient auf der Basis des Überlagerungslichts authentifiziert werden kann. Das Überlagerungslicht weist beispielsweise eine Lichtfarbe auf, welche sich aus der spektralen Überlagerung des spektral veränderten zweiten Lichts und des ersten Lichts ergibt. Eine erfolgreiche Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts findet beispielsweise statt, wenn die Lichtfarbe des erzeugten Überlagerungslichts einer Authentifizierungslichtfarbe, beispielsweise rot, grün oder blau, entspricht.
  • Das Authentifikationsdokument kann eine ID-Karte oder eine Smartcard, sein. Das Authentifikationsdokument kann ferner eines der folgenden Identifikationsdokumente sein: Identitätsdokument, wie Personalausweis, Reisepass, Zugangskontrollausweis, Berechtigungsausweis, Unternehmensausweis, Steuerzeichen oder Ticket, Geburtsurkunde, Führerschein oder Kraftfahrzeugausweis, Zahlungsmittel, beispielsweise eine Bankkarte oder Kreditkarte. Das Authentifikationsdokument kann ferner einen elektronisch auslesbaren Schaltkreis, beispielsweise einen RFID-Chip umfassen. Das Authentifikationsdokument kann ein- oder mehrlagig bzw. papier- und/oder kunststoffbasiert sein. Das Authentifikationsdokument kann aus kunststoffbasierten Folien aufgebaut sein, welche zu einem Kartenkörper mittels Verkleben und/oder Laminieren zusammengefügt werden, wobei die Folien bevorzugt ähnliche stoffliche Eigenschaften aufweisen.
  • Durch die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts wird das Dokumentenlesegerät authentifiziert. Die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts kann eine Identifizierung des Dokumentenlesegeräts und/oder eine Verifizierung der Echtheit bzw. Authentizität des Dokumentenlesegeräts umfassen.
  • Die Molekularschicht kann ein Sicherheitsmerkmal des Authentifikationsdokuments umfassen oder bilden. Die Molekularschicht kann ferner eine physikalisch unklonbare Funktion (physical unclonable function, PUF) bilden. Die Molekularschicht kann das zweite Licht bei Durchstrahlen der Molekularschicht auf eine einzigartige und schwer zu fälschende oder nachzuahmende Art und Weise spektral verändern. Die spektrale Veränderung des zweiten Lichts kann von einem Aufbau oder einem Zustand, insbesondere einem Anregungszustand, der Molekularschicht abhängen. Die spektrale Veränderung des zweiten Lichts kann aufgrund von Lichtabsorption in der Molekularschicht erfolgen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Molekularschicht mit dem in die Lichtleiterstruktur einstrahlenden zweiten Licht durchleuchtbar, wobei die Molekularschicht ausgebildet ist, das zweite Licht bei Durchleuchten der Molekularschicht spektral zu verändern, insbesondere mittels Lichtabsorption in der Molekularschicht spektral zu verändern. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Lichtspektrum des zweiten Lichts effizient mit der Molekularschicht verändert werden kann, so dass bei der Überlagerung des spektral veränderten zweiten Lichts mit dem ersten Licht das Überlagerungslicht entsteht.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Authentifikationsdokument eine Elektrodenvorrichtung auf, welche mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar ist, um ein Stimulationsfeld zu erzeugen, wobei die Molekularschicht mit dem Stimulationsfeld in einen Anregungszustand versetzbar ist, welcher die spektrale Veränderung des zweiten Lichts zumindest teilweise festlegt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die spektrale Veränderung des zweiten Lichts gezielt über die Anregung der Molekularschicht gesteuert werden kann.
  • Die Elektrodenvorrichtung kann eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode umfassen. Die Elektroden können auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Molekularschicht angeordnet sein. Alternativ kann eine Trägerschicht der Molekularschicht als eine der Elektroden ausgebildet sein. Die zweite Elektrode kann neben der Molekularschicht angeordnet sein. Ferner kann die Trägerschicht der Molekularschicht auch beide Elektroden umfassen.
  • Das Stimulationsfeld kann ein elektrisches Stimulationsfeld sein, welches beim Anliegen der elektrischen Spannung zwischen den zwei Elektroden entsteht. Das Stimulationsfeld kann ferner ein elektrostatisches Stimulationsfeld, ein magnetisches Stimulationsfeld oder ein elektromagnetisches Stimulationsfeld sein.
  • Die elektrische Spannung kann von dem Dokumentenlesegerät, insbesondere einer Kommunikationsschnittstelle des Dokumentenlesegeräts, welches mit der Elektrodenvorrichtung elektrisch verbindbar ist, erzeugt werden. Die elektrische Spannung kann einen Spannungswert, insbesondere eine Spannungsamplitude, aufweisen. Der Anregungszustand der Molekularschicht kann von dem Spannungswert abhängen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Molekularschicht eine Mehrzahl von Polymerketten oder orientierten Molekülen auf, welche auf einer Trägerschicht angeordnet und jeweils mit einem Ende chemisch oder physikalisch an die Trägerschicht gebunden sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Molekularschicht geschaffen werden kann, welche besonders schwer zu kopieren oder zu fälschen ist. Ferner kann eine Molekularschicht, welche aus orientierbaren Molekülen oder Polymerketten aufgebaut ist, effizient mit dem Stimulationsfeld in einen Anregungszustand versetzt werden.
  • Die orientierten Moleküle und/oder Polymerketten können mit jeweils einem Ende mit der Trägerschicht verankert sein. Die orientierten Moleküle und/oder Polymerketten können zufällig auf der Trägerschicht angeordnet sein.
  • Die Trägerschicht kann transparent oder teiltransparent ausgebildet sein. Die Lichtleiterstruktur kann durch die transparente oder teiltransparente Trägerschicht mit dem ersten Licht beleuchtbar sein. Die Trägerschicht kann eine Metallschicht, insbesondere eine Gold- oder Silberschicht, eine leitende Oxidschicht, eine dielektrische Schicht, eine Kunststoffschicht, insbesondere eine Polycarbonat-Schicht, oder eine Halbleiterschicht sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die orientierten Moleküle oder Polymerketten ansprechend auf das Stimulationsfeld aus einer Ruhelage auslenkbar, wobei die spektrale Veränderung des zweiten Lichts zumindest teilweise durch die Auslenkung der orientierten Moleküle oder Polymerketten festgelegt ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass über das Stimulationsfeld die Auslenkung der orientierten Moleküle oder Polymerketten und somit die spektrale Veränderung des zweiten Lichts gesteuert werden kann.
  • Das Lichtspektrum des zweiten Lichts kann durch die Auslenkung der Polymerketten oder orientierten Moleküle auf eine charakteristische Art und Weise beeinflusst sein. Beispielsweise weisen die ausgelenkten orientierten Moleküle oder Polymerketten ein charakteristisches Absorptionsspektrum auf, welches von der Auslenkung und somit von dem Stimulationsfeld bzw. der beaufschlagten elektrischen Spannung abhängt. Bei Durchleuchten der Molekularschicht kann das Lichtspektrum des zweiten Lichts aufgrund der charakteristischen Absorption in der angeregten Molekularschicht verändert werden.
  • Dabei kann das Absorptionsspektrum der Molekularschicht in dem Anregungszustand von einer Vielzahl von Faktoren abhängen, insbesondere der Art der Moleküle oder Polymerketten, der Länge der Moleküle oder Polymerketten und der Dichte bzw. der Verteilung der Mehrzahl von Molekülen oder Polymerketten auf der Trägerschicht. Aufgrund der großen Zahl von Molekülen oder Polymerketten auf der Trägerschicht kann sich daraus ein einzigartiges und schwer zu kopierendes Absorptionsspektrum ergeben, welches eine charakteristische Eigenschaft der Molekularschicht darstellt und das Lichtspektrum des zweiten Lichts verändert.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Lichtquelle zumindest eine LED und/oder Laserdiode. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das erste Licht effizient erzeugt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Lichtquelle ausgebildet, das erste Licht in einem zufälligen Lichtspektrum zu erzeugen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts besonders fälschungssicher ist.
  • Um bei der Überlagerung des ersten Lichts mit dem zweiten Licht das Überlagerungslicht in der richtigen Lichtfarbe zu erhalten, muss das spektral veränderte zweite Licht ein zu dem Lichtspektrum des ersten Lichts komplementäres Lichtspektrum aufweisen. Ist das Lichtspektrum des ersten Lichts jedoch ein zufälliges Lichtspektrum, so muss das Lichtspektrum des zweiten Lichts bei jedem Authentifizierungsvorgang von neuem spektral verändert werden, insbesondere mittels Versetzen der Molekularschicht in einen neuen Anregungszustand. Dies macht die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts mittels Lichtüberlagerung in dem Authentifikationsdokument besonders fälschungssicher.
  • Die Lichtquelle kann einen Zufallsgenerator umfassen, oder mit einem Zufallsgenerator verbindbar sein. Der Zufallsgenerator kann ein zufälliges Strom- und/oder Spannungssignal erzeugen, mit welchem die Lichtquelle ansteuerbar ist, um das erste Licht in dem zufälligen Lichtspektrum zu erzeugen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Lichtleiterstruktur einen optischen Ausgang auf, wobei die Lichtleiterstruktur ausgebildet ist, das Überlagerungslicht aus dem optischen Ausgang auszustrahlen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Überlagerungslicht zur Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der optische Ausgang als transparentes oder teiltransparentes Fenster in dem Dokumentenkörper gebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Lichtleiterstruktur als Hohlraum in dem Dokumentenkörper gebildet. Die Lichtleiterstruktur kann einen Strahlengang in dem Dokumentenkörper bilden, welcher weitestgehend parallel zu einer Oberfläche des Dokumentenkörpers verläuft, und welcher zu einer Unterseite der Molekularschicht bzw. Trägerschicht, zu der Lichtquelle und zu dem optischen Ausgang hin geöffnet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Lichtleiterstruktur zumindest ein Spiegelelement zum spektralen Überlagern des ersten Lichts mit dem zweiten Licht.
  • Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine effiziente Überlagerung des ersten Lichts und des zweiten Lichts erfolgen kann. Die Spiegelelemente können ferner angeordnet sein, um das resultierende Überlagerungslicht auf den optischen Ausgang zu leiten.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Dokumentenlesegerät für ein Authentifikationsdokument, wobei das Authentifikationsdokument einen Dokumentenkörper, eine Molekularschicht, welche auf dem Dokumentenkörper angeordnet ist, und eine Lichtleiterstruktur, welche in dem Dokumentenkörper gebildet ist, umfasst, wobei die Molekularschicht ausgebildet ist, ein in die Lichtleiterstruktur einstrahlendes zweites Licht spektral zu verändern, wobei das Authentifikationsdokument ferner eine Lichtquelle umfasst, welche ausgebildet ist, ein erstes Licht an das Dokumentenlesegerät auszustrahlen, wobei das erste Licht zumindest teilweise in die Lichtleiterstruktur einstrahlbar ist, wobei die Lichtleiterstruktur ausgebildet ist, das spektral veränderte zweite Licht mit dem ersten Licht spektral zu überlagern, um ein Überlagerungslicht zu erzeugen, auf dessen Basis das Dokumentenlesegerät authentifizierbar ist. Das Dokumentenlesegerät umfasst einen Lichtsensor, welcher ausgebildet ist, das von dem Authentifikationsdokument ausgestrahlte erste Licht zu empfangen, wobei der Lichtsensor ausgebildet ist, ein Lichtspektrum des ersten Lichts zu erfassen, einen Prozessor, welcher ausgebildet ist, einen Spannungswert einer elektrischen Spannung auf der Basis des erfassten Lichtspektrums des ersten Lichts zu ermitteln, eine Kommunikationsschnittstelle, welche mit dem Authentifikationsdokument elektrisch verbindbar und ausgebildet ist, die elektrische Spannung mit dem Spannungswert zu erzeugen und das Authentifikationsdokument mit der Erzeugten elektrischen Spannung zu beaufschlagen, und eine Beleuchtungsvorrichtung, welche ausgebildet ist, das zweite Licht durch die Molekularschicht in die Lichtleiterstruktur des Authentifikationsdokuments einzustrahlen, um das zweite Licht spektral zu verändern und das spektral veränderte zweite Licht mit dem ersten Licht in der Lichtleiterstruktur spektral zu überlagern. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Dokumentenlesegerät geschaffen wird, welches mit einem Authentifikationsdokument authentifiziert werden kann. Das Authentifikationsdokument kann ein Authentifikationsdokument nach dem ersten Aspekt der Erfindung sein.
  • Durch die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts wird das Dokumentenlesegerät authentifiziert. Die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts kann eine Identifizierung des Dokumentenlesegeräts und/oder eine Verifizierung der Echtheit bzw. Authentizität des Dokumentenlesegeräts umfassen.
  • Die Kommunikationsschnittstelle des Dokumentenlesegeräts kann eine Spannungsquelle, insbesondere eine Gleich- oder eine Wechselspannungsquelle, zum Erzeugen der elektrischen Spannung umfassen. Die elektrische Spannung kann einen Spannungswert, insbesondere eine Spannungsamplitude, aufweisen. Die Spannungsquelle kann mit dem Authentifikationsdokument, insbesondere mit Elektroden des Authentifikationsdokuments, elektrisch verbindbar sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann ferner eine drahtlose Schnittstelle, insbesondere eine Bluetooth-Schnittstelle oder eine WLAN-Schnittstelle, oder einen RFID-Leser umfassen.
  • Der Prozessor kann als Mikroprozessor in dem Dokumentenlesegerät ausgebildet sein. Der Prozessor kann ferner in ein Datenverarbeitungsgerät, beispielsweise einen Computer oder einen Laptop, integriert sein, welches an das Dokumentenlesegerät angeschlossen ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, ein Lichtspektrum des von der Lichtquelle ausgestrahlten zweiten Lichts zu erfassen, wobei der Prozessor ausgebildet ist, den Spannungswert der elektrischen Spannung auf der Basis des Lichtspektrums des zweiten Lichts und des Lichtspektrums des ersten Lichts zu ermitteln, wobei die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet ist, das Authentifikationsdokument mit dem ermittelten Spannungswert zu beaufschlagen, um ein Stimulationsfeld zu erzeugen, welches die Molekularschicht in einen Anregungszustand versetzt, wobei der Anregungszustand die spektrale Veränderung des zweiten Lichts zumindest teilweise festlegt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein passender Spannungswert der elektrischen Spannung ermittelt werden kann. Mit dem ermittelten Spannungswert kann die Molekularschicht in einen Anregungszustand versetzt werden, welcher das Lichtspektrum des zweiten Lichts bei Durchstrahlen der Molekularschicht derart verändert, dass die Überlagerung des spektral veränderten zweiten Lichts und des ersten Lichts das Überlagerungslicht in der korrekten Lichtfarbe ergibt. Das Dokumentenlesegerät kann erfolgreich authentifiziert werden, wenn die Lichtfarbe des Überlagerungslichts einer Authentifizierungslichtfarbe, beispielsweise rot, grün oder blau, entspricht.
  • Der Prozessor kann mit der Beleuchtungseinrichtung verbunden sein, um das Lichtspektrum des von der Beleuchtungseinrichtung ausgestrahlten zweiten Lichts zu erfassen. Ferner kann das Lichtspektrum des zweiten Lichts in einem Speicher des Dokumentenlesegeräts, mit welchem der Prozessor verbindbar ist, gespeichert sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung zumindest eine Lichtquelle, insbesondere eine LED und/oder ein Laserdiode. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das zweite Licht effizient erzeugt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Lichtsensor zumindest eine Fotodiode oder eine Fotodioden-Schicht oder eine Transistorschicht auf. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das erste Licht effizient erfasst werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Lichtsensor eine Spektrometervorrichtung, welche ausgebildet ist, das Lichtspektrum des ersten Lichts zu erfassen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das erste Lichtspektrum effizient erfasst werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Spektrometervorrichtung ein Prismen-Spektrometer, ein Gitterspektrometer, ein Fourier-Transform-Spektrometer oder ein Laser-Spektrometer. Die Spektrometervorrichtung kann als Mikrospektrometer ausgebildet und in das Dokumentenlesegerät integriert sein.
  • Die Erfindung kann in Software und/oder Hardware realisiert werden.
  • Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig.1
    eine schematische Darstellung eines Authentifikationsdokuments zum Authentifizieren eines Dokumentenlesegeräts;
    Fig. 2a
    eine schematische Darstellung einer Molekularschicht, welche durch eine Vielzahl von auslenkbaren Molekülen gebildet ist, im Ruhezustand;
    Fig. 2b
    eine schematische Darstellung der Molekularschicht aus Fig. 2a nach Anlegen eines Stimulationsfeldes; und
    Fig.3
    ein Flussidagramm eines Verfahrens zum Authentifizieren eines Dokumentenlesegeräts.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Authentifikationsdokuments 100 zum Authentifizieren eines Dokumentenlesegeräts 101 gemäß einer Ausführungsform.
  • Das Authentifikationsdokument 100 umfasst einen Dokumentenkörper 103, eine Lichtleiterstruktur 107, welche in dem Dokumentenkörper 103 gebildet ist, eine Lichtquelle 113, welche ausgebildet ist, ein erstes Licht 109 an das Dokumentenlesegerät 101 auszustrahlen, wobei das erste Licht 109 zumindest teilweise in die Lichtleiterstruktur 107 einstrahlbar ist, und eine Molekularschicht 105, welche auf dem Dokumentenkörper 103 angeordnet ist, wobei die Molekularschicht 105 ausgebildet ist, ein in die Lichtleiterstruktur 107 einstrahlendes zweites Licht 111 spektral zu verändern, wobei die Lichtleiterstruktur 107 ausgebildet ist, das erste Licht 109 mit dem spektral veränderten zweiten Licht 111 spektral zu überlagern, um ein Überlagerungslicht 117 für die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts 101 zu erzeugen.
  • Das Überlagerungslicht 117 weist beispielsweise eine Lichtfarbe auf, welche sich aus der spektralen Überlagerung des spektral veränderten zweiten Lichts 111 und des ersten Lichts 109 ergibt. Eine erfolgreiche Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts 101 findet beispielsweise statt, wenn die Lichtfarbe des erzeugten Überlagerungslichts 117 einer Authentifizierungslichtfarbe, beispielsweise rot, grün oder blau, entspricht.
  • Das Authentifikationsdokument 100 kann eine ID-Karte oder eine Smartcard, sein. Das Authentifikationsdokument 100 kann ferner eines der folgenden Identifikationsdokumente sein: Identitätsdokument, wie Personalausweis, Reisepass, Zugangskontrollausweis, Berechtigungsausweis, Unternehmensausweis, Steuerzeichen oder Ticket, Geburtsurkunde, Führerschein oder Kraftfahrzeugausweis, Zahlungsmittel, beispielsweise eine Bankkarte oder Kreditkarte. Das Authentifikationsdokument 100 kann ferner einen elektronisch auslesbaren Schaltkreis, beispielsweise einen RFID-Chip umfassen. Das Authentifikationsdokument 100 kann ein- oder mehrlagig bzw. papier- und/oder kunststoffbasiert sein. Das Authentifikationsdokument 100 kann aus kunststoffbasierten Folien aufgebaut sein, welche zu einem Kartenkörper mittels Verkleben und/oder Laminieren zusammengefügt werden, wobei die Folien bevorzugt ähnliche stoffliche Eigenschaften aufweisen.
  • Durch die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts 101 wird das Dokumentenlesegerät 101 authentifiziert. Die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts 101 kann eine Identifizierung des Dokumentenlesegeräts 101 und/oder eine Verifizierung der Echtheit bzw. Authentizität des Dokumentenlesegeräts 101 umfassen.
  • Die Molekularschicht 105 kann ein Sicherheitsmerkmal des Authentifikationsdokuments 100 umfassen oder bilden. Die Molekularschicht 105 kann ferner eine physikalisch unklonbare Funktion (physical unclonable function, PUF) bilden. Die Molekularschicht 105 kann das zweite Licht 111 bei Durchstrahlen der Molekularschicht 105 auf eine einzigartige und schwer zu fälschende oder nachzuahmende Art und Weise spektral verändern. Die spektrale Veränderung des zweiten Lichts 111 kann von einem Aufbau oder einem Zustand, insbesondere einem Anregungszustand, der Molekularschicht 105 abhängen. Die spektrale Veränderung des zweiten Lichts 111 kann aufgrund von Lichtabsorption in der Molekularschicht 105 erfolgen.
  • Die Molekularschicht 105 kann eine Mehrzahl von Polymerketten oder orientierten Molekülen aufweist. Die Polymerketten oder orientierte Moleküle können dabei auf einer Trägerschicht 121 angeordnet sein, welche auf oder in dem Authentifikationsdokument 100 gebildet ist. Die Polymerketten oder orientierte Moleküle können jeweils mit einem Ende chemisch oder physikalisch an die Trägerschicht 121 gebunden oder verankert sein. Die orientierten Moleküle und/oder Polymerketten können ferner zufällig auf der Trägerschicht 121 angeordnet sein.
  • Die Trägerschicht 121 kann transparent oder teiltransparent ausgebildet sein. Die Lichtleiterstruktur 107 kann durch die transparente oder teiltransparente Trägerschicht 121 mit dem ersten Licht 109 beleuchtbar sein. Die Trägerschicht 121 kann eine Metallschicht, insbesondere eine Gold- oder Silberschicht, eine leitende Oxidschicht, eine dielektrische Schicht, eine Kunststoffschicht, insbesondere eine Polycarbonat-Schicht, oder eine Halbleiterschicht sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Authentifikationsdokument 100 eine in Fig. 1 nicht gezeigte Elektrodenvorrichtung auf, welche mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar ist. Bei der Beaufschlagung der Elektrodenvorrichtung mit der elektrischen Spannung kann ein Stimulationsfeld erzeugt werden. Das Stimulationsfeld kann die Molekularschicht 105 in einen Anregungszustand versetzen. Dieser Anregungszustand der Molekularschicht 105 kann die spektrale Veränderung des zweiten Lichts bei Durchstrahlen der Molekularschicht 105 zumindest teilweise verursachen, beeinflussen oder festlegen.
  • Die Elektrodenvorrichtung kann eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode umfassen. Die Elektroden können auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Molekularschicht 105 angeordnet sein. Alternativ kann eine Trägerschicht 121 der Molekularschicht 105 als eine der zwei Elektroden ausgebildet sein. Die zweite Elektrode kann neben der Molekularschicht 105 angeordnet sein. Ferner kann die Trägerschicht 121 der Molekularschicht 105 auch beide Elektroden umfassen.
  • Das Stimulationsfeld kann ein elektrisches Stimulationsfeld sein, welches beim Anliegen der elektrischen Spannung zwischen die zwei Elektroden entsteht. Das Stimulationsfeld kann ferner ein elektrostatisches Stimulationsfeld, ein magnetisches Stimulationsfeld oder ein elektromagnetisches Stimulationsfeld sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die elektrische Spannung von dem Dokumentenlesegerät 101 erzeugt. Die elektrische Spannung kann einen Spannungswert, insbesondere eine Spannungsamplitude, aufweisen. Der Anregungszustand und die von dem Anregungszustand definierte optische Eigenschaft der Molekularschicht 105 können von dem Spannungswert abhängen.
  • Die orientierten Moleküle oder Polymerketten der Molekularschicht 105 können ansprechend auf das Stimulationsfeld aus einer Ruhelage auslenkbar sein. Die spektrale Veränderung des zweiten Lichts 111, insbesondere das Lichtspektrum des zweiten Lichts 111 nach Durchstrahlen der Molekularschicht 105 in dem Anregungszustand, kann zumindest teilweise durch die Auslenkung der orientierten Moleküle oder Polymerketten festgelegt sein.
  • Beispielsweise wird das Lichtspektrum des zweiten Lichts 111 durch die Auslenkung der Polymerketten oder orientierten Moleküle auf eine charakteristische Art und Weise beeinflusst. Die ausgelenkten orientierten Moleküle oder Polymerketten können ein charakteristisches Absorptionsspektrum aufweisen, welches von der Auslenkung und somit von dem Stimulationsfeld bzw. der beaufschlagten elektrischen Spannung abhängt. Bei Durchleuchten der Molekularschicht 105 kann das Lichtspektrum des zweiten Lichts 111 aufgrund der charakteristischen Absorption in der angeregten Molekularschicht 105 verändert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform hängt das Absorptionsspektrum der Molekularschicht 105 in dem Anregungszustand von einer Vielzahl von Faktoren ab, insbesondere der Art der Moleküle oder Polymerketten, der Länge der Moleküle oder Polymerketten und der Dichte bzw. der Verteilung der Mehrzahl von Molekülen oder Polymerketten auf der Trägerschicht 121. Aufgrund der großen Zahl von Molekülen oder Polymerketten auf der Trägerschicht 121 kann sich daraus ein einzigartiges und schwer zu kopierendes Absorptionsspektrum ergeben, welches eine charakteristische Eigenschaft der Molekularschicht 105 darstellt und das Lichtspektrum des zweiten Lichts 111 verändert.
  • Die Lichtquelle 113 des Authentifikationsdokuments 100 kann zumindest eine LED und/oder Laserdiode zum Ausstrahlen des ersten Lichts 109 umfassen.
  • Die Lichtquelle 113 kann ferner ausgebildet sein, das erste Licht 109 in einem zufälligen Lichtspektrum zu erzeugen. Um bei der Überlagerung des ersten Lichts 109 mit dem zweiten Licht 111 das Überlagerungslicht 117 in der richtigen Lichtfarbe zu erhalten, muss das zweite Licht 111 zum spektral veränderten zweiten Licht 112 modifiziert werden, um ein zu dem Lichtspektrum des ersten Lichts 109 komplementäres Lichtspektrum zu erzeugen. Die Modifikation von dem Lichtspektrum des zweiten Lichts 111 zu dem zweiten Lichtspektrum des veränderten zweiten Lichts 112 wird durch die Absorption der molekularen Schicht 105 sichergestellt. Wenn das Lichtspektrum des ersten Lichts 109 jedoch zufällig ist, muss das Lichtspektrum des zweiten Lichts 112 bei jedem Authentifizierungsvorgang von neuem spektral verändert werden, insbesondere mittels Versetzten der Molekularschicht 105 in einen neuen Anregungszustand und/oder durch Variation des Lichtspektrums des zweiten Lichts 111. Dadurch wird die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts 101 besonders fälschungssicher.
  • Die Lichtquelle 113 kann einen Zufallsgenerator umfassen, oder mit einem Zufallsgenerator verbindbar sein. Der Zufallsgenerator kann ein zufälliges Strom- und/oder Spannungssignal erzeugen, mit welchem die Lichtquelle 113 ansteuerbar ist, um das erste Licht 109 in dem zufälligen Lichtspektrum zu erzeugen.
  • Die Lichtleiterstruktur 107 kann als Hohlraum in dem Dokumentenkörper 103 gebildet sein und kann einen Strahlengang in dem Dokumentenkörper 103 umfassen, welcher weitestgehend parallel zu einer Oberfläche des Dokumentenkörpers 103 verläuft.
  • Die Lichtleiterstruktur 107 kann einen optischen Ausgang 119 aufweisen. Das Überlagerungslicht 117 kann aus dem optischen Ausgang 119 ausgestrahlt werden.
  • Der Strahlengang der Lichtleiterstruktur 107 kann zu einer Unterseite der Molekularschicht 105 bzw. Trägerschicht 121, zu der Lichtquelle 113 und zu dem optischen Ausgang 119 hin geöffnet sein. Somit wird ein Einstrahlen des zweiten Lichts 111 und des ersten Lichts 109 in den Strahlengang, und ein Ausstrahlen des Überlagerungslichts 117 aus dem Strahlengang ermöglicht.
  • Der optische Ausgang 119 kann als transparentes oder teiltransparentes Fenster in dem Dokumentenkörper 103 gebildet sein.
  • Die Lichtleiterstruktur 107 kann ferner eine Mehrzahl an Spiegelelementen 115 umfassen. Die Spiegelelemente 115 können in der Lichtleiterstruktur 107, insbesondere in dem Strahlengang der Lichtleiterstruktur 107 derart angeordnet sein, das sie das eingestrahlte erste und zweite Licht 109, 111 in den Strahlengang leiten, wo sich das erste Licht 109 und das modifizierte zweite Licht 112 spektral überlagern und das Überlagerungslicht 117 bilden.
  • Die Spiegelelemente 115 in der Lichtleiterstruktur 107 können ferner ausgebildet sein, das Überlagerungslicht 117 zu dem optischen Ausgang 119 zu leiten.
  • Fig. 1 umfasst ferner eine schematische Darstellung des Dokumentenlesegeräts 101, welches mit dem Authentifikationsdokument 100 authentifizierbar ist, gemäß einer Ausführungsform.
  • Das Dokumentenlesegerät 101 umfasst einen Lichtsensor 123, welcher ausgebildet ist, das von dem Authentifikationsdokument 100 ausgestrahlte erste Licht 109 zu empfangen, wobei der Lichtsensor 123 ausgebildet ist, ein Lichtspektrum des ersten Lichts 109 zu erfassen, einen Prozessor 125, welcher ausgebildet ist, einen Spannungswert einer elektrischen Spannung auf der Basis des erfassten Lichtspektrums des ersten Lichts zu ermitteln, eine Kommunikationsschnittstelle 127, welche mit dem Authentifikationsdokument 100 elektrisch verbindbar und ausgebildet ist, die elektrische Spannung mit dem Spannungswert zu erzeugen und das Authentifikationsdokument 100 mit der erzeugten elektrischen Spannung zum Erzeugen des Stimulationsfeldes zu beaufschlagen, und eine Beleuchtungsvorrichtung 129, welche ausgebildet ist, das zweite Licht 111 durch die Molekularschicht 105 in die Lichtleiterstruktur 107 des Authentifikationsdokuments 100 einzustrahlen, um das erste Licht 109 mit dem modifizierten zweiten Licht 112 in der Lichtleiterstruktur 107 spektral zu überlagern.
  • Die Kommunikationsschnittstelle 127 des Dokumentenlesegeräts 101 kann eine Spannungsquelle, insbesondere eine Gleich- oder eine Wechselspannungsquelle, zum Erzeugen der elektrischen Spannung umfassen. Die elektrische Spannung kann einen Spannungswert, insbesondere eine Spannungsamplitude, aufweisen. Die Spannungsquelle kann mit dem Authentifikationsdokument 100, insbesondere mit Elektroden des Authentifikationsdokuments 100, elektrisch verbindbar sein. Die Kommunikationsschnittstelle 127 kann ferner eine drahtlose Schnittstelle, insbesondere eine Bluetooth-Schnittstelle oder eine WLAN-Schnittstelle, oder einen RFID-Leser umfassen.
  • Der Prozessor 125 kann als Mikroprozessor in dem Dokumentenlesegerät 101 ausgebildet sein. Der Prozessor ist ausgelegt, auf analoger, digitaler oder optischen Basis zu arbeiten. Der Prozessor 125 kann ferner in ein Datenverarbeitungsgerät, beispielsweise einen Computer oder einen Laptop, integriert sein, welches an das Dokumentenlesegerät 101 angeschlossen ist.
  • Der Prozessor 125 kann ferner ausgebildet sein, ein Lichtspektrum des zweiten Lichts 111 zu erfassen. Der Prozessor 125 kann hierzu mit der Beleuchtungsvorrichtung 129 kommunikationstechnisch verbunden sein. Ferner kann das Lichtspektrum des zweiten Lichts 111 in einem Speicher des Dokumentenlesegeräts 101, mit welchem der Prozessor 125 verbindbar ist, gespeichert sein.
  • Der Prozessor 125 kann ferner ausgebildet sein, den Spannungswert der elektrischen Spannung auf der Basis des Lichtspektrums des ersten Lichts 109 und des Lichtspektrums des zweiten Lichts 111 zu ermitteln.
  • Die Kommunikationsschnittstelle 127 kann ausgebildet sein, das Authentifikationsdokument 100 mit dem ermittelten Spannungswert zu beaufschlagen, um die Molekularschicht 105 in den Anregungszustand zu versetzt. Mit dem ermittelten Spannungswert kann die Molekularschicht 105 in einen Anregungszustand versetzt werden, welcher das Lichtspektrum des zweiten Lichts 111 bei Durchstrahlen der Molekularschicht 105 derart verändert, dass bei Überlagerung des spektral veränderten zweiten Lichts 112 und des ersten Lichts 109 das Überlagerungslicht 117 in der korrekten Lichtfarbe erzeugt wird. Das Dokumentenlesegerät 101 kann erfolgreich authentifiziert werden, wenn die Lichtfarbe des Überlagerungslichts 117 einer Authentifizierungslichtfarbe, beispielsweise rot, grün oder blau, entspricht.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung 129 kann zumindest eine Lichtquelle, insbesondere eine LED und/oder ein Laserdiode umfassen.
  • Der Lichtsensor 123 kann zumindest eine Fotodiode oder eine Fotodioden-Schicht oder eine Transistorschicht aufweisen.
  • Der Lichtsensor 123 kann ferner eine Spektrometervorrichtung aufweisen, welche ausgebildet ist, das Lichtspektrum des ersten Lichts 109 zu erfassen. Die Spektrometervorrichtung kann ein Prismen-Spektrometer, ein Gitterspektrometer, ein Fourier-Transform-Spektrometer oder ein Laser-Spektrometer sein. Die Spektrometervorrichtung kann als Mikrospektrometer ausgebildet und in das Dokumentenlesegerät 101 integriert sein.
  • Fig. 2a und Fig. 2b zeigen schematische Darstellung der Molekularschicht 105, welche durch eine Vielzahl von auslenkbaren Molekülen 201 gebildet ist, gemäß einer Ausführungsform im Ruhezustand und nach Anlegen des Stimulationsfeldes.
  • Die auslenkbaren Moleküle 201 können längliche Polymerketten bilden, und/oder können als self-assembled Monolayer (SAM) auf der Trägerschicht 121 angeordnet sein.
  • Die auslenkbaren Moleküle 201 können elektrisch geladen sein. Die auslenkbaren Moleküle 201 können ferner mechanisch flexibel oder steif sein. Insbesondere kann die mechanische Flexibilität der auslenkbaren Moleküle 201 von ihrer Länge, sterische Seitengruppen, aromatischen Ringen oder Spirostrukturelementen und/oder ihrer elektrischen Ladung abhängen. Die auslenkbaren Moleküle 201 können synthetische Moleküle, beispielsweise Alkylketten mit weiteren funktionalen Gruppen, oder Biomoleküle, beispielsweise DNA, umfassen. Die auslenkbaren Moleküle 201 können als elektrische Monopole, Dipole oder Quadrupole ausgebildet sein.
  • Die auslenkbaren Moleküle 201 können mittels kovalenter Bindungen, ionischer Bindungen, van-der-Waals Bindungen, Wasserstoffbrückenbindungen oder Adsorption auf der Trägerschicht 121 verankert sein. Ferner können die auslenkbaren Moleküle 201 Linkermoleküle, insbesondere Thiole, umfassen, welche an einem Ende der auslenkbaren Moleküle 201 angeordnet sind, und welche die jeweiligen Moleküle 201 auf der Trägerschicht 121 verankern. Das nicht auf der Trägerschicht 121 verankerte Ende der auslenkbaren Moleküle 201 kann, wie in Fig. 2a und Fig. 2b gezeigt, von der Trägerschicht 121 abstehen.
  • Die auslenkbaren Moleküle 201 befinden sich in Fig. 2a in einer Ruhelage, beispielsweise weil das Authentifikationsdokument 100 mit keiner elektrischen Spannung beaufschlagt ist (U = 0 V). Die auslenkbaren Moleküle 201 in der Ruhelage stehen beispielsweise senkrecht von der Trägerschicht 121 ab, aufgrund von gegenseitiger Abstoßung der gleich geladenen Moleküle 201.
  • Fig. 2b zeigt die Molekularschicht 105 aus Fig. 2a durch Anlegen des Stimulationsfelds gemäß einer Ausführungsform.
  • Das Stimulationsfeld wird in Fig. 2b durch anlegen der elektrischen Spannung U = UL an die Trägerschicht 121, welche eine zweite Elektrode bildet, und eine erste nicht gezeigte Elektrode erzeugt. Das Stimulationsfeld ist beispielsweise ein elektrisches Feld zwischen den beiden Elektroden.
  • Die auslenkbaren Moleküle 201, welche beispielsweise eine negative elektrische Ladung tragen, werden in Fig. 2b ansprechend auf das Anlegen der elektrischen Spannung (U = UL) bzw. das Erzeugen des Stimulationsfeldes aus der Ruhelage ausgelenkt.
  • Der Anregungszustand der Molekularschicht 105 kann durch diese Auslenkung der auslenkbaren Moleküle 201 aus der Ruhelage bestimmt sein. Dabei kann die Auslenkung der Moleküle 201 die Absorptionseigenschaften der Molekularschicht 105, insbesondere ein Absorptionsspektrum der Molekularschicht 105, charakteristisch verändern. Die Veränderung der Absorptionseigenschaften kann dabei in direktem Zusammenhang zu der Auslenkung der Moleküle 201 und der angelegten Spannung stehen.
  • Eine Induzierung einer Bewegung, insbesondere einer kollektiven Bewegung, einer Molekülschicht auf einer Oberfläche mittels eines elektrischen Feldes und die makroskopische Erfassung dieser Bewegung ist beispielsweise in Lahann, Joerg, et al. "A reversibly switching surface." Science 299(5605), p. 371-374, 2003 offenbart.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die elektrische Spannung, welche an das Authentifikationsdokument 100 zum Erzeugen des Stimulationsfeldes anlegbar ist, als Gleichspannung oder als Wechselspannung ausgebildet. Das erzeugte Stimulationsfeld kann ansprechend auf die Art der elektrischen Spannung ein Gleichfeld oder ein Wechselfeld sein. Ist das Stimulationsfeld ein Gleichfeld, so können die auslenkbaren Moleküle 201 nach Anlegen des Stimulationsfeldes so lange in dem ausgelenkten Zustand verbleiben bis das Stimulationsfeld wieder deaktiviert wird. Ist das Stimulationsfeld hingegen ein Wechselfeld, so können die auslenkbaren Moleküle 201 durch das Wechselfeld zum Schwingen, insbesondere zum kollektiven Schwingen, auf der Trägerschicht 121 angeregt werden. In diesem Fall wird der Anregungszustand der Moleküle 201 durch die Molekülschwingung festgelegt.
  • Die Molekularschicht 105, insbesondere die auslenkbaren Moleküle 201, können ferner ein elektrisches Moment, insbesondere ein elektrisches Dipol- oder Quadrupolmoment, oder ein magnetisches Moment, insbesondere ein magnetisches Dipol- oder Quadrupolmoment, aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform bewirkt das Stimulationsfeld eine Änderung der elektrischen oder magnetischen Momente der Molekularschicht 105. Die Änderung der elektrischen oder magnetischen Momente kann die charakteristische Änderung der Absorptionseigenschaften der Molekularschicht 105 bestimmen.
  • Ferner kann die Änderung der elektrischen oder magnetischen Momente der Molekularschicht 105 eine charakteristische Veränderung einer dielektrischen Funktion der Molekularschicht 105 verursachen. Beispielsweise ist die dielektrische Funktion der Molekularschicht 105 von der Ausrichtung der auslenkbaren Moleküle 201 abhängig.
  • Gemäß einer Ausführungsform bewirkt das Anlegen des Stimulationsfeldes eine Phononenanregung in der Molekularschicht 105.
  • Fig. 3 zeigt ein Flussidagramm eines Verfahrens 300 zum Authentifizieren des Dokumentenlesegeräts 101 gemäß einer Ausführungsform.
  • Das Verfahren 300 umfasst ein Emittieren 301 des ersten Lichts 109 von dem Authentifikationsdokument 100, wobei das erste Licht 109 ein Lichtspektrum EK(λ) aufweist, ein Detektieren 303 des Lichtspektrums, insbesondere mit dem Lichtsensor 123 des Dokumentenlesegeräts 101, ein Bestimmen 305 eines benötigten Lichtspektrums F(λ) 112, welches bei der Überlagerung mit dem Lichtspektrum EK(λ) des ersten Lichts, das Überlagerungslicht 117 ergibt. Der Verfahrensschritt 305 des Bestimmens des benötigten Lichtspektrums umfasst ferner ein Bestimmen des Spannungswertes der elektrischen Spannung UK, welche bei einem Anlegen an das Authentifikationsdokument 100 die Molekularschicht 105 in einen Anregungszustand versetzt, wobei die Molekularschicht 105 in dem Anregungszustand das zweite Licht 111 beim Durchstrahlen der Molekularschicht 105 spektral derart verändert, dass es das benötigte Lichtspektrum F(λ,UK) 112 aufweist. Das Verfahren 300 umfasst ferner ein Schalten 307 der Molekularschicht 105 mittels Anlegen der elektrischen Spannung UK mit dem Spannungswert, um die Molekularschicht 105 in den Anregungszustand zu versetzten, ein Generieren 309 eines Lichts mit dem benötigten Lichtspektrum F(λ,UK) mittels Durchstrahlen der Molekularschicht 105 mit dem zweiten Licht 111. Das Verfahren 300 umfasst ferner ein Interferieren 311 bzw. Überlagern des spektral veränderten zweiten Lichts 112 mit dem Lichtspektrum F(λ) und des ersten Lichts 109 mit dem Lichtspektrum EK(λ), um das Überlagerungslicht 117 zu erzeugen. Das Verfahren 300 umfasst schließlich ein erfolgreiches Authentifizieren 313 des Dokumentenlesegeräts 101, falls die Lichtfarbe des Überlagerungslichts 117 der Authentifizierungslichtfarbe, beispielsweise rot, grün oder blau, entspricht, oder ein erfolgloses Authentifizieren 315 des Dokumentenlesegeräts 101 falls die Lichtfarbe des Überlagerungslichts 117 nicht der Authentifizierungslichtfarbe entspricht. Die Lichtfarbe des Überlagerungslichts 117 kann durch ein Lichtspektrum Z(λ) des Überlagerungslichts 117 festgelegt sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Authentifizierungsverfahren 300 kein digitalisiertes Verschlüsselungsverfahren, wodurch das vorliegende Verfahren 300 auch nicht mit Hilfe von Quantencomputern entschlüsselbar ist, im Gegensatz zu beispielsweise RSA-Kryptosystemen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Dokumentenlesegerät 101 auch zur Authentifizierung des Authentifikationsdokuments 100 eingesetzt werden. Dabei authentifiziert das Dokumentenlesegerät 101 das Authentifikationsdokument 100 beispielsweise mittels der Molekularschicht 105, welche ein Sicherheitsmerkmal für die Authentifizierung des Authentifikationsdokuments 100 sein kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine gegenseitige Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts 101 und des Authentifikationsdokuments 100 erfolgen, bei der insbesondere das Dokumentenlesegerät 101 von dem Authentifikationsdokument 100 und das Authentifikationsdokument 100 von dem Dokumentenlesegerät 101 authentifiziert werden. Diese gegenseitige Authentifizierung kann im Rahmen eines gemeinsamen Authentifizierungsverfahrens erfolgen.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    Authentifikationsdokument
    101
    Dokumentenlesegerät
    103
    Dokumentenkörper
    105
    Molekularschicht
    107
    Lichtleiterstruktur
    109
    erstes Licht
    111
    zweites Licht
    112
    spektral verändertes zweites Licht
    113
    Lichtquelle
    115
    Spiegelelement
    117
    Überlagerungslicht
    119
    optischer Ausgang
    121
    Trägerschicht
    123
    Lichtsensor
    125
    Prozessor
    127
    Kommunikationsschnittstelle
    129
    Beleuchtungsvorrichtung
    201
    auslenkbare Moleküle
    300
    Verfahren zum Authentifizieren eines Dokumentenlesegeräts
    301
    Emittieren
    303
    Detektierten
    305
    Bestimmen
    307
    Schalten
    309
    Generieren
    311
    Interferieren
    313
    erfolgreiches Authentifizieren
    315
    erfolgloses Authentifizieren

Claims (15)

  1. Authentifikationsdokument (100) zum Authentifizieren eines Dokumentenlesegeräts (101), mit:
    einem Dokumentenkörper (103);
    einer Lichtleiterstruktur (107), welche in dem Dokumentenkörper (103) gebildet ist;
    einer Lichtquelle (113), welche ausgebildet ist, ein erstes Licht (109) an das Dokumentenlesegerät (101) auszustrahlen, wobei das erste Licht (109) zumindest teilweise in die Lichtleiterstruktur (107) einstrahlbar ist; und
    einer Molekularschicht (105), welche auf dem Dokumentenkörper (103) angeordnet ist, wobei die Molekularschicht (105) ausgebildet ist, ein in die Lichtleiterstruktur (107) einstrahlendes zweites Licht (111) spektral zu verändern;
    wobei die Lichtleiterstruktur (107) ausgebildet ist, das erste Licht (109) mit dem spektral veränderten zweiten Licht (112) spektral zu überlagern, um ein Überlagerungslicht (117) für die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts (101) zu erzeugen.
  2. Authentifikationsdokument (100) nach Anspruch 1, wobei die Molekularschicht (105) mit dem in die Lichtleiterstruktur (107) einstrahlenden zweiten Licht (111) durchleuchtbar ist, wobei die Molekularschicht (105) ausgebildet ist, das zweite Licht (111) bei Durchleuchten der Molekularschicht (105) spektral zu verändern, insbesondere mittels Lichtabsorption in der Molekularschicht (105) spektral zu verändern.
  3. Authentifikationsdokument (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Authentifikationsdokument (100) eine Elektrodenvorrichtung aufweist, welche mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar ist, um ein Stimulationsfeld zu erzeugen, wobei die Molekularschicht (105) mit dem Stimulationsfeld in einen Anregungszustand versetzbar ist, welcher die spektrale Veränderung des zweiten Lichts (111) zumindest teilweise festlegt.
  4. Authentifikationsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Molekularschicht (105) eine Mehrzahl von Polymerketten oder orientierten Molekülen aufweist, welche auf einer Trägerschicht (121) angeordnet und jeweils mit einem Ende chemisch oder physikalisch an die Trägerschicht (121) gebunden sind.
  5. Authentifikationsdokument (100) nach Anspruch 3 und 4, wobei die orientierten Moleküle oder Polymerketten ansprechend auf das Stimulationsfeld aus einer Ruhelage auslenkbar sind, wobei die spektrale Veränderung des zweiten Lichts (111) zumindest teilweise durch die Auslenkung der orientierten Moleküle oder Polymerketten festgelegt ist.
  6. Authentifikationsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (113) zumindest eine LED und/oder Laserdiode umfasst.
  7. Authentifikationsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (113) ausgebildet ist, das erste Licht (109) in einem zufälligen Lichtspektrum zu erzeugen.
  8. Authentifikationsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtleiterstruktur (107) einen optischen Ausgang (119) aufweist, wobei die Lichtleiterstruktur (107) ausgebildet ist, das Überlagerungslicht (117) aus dem optischen Ausgang (119) auszustrahlen.
  9. Authentifikationsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtleiterstruktur (107) als Hohlraum in dem Dokumentenkörper (103) gebildet ist.
  10. Authentifikationsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtleiterstruktur (107) zumindest ein Spiegelelement (115) zum spektralen Überlagern des ersten Lichts (109) mit dem zweiten Licht (112) umfasst.
  11. Dokumentenlesegerät (101) für ein Authentifikationsdokument (100), wobei das Authentifikationsdokument (100) einen Dokumentenkörper (103), eine Lichtleiterstruktur (107), welche in dem Dokumentenkörper (103) gebildet ist, eine Lichtquelle (113), welche ausgebildet ist, ein erstes Licht (109) an das Dokumentenlesegerät (101) auszustrahlen, wobei das erste Licht (109) zumindest teilweise in die Lichtleiterstruktur (107) einstrahlbar ist, und eine Molekularschicht (105), welche auf dem Dokumentenkörper (103) angeordnet ist, umfasst, wobei die Molekularschicht (105) ausgebildet ist, ein in die Lichtleiterstruktur (107) einstrahlendes zweites Licht (111) spektral zu verändern, wobei die Lichtleiterstruktur (107) ausgebildet ist, das erste Licht (109) mit dem spektral veränderten zweiten Licht (112) spektral zu überlagern, um ein Überlagerungslicht (117) für die Authentifizierung des Dokumentenlesegeräts (101) zu erzeugen, wobei das Dokumentenlesegerät (101) die folgenden Merkmale aufweist:
    einen Lichtsensor (123), welcher ausgebildet ist, das von dem Authentifikationsdokument (100) ausgestrahlte erste Licht (109) zu empfangen, wobei der Lichtsensor (123) ausgebildet ist, ein Lichtspektrum des ersten Lichts (109) zu erfassen;
    einen Prozessor (125), welcher ausgebildet ist, einen Spannungswert einer elektrischen Spannung auf der Basis des erfassten Lichtspektrums des ersten Lichts (109) zu ermitteln;
    eine Kommunikationsschnittstelle (127), welche mit dem Authentifikationsdokument (100) elektrisch verbindbar und ausgebildet ist, die elektrische Spannung mit dem Spannungswert zu erzeugen und das Authentifikationsdokument (100) mit der Erzeugten elektrischen Spannung zu beaufschlagen; und
    eine Beleuchtungsvorrichtung (129), welche ausgebildet ist, das zweite Licht (111) durch die Molekularschicht (105) in die Lichtleiterstruktur (107) des Authentifikationsdokuments (100) einzustrahlen, um das zweite Licht (111) spektral zu verändern und das spektral veränderte zweite Licht (112) mit dem ersten Licht (109) in der Lichtleiterstruktur (107) spektral zu überlagern.
  12. Dokumentenlesegerät (101) nach Anspruch 11, wobei der Prozessor (125) ausgebildet ist, ein Lichtspektrum des von der Lichtquelle (113) ausgestrahlten zweiten Lichts (111) zu erfassen, wobei der Prozessor (125) ausgebildet ist, den Spannungswert der elektrischen Spannung auf der Basis des Lichtspektrums des zweiten Lichts (111) und des Lichtspektrums des ersten Lichts (109) zu ermitteln, wobei die Kommunikationsschnittstelle (127) ausgebildet ist, das Authentifikationsdokument (100) mit dem ermittelten Spannungswert zu beaufschlagen, um ein Stimulationsfeld zu erzeugen, welches die Molekularschicht (105) in einen Anregungszustand versetzt, wobei der Anregungszustand die spektrale Veränderung des zweiten Lichts (111) zumindest teilweise festlegt.
  13. Dokumentenlesegerät (101) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (129) zumindest eine Lichtquelle, insbesondere eine LED und/oder ein Laserdiode, umfasst.
  14. Dokumentenlesegerät (101) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Lichtsensor (123) zumindest eine Fotodiode oder eine Fotodioden-Schicht oder eine Transistorschicht aufweist.
  15. Dokumentenlesegerät (101) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Lichtsensor (123) eine Spektrometervorrichtung umfasst, welche ausgebildet ist, das Lichtspektrum des ersten Lichts (109) zu erfassen.
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