EP3261064B1 - Authentication document - Google Patents
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- EP3261064B1 EP3261064B1 EP17176597.7A EP17176597A EP3261064B1 EP 3261064 B1 EP3261064 B1 EP 3261064B1 EP 17176597 A EP17176597 A EP 17176597A EP 3261064 B1 EP3261064 B1 EP 3261064B1
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- G—PHYSICS
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- 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
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- 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 reading device which can be authenticated with the authentication document.
- the disclosure document DE 10 2007 000 881 A1 describes a document with an integrated display device.
- the disclosure document DE 2006 017 256 A1 describes a device and a method for the optical examination of documents of value.
- a document such as an identification document or a bank note usually has a large number of security features which are intended to prove the authenticity of the document and to make forgery of the document more difficult.
- the security features usually have characteristic properties which can be checked when the document is authenticated.
- the security features can include electronic circuits which are read out when the document is authenticated.
- a document reading device can be used to authenticate the document, for example to check the authenticity of the document.
- An authenticity of the document reading device is usually assumed.
- Authentication of the document reading device in particular mutual authentication of the document and of the document reading device, is not possible with most authentication methods.
- the invention relates to an authentication document for authenticating a document reading device, with a document body, a light guide structure which is formed in the document body, a light source which is designed to emit a first light to the document reading device, the first light at least partially in the light guide structure can be irradiated, and a molecular layer which is arranged on the document body, the molecular layer being designed to spectrally change a second light irradiating into the light guide structure, wherein the light guide structure is designed to spectrally the first light with the spectrally changed second light overlay to generate an overlay light for the authentication of the document reader.
- the superimposed light has, for example, a light color which results from the spectral superimposition of the spectrally changed second light and the first light.
- Successful authentication of the document reading device takes place, for example, when the light color of the generated overlay light corresponds to an authentication light color, for example red, green or blue.
- the authentication document can 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 ID, tax code or ticket, birth certificate, driver's license or vehicle ID, means of payment, for example a bank card or credit card.
- identity document such as identity card, passport, access control card, authorization card, company ID, tax code or ticket, birth certificate, driver's license or vehicle ID, means of payment, for example a bank card or credit card.
- the authentication document can also comprise an electronically readable circuit, for example an RFID chip.
- the authentication document can have one or more layers or be paper and / or plastic-based.
- the authentication document can be constructed from plastic-based foils, which form a card body by means of gluing and / or lamination are joined together, the films preferably having similar material properties.
- the document reading device is authenticated by the authentication of the document reading device.
- the authentication of the document reading device can include an identification of the document reading device and / or a verification of the authenticity or authenticity of the document reading device.
- the molecular layer can comprise or form a security feature of the authentication document.
- the molecular layer can also form a physically unclonable function (PUF).
- PEF physically unclonable function
- the molecular layer can spectrally alter the second light when it shines through the molecular layer in a unique and difficult to falsify or imitate manner.
- the spectral change of the second light can depend on a structure or a state, in particular an excited state, of the molecular layer.
- the spectral change of the second light can take place due to light absorption in the molecular layer.
- the molecular layer can be transilluminated with the second light radiating into the light guide structure, the molecular layer being designed to spectrally change the second light when transilluminating the molecular layer, in particular to change it spectrally by means of light absorption in the molecular layer.
- This has the advantage that a light spectrum of the second light can be changed efficiently with the molecular layer, so that the superimposed light is created when the spectrally changed second light is superimposed on the first light.
- the authentication document has an electrode device to which an electrical voltage can be applied in order to generate a stimulation field, the molecular layer with the stimulation field being able to be put into an excitation state which at least partially defines the spectral change of the second light.
- the electrode device may include a first electrode and a second electrode.
- the electrodes can be arranged on two opposite sides of the molecular layer.
- a carrier layer of the molecular layer can be formed as one of the electrodes.
- the second electrode can be arranged next to the molecular layer.
- the carrier layer of the molecular layer can also comprise both electrodes.
- the stimulation field can be an electrical stimulation field which is created when the electrical voltage is applied between the two electrodes.
- the stimulation field can furthermore be an electrostatic stimulation field, a magnetic stimulation field or an electromagnetic stimulation field.
- the electrical voltage can be generated by the document reading device, in particular a communication interface of the document reading device, which can be electrically connected to the electrode device.
- the electrical voltage can have a voltage value, in particular a voltage amplitude.
- the excited state of the molecular layer can 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 bonded to the carrier layer at one end.
- the oriented molecules and / or polymer chains can each be anchored to the carrier layer at one end.
- the oriented molecules and / or polymer chains can be arranged randomly on the carrier layer.
- the carrier layer can be transparent or partially transparent.
- the light guide structure can be illuminated with the first light through the transparent or partially transparent carrier layer.
- the carrier layer can 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 at least partially determined by the deflection of the oriented molecules or polymer chains.
- the light spectrum of the second light can be influenced in a characteristic way by the deflection of the polymer chains or oriented molecules.
- 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 number 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 carrier layer, this can result in a unique absorption spectrum that is difficult to copy, which is 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 has the advantage that the first light can be generated efficiently.
- the light source is designed to generate the first light in a random light spectrum. This has the advantage that the authentication of the document reading device is particularly secure against forgery.
- the spectrally changed second light In order to obtain the overlay light in the correct light color when the first light is superimposed with the second light, the spectrally changed 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, the light spectrum of the second light must be spectrally changed anew with each authentication process, in particular by moving the molecular layer into a new excited state. This makes the authentication of the document reading device particularly forgery-proof by means of light superimposition in the authentication document.
- the light source can comprise a random generator or can be connected to a random generator. The random generator can generate a random current and / or voltage signal with which the light source can be controlled in order to generate the first light in the random light spectrum.
- the light guide structure has an optical output, the light guide structure being designed to emit the superimposed light from the optical output. This has the advantage that the overlay light can be made available for authentication of the document reading device.
- 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 light guide structure can form a beam path in the document body which runs largely parallel to a surface of the document body and which is open to an underside of the molecular layer or carrier layer, to the light source and to the optical output.
- the light guide structure comprises at least one mirror element for spectrally superimposing the first light with the second light.
- the mirror elements can also be arranged to guide the resulting superimposed light onto the optical output.
- the invention relates to a document reading device according to claim 9 for an authentication document, wherein the authentication document comprises a document body, a molecular layer which is arranged on the document body, and a light guide structure which is formed in the document body, the molecular layer being formed to spectrally change a second light irradiating into the light guide structure, the authentication document further comprising a light source which is designed to emit a first light to the document reading device, the first light being at least partially irradiating into the light guide structure, the light guide structure being designed, to spectrally superimpose the spectrally changed second light with the first light in order to generate an overlay light, on the basis of which the document reading device can be authenticated.
- the authentication document comprises a document body, a molecular layer which is arranged on the document body, and a light guide structure which is formed in the document body, the molecular layer being formed to spectrally change a second light irradiating into the light guide structure
- the authentication document further comprising
- the document reading device comprises a light sensor which is designed to receive the first light emitted by the authentication document, the light sensor being designed to detect a light spectrum of the first light, a processor which is designed to measure a voltage value of an electrical voltage on the basis of the to determine the detected light spectrum of the first light, a communication interface which is electrically connectable to the authentication document and designed to generate the electrical voltage with the voltage value and to apply the generated electrical voltage to the authentication document, and a lighting device, which is designed, the second To radiate light through the molecular layer into the light guide structure of the authentication document in order to spectrally change the second light and to spectrally overlap the spectrally changed second light with the first light in the light guide structure gladly.
- This has the advantage that a document reading device is created which can be authenticated with an authentication document.
- the authentication document can be an authentication document according to the first aspect of the invention.
- the document reading device is authenticated by the authentication of the document reading device.
- the authentication of the document reading device can be an identification of the document reading device and / or a verification of the authenticity or authenticity of the document reading device.
- the communication interface of the document reading device can comprise a voltage source, in particular a DC or an AC voltage source, for generating the electrical voltage.
- the electrical voltage can 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 can also comprise a wireless interface, in particular a Bluetooth interface or a WLAN interface, or an RFID reader.
- the processor can be designed as a microprocessor in the document reading device.
- the processor can also be integrated into a data processing device, for example a computer or a laptop, which is connected to the document reading device.
- the processor is designed to detect a light spectrum of the second light emitted by the light source, the processor being designed to determine the voltage value of the electrical voltage on the basis of the light spectrum of the second light and the light spectrum of the first light, the Communication interface is designed to apply the determined voltage value to the authentication document in order to generate a stimulation field which puts the molecular layer in an excited state, the excited state at least partially defining the spectral change of the second light.
- the molecular layer can be put into an excited state which changes the light spectrum of the second light when it shines through the molecular layer in such a way that the superposition of the spectrally changed second light and the first light results in the superimposed light in the correct light color.
- the document reading device 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 can be connected to the lighting device in order to detect the light spectrum of the second light emitted by the lighting device. Furthermore, the light spectrum of the second light can be stored in a memory of the document reading device to which the processor can be connected.
- the lighting device comprises at least one light source, in particular an LED and / or a laser diode. This has 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 has 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 has the advantage that the first light spectrum can be captured 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 reading device.
- the invention can be implemented in software and / or hardware.
- Fig. 1 shows a schematic representation of an authentication document 100 for authenticating a document reading device 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 reading device 101, the first light 109 being at least partially radiant into the light guide structure 107 and a molecular layer 105 which is arranged on the document body 103, the molecular layer 105 being designed to spectrally change a second light 111 irradiating into the light guide structure 107, the light guide structure 107 being designed to spectrally change the first light 109 second light 111 to superimpose spectrally in order to generate an overlay light 117 for the authentication of the document reading device 101.
- the overlay light 117 has, for example, a light color which results from the spectral superposition of the spectrally changed second light 111 and the first light 109. Successful authentication of the document reading device 101 takes place, for example, when 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 can 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 ID card, passport, access control ID, authorization ID, company ID, tax code or ticket, birth certificate, driver's license or vehicle ID, means of payment, for example a bank card or credit card.
- identity document such as ID card, passport, access control ID, authorization ID, company ID, tax code or ticket, birth certificate, driver's license or vehicle ID, means of payment, for example a bank card or credit card.
- the authentication document 100 can furthermore comprise an electronically readable circuit, for example an RFID chip.
- the authentication document 100 can have one or more layers or can be paper and / or be plastic-based.
- the authentication document 100 can be constructed from plastic-based foils which are joined together to form a card body by means of gluing and / or lamination, the foils preferably having similar material properties.
- the document reading device 101 is authenticated by the authentication of the document reading device 101.
- the authentication of the document reading device 101 can comprise an identification of the document reading device 101 and / or a verification of the authenticity or authenticity of the document reading device 101.
- the molecular layer 105 can comprise or form a security feature of the authentication document 100.
- the molecular layer 105 can also form a physically unclonable function (PUF).
- PEF physically unclonable function
- the molecular layer 105 can spectrally alter the second light 111 when it shines through the molecular layer 105 in a unique and difficult to forge or imitate manner.
- the spectral change of the second light 111 can depend on a structure or a state, in particular an excited state, of the molecular layer 105.
- the spectral change of the second light 111 can take place due to light absorption in the molecular layer 105.
- the molecular layer 105 may have 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 bonded or anchored to the carrier layer 121 at one end.
- the oriented molecules and / or polymer chains can furthermore be arranged randomly on the carrier layer 121.
- the carrier layer 121 can be transparent or partially transparent.
- the light guide structure 107 can be illuminated with the first light 109 through the transparent or partially transparent carrier layer 121.
- the carrier layer 121 can 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 Electrode device, not shown, to which an electrical voltage can be applied.
- a stimulation field can be generated.
- the stimulation field can put the molecular layer 105 in an excited state.
- This excited state of the molecular layer 105 can at least partially cause, influence or define the spectral change of the second light when it shines through the molecular layer 105.
- the electrode device may include a first electrode and a second electrode.
- the electrodes can be arranged on two opposite sides of the molecular layer 105.
- a carrier layer 121 of the molecular layer 105 can be formed as one of the two electrodes.
- the second electrode can be arranged next to the molecular layer 105.
- the carrier layer 121 of the molecular layer 105 can also comprise both electrodes.
- the stimulation field can be an electrical stimulation field that is created when the electrical voltage is applied between the two electrodes.
- the stimulation field can furthermore be an electrostatic stimulation field, a magnetic stimulation field or an electromagnetic stimulation field.
- the electrical voltage is generated by the document reading device 101.
- the electrical voltage can have a voltage value, in particular a voltage amplitude.
- the excited state and the optical property of the molecular layer 105 defined by the excited state can depend on the voltage value.
- the oriented molecules or polymer chains of the molecular layer 105 can 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 shining through the molecular layer 105 in the excited state, can be determined at least partially by the deflection of the oriented molecules or polymer chains.
- the light spectrum of the second light 111 is influenced in a characteristic way by the deflection of the polymer chains or oriented molecules.
- 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 molecular layer 105 is transilluminated, the light spectrum of the second light 111 can 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 multitude 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 Because of the large number of molecules or polymer chains on the carrier layer 121, this can result in a unique absorption spectrum which is difficult to copy and which represents a characteristic property of the molecular layer 105 and changes the light spectrum of the second light 111.
- the light source 113 of the authentication document 100 can comprise at least one LED and / or laser diode for emitting the first light 109.
- the light source 113 can further be designed to generate the first light 109 in a random light spectrum.
- the second light 111 In order to obtain the overlay light 117 in the correct light color when the first light 109 is superimposed with the second light 111, the second light 111 must be modified to form the spectrally changed second light 112 in order to generate a light spectrum complementary to the light spectrum of the first light 109 .
- the modification from 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 has to be spectrally changed anew with each authentication process, in particular by means of Setting the molecular layer 105 into a new excited state and / or by varying the light spectrum of the second light 111. This makes the authentication of the document reading device 101 particularly forgery-proof.
- the light source 113 can comprise a random generator or can be connected to a random generator.
- the random generator can generate a random current and / or voltage signal with which the light source 113 can be controlled in order to generate the first light 109 in the random light spectrum.
- the light guide structure 107 can be formed as a cavity in the document body 103 and can comprise a beam path in the document body 103 which runs largely parallel to a surface of the document body 103.
- the light guide structure 107 has an optical output 19.
- the superimposed light 117 can be emitted from the optical output 119.
- the beam path of the light guide structure 107 can 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. This enables the second light 111 and the first light 109 to be irradiated into the beam path and the superimposed light 117 to be emitted from the beam path.
- the optical output 119 can be formed as a transparent or partially transparent window in the document body 103.
- the light guide structure 107 can furthermore comprise a plurality of mirror elements 115.
- the mirror elements 115 can be arranged in the light guide structure 107, in particular in the beam path of the light guide 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 spectrally superimpose and form the superposition light 117.
- the mirror elements 115 in the light guide structure 107 can furthermore be designed to guide the superimposed light 117 to the optical output 119.
- Fig. 1 furthermore comprises a schematic representation of the document reading device 101, which can be authenticated with the authentication document 100, according to one embodiment.
- the document reading device 101 comprises a light sensor 123, which is designed to receive the first light 109 emitted by the authentication document 100, the light sensor 123 being designed to detect a light spectrum of the first light 109, a processor 125, which is designed, a voltage value to determine an electrical voltage on the basis of the detected light spectrum of the first light, a communication interface 127 which is electrically connectable to the authentication document 100 and is designed to generate the electrical voltage with the voltage value and the authentication document 100 with the generated electrical voltage for generating the To apply stimulation field, and a lighting device 129, which is designed to radiate the second light 111 through the molecular layer 105 into 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 reading device 101 can comprise a voltage source, in particular a DC or an AC voltage source, for generating the electrical voltage.
- the electrical voltage can 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 can furthermore comprise a wireless interface, in particular a Bluetooth interface or a WLAN interface, or an RFID reader.
- the processor 125 can be designed as a microprocessor in the document reading device 101.
- the processor is designed to work on an analog, digital or optical basis.
- the processor 125 can furthermore be integrated into a data processing device, for example a computer or a laptop, which is connected to the document reading device 101.
- the processor 125 can furthermore be designed 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 can be stored in a memory of the document reading device 101 to which the processor 125 can be connected.
- the processor 125 can further be designed to determine the voltage value of the electrical voltage on the basis of the light spectrum of the first light 109 and the light spectrum of the second light 111.
- the communication interface 127 can be designed to apply the determined voltage value to the authentication document 100 in order to put the molecular layer 105 into the excited state.
- the molecular layer 105 can be put into an excited state which changes the light spectrum of the second light 111 when it shines through the molecular layer 105 such that when the spectrally changed second light 112 and the first light 109 are superimposed, the superimposed light 117 has the correct light color is produced.
- the document reading device 101 can be successfully authenticated when the light color of the overlay light 117 corresponds to an authentication light color such as red, green, or blue.
- the lighting device 129 can comprise at least one light source, in particular an LED and / or a laser diode.
- the light sensor 123 can have at least one photodiode or a photodiode layer or a transistor layer.
- the light sensor 123 can furthermore have a spectrometer device which is designed to detect the light spectrum of the first light 109.
- the spectrometer device can 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 reading device 101.
- Figures 2a and 2b show a schematic representation of the molecular layer 105, which is formed by a plurality of deflectable molecules 201, according to one embodiment in the resting state and after the stimulation field has been applied.
- the deflectable molecules 201 can form elongated polymer chains and / or can be arranged as self-assembled monolayers (SAM) on the carrier layer 121.
- SAM self-assembled monolayers
- the deflectable molecules 201 can be electrically charged.
- the deflectable molecules 201 can also be mechanically flexible or stiff. In particular, the mechanical flexibility of the deflectable molecules 201 can depend on their length, steric side groups, aromatic rings or spiro structural elements and / or their electrical charge.
- the deflectable molecules 201 can include synthetic molecules, for example alkyl chains with further functional groups, or biomolecules, for example DNA.
- the deflectable molecules 201 can be designed as electrical monopoles, dipoles or quadrupoles.
- the deflectable molecules 201 can be anchored on the carrier layer 121 by means of covalent bonds, ionic bonds, van der Waals bonds, hydrogen bonds or adsorption. Furthermore, the deflectable molecules 201 can include 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 that is not anchored on the carrier layer 121 can, as in FIG Figures 2a and 2b shown protrude from the carrier layer 121.
- the deflectable molecules 201 in the rest position protrude, for example, perpendicularly from the carrier layer 121, due to mutual repulsion of the molecules 201 with the same charge.
- Figure 2b shows the molecular layer 105 from Fig. 2a by applying the stimulation field according to one embodiment.
- the stimulation field is, for example, an electrical field between the two electrodes.
- the excited 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 can thereby 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 that can be applied to the authentication document 100 to generate the stimulation field is designed as direct voltage or as alternating voltage.
- the generated stimulation field can be a constant field or an alternating field in response to the type of electrical voltage. If the stimulation field is a constant field, the deflectable molecules 201 can remain in the deflected state after the stimulation field has been applied until the stimulation field is deactivated again. If, on the other hand, the stimulation field is an alternating field, the deflectable molecules 201 can be excited by the alternating field to vibrate, in particular to vibrate collectively, 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, can furthermore have an electrical moment, in particular an electrical dipole or quadrupole moment, or a magnetic moment, in particular a magnetic dipole or quadrupole moment.
- the stimulation field causes 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 electric 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 is dependent on the alignment of the deflectable molecules 201.
- the application of the stimulation field causes phonon excitation in the molecular layer 105.
- Fig. 3 shows a flowchart of a method 300 for authenticating the document reading device 101 according to an example which does not fall under the subject matter of the claims.
- 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 303 the light spectrum, in particular with the light sensor 123 of the document reading device 101, determining 305 a required Light spectrum F ( ⁇ ) 112, which, when superimposed with the light spectrum E K ( ⁇ ) of the first light, results in the superimposed light 117.
- Method step 305 of determining the required light spectrum also includes determining the voltage value of the electrical voltage U K which, when applied to the authentication document 100, puts the molecular layer 105 in an excited state, the molecular layer 105 in the excited state shedding the second light 111 through Molecular layer 105 spectrally changed in such a way that it has the required light spectrum F ( ⁇ , U K ) 112.
- the method 300 further comprises a switching 307 of the molecular layer 105 by applying the electrical voltage U K with the Voltage value to put the molecular layer 105 into the excited state, generating 309 a light with the required light spectrum F ( ⁇ , U K ) by irradiating the molecular layer 105 with the second light 111.
- the method 300 further comprises an interference 311 or superimposition of the spectrally changed second light 112 with the light spectrum F ( ⁇ ) and of the first light 109 with the light spectrum E K ( ⁇ ) in order to generate the superimposed light 117.
- the method 300 finally comprises a successful authentication 313 of the document reading device 101 if the light color of the overlay light 117 corresponds to the authentication light color, for example red, green or blue, or an unsuccessful authentication 315 of the document reading device 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 can be determined by a light spectrum Z ( ⁇ ) of the overlay light 117.
- the authentication method 300 does not include a digitized encryption method, as a result of which the present method 300 cannot be decrypted with the aid of quantum computers, in contrast to, for example, RSA cryptosystems.
- the document reading device 101 can also be used to authenticate the authentication document 100.
- the document reading device 101 authenticates the authentication document 100, for example by means of the molecular layer 105, which can be a security feature for the authentication of the authentication document 100.
- mutual authentication of the document reading device 101 and the authentication document 100 can take place, in which in particular the document reading device 101 is authenticated by the authentication document 100 and the authentication document 100 by the document reading device 101.
- This mutual authentication can take place as part of a common authentication process.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Authentifikationsdokument und ein Dokumentenlesegerät, welches mit dem Authentifikationsdokument authentifizierbar ist.The present invention relates to an authentication document and a document reading device which can be authenticated with the authentication document.
Die Offenlegungsschrift
Die Offenlegungsschrift
Die Offenlegungsschrift
Die Offenlegungsschrift
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.A document such as an identification document or a bank note usually has a large number of security features which are intended to prove the authenticity of the document and to make forgery of the document more difficult. The security features usually have characteristic properties which can be checked when the document is authenticated. The security features can include electronic circuits which are read out when the document is authenticated.
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.A document reading device can be used to authenticate the document, for example to check the authenticity of the document. An authenticity of the document reading device is usually assumed. Authentication of the document reading device, in particular mutual authentication of the document and of the document reading device, is not possible with most authentication methods.
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.In common authentication methods, data is exchanged between the document reading device and the document mostly via contactless, digital communication protocols. Digital encryption methods such as the Transport Layer Security Protocol and / or the RSA cryptosystem can be used.
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.However, these digital encryption protocols can be decrypted by particularly powerful computer systems, for example quantum computers. Furthermore, a processor, for example in the form of a computer chip, is usually required in the document to carry out the authentication method, which additionally increases the production costs of the document.
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.It is therefore the object of the present invention to create an efficient concept for authenticating a document reading device with an authentication document, which in particular does not require a processor or microchip in the authentication document.
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.This object is achieved by subjects having the features according to the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the figures, the description and the dependent claims.
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.According to a first aspect, the invention relates to an authentication document for authenticating a document reading device, with a document body, a light guide structure which is formed in the document body, a light source which is designed to emit a first light to the document reading device, the first light at least partially in the light guide structure can be irradiated, and a molecular layer which is arranged on the document body, the molecular layer being designed to spectrally change a second light irradiating into the light guide structure, wherein the light guide structure is designed to spectrally the first light with the spectrally changed second light overlay to generate an overlay light for the authentication of the document reader. This has the advantage that the document reading device can be authenticated efficiently based on the overlay light. The superimposed light has, for example, a light color which results from the spectral superimposition of the spectrally changed second light and the first light. Successful authentication of the document reading device takes place, for example, when the light color of the generated overlay light corresponds to an authentication light color, for example red, green or blue.
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.The authentication document can 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 ID, tax code or ticket, birth certificate, driver's license or vehicle ID, means of payment, for example a bank card or credit card. The authentication document can also comprise an electronically readable circuit, for example an RFID chip. The authentication document can have one or more layers or be paper and / or plastic-based. The authentication document can be constructed from plastic-based foils, which form a card body by means of gluing and / or lamination are joined together, the films preferably having similar material properties.
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.The document reading device is authenticated by the authentication of the document reading device. The authentication of the document reading device can include an identification of the document reading device and / or a verification of the authenticity or authenticity of the document reading device.
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.The molecular layer can comprise or form a security feature of the authentication document. The molecular layer can also form a physically unclonable function (PUF). The molecular layer can spectrally alter the second light when it shines through the molecular layer in a unique and difficult to falsify or imitate manner. The spectral change of the second light can depend on a structure or a state, in particular an excited state, of the molecular layer. The spectral change of the second light can take place due to light absorption in the molecular layer.
Die Molekularschicht ist 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.The molecular layer can be transilluminated with the second light radiating into the light guide structure, the molecular layer being designed to spectrally change the second light when transilluminating the molecular layer, in particular to change it spectrally by means of light absorption in the molecular layer. This has the advantage that a light spectrum of the second light can be changed efficiently with the molecular layer, so that the superimposed light is created when the spectrally changed second light is superimposed on the first light.
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.According to one embodiment, the authentication document has an electrode device to which an electrical voltage can be applied in order to generate a stimulation field, the molecular layer with the stimulation field being able to be put into an excitation state which at least partially defines the spectral change of the second light. This has the advantage that the spectral change of the second light can be controlled in a targeted manner by exciting the molecular layer.
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.The electrode device may include a first electrode and a second electrode. The electrodes can be arranged on two opposite sides of the molecular layer. Alternatively, a carrier layer of the molecular layer can be formed as one of the electrodes. The second electrode can be arranged next to the molecular layer. Furthermore, the carrier layer of the molecular layer can also comprise both electrodes.
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.The stimulation field can be an electrical stimulation field which is created when the electrical voltage is applied between the two electrodes. The stimulation field can furthermore be an electrostatic stimulation field, a magnetic stimulation field or an electromagnetic stimulation field.
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.The electrical voltage can be generated by the document reading device, in particular a communication interface of the document reading device, which can be electrically connected to the electrode device. The electrical voltage can have a voltage value, in particular a voltage amplitude. The excited state of the molecular layer can depend on the voltage value.
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.According to one embodiment, 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 bonded to the carrier layer at one end. This has the advantage that a molecular layer can be created which is particularly difficult to copy or forge. Furthermore, a molecular layer, which is made up of orientable molecules or polymer chains, can be efficiently put into an excited state with the stimulation field.
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.The oriented molecules and / or polymer chains can each be anchored to the carrier layer at one end. The oriented molecules and / or polymer chains can be arranged randomly on the carrier layer.
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.The carrier layer can be transparent or partially transparent. The light guide structure can be illuminated with the first light through the transparent or partially transparent carrier layer. The carrier layer can 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.
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.According to one embodiment, 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 at least partially determined by the deflection of the oriented molecules or polymer chains. This has the advantage that the deflection of the oriented molecules or polymer chains and thus the spectral change of the second light can be controlled via the stimulation field.
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.The light spectrum of the second light can be influenced in a characteristic way by the deflection of the polymer chains or oriented molecules. For example, 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. When the molecular layer is transilluminated, the light spectrum of the second light can be changed due to the characteristic absorption in the excited molecular layer.
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.The absorption spectrum of the molecular layer in the excited state can depend on a number 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 carrier layer, this can result in a unique absorption spectrum that is difficult to copy, which is a characteristic property of the molecular layer and changes the light spectrum of the second light.
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.According to one embodiment, the light source comprises at least one LED and / or laser diode. This has the advantage that the first light can be generated efficiently.
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.According to one embodiment, the light source is designed to generate the first light in a random light spectrum. This has the advantage that the authentication of the document reading device is particularly secure against forgery.
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.In order to obtain the overlay light in the correct light color when the first light is superimposed with the second light, the spectrally changed 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, the light spectrum of the second light must be spectrally changed anew with each authentication process, in particular by moving the molecular layer into a new excited state. This makes the authentication of the document reading device particularly forgery-proof by means of light superimposition in the authentication document. The light source can comprise a random generator or can be connected to a random generator. The random generator can generate a random current and / or voltage signal with which the light source can be controlled in order to generate the first light in the random light spectrum.
Die Lichtleiterstruktur weist 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.The light guide structure has an optical output, the light guide structure being designed to emit the superimposed light from the optical output. This has the advantage that the overlay light can be made available for authentication of the document reading device. According to one embodiment, the optical output is formed as a transparent or partially transparent window in the document body.
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.According to one embodiment, the light guide structure is formed as a cavity in the document body. The light guide structure can form a beam path in the document body which runs largely parallel to a surface of the document body and which is open to an underside of the molecular layer or carrier layer, to the light source and to the optical output. According to one embodiment, the light guide structure comprises at least one mirror element for spectrally superimposing the first light with the second light.
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.This achieves the advantage that the first light and the second light can be efficiently superimposed. The mirror elements can also be arranged to guide the resulting superimposed light onto the optical output.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Dokumentenlesegerät nach Anspruch 9 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.According to a second aspect, the invention relates to a document reading device according to claim 9 for an authentication document, wherein the authentication document comprises a document body, a molecular layer which is arranged on the document body, and a light guide structure which is formed in the document body, the molecular layer being formed to spectrally change a second light irradiating into the light guide structure, the authentication document further comprising a light source which is designed to emit a first light to the document reading device, the first light being at least partially irradiating into the light guide structure, the light guide structure being designed, to spectrally superimpose the spectrally changed second light with the first light in order to generate an overlay light, on the basis of which the document reading device can be authenticated. The document reading device comprises a light sensor which is designed to receive the first light emitted by the authentication document, the light sensor being designed to detect a light spectrum of the first light, a processor which is designed to measure a voltage value of an electrical voltage on the basis of the to determine the detected light spectrum of the first light, a communication interface which is electrically connectable to the authentication document and designed to generate the electrical voltage with the voltage value and to apply the generated electrical voltage to the authentication document, and a lighting device, which is designed, the second To radiate light through the molecular layer into the light guide structure of the authentication document in order to spectrally change the second light and to spectrally overlap the spectrally changed second light with the first light in the light guide structure gladly. This has the advantage that a document reading device is created which can be authenticated with an authentication document. The authentication document can be an authentication document according to the first aspect of the invention.
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.The document reading device is authenticated by the authentication of the document reading device. The authentication of the document reading device can be an identification of the document reading device and / or a verification of the authenticity or authenticity of the document reading device.
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.The communication interface of the document reading device can comprise a voltage source, in particular a DC or an AC voltage source, for generating the electrical voltage. The electrical voltage can 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 can also comprise a wireless interface, in particular a Bluetooth interface or a WLAN interface, or an RFID reader.
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.The processor can be designed as a microprocessor in the document reading device. The processor can also be integrated into a data processing device, for example a computer or a laptop, which is connected to the document reading device.
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.According to one embodiment, the processor is designed to detect a light spectrum of the second light emitted by the light source, the processor being designed to determine the voltage value of the electrical voltage on the basis of the light spectrum of the second light and the light spectrum of the first light, the Communication interface is designed to apply the determined voltage value to the authentication document in order to generate a stimulation field which puts the molecular layer in an excited state, the excited state at least partially defining the spectral change of the second light. This has the advantage that a suitable voltage value for the electrical voltage can be determined. With the determined voltage value, the molecular layer can be put into an excited state which changes the light spectrum of the second light when it shines through the molecular layer in such a way that the superposition of the spectrally changed second light and the first light results in the superimposed light in the correct light color. The document reading device can be successfully authenticated if the light color of the overlay light corresponds to an authentication light color such as red, green or blue.
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.The processor can be connected to the lighting device in order to detect the light spectrum of the second light emitted by the lighting device. Furthermore, the light spectrum of the second light can be stored in a memory of the document reading device to which the processor can be connected.
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.According to one embodiment, the lighting device comprises at least one light source, in particular an LED and / or a laser diode. This has the advantage that the second light can be generated efficiently.
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.According to one embodiment, the light sensor has at least one photodiode or a photodiode layer or a transistor layer. This has the advantage that the first light can be detected efficiently.
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.According to one embodiment, the light sensor comprises a spectrometer device which is designed to detect the light spectrum of the first light. This has the advantage that the first light spectrum can be captured efficiently.
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.According to one embodiment, 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 reading device.
Die Erfindung kann in Software und/oder Hardware realisiert werden.The invention can be implemented in software and / or hardware.
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
- a schematic representation of an authentication document for authenticating a document reading device;
- Fig. 2a
- a schematic representation of a molecular layer, which is formed by a plurality of deflectable molecules, in the resting state;
- Figure 2b
- a schematic representation of the molecular layer
Fig. 2a after applying a stimulation field; and - Fig. 3
- a flow chart of a method for authenticating a document reading device.
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.The
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.The
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.The
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.The
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.The
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.The
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.The
Gemäß einer Ausführungsform weist das Authentifikationsdokument 100 eine in
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.The electrode device may include a first electrode and a second electrode. The electrodes can be arranged on two opposite sides of the
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.The stimulation field can be an electrical stimulation field that is created when the electrical voltage is applied between the two electrodes. The stimulation field can furthermore be an electrostatic stimulation field, a magnetic stimulation field or an electromagnetic stimulation field.
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.According to one embodiment, the electrical voltage is generated by the
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.The oriented molecules or polymer chains of the
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.For example, the light spectrum of the
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.According to one embodiment, the absorption spectrum of the
Die Lichtquelle 113 des Authentifikationsdokuments 100 kann zumindest eine LED und/oder Laserdiode zum Ausstrahlen des ersten Lichts 109 umfassen.The
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.The
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.The
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.The
Die Lichtleiterstruktur 107 weist einen optischen Ausgang 19 auf. Das Überlagerungslicht 117 kann aus dem optischen Ausgang 119 ausgestrahlt werden.The
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.The beam path of the
Der optische Ausgang 119 kann als transparentes oder teiltransparentes Fenster in dem Dokumentenkörper 103 gebildet sein.The
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.The
Die Spiegelelemente 115 in der Lichtleiterstruktur 107 können ferner ausgebildet sein, das Überlagerungslicht 117 zu dem optischen Ausgang 119 zu leiten.The
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.The
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.The
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.The
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.The
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.The
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.The
Die Beleuchtungsvorrichtung 129 kann zumindest eine Lichtquelle, insbesondere eine LED und/oder ein Laserdiode umfassen.The
Der Lichtsensor 123 kann zumindest eine Fotodiode oder eine Fotodioden-Schicht oder eine Transistorschicht aufweisen.The
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.The
Die auslenkbaren Moleküle 201 können längliche Polymerketten bilden, und/oder können als self-assembled Monolayer (SAM) auf der Trägerschicht 121 angeordnet sein.The
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.The
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
Die auslenkbaren Moleküle 201 befinden sich in
Das Stimulationsfeld wird in
Die auslenkbaren Moleküle 201, welche beispielsweise eine negative elektrische Ladung tragen, werden in
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.The excited state of the
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
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.According to one embodiment, the electrical voltage that can be applied to the
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.The
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.According to one embodiment, the stimulation field causes a change in the electrical or magnetic moments of the
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.Furthermore, the change in the electric or magnetic moments of the
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.The
Gemäß einem Beispiel 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.According to one example, the
Gemäß einem weiteren Beispiel 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.According to a further example, the
Gemäß einem weiteren Beispiel 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.According to a further example, mutual authentication of the
- 100100
- AuthentifikationsdokumentAuthentication document
- 101101
- DokumentenlesegerätDocument reader
- 103103
- DokumentenkörperDocument body
- 105105
- MolekularschichtMolecular layer
- 107107
- LichtleiterstrukturLight guide structure
- 109109
- erstes Lichtfirst light
- 111111
- zweites Lichtsecond light
- 112112
- spektral verändertes zweites Lichtspectrally altered second light
- 113113
- LichtquelleLight source
- 115115
- SpiegelelementMirror element
- 117117
- ÜberlagerungslichtOverlay light
- 119119
- optischer Ausgangoptical output
- 121121
- TrägerschichtCarrier layer
- 123123
- LichtsensorLight sensor
- 125125
- Prozessorprocessor
- 127127
- KommunikationsschnittstelleCommunication interface
- 129129
- BeleuchtungsvorrichtungLighting device
- 201201
- auslenkbare Moleküledeflectable molecules
- 300300
- Verfahren zum Authentifizieren eines DokumentenlesegerätsMethod for authenticating a document reading device
- 301301
- EmittierenEmit
- 303303
- DetektiertenDetected
- 305305
- BestimmenDetermine
- 307307
- SchaltenSwitching
- 309309
- Generierento generate
- 311311
- InterferierenInterfering
- 313313
- erfolgreiches Authentifizierensuccessful authentication
- 315315
- erfolgloses Authentifizierenunsuccessful authentication
Claims (13)
- An authentication document (100) to authenticate a document reader (101), including:a document body (103);a light guide structure (107), which is formed in the document body (103);a light source (113), which is configured to radiate a first light (109) to the document reader (101), wherein the first light (109) can be at least partially radiated into the light guide structure (107); anda molecular layer (105), which is arranged on the document body (103), wherein the molecular layer (105) is configured to spectrally change a second light (111) that is radiating into the light guide structure (107);wherein the light guide structure (107) is configured to spectrally overlay the first light (109) with the spectrally changed second light (112), to generate an overlay light (117) to authenticate the document reader (101),wherein the molecular layer (105) can be transilluminated with the second light (111) that is irradiating into the light guide structure (107), wherein the molecular layer (105) is configured to spectrally change the second light (111) when the molecular layer (105) is transilluminated, in particular spectrally change the second light (111) by means of light absorption in the molecular layer (105),wherein the light guide structure (107) comprises an optical output (119), wherein the light guide structure (107) is configured to radiate the overlay light (117) from the optical output (119).
- The authentication document (100) of claim 1, wherein the authentication document (100) comprises an electrode device that can be charged with an electrical voltage to generate a stimulation field, wherein the molecular layer (105) can be brought with the stimulation field into a state of excitation which at least partially determines the spectrally change of the second light (111).
- The authentication document (100) according to one of the preceding claims, wherein the molecular layer (105) comprises a plurality of polymer chains or oriented molecules which are arranged on a carrier layer (121), wherein each of the plurality of polymer chains or oriented molecules is tied physically or chemically with one end to the carrier layer (121).
- The authentication document (100) of claim 2 and 3, wherein the oriented molecules or polymer chains are deflectable from a rest position in response to the stimulation field, wherein the spectrally change of the second light (111) is at least partially determined by the deflection of the oriented molecules or polymer chains.
- The authentication document (100) according to one of the preceding claims, wherein the light source (113) comprises at least one LED and/or a laser diode.
- The authentication document (100) according to one of the preceding claims, wherein the light source (113) is configured to generate the first light (109) in a random light spectrum.
- The authentication document (100) according to one of the preceding claims, wherein the light guide structure (107) is shaped as a cavity in the document body (103).
- The authentication document (100) according to one of the preceding claims, wherein the light guide structure (107) comprises at least one mirror element (115) for spectrally overlaying the first light (109) with the second light (112).
- A document reader (101) for an authentication document (100), wherein the authentication document (100) comprises a document body (103), a light guide structure (107), which is formed inside the document body (103), a light source (113), which is configured to radiate a first light (109) to the document reader (101), wherein the first light (109) can be at least partially irradiated into the light guide structure (107), and a molecular layer (105) which is arranged on the document body (103), wherein the molecular layer (105) is configured to spectrally change a second light (111) that is radiating into the light guide structure (107), wherein the light guide structure (107) is configured to spectrally overlay the first light (109) with the spectrally changed second light (112) to generate an overlay light (117) to authenticate the document reader (101), wherein the molecular layer (105) can be transilluminated with the second light (111) that is irradiating into the light guide structure (107), wherein the molecular layer (105) is configured to spectrally change the second light (111) when the molecular layer (105) is transilluminated, in particular spectrally change the second light (111) by means of light absorption in the molecular layer (105), wherein the light guide structure (107) comprises an optical output (119), wherein the light guide structure (107) is configured to radiate the overlay light (117) from the optical output (119),
wherein the document reader (101) comprises the following features:a light sensor (123), which is configured to receive the first light (109) that is radiated from the authentication document (100), wherein the light sensor (123) is configured to capture a light spectrum of the first light (109);a processor (125), which is configured to determine a voltage value of an electrical voltage based on the captured light spectrum of the first light (109);a communication interface (127), which is electrically connectable to the authentication document (100) and configured to generate the electrical voltage with the voltage value and to charge the authentication document (100) with the generated electrical voltage; anda lighting device (129), which is configured to irradiate the second light (111) through the molecular layer (105) into the light guide structure (107) of the authentication document (100) to spectrally change the second light (111) and to overlay the spectrally changed second light (112) with the first light (109) in the light guide structure (107). - The document reader (101) of claim 9, wherein the processor (125) is configured to capture a light spectrum of the second light (111) that is radiated from the light source (113), wherein the processor (125) is configured to determine the voltage value of the electrical voltage based on the light spectrum of the second light (111) and the light spectrum of the first light (109), wherein the communication interface (127) is configured to charge the authentication document (100) with the determined voltage value to generate a stimulation field, which puts the molecular layer (105) in a state of excitation, wherein the state of excitation at least partially determines the spectrally change of the second light (111).
- The document reader (101) of claim 9 or 10, wherein the lighting device (129) comprises at least one light source, in particular an LED and/or a laser diode.
- The document reader (101) according to one of claims 9 to 11, wherein the light sensor (123) comprises at least one photodiode or a photodiode layer or a transistor layer.
- The document reader (101) according to one of claims 9 to 12, wherein the light sensor (123) comprises a spectrometer device, which is configured to capture the light spectrum of the first light (109).
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