EP3613601A1 - Vorrichtung und verfahren zum emulieren eines optischen emitters - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum emulieren eines optischen emitters Download PDF

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EP3613601A1
EP3613601A1 EP19192227.7A EP19192227A EP3613601A1 EP 3613601 A1 EP3613601 A1 EP 3613601A1 EP 19192227 A EP19192227 A EP 19192227A EP 3613601 A1 EP3613601 A1 EP 3613601A1
Authority
EP
European Patent Office
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light
pulse
parameter
time constant
approximately
Prior art date
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Granted
Application number
EP19192227.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3613601B1 (de
Inventor
Mario VONRÜTY
Oliver Muth
Florian Peters
Harald Dittrich
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Bundesdruckerei GmbH
Original Assignee
Bundesdruckerei GmbH
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Publication date
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Publication of EP3613601A1 publication Critical patent/EP3613601A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/36—Identification or security features, e.g. for preventing forgery comprising special materials
    • B42D25/378—Special inks

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and method for emulating an optical emitter.
  • optical security features can be provided.
  • chromophores or dyes can be integrated into the security document, which emit and / or absorb light upon excitation and thereby show a characteristic optical behavior that is suitable for forming a security feature.
  • special pigments or phosphor preparations can be provided which, in the case of optical irradiation or excitation, show a defined optical behavior in another way, for example with regard to the wavelength and / or the frequency of emitted light.
  • the radiation emitted on the excitation can also assume a signal curve that is independent of the direct excitation, that is, it is not imperative to assume a proportional behavior between the excitation and the radiation emitted thereon.
  • a signal curve that is independent of the direct excitation, that is, it is not imperative to assume a proportional behavior between the excitation and the radiation emitted thereon.
  • different constants for the rise (attack) and the decay of a light emission can result.
  • optical security features are subject to security restrictions, particularly with regard to their availability. Therefore, studies on the optical behavior of such materials can be costly if the materials are available for such studies at all.
  • the object of the invention is to provide a device and a method for emulating an optical emitter, with which a characterization and investigation of optically active emitters is made possible for a wide variety of applications.
  • a device for emulating an optical emitter with a light emitting device which has a light emitting element.
  • the optical emitter Upon receiving an excitation energy, the optical emitter emits at least one light pulse, the at least one light pulse for the optical emitter, depending on the excitation energy, being characterized at least by the parameters color, rise time constant and decay time constant.
  • the device has an input device which is set up to receive an input which specifies at least one pulse parameter for a light pulse to be generated, the at least one pulse parameter corresponding to a parameter for the optical emitter from the following group: rise time constant, decay time constant and color, or wavelength, for the light pulse, based on the given substance.
  • an electrical driver circuit is provided, which is connected to the input device and the light emission device and is set up to generate control signals in response to the at least one pulse parameter and to emit them to the light emission device.
  • the light emission device is set up to emit the light pulse with the at least one pulse parameter in response to the control signals with the aid of the light emitting element.
  • a method for emulating an optical emitter, which emits at least one light pulse upon receiving an excitation energy, the at least one light pulse for the optical emitter, depending on the excitation energy, at least through the parameters color, rise time constant and decay time constant is characterized.
  • the method includes: providing a light emitting device having a light emitting element; Receiving an input by means of an input device, the input indicating at least one pulse parameter for a light pulse to be generated and the at least one at least one pulse parameter corresponding to a parameter for the optical emitter from the following group: rise time constant, decay time constant and color for the light pulse; Generating control signals in response to the at least one pulse parameter by means of an electrical driver circuit which is connected to the input device and the light emission device; Transmission of the control signals to the light emission device and delivery of the light pulse with the at least one pulse parameter by Light emission device in response to the control signals using the light emitting element.
  • the device is intended to emulate an optical emitter which, in response to receiving, in particular by means of absorption, emits an excitation energy, for example electromagnetic radiation with an excitation waveform, which radiation can be detected and measured.
  • an excitation energy for example electromagnetic radiation
  • the measurable and then known radiation is determined at least by color or wavelength as well as rise time constant and decay time constant.
  • the excitation waveform can be, for example, a light pulse or an electric field.
  • the electromagnetic radiation emitted in response to this can be, for example, without limitation, fluorescent radiation.
  • excitation waveform in the form used here refers in particular to a temporal course of an excitation of the optical emitter with an electromagnetic energy, its wavelength and the duration of the exposure.
  • excitation waveform refers in particular to a temporal course of an excitation of the optical emitter with an electromagnetic energy, its wavelength and the duration of the exposure.
  • the application of other forms of excitation is also considered, such as thermal, electrical or mechanical fields or forces.
  • the proposed technology enables the behavior of optical emitters to be emulated, providing a replacement for experimental studies and studies on materials that form optical emitters.
  • the examinations can be carried out without optical emitter material actually having to be available and being consumed in the process.
  • the electrical driver circuit generates the control signals in response to the at least one parameter that was received by means of the input device, for example as part of a user input.
  • the parameter can be received as such, for example, a numerical value with dimension, for example, via the input device a rise time constant in seconds.
  • a parameter can be received via the input device, for which the assigned parameter for the parameter value is then determined using the input device and / or a data processing device connected to it.
  • the input device can be formed together with the electrical control circuit and / or the light emission device, or separately therefrom.
  • the light emission device can be set up to emit monochrome light pulses. With the aid of the one or more optical emitters, the light emission device can be set up to generate and emit light pulses with only one wavelength or light pulses of different wavelengths in accordance with the control signals.
  • the light-emitting element can be formed with a light-emitting diode, an organic light-emitting diode, a laser and / or a discharge lamp. For example, an arrangement with a plurality of diodes can be provided, which are set up to emit light of different colors.
  • the group of parameters can also include at least one of the following parameters: time interval of light pulses of a pulse train, intensity of the light pulse, time pulse width, symmetrical pulse shape and asymmetrical pulse shape. If a sequence of light pulses is provided, the light pulses can each be generated with the same parameters or with different parameters, for example with different intensities, different time constants, different time intervals and / or different light colors.
  • the pulse shape of the light pulses can correspond to a Gaussian or a Lorentz curve in spectral and / or temporal terms or be approximated to such a curve.
  • An asymmetrical pulse shape on the time axis can mean in particular that the rise time constant and the decay time constant differ for the light pulse.
  • the pulse rise time constant can indicate the time period between 10% and 90% of the amplitude of the light pulse.
  • the decay time constant can indicate the time period for the decay of the amplitude of the light pulse from 90% to 10%.
  • the light emission device can be set up to emit light pulses in at least one of the following spectral ranges: approximately 500 nm to approximately 700 nm and approximately 800 to approximately 1100 nm.
  • the electrical driver circuit can be set up to generate control signals in such a way that the light pulse has a rise time constant of between approximately 10 ps and approximately 10 ms, preferably between approximately 1 ⁇ s and approximately 1000 ⁇ s.
  • the electrical driver circuit can be set up to generate control signals in such a way that the light pulse has a decay time constant between approximately 10 ps and approximately 10 ms, preferably between approximately 1 ⁇ s and approximately 1000 ⁇ s.
  • the input device can be configured to receive at least one parameter from a database, in which one or more assigned parameters are stored for optical emitters, for a user input that indicates or displays an optical emitter.
  • the user input specifies a name or a parameter of the optical emitter for which the at least one parameter is then called up from the database.
  • the user input can be transmitted to the database, where one or more parameters for the optical emitter identified on the basis of the user input are stored. From the database, the at least one parameter is returned to the input device and from there to the electrical driver circuit or directly to the electrical driver circuit, whereupon the control signals that control the light emission device can be generated such that the light pulse is generated with the at least one parameter ,
  • the light emission device can have a plurality of light-emitting elements which are set up to emit the same or different light pulses independently of one another.
  • a plurality of optical channels of the light emission device can be provided, each of which emits light pulses at random or in a coordinated manner, be it the same or different characteristics, for example with regard to the light color.
  • mixed light emulation can be carried out.
  • an optical emitter can be emulated, which emits light of different colors at the same time or at different times.
  • the input device is set up to receive a usage parameter that indicates a usage condition
  • the electric driver circuit is set up to generate the control signals in such a way that the light emission device uses the light pulse in response to the control signals with the aid of the light-emitting element to deliver at least one changed pulse parameter in accordance with the conditions of use.
  • the at least one pulse parameter On the basis of the information received about one or more conditions of use, the at least one pulse parameter, according to which the light pulse is generated by means of the electrical driver circuit and the light emission device, is changed such that the changed pulse parameter leads to the generation (emulation) of a light pulse that is opposite a light pulse is changed, for which the conditions of use have not been taken into account, i.e. an optical emitter that is not influenced by the conditions of use.
  • the conditions of use may include, for example, wear or aging of the optical emitter (emitter material). If, for example, optical emitters are used in security documents to provide security features, these optical emitters are subject to wear and tear or aging processes in the course of using the security document. This changes the light emission (for example fluorescence) that is received and evaluated when checking such a security feature.
  • information about pulse parameters relating to an optical emitter can be provided in a database, for example, which display different light pulses depending on the age of the emitter material. These (age-dependent) pulse parameters can then be taken into account in the emulation, for example in response to a user input which indicates a predetermined aging. With regard to aging or wear, different pulse parameters can be stored for different useful lives.
  • Another condition of use relates, for example, to emulating the behavior of the optical emitter due to different environmental conditions. This includes, for example, the emission of different light pulses by the optical emitter at different temperatures.
  • a top surface of the area in which the emitter is arranged can become dirty or worn so that the light emission received from outside when checking a security feature is changed due to these conditions of use.
  • the emulated light emission can also be adapted for such usage situations, for example by storing pulse parameters for different degrees of contamination in the database.
  • Another category of conditions of use relates to influencing variables for the light emitted by an optical emitter on the one hand and the measurement light received during a measurement on the other hand, for example when determining and evaluating an optical security feature of a security document.
  • the light actually measured can differ from the light emitted by the optical emitter due to specific conditions of use, for example back reflections, stray light and / or scattered light.
  • Such conditions of use can also be taken into account when emulating, for example by storing different pulse parameters for the optical emitter that indicate a graded influence of back reflections, for example by gradually reducing the light intensity of the light pulse.
  • the single figure shows a schematic representation of a device for emulating an optical emitter with a light emission device 1, which in the embodiment shown has a plurality of light-emitting elements 2.1,..., 2.4.
  • Optical emitters are materials or elements that emit light upon receipt of excitation energy, for example by irradiation with electromagnetic radiation.
  • the light-emitting elements 2.1, ..., 2.4 are each formed, for example, with a light-emitting diode, an organic light-emitting diode, a laser and / or a discharge lamp, a combination of different such light-emitting ones Elements can be provided.
  • the light emission device 1 is thereby set up to generate and emit monochrome light of different wavelengths and / or mixed light in the form of light pulses.
  • the emitted light can be detected or measured with the aid of an optical detection device (not shown), for example with a spectrometer.
  • An analysis in the frequency domain (spectral analysis) and / or the time domain (time-resolved analysis) can be provided to evaluate the detected light pulses.
  • suitable analysis devices are known as such.
  • an electrical driver circuit 3 which is produced by means of hardware and software components, couples to the light emission device 1. With the aid of the electric driver circuit 3, control signals are generated which control one or more of the light-emitting elements 2.1,..., 2.4 for emitting light.
  • the electric driver circuit 3 is set up to generate control signals or pulses in such a way that the light emission device 1 thereby emits light pulses with defined parameters, the parameters being adjustable with the aid of the control signals.
  • control signals are generated by means of the electrical driver circuit 3 in such a way that a light pulse emitted by the light emission device 1 has a defined rise time constant and / or a defined decay time constant, the time constant covering the period between 10% and 90% of the pulse height or amplitude of the light pulse Can indicate increase / decrease.
  • the hardware / software equipment of the electrical driver circuit 3 makes it possible to provide control signals for a wide variety of light pulses, in order to emulate the emission behavior of various optical emitters, be it in spectral terms (color) and / or in time terms, for example with regard to the pulse increase , the pulse width and / or the pulse decay.
  • an input device 4 is also provided, which is connected to the electrical driver circuit 3 (and optionally to the light emission device 1).
  • Inputs 5 are received via the input device 3, for example a user input, for example via a keyboard or a touch screen, with which inputs in the input device 4 have at least one parameter for one by means of the light emission device 1 light pulse to be generated is specified, for example a rise time constant and / or a decay time constant for the light pulse to be generated.
  • the input recorded can directly specify or name the at least one parameter, for example a time constant (for example time in seconds).
  • the input does not directly display the parameter, for example a name or a parameter is entered, for which one or more parameters for the light pulse to be generated are then retrieved from the database 6 by means of access to a database 6.
  • a collection of parameters for different optical emitters can be provided in the database 6, so that a user inputs an identifier for an optical emitter, for example, via the input device 4, whereupon one or more parameters are retrieved from the database 6 for the optical emitter identified thereby in order to subsequently generate the control signals necessary for generating a light pulse with the characteristic variable or characteristics by means of the electrical driver circuit 3 and then to transfer them from the electrical driver circuit 3 to the light emission device 1.
  • Optical emitters that is to say materials which emit electromagnetic radiation in the optical range in response to the reception of an excitation energy, are known in various forms as such. Such optical emitters can emit or emit light in only one or in several wavelength ranges. It is then also spoken of different spectral emission bands of the optical emitter. The emission band in which light is emitted in response to an excitation can depend on the type of excitation energy and / or the excitation energy transfer in the emitter. Materials are known which emit light of different colors depending on the color of the excitation light.
  • an excitation of the emission by means of optical radiation it must regularly lie in a spectral range in which the optical emitter itself has a so-called absorption band (spectral band in which the optical emitter absorbs) in order to absorb the excitation energy.
  • absorption band spectral band in which the optical emitter absorbs
  • the emission behavior of a wide variety of optical emitters can be emulated, in particular with regard to the spectral characteristic and / or the temporal characteristic.

Landscapes

  • Led Devices (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Emulieren eines optischen Emitters, welcher auf das Empfangen einer Anregungsenergie wenigstens einen Lichtimpuls abgibt, wobei der wenigstens eine Lichtimpuls für den optischen Emitter, in Abhängigkeit von der Anregungsenergie, zumindest durch die Kenngrößen Farbe, Anstiegszeitkonstante und Abklingzeitkonstante charakterisiert ist, aufweisend eine Lichtemissionseinrichtung, die ein lichtemittierendes Element aufweist, eine Eingabeeinrichtung, die eingerichtet ist, eine Eingabe zu empfangen, die zumindest eine Impulskenngröße für einen zu erzeugenden Lichtimpuls angibt, wobei die zumindest eine Impulskenngröße einer Kenngröße für den optischen Emitter aus der folgenden Gruppe entspricht: Anstiegszeitkonstante, Abklingzeitkonstante und Farbe für den Lichtimpuls; und eine elektrische Treiberschaltung, die mit der Eingabeeinrichtung und der Lichtemissionseinrichtung verbunden und eingerichtet ist, als Reaktion auf die zumindest eine Impulskenngröße Steuersignale zu erzeugen und an die Lichtemissionseinrichtung abzugeben; wobei die Lichtemissionseinrichtung eingerichtet ist, als Reaktion auf die Steuersignale mit Hilfe des lichtemittierenden Elements den Lichtimpuls mit der zumindest einen Impulskenngröße abzugeben. Ferner wird ein Verfahren zum Emulieren eines optischen Emitters bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Emulieren eines optischen Emitters.
    • Hintergrund
  • In Verbindung mit Sicherheitsdokumenten, beispielsweise Identifikationsdokumenten oder Banknoten, kann vorgesehen sein, optische Sicherheitsmerkmale vorzusehen. Beispielsweise können in das Sicherheitsdokument Chromophore oder Farbstoffe integriert werden, die auf eine Anregung Licht abgeben und / oder absorbieren und hierbei ein charakteristisches optisches Verhalten zeigen, das zum Ausbilden eines Sicherheitsmerkmals geeignet ist. In diesem Zusammenhang können beispielsweise spezielle Pigmente oder Leuchtstoffzubereitungen vorgesehen sein, die bei optischer Bestrahlung oder Anregung in anderer Weise ein definiertes optisches Verhalten zeigen, beispielsweise hinsichtlich der Wellenlänge und / oder der Frequenz von emittiertem Licht.
  • Die auf die Anregung abgegebene Strahlung kann auch ein von der direkten Anregung unabhängigen Signalverlauf annehmen, das heißt, es ist nicht zwingend, ein proportionales Verhalten zwischen Anregung und hierauf abgegebener Strahlung anzunehmen. So können sich in Abhängigkeit den verwendeten Materialien unterschiedliche Konstanten für das Ansteigen (Anklingen) und das Abklingen einer Lichtemission ergeben.
  • Die für die Ausbildung optischer Sicherheitsmerkmale genutzten Materialien unterliegen sicherheitstechnischen Beschränkungen, insbesondere bezüglich ihrer Verfügbarkeit. Daher können Untersuchungen zum optischen Verhalten an solchen Materialien kostenaufwendig sein, sofern die Materialien überhaupt für derartige Untersuchungen verfügbar sind.
    • Zusammenfassung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Emulieren eines optischen Emitters anzugeben, mit denen eine Charakterisierung und Untersuchung optisch aktiver Emitter für verschiedenste Anwendungszwecke ermöglicht ist.
  • Zur Lösung sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Emulieren eines optischen Emitters nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 10 geschaffen. Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
  • Nach einem Aspekt ist eine Vorrichtung zum Emulieren eines optischen Emitters mit einer Lichtemissionseinrichtung geschaffen, die ein lichtemittierendes Element aufweist. Der optische Emitter gibt auf das Empfangen einer Anregungsenergie wenigstens einen Lichtimpuls ab, wobei der wenigstens einen Lichtimpuls für den optischen Emitter, in Abhängigkeit von der Anregungsenergie, zumindest durch die Kenngrößen Farbe, Anstiegszeitkonstante und Abklingzeitkonstante charakterisiert ist. Die Vorrichtung verfügt über eine Eingabevorrichtung, die eingerichtet ist, eine Eingabe zu empfangen, die zumindest eine Impulskenngröße für einen zu erzeugenden Lichtimpuls angibt, wobei die zumindest eine Impulskenngröße einer Kenngröße für den optischen Emitter aus der folgenden Gruppe entspricht: Anstiegszeitkonstante, Abklingzeitkonstante und Farbe, oder Wellenlänge, für den Lichtimpuls, und zwar auf der Grundlage der vorgegebenen Substanz. Weiterhin ist eine elektrische Treiberschaltung vorgesehen, die mit der Eingabeeinrichtung und der Lichtemissionseinrichtung verbunden und eingerichtet ist, als Reaktion auf die zumindest eine Impulskenngröße Steuersignale zu erzeugen und an die Lichtemissionseinrichtung abzugeben. Die Lichtemissionseinrichtung ist eingerichtet, als Reaktion auf die Steuersignale mithilfe des lichtemittierenden Elements den Lichtimpuls mit der zumindest einen Impulskenngröße abzugeben.
  • Nach einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Emulieren eines optischen Emitters geschaffen, welcher auf das Empfangen einer Anregungsenergie wenigstens einen Lichtimpuls abgibt, wobei der wenigstens eine Lichtimpuls für den optischen Emitter, in Abhängigkeit von der Anregungsenergie, zumindest durch die Kenngrößen Farbe, Anstiegszeitkonstante und Abklingzeitkonstante charakterisiert ist. Das Verfahren umfasst Folgendes: Bereitstellen einer Lichtemissionseinrichtung, die ein lichtemittierendes Element aufweist; Empfangen einer Eingabe mittels einer Eingabeeinrichtung, wobei die Eingabe zumindest eine Impulskenngröße für einen zu erzeugenden Lichtimpuls angibt und die zumindest eine zumindest eine Impulskenngröße einer Kenngröße für den optischen Emitter aus der folgenden Gruppe entspricht: Anstiegszeitkonstante, Abklingzeitkonstante und Farbe für den Lichtimpuls; Erzeugen von Steuersignalen als Reaktion auf die zumindest eine Impulskenngröße mittels einer elektrischen Treiberschaltung, die mit der Eingabeeinrichtung und der Lichtemissionseinrichtung verbunden ist; Übertragen der Steuersignale an die Lichtemissionseinrichtung und Abgeben des Lichtimpulses mit der zumindest einen Impulskenngröße durch die Lichtemissionseinrichtung als Reaktion auf die Steuersignale mit Hilfe des lichtemittierenden Elements.
  • Die Vorrichtung ist vorgesehen, einen optischen Emitter zu emulieren, der als Reaktion auf das Empfangen, insbesondere mittels Absorption, einer Anregungsenergie, zum Beispiel einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Anregungswellenform eine Strahlung abzugeben, die detektiert und gemessen werden kann. Die messbare und dann bekannte Strahlung (Lichtimpuls(e)) ist wenigstens durch Farbe oder Wellenlänge sowie Anstiegszeitkonstante und Abklingzeitkonstante bestimmt. Bei der Anregungswellenform kann es sich beispielsweise um einen Lichtimpuls oder ein elektrisches Feld handeln. Bei der als Reaktion hierauf abgegebenen elektromagnetischen Strahlung kann es sich, beispielsweise, ohne Einschränkung, um eine Fluoreszenzstrahlung handeln.
  • Der Ausdruck "Anregungswellenform" bezieht sich in der hier verwendeten Form insbesondere auf einen zeitlichen Verlauf einer Anregung des optischen Emitters mit einer elektromagnetischen Energie, deren Wellenlänge und Dauer der Beaufschlagung. Auch eine Beaufschlagung mit anderen Anregungsformen wird erwogen, wie beispielsweise thermische, elektrische oder mechanische Felder oder Kräfte.
  • Mithilfe der vorgeschlagenen Technologie ist es ermöglicht, das Verhalten von optischen Emittern zu emulieren, wodurch ein Ersatz für experimentelle Untersuchungen und Studien an Materialien bereitgestellt ist, die optische Emitter bilden. Die Untersuchungen können ausgeführt werden, ohne dass tatsächlich optisches Emittermaterial zur Verfügung stehen muss und hierbei verbraucht wird.
  • Es versteht sich somit, dass zum Ausüben der Lehre ein (aktuelles) Vorhandensein des optischen Emitters nicht erforderlich ist. Vielmehr, kann dessen konkrete Anwesenheit ersetzt werden mittels Kenntnis hinsichtlich dessen Reaktion, in Form einer elektromagnetischen Strahlung im optischen Bereich, auf ein Empfangen einer Anregungsenergie in einer vorbestimmten Anregungswellenform.
  • Die elektrische Treiberschaltung erzeugt die Steuersignale als Reaktion auf die zumindest eine Kenngröße, die mittels der Eingabeeinrichtung empfangen wurde, beispielsweise im Rahmen einer Nutzereingabe. Hierbei kann die Kenngröße als solche, also zum Beispiel ein Zahlenwert mit Dimension über die Eingabeeinrichtung empfangen werden, zum Beispiel eine Anstiegszeitkonstante in Sekunden. Alternativ kann ein Parameter über die Eingabeeinrichtung empfangen werden, für den dann mittels der Eingabeeinrichtung und / oder einer hiermit verbundenen Datenverarbeitungseinrichtung die zugeordnete Kenngröße zu dem Parameterwert bestimmt wird.
  • Die Eingabeeinrichtung kann gerätetechnisch zusammen mit der elektrischen Steuerschaltung und / oder der Lichtemissionseinrichtung gebildet sein, oder getrennt hiervon.
  • Die Lichtemissionseinrichtung kann eingerichtet sein, einfarbige Lichtimpulse abzugeben. Die Lichtemissionseinrichtung kann mithilfe des einen oder mehrerer optischer Emitter eingerichtet sein, Lichtimpulse mit nur einer Wellenlänge oder Lichtimpulse verschiedener Wellenlängen gemäß den Steuersignalen zu erzeugen und abzugeben. Bei dieser oder anderen Ausführungsformen kann das lichtemittierende Element mit einer lichtemittierenden Diode, einer organischen lichtemittierenden Diode, einem Laser und / oder einer Entladungslampe gebildet sein. Beispielsweise kann eine Anordnung mit mehreren Dioden vorgesehen sein, die eingerichtet sind, jeweils Licht unterschiedlicher Farben abzugeben.
  • Die Gruppe von Kenngrößen kann weiterhin wenigstens einen der folgenden Kenngrößen umfassen: zeitlicher Abstand von Lichtimpulsen einer Impulsfolge, Intensität des Lichtimpulses, zeitliche Impulsbreite, symmetrische Impulsform und asymmetrische Impulsform. Ist eine Folge von Lichtimpulsen vorgesehen, können die Lichtimpulse jeweils mit gleichen Kenngrößen oder mit unterschiedlichen Kenngrößen erzeugt werden, beispielsweise mit verschiedenen Intensitäten, verschiedenen Zeitkonstanten, unterschiedlichen zeitlichen Abständen und / oder unterschiedlicher Lichtfarbe. Die Impulsform der Lichtimpulse kann in spektraler und / oder zeitlicher Hinsicht einer Gauß- oder einer Lorentz-Kurve entsprechen oder an eine solche angenähert sein. Eine asymmetrische Impulsform kann auf der Zeitachse insbesondere bedeuten, dass sich die Anstiegszeitkonstante und die Abklingzeitkonstante für den Lichtimpuls unterscheiden.
  • In den verschiedenen Ausführungsformen kann die Impuls-Anstiegszeitkonstante den Zeitabschnitt zwischen 10 % und 90 % der Amplitude des Lichtimpulses angeben. In ähnlicher Weise kann die Abklingzeitkonstante den Zeitraum für das Abklingen der Amplitude des Lichtimpulses von 90 % auf 10% angeben.
  • Die Lichtemissionseinrichtung kann eingerichtet sein, Lichtimpulse in mindestens einem der folgenden Spektralbereiche abzugeben: etwa 500nm bis etwa 700nm und etwa 800 bis etwa 1100nm.
  • Die elektrische Treiberschaltung kann eingerichtet sein, Steuersignale derart zu erzeugen, dass der Lichtimpuls eine Anstiegszeitkonstante zwischen etwa 10ps und etwa 10ms aufweist, bevorzugt zwischen etwa 1µs und etwa 1000µs.
  • Die elektrische Treiberschaltung kann eingerichtet sein, Steuersignale derart zu erzeugen, dass der Lichtimpuls eine Abklingzeitkonstante zwischen etwa 10ps und etwa 10ms aufweist, bevorzugt zwischen etwa 1µs und etwa 1000µs.
  • Die Eingabeeinrichtung kann eingerichtet sein, auf eine Nutzereingabe, die einen optischen Emitter angibt oder anzeigt, die zumindest eine Kenngröße aus einer Datenbank zu empfangen, in welcher für optische Emitter jeweils eine oder mehrere zugeordnete Kenngrößen hinterlegt sind. Bei dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Nutzereingabe einen Namen oder einen Parameter des optischen Emitters angibt, für den dann aus der Datenbank die zumindest eine Kenngröße abgerufen wird. Hierzu kann die Nutzereingabe an die Datenbank übermittelt werden, wo eine oder mehrere Kenngrößen für den anhand der Nutzereingabe identifizierten optischen Emitter hinterlegt sind. Von der Datenbank wird die zumindest eine Kenngröße an die Eingabeeinrichtung und von dort an die elektrische Treiberschaltung oder direkt an die elektrische Treiberschaltung zurückgegeben, worauf die Steuersignale erzeugt werden können, die die Lichtemissionseinrichtung steuern, derart, dass der Lichtimpuls mit der zumindest einen Kenngröße erzeugt wird.
  • Die Lichtemissionseinrichtung kann mehrere lichtemittierende Elemente aufweisen, die eingerichtet sind, unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Lichtimpulse abzugeben. Auf diese Weise können zum Beispiel mehrere optische Kanäle der Lichtemissionseinrichtung bereitgestellt sein, die zufällig oder in aufeinander abgestimmter Art und Weise jeweils Lichtimpuls abgeben, sei es gleicher oder unterschiedlicher Charakteristik, zum Beispiel hinsichtlich der Lichtfarbe. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine Mischlichtemulation ausgeführt werden. So kann ein optischer Emitter emuliert werden, der zeitgleich oder zeitversetzt Licht unterschiedlicher Farbe abgibt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Eingabeeinrichtung eingerichtet ist, einen Nutzungsparameter zu empfangen, welcher eine Nutzungsbedingung anzeigt, und dass die elektrische Treiberschaltung eingerichtet, die Steuersignale derart zu erzeugen, dass die Lichtemissionseinrichtung als Reaktion auf die Steuersignale mit Hilfe des lichtemittierenden Elements den Lichtimpuls mit zumindest einer, den Nutzungsbedingungen entsprechend, geänderten Impulskenngröße abzugeben.
  • Anhand der empfangenen Information über ein oder mehrere Nutzungsbedingungen wird die zumindest eine Impulskenngröße, gemäß der der Lichtimpuls mittels der elektrischen Treiberschaltung und der Lichtemissionseinrichtung erzeugt wird, verändert, derart, dass die veränderte Impulskenngröße zur Erzeugung (Emulation) eines Lichtimpulses führt, der gegenüber einem Lichtimpuls verändert ist, für den die Nutzungsbedingung nicht berücksichtigt ist, also einen insoweit von Nutzungsbedingungen unbeeinflussten optischen Emitter. Dieses ermöglicht es, mit Hilfe der Vorrichtung verschiedene Aspekte beim Einsatz des optischen Emitters beim Emulieren zu berücksichtigen.
  • Zu den Nutzungsbedingungen kann beispielsweise eine Abnutzung oder Alterung des optischen Emitters (Emittermaterials) gehören. Werden zum Beispiel optische Emitter in Sicherheitsdokumenten zum Bereitstellen von Sicherheitsmerkmalen verwendet, so unterliegen diese optischen Emitter im Verlaufe der Nutzung des Sicherheitsdokumentes Abnutzungs- oder Alterungsprozessen. Hierdurch verändert sich die Lichtemission (zum Beispiel Fluoreszenz), die beim Prüfen eines solchen Sicherheitsmerkmals empfangen und ausgewertet wird. Um solche Alterungsprozesse zu emulieren, können zum Beispiel in einer Datenbank Informationen über Impulskenngrößen betreffend einen optischen Emitter bereitgestellt sein, die unterschiedliche Lichtimpulse in Abhängigkeit vom Alter des Emittermaterials anzeigen. Bei der Emulation können diese (altersabhängigen) Impulskenngrößen dann berücksichtigt werden, zum Beispiel als Reaktion auf eine Benutzereingabe, die eine vorbestimmte Alterung anzeigt. Betreffend die Alterung oder die Abnutzung können unterschiedliche Impulskenngrößen für unterschiedliche Nutzungsdauern hinterlegt sein.
  • Eine andere Nutzungsbedingung betrifft beispielweise das Emulieren des Verhaltens des optischen Emitters aufgrund unterschiedlicher Umgebungsbedingungen. Hierzu gehört zum Beispiel die Abgabe unterschiedlicher Lichtimpulse durch den optischen Emitter bei unterschiedlichen Temperaturen. Beim Einsatz optischer Emitter in Sicherheitsdokumenten kann eine Deckfläche des Bereichs, in welchem der Emitter angeordnet ist, verschmutzt oder verschlissen sein, so dass die von außen beim Prüfen eines Sicherheitsmerkmals empfangene Lichtemission aufgrund dieser Nutzungsbedingungen verändert ist. Auch für solche Nutzungssituationen kann die emulierte Lichtemission angepasst werden, beispielsweise dadurch, dass in der Datenbank Impulskenngrößen für unterschiedliche Verschmutzungsgrade hinterlegt sind.
  • Eine weitere Kategorie von Nutzungsbedingungen betrifft Einflussgrößen für das von einem optischen Emitter emittierte Licht einerseits und das bei einer Messung empfangene Messlicht andererseits, beispielsweise beim Bestimmen und beim Auswerten eines optischen Sicherheitsmerkmals eines Sicherheitsdokuments. Das tatsächlich gemessene Licht kann sich von dem vom optischen Emitter emittierten Licht aufgrund konkreter Nutzungsbedingungen unterscheiden, zum Beispiel Rückreflexionen, Störlicht und / oder Streulicht. Auch solche Nutzungsbedingungen können beim Emulieren berücksichtigt werden, beispielsweise dadurch, dass unterschiedliche Impulskenngrößen für den optischen Emitter hinterlegt werden, die einen abgestuften Einfluss von Rückreflektionen anzeigen, beispielsweise dadurch, dass die Lichtintensität des Lichtimpulses Stück für Stück abnimmt.
  • In Verbindung mit dem Verfahren zum Emulieren eines optischen Emitters gelten die vorangehend im Zusammenhang mit den Ausführungsformen der Vorrichtung erläuterten Beispiele entsprechend.
    • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine Figur näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Emulieren eines optischen Emitters mit einer Lichtemissionseinrichtung 1, die bei der gezeigten Ausführungsform mehrere lichtemittierende Elemente 2.1, ..., 2.4 aufweist. Optische Emitter sind Materialien oder Elemente, die auf den Empfang von Anregungsenergie, beispielweise durch Einstrahlen elektromagnetsicher Strahlung, Licht emittieren.
  • Die lichtemittierenden Elemente 2.1, ..., 2.4 sind beispielsweise jeweils mit einer lichtemittierenden Diode, einer organischen lichtemittierenden Diode, einem Laser und / oder einer Entladungslampe gebildet, wobei eine Kombination unterschiedlicher solcher lichtemittierenden Elemente vorgesehen sein kann. Die Lichtemissionseinrichtung 1 ist hierdurch eingerichtet, einfarbiges Licht unterschiedlicher Wellenlänge und / oder Mischlicht in Form von Lichtimpulsen zu erzeugen und abzugeben. Das abgegebene Licht kann mithilfe einer optischen Detektionseinrichtung (nicht dargestellt) detektiert oder gemessen werden, beispielsweise mit einem Spektrometer. Zur Auswertung der detektierten Lichtimpulse kann eine Analyse in der Frequenzdomäne (spektrale Analyse) und / oder der Zeitdomäne (zeitaufgelöste Analyse) vorgesehen sein. Hierfür geeignete Analyseeinrichtungen sind in verschiedene Ausführungsformen als solche bekannt.
  • Um die Lichtemissionseinrichtung 1 zum Abgeben eines oder mehrerer Lichtimpulse gleicher oder unterschiedlicher Farbe anzusteuern, koppelt an die Lichtemissionseinrichtung 1 eine elektrische Treiberschaltung 3, die mittels Hardware- und Software-Komponenten hergestellt ist. Mithilfe der elektrischen Treiberschaltung 3 werden Steuersignale erzeugt, die eine oder mehrere der lichtemittierenden Elemente 2.1, ..., 2.4 zur Lichtabgabe ansteuern. Hierbei ist die elektrische Treiberschaltung 3 eingerichtet, Steuersignale oder -impulse derart zu erzeugen, dass hierdurch von der Lichtemissionseinrichtung 1 Lichtimpulse mit definierten Kenngrößen abgegeben werden, wobei die Kenngrößen mithilfe der Steuersignale einstellbar sind. Beispielsweise werden die Steuersignale mittels der elektrischen Treiberschaltung 3 so erzeugt, dass ein von der Lichtemissionseinrichtung 1 abgegebener Lichtimpuls eine definierte Anstiegszeitkonstante und / oder eine definierte Abklingzeitkonstante aufweist, wobei die Zeitkonstante den Zeitraum zwischen 10 % und 90 % der Impulshöhe oder -amplitude des Lichtimpulses beim Ansteigen / Abklingen angeben kann.
  • Die Hardware- / Software-Ausstattung der elektrischen Treiberschaltung 3 ermöglicht es, Steuersignale für unterschiedlichste Lichtimpulse bereitzustellen, um so das Emissionsverhalten verschiedener optischer Emitter zu emulieren, sei es in spektraler Hinsicht (Farbe) und / oder in zeitlicher Hinsicht, zum Beispiel bezüglich des Impulsanstiegs, der Impulsbreite und / oder des Impulsabklingens.
  • Gemäß der Figur ist weiterhin eine Eingabeeinrichtung 4 vorgesehen, die mit der elektrischen Treiberschaltung 3 verbunden ist (und wahlweise mit der Lichtemissionseinrichtung 1). Über die Eingabeeinrichtung 3 werden Eingaben 5 empfangen, beispielsweise eine Benutzereingabe, zum Beispiel über eine Tastatur oder einen Touch-Screen, mit denen in der Eingabeeinrichtung 4 zumindest eine Kenngröße für einen mittels der Lichtemissionseinrichtung 1 zu erzeugenden Lichtimpuls angegeben wird, also beispielsweise eine Anstiegszeitkonstante und / oder eine Abklingzeitkonstante für den zu erzeugenden Lichtimpuls.
  • Hierbei kann die erfasste Eingabe die zumindest eine Kenngröße direkt angeben oder benennen, beispielsweise eine Zeitkonstante (beispielweise Zeit in Sekunden). Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Eingabe die Kenngröße nicht direkt anzeigt, beispielsweise ein Name oder ein Parameter eingegeben werden, für die dann mittels Zugriff auf eine Datenbank 6 eine oder mehrere Kenngrößen für den zu erzeugenden Lichtimpuls aus der Datenbank 6 abgerufen werden. In der Datenbank 6 kann eine Sammlung von Kenngrößen für unterschiedliche optische Emitter bereitgestellt sein, sodass ein Benutzer zum Beispiel über die Eingabeeinrichtung 4 einen Identifizierer für einen optischen Emitter eingibt, worauf für den hierdurch identifizierten optischen Emitter eine oder mehrere Kenngrößen aus der Datenbank 6 abgerufen werden, um im Anschluss mittels der elektrischen Treiberschaltung 3 die zum Erzeugen eines Lichtimpulses mit der oder den Kenngrößen notwendigen Steuersignale erzeugt und dann von der elektrischen Treiberschaltung 3 an die Lichtemissionseinrichtung 1 übergeben werden.
  • Optische Emitter, also Materialien, die als Reaktion auf das Empfangen einer Anregungsenergie elektromagnetische Strahlung im optischen Bereich abgeben, sind in verschiedenster Form als solche bekannt. Hierbei können solche optischen Emitter Licht in nur einem oder in mehreren Wellenlängenbereichen abgeben oder emittieren. Es wird dann auch von unterschiedlichen spektralen Emissionsbanden des optischen Emitters gesprochen. In welcher Emissionsbande Licht als Reaktion auf eine Anregung emittiert wird, kann von der Art der Anregungsenergie und / oder dem Anregungsenergietransfer im Emitter abhängen. So sind Materialien bekannt, die in Abhängigkeit von der Farbe des Anregungslichts farblich unterschiedliches Licht emittieren. Ist beispielsweise eine Anregung der Emission mittels optischer Strahlung vorgesehen, muss diese regelmäßig in einem spektralen Bereich liegen, in welchem der optische Emitter selbst eine sogenannte Absorptionsbande (spektrale Bande, in welcher der optische Emitter absorbiert) aufweisen, um die Anregungsenergie aufzunehmen.
  • Mithilfe der vorgeschlagenen Technologie kann das Emissionsverhalten unterschiedlichster optischer Emitter emuliert werden, insbesondere hinsichtlich der spektralen Charakteristik und / oder der zeitlichen Charakteristik.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lichtemissionseinrichtung
    2.1, ..., 2.4
    lichtemittierende Elemente
    3
    elektrische Treiberschaltung
    4
    Eingabeeinrichtung
    5
    Eingabe
    6
    Datenbank

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Emulieren eines optischen Emitters, welcher auf das Empfangen einer Anregungsenergie wenigstens einen Lichtimpuls abgibt, wobei der wenigstens eine Lichtimpuls für den optischen Emitter, in Abhängigkeit von der Anregungsenergie, zumindest durch die Kenngrößen Farbe, Anstiegszeitkonstante und Abklingzeitkonstante charakterisiert ist, aufweisend:
    - einer Lichtemissionseinrichtung, die ein lichtemittierendes Element aufweist;
    - einer Eingabeeinrichtung, die eingerichtet ist, eine Eingabe zu empfangen, die zumindest eine Impulskenngröße für einen zu erzeugenden Lichtimpuls angibt, wobei die zumindest eine Impulskenngröße einer Kenngröße für den optischen Emitter aus der folgenden Gruppe entspricht: Anstiegszeitkonstante, Abklingzeitkonstante und Farbe für den Lichtimpuls; und
    - einer elektrischen Treiberschaltung, die mit der Eingabeeinrichtung und der Lichtemissionseinrichtung verbunden und eingerichtet ist, als Reaktion auf die zumindest eine Impulskenngröße Steuersignale zu erzeugen und an die Lichtemissionseinrichtung abzugeben;
    wobei die Lichtemissionseinrichtung eingerichtet ist, als Reaktion auf die Steuersignale mit Hilfe des lichtemittierenden Elements den Lichtimpuls mit der zumindest einen Impulskenngröße abzugeben.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung eingerichtet ist, einfarbige Lichtimpulse abzugeben.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von Kenngrößen weiterhin die folgenden Kenngrößen für den optischen Emitter umfasst: zeitliche Abstand von Lichtimpulsen einer Impulsfolge, Intensität des Lichtimpulses, zeitliche Impulsbreite, symmetrische Impulsform und asymmetrische Impulsform.
  4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung eingerichtet ist, Lichtimpulse in mindestens einem der folgenden Spektralbereiche abzugeben: etwa 500nm bis etwa 700nm und etwa 800 bis etwa 1100nm.
  5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Treiberschaltung eingerichtet ist, Steuersignale derart zu erzeugen, dass der Lichtimpuls eine Anstiegszeitkonstante zwischen etwa 10ps und etwa 10ms aufweist, bevorzugt zwischen etwa 1µs und etwa 1000µs.
  6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Treiberschaltung eingerichtet ist, Steuersignale derart zu erzeugen, dass der Lichtimpuls eine Abklingzeitkonstante zwischen etwa 10ps und etwa 10ms aufweist, bevorzugt zwischen etwa 1µs und etwa 1000µs.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung eingerichtet ist, auf eine Nutzereingabe, die einen optischen Emitter angibt, die zumindest eine Impulskenngröße aus einer Datenbank zu empfangen, in welcher für optische Emitter jeweils eine oder mehrere zugeordnete Impulskenngrößen hinterlegt sind.
  8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung mehrere lichtemittierende Elemente aufweist, die eingerichtet sind, unabhängig voneinander gleiche oder verschiedenen Lichtimpulse abzugeben.
  9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Eingabeeinrichtung eingerichtet ist, einen Nutzungsparameter zu empfangen, welcher eine Nutzungsbedingung anzeigt, und
    - die elektrische Treiberschaltung eingerichtet, die Steuersignale derart zu erzeugen, dass die Lichtemissionseinrichtung als Reaktion auf die Steuersignale mit Hilfe des lichtemittierenden Elements den Lichtimpuls mit zumindest einer, den Nutzungsbedingungen entsprechend, geänderten Impulskenngröße abzugeben.
  10. Verfahren zum Emulieren eines optischen Emitters, welcher auf das Empfangen einer Anregungsenergie wenigstens einen Lichtimpuls abgibt, wobei der wenigstens eine Lichtimpuls für den optischen Emitter, in Abhängigkeit von der Anregungsenergie, zumindest durch die Kenngrößen Farbe, Anstiegszeitkonstante und Abklingzeitkonstante charakterisiert ist, aufweisend:
    - Bereitstellen einer Lichtemissionseinrichtung, die ein lichtemittierendes Element aufweist;
    - Empfangen einer Eingabe mittels einer Eingabeeinrichtung, wobei die Eingabe zumindest eine Impulskenngröße für einen zu erzeugenden Lichtimpuls angibt und die zumindest eine zumindest eine Impulskenngröße einer Kenngröße für den optischen Emitter aus der folgenden Gruppe entspricht: Anstiegszeitkonstante, Abklingzeitkonstante und Farbe für den Lichtimpuls;
    - Erzeugen von Steuersignalen als Reaktion auf die zumindest eine Impulskenngröße mittels einer elektrischen Treiberschaltung, die mit der Eingabeeinrichtung und der Lichtemissionseinrichtung verbunden ist;
    - Übertragen der Steuersignale an die Lichtemissionseinrichtung und
    - Abgeben des Lichtimpulses mit der zumindest einen Impulskenngröße durch die Lichtemissionseinrichtung als Reaktion auf die Steuersignale mit Hilfe des lichtemittierenden Elements.
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