EP3613601B1 - Verfahren zum emulieren eines optischen emitters - Google Patents

Verfahren zum emulieren eines optischen emitters

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EP3613601B1
EP3613601B1 EP19192227.7A EP19192227A EP3613601B1 EP 3613601 B1 EP3613601 B1 EP 3613601B1 EP 19192227 A EP19192227 A EP 19192227A EP 3613601 B1 EP3613601 B1 EP 3613601B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
pulse
approximately
characteristic
optical emitter
Prior art date
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Active
Application number
EP19192227.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3613601A1 (de
Inventor
Mario VONRÜTY
Oliver Muth
Florian Peters
Harald Dittrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bundesdruckerei GmbH
Original Assignee
Bundesdruckerei GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3613601A1 publication Critical patent/EP3613601A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3613601B1 publication Critical patent/EP3613601B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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 a method for emulating an optical emitter.
  • optical security features In connection with security documents, such as identification documents or banknotes, provision may be made for optical security features.
  • chromophores or dyes can be integrated into the security document that emit and/or absorb light upon excitation, thereby exhibiting a characteristic optical behavior suitable for forming a security feature.
  • special pigments or phosphor preparations can be provided that exhibit a defined optical behavior upon optical irradiation or excitation in another way, for example with regard to the wavelength and/or frequency of emitted light.
  • the document DE 10 2011 053 902 A1 discloses a method for operating a light-emitting device, wherein in the method a pulsed current having a pulse frequency is generated by a driver circuit having a clock generator providing clock signals for current pulsing, and a light-emitting device which is functionally coupled to the driver circuit and which is formed with one or more organic light-emitting diodes is subjected to the pulsed current.
  • the document US 2016 / 0 007 430 A1 discloses a remote controlled Christmas lights and sound system that provides a remote and decorated control module integrated with a holiday icon, such as a Christmas tree, to control a Christmas lights pattern and audio recording for a plurality of light strings and a speaker.
  • the object of the invention is to provide a method for emulating an optical emitter, which enables characterization and investigation of optically active emitters for a wide variety of applications.
  • a device for emulating an optical emitter with a light-emitting device having a light-emitting element.
  • the optical emitter Upon receiving excitation energy, the optical emitter emits at least one light pulse, wherein the at least one light pulse for the optical emitter is characterized, depending on the excitation energy, by at least the parameters color, rise time constant, and decay time constant.
  • the device can have an input device configured to receive an input specifying at least one pulse characteristic for a light pulse to be generated, wherein the at least one pulse characteristic corresponds to a characteristic 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 predetermined substance.
  • an electrical driver circuit can be provided, which is connected to the input device and the light-emitting device and is configured to generate control signals in response to the at least one pulse characteristic and to output them to the light-emitting device.
  • the light-emitting device can be configured to emit the light pulse having the at least one pulse characteristic in response to the control signals using the light-emitting element.
  • the exemplary device can be provided to emulate an optical emitter that, in response to receiving, in particular by absorption, an excitation energy, an electromagnetic radiation having an excitation waveform, emits radiation that can be detected and measured.
  • the measurable and then known radiation is determined at least by color or wavelength as well as the 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 thereto can be, for example, without limitation, fluorescent radiation.
  • the proposed technology makes it possible to emulate the behavior of optical emitters, providing a substitute for experimental investigations and studies on materials that form optical emitters. These investigations can be carried out without actually having optical emitter material available and thus without consuming it.
  • the (actual) presence of the optical emitter is not required to practice the teaching. Rather, its actual presence can be replaced by knowledge of its response, in the form of electromagnetic radiation in the optical range, to the reception of excitation energy in a predetermined excitation waveform.
  • the electrical driver circuit generates the control signals in response to the at least one characteristic value received by the input device, for example, as part of a user input.
  • the characteristic value can be received as such, for example, a numerical value with a dimension, via the input device, for example a rise time constant in seconds.
  • a parameter can be received via the input device, for which the associated characteristic value is then determined using the input device and/or a data processing device connected thereto.
  • the input device can be formed together with the electrical control circuit and/or the light emitting device, or separately therefrom.
  • the light-emitting device can be configured to emit single-color light pulses.
  • the light-emitting device can be configured, using one or more optical emitters, to generate and emit light pulses with only one wavelength or light pulses of different wavelengths according to 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.
  • an arrangement with multiple diodes can be provided, each configured to emit light of different colors.
  • the group of parameters can further comprise at least one of the following parameters: temporal spacing of light pulses in a pulse train, intensity of the light pulse, temporal 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 temporal spacings, and/or different light colors.
  • the pulse shape of the light pulses can correspond to a Gaussian or Lorentz curve or be approximated to one in spectral and/or temporal terms.
  • An asymmetrical pulse shape on the time axis can mean, in particular, that the rise time constant and the decay time constant for the light pulse differ.
  • the pulse rise time constant may indicate the time period between 10% and 90% of the amplitude of the light pulse.
  • the decay time constant may indicate the period for the amplitude of the light pulse to decay from 90% to 10%.
  • the light emitting device may be configured to emit light pulses in at least one of the following spectral ranges: about 500nm to about 700nm and about 800 to about 1100nm.
  • the electrical driver circuit may be configured to generate control signals such that the light pulse has a rise time constant between about 10ps and about 10ms, preferably between about 1 ⁇ s and about 1000 ⁇ s.
  • the electrical driver circuit may be configured to generate control signals such that the light pulse has a decay time constant between approximately 10ps and approximately 10ms, preferably between approximately 1 ⁇ s and approximately 1000 ⁇ s.
  • the input device can be configured to receive, in response to a user input that specifies or indicates an optical emitter, the at least one characteristic from a database in which one or more associated characteristics are stored for each optical emitter.
  • the user input specifies a name or a parameter of the optical emitter, for which the at least one characteristic is then retrieved from the database.
  • the user input can be transmitted to the database, where one or more characteristics are stored for the optical emitter identified based on the user input.
  • the database returns the at least one characteristic 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 with the at least one characteristic is generated.
  • the input device is configured to receive a usage parameter indicating a usage condition
  • the electrical driver circuit is configured to generate the control signals such that the light emitting device, in response to the control signals, emits the light pulse with at least one pulse characteristic changed according to the usage conditions by means of the light emitting element.
  • the at least one pulse characteristic according to which the light pulse is generated by means of the electrical driver circuit and the light-emitting device is modified such that the modified pulse characteristic leads to the generation (emulation) of a light pulse that is different from a light pulse for which the usage condition is not taken into account, i.e., an optical emitter that is unaffected by usage conditions.
  • Another usage condition concerns the emulation of the behavior of the optical emitter under different environmental conditions. This includes, for example, the emission of different light pulses by the optical emitter at different temperatures.
  • a cover surface of the area in which the emitter is located may become dirty or worn. so that the light emission received from the outside when checking a security feature is altered due to these usage conditions.
  • 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 usage conditions concerns 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, for example, when determining and evaluating an optical security feature of a security document.
  • the actually measured light may differ from the light emitted by the optical emitter due to specific usage conditions, such as back reflections, stray light, and/or scattered light.
  • usage conditions can also be taken into account during emulation, for example, by storing different pulse parameters for the optical emitter that indicate a graduated influence of back reflections, for example, by the light intensity of the light pulse gradually decreasing.
  • the single figure shows a schematic representation of a device for emulating an optical emitter with a light-emitting device 1, which in the embodiment shown has several light-emitting elements 2.1, ..., 2.4.
  • Optical emitters are materials or elements that emit light upon receiving excitation energy, for example, by irradiating 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, wherein a combination of different such light-emitting Elements can be provided.
  • the light emission device 1 is thereby configured to generate and emit single-color light of different wavelengths and/or mixed light in the form of light pulses.
  • the emitted light can be detected or measured using 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. Analysis devices suitable for this purpose are known as such in various embodiments.
  • control signals are generated by means of the electrical driver circuit 3 such that a light pulse emitted by the light emitting device 1 has a defined rise time constant and/or a defined decay time constant, wherein the time constant can indicate the period between 10% and 90% of the pulse height or amplitude of the light pulse during rise/decay.
  • the hardware/software configuration 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 different optical emitters, be it in spectral terms (color) and/or in temporal terms, for example with regard to the pulse rise, 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-emitting device 1).
  • Inputs 5 are received via the input device 3, for example a user input, for example via a keyboard or a touchscreen, with which at least one characteristic value for a signal generated by the light-emitting device 1 can be input into the input device 4. to be generated, for example a rise time constant and/or a decay time constant for the light pulse to be generated.
  • the recorded input can directly specify or name the at least one characteristic, for example a time constant (for example time in seconds).
  • the input does not directly indicate the characteristic, for example a name or a parameter can be entered, for which one or more characteristics for the light pulse to be generated are then retrieved from the database 6 by accessing a database 6.
  • a collection of characteristics for different optical emitters can be provided in the database 6, so that a user, for example, enters an identifier for an optical emitter via the input device 4, whereupon one or more characteristics 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(s) by means of the electrical driver circuit 3 and then transfer them from the electrical driver circuit 3 to the light emission device 1.
  • Optical emitters i.e. materials that emit electromagnetic radiation in the optical range in response to receiving excitation energy
  • Such optical emitters can emit or emit light in just one or in multiple wavelength ranges.
  • the optical emitter is also referred to as having different spectral emission bands.
  • the emission band in which light is emitted in response to excitation can depend on the type of excitation energy and/or the excitation energy transfer in the emitter.
  • materials are known that emit light of different colors depending on the color of the excitation light.
  • the emission behavior of a wide variety of optical emitters can be emulated, particularly with regard to the spectral characteristics and/or the temporal characteristics.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft ein 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.
  • Das Dokument DE 10 2011 053 902 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer lichtemittierenden Vorrichtung, wobei bei dem Verfahren ein gepulster Strom mit einer Pulsfrequenz von einer Treiberschaltung erzeugt wird, die einen zur Strompulsung Taktsignale bereitstellenden Taktgeber aufweist, und eine lichtemittierende Vorrichtung, die funktionell an die Treiberschaltung koppelt und die mit einer oder mehreren organischen lichtemittierenden Dioden gebildet ist, mit dem gepulsten Strom beaufschlagt wird.
  • Das Dokument US 2016 / 0 007 430 A1 offenbart ein ferngesteuertes Weihnachtsbeleuchtungs- und Soundsystem, das ein ferngesteuertes und dekoriertes Steuermodul bereitstellt, das in ein Feiertagssymbol, wie einen Weihnachtsbaum, integriert ist, um ein Weihnachtsbeleuchtungsmuster und eine Audioaufnahme für eine Vielzahl von Lichterketten und einen Lautsprecher zu steuern.
    • Zusammenfassung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Emulieren eines optischen Emitters anzugeben, mit dem eine Charakterisierung und Untersuchung optisch aktiver Emitter für verschiedenste Anwendungszwecke ermöglicht ist.
  • Zur Lösung ist ein Verfahren zum Emulieren eines optischen Emitters nach dem unabhängigen Anspruch 1 geschaffen. Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
  • In einem nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden Beispiel wird 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 kann über eine Eingabevorrichtung verfügen, 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 kann eine elektrische Treiberschaltung vorgesehen sein, 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 kann eingerichtet sein, als Reaktion auf die Steuersignale mithilfe des lichtemittierenden Elements den Lichtimpuls mit der zumindest einen Impulskenngröße abzugeben.
  • Die beispielhafte Vorrichtung kann vorgesehen sein, einen optischen Emitter zu emulieren, der als Reaktion auf das Empfangen, insbesondere mittels Absorption, einer Anregungsenergie, einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Anregungswellenform, eine Strahlung abgibt, 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 Varianten 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, sofern sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lichtemissionseinrichtung
    2.1,..., 2.4
    lichtemittierende Elemente
    3
    elektrische Treiberschaltung
    4
    Eingabeeinrichtung
    5
    Eingabe
    6
    Datenbank

Claims (8)

  1. Verfahren zum Emulieren eines optischen Emitters, welcher als Reaktion auf das Empfangen einer Anregungsenergie, die einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Anregungswellenform entspricht, wenigstens einen messbaren und so bekannten 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, und
    - ein Emulieren des optischen Emitters Folgendes aufweist:
    - 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, welcher die konkrete Anwesenheit des wenigstens einen messbaren und so bekannten Lichtimpulses von dem zu emulierenden optischen Emitter ersetzt, und
    - die zumindest eine Impulskenngröße eine aus der folgenden Gruppe ist: Anstiegszeitkonstante, Abklingzeitkonstante und Farbe für den Lichtimpuls, den der zu emulierende optische Emitter als Reaktion auf das Empfangen einer elektromagnetischen Strahlung abgibt;
    wobei die Eingabeeinrichtung auf eine den optischen Emitter angebende Nutzereingabe die zumindest eine Impulskenngröße aus einer Datenbank empfängt, in welcher für optische Emitter jeweils eine oder mehrere zugeordnete Impulskenngrößen hinterlegt sind;
    - 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 zu erzeugenden Lichtimpulses mit der zumindest einen Impulskenngröße durch die Lichtemissionseinrichtung als Reaktion auf die Steuersignale mit Hilfe des lichtemittierenden Elements.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung einfarbige Lichtimpulse abgibt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von Kenngrößen weiterhin die folgenden Kenngrößen für den zu emulierenden optischen Emitter umfasst: zeitliche Abstand von Lichtimpulsen einer Impulsfolge, Intensität des Lichtimpulses, zeitliche Impulsbreite, symmetrische Impulsform und asymmetrische Impulsform.
  4. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung Lichtimpulse in mindestens einem der folgenden Spektralbereiche abgibt: etwa 500nm bis etwa 700nm und etwa 800 bis etwa 1100nm.
  5. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die elektrische Treiberschaltung Steuersignale derart erzeugt, dass der Lichtimpuls eine Anstiegszeitkonstante zwischen etwa 10ps und etwa 10ms aufweist, bevorzugt zwischen etwa 1µs und etwa 1000µs.
  6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die elektrische Treiberschaltung Steuersignale derart erzeugt, dass der Lichtimpuls eine Abklingzeitkonstante zwischen etwa 10ps und etwa 10ms aufweist, bevorzugt zwischen etwa 1µs und etwa 1000µs.
  7. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung mehrere lichtemittierende Elemente aufweist, die unabhängig voneinander gleiche oder verschiedenen Lichtimpulse abgeben.
  8. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Eingabeeinrichtung einen Nutzungsparameter empfängt, welcher eine Nutzungsbedingung anzeigt, und
    - die elektrische Treiberschaltung die Steuersignale derart erzeugt, dass die Lichtemissionseinrichtung als Reaktion auf die Steuersignale mit Hilfe des lichtemittierenden Elements den Lichtimpuls mit zumindest einer, den Nutzungsbedingungen entsprechend, geänderten Impulskenngröße abgibt.
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