EP3866126A1 - Method for verifying a smartphone-verifiable security feature, smartphone-verifiable security feature and valuable or security document - Google Patents
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Definitions
- the document WO 2013/034471 A1 describes a device for recognizing a document which has a phosphor-based security feature with so-called wavelength conversion properties.
- a light generating device for example an LED flash unit
- an image recording device for example a digital camera
- the phosphors used regularly have decay times which do not allow an evaluation of the emission with widely used devices, in particular an authenticity check with the aid of commercially available smartphones.
- a smartphone-verifiable security feature which has the following: a luminescent material which can be optically excited by means of a light source of a smartphone to emit luminescence, the luminescence being detectable by an image detection device of the smartphone by means of image recordings; and a machine-readable code consisting at least partially of the phosphor.
- electronic information is determined which is encoded in a machine-readable code, which is part of the security feature 1 and at least partially consists of the phosphor.
- the electronic information can be encoded in a one-dimensional or multi-dimensional QR code with which the machine-readable code of the security feature 1 is formed.
- the QR code can be a two- or a three-dimensional QR code.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines smartphone-verifizierbaren Sicherheitsmerkmals, mit optischem Anregen eines Leuchtstoffs eines Sicherheitsmerkmals (1), welches zumindest teilweise aus dem Leuchtstoff besteht, mittels einer Lichtquelle eines Smartphones (7); Detektieren einer Lumineszenz des Leuchtstoffs, welche der Leuchtstoff auf die optische Anregung abgibt, mittels einer Bilderfassungseinrichtung (9) des Smartphones (7); und Auswerten von Bildaufnahmen des Sicherheitsmerkmals (1), die während der Abklingzeit mittels der Bilderfassungseinrichtung (9) erfasst werden, mittels einer Auswerteeinrichtung des Smartphones (7) und unter Verwendung einer oder mehrerer Software-Applikationen, die auf dem Smartphone (7) lauffähig installiert sind. Das Auswerten umfasst Bestimmen von elektronischen Informationen, die in einem maschinenlesbaren Code codiert sind, welcher Teil des Sicherheitsmerkmals (1) ist und wenigstens teilweise aus dem Leuchtstoff besteht; Bestimmen eines optischen Parameters für die Lumineszenz in der Frequenz- und / oder der Zeitdomäne; und Vergleichen des optischen Parameters mit einem Referenzparameter, um die Echtheit des Sicherheitsmerkmals (1) zu prüfen. Außerdem sind ein Smartphone-verifizierbares Sicherheitsmerkmal und ein Wert- oder Sicherheitsdokument mit einem smartphone-verifizierbaren Sicherheitsmerkmal offenbart.The invention relates to a method for checking a smartphone-verifiable security feature, with optical excitation of a phosphor of a security feature (1), which consists at least partially of the phosphor, by means of a light source of a smartphone (7); Detecting a luminescence of the phosphor, which the phosphor emits on the optical excitation, by means of an image acquisition device (9) of the smartphone (7); and evaluating image recordings of the security feature (1) that are recorded during the decay time by means of the image recording device (9), by means of an evaluation device of the smartphone (7) and using one or more software applications that are installed on the smartphone (7) so that they can run are. The evaluation comprises determining electronic information that is encoded in a machine-readable code, which is part of the security feature (1) and at least partially consists of the phosphor; Determining an optical parameter for the luminescence in the frequency and / or the time domain; and comparing the optical parameter with a reference parameter in order to check the authenticity of the security feature (1). In addition, a smartphone-verifiable security feature and a value or security document with a smartphone-verifiable security feature are disclosed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines smartphone-verifizierbaren Sicherheitsmerkmals, ein smartphone-verifizierbares Sicherheitsmerkmal sowie ein Wert- oder Sicherheitsdokument.The invention relates to a method for checking a smartphone-verifiable security feature, a smartphone-verifiable security feature and a value or security document.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, mit lumineszierenden Substanzen (Leuchtstoffen) ausgestattete Sicherheitsmerkmale zum Schutz und zum Echtheitsnachweis von Wert- und Sicherheitsdokumenten einzusetzen. Sie werden zumeist als sogenannte Level-2-Merkmale verwendet. Ihre Anwesenheit kann über die mit einfachen Handgeräten (UV- oder IR-Strahlungsquellen) anregbare und zumeist im sichtbaren Spektralbereich erfolgende Emission der Leuchtstoffe nachgewiesen werden. Darüber hinaus dienen solche Sicherheitsmerkmale dem Kopierschutz. Andererseits finden mit besonders hoher Fälschungssicherheit ausgestattete lumineszierende Sicherheitsmerkmale aber auch als maschinell auslesbare Level-3-Merkmale Anwendung. Die Echtheitsverifikation derartiger Merkmale ist in der Regel mit einem hohen technischen Aufwand verbunden.It is known from the prior art to use security features equipped with luminescent substances (phosphors) for the protection and authentication of documents of value and security documents. They are mostly used as so-called
Sowohl im Bereich der Sicherheits- und Wertdokumente als auch im Bereich des Produktschutzes gibt es ein zunehmendes Interesse an der Anwendung von Echtheitsmerkmalen, die eine hohe Sicherheitsstufe (Level-2+- bzw. Level-3-Charakteristik) aufweisen, sich aber mit geringem technischen Aufwand prüfen lassen.In the area of security and value documents as well as in the area of product protection, there is increasing interest in the use of authenticity features that have a high security level (
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Bei der praktischen Anwendung der im vorgenannten Stand der Technik beschriebenen Leuchtstoffe haben sich zwei bislang ungelöste Probleme gezeigt. Diese vorbekannten Leuchtstoffe werden regelmäßig als sogenannte Konversionsleuchtstoffe zur Herstellung weißer LEDs verwendet, sodass diese Leuchtstoffe regelmäßig auch als strahlungswandelnde Bestandteile in den Blitzlicht-LEDs der handelsüblichen Smartphones enthalten sind. Das bedeutet, dass die Anregungsstrahlung der als Anregungsquelle verwendeten Blitzlichteinheiten der Smartphones mit hoher Wahrscheinlichkeit dieselbe Lumineszenzsignale aufweist, wie sie von dem zu untersuchenden Sicherheitsmerkmal erwartet werden. Ein sicherer Echtheitsnachweis der mit derartigen Sicherheitsmerkmalen ausgestatteten Wert- und Sicherheitsdokumente ist bereits aus diesem Grund ausgeschlossen.In the practical application of the phosphors described in the aforementioned prior art, two hitherto unsolved problems have emerged. These previously known phosphors are regularly used as so-called conversion phosphors for the production of white LEDs, so that these phosphors are also regularly contained as radiation-converting components in the flashlight LEDs of commercially available smartphones. This means that the excitation radiation of the smartphone flash light units used as the excitation source has a high probability of having the same luminescence signals as are expected from the security feature to be examined. A sure one Proof of authenticity of the value and security documents equipped with such security features is excluded for this reason alone.
Ein zweites Problem resultiert aus dem Umstand, dass die im Stand der Technik für die Verwendung als Sicherheitsmerkmale benannten Leuchtstoffe in aller Regel ebenso kurze Abklingzeiten im ns- bis µs-Bereich aufweisen, wie sie aus den genannten Gründen auch für die Blitzlicht-LED zutreffend sind. Bei einer Anregung mit dem Blitzlicht eines Smartphones werden die vom dem Sicherheitsmerkmal stammenden Emissionen entweder durch das Blitzlicht vollständig überlagert oder sie sind bereits abgeklungen, bevor die Bildaufnahme erfolgt.A second problem arises from the fact that the phosphors named in the prior art for use as security features generally have just as short decay times in the ns to microsecond range as are also applicable to the flash LED for the reasons mentioned . When excited with the flash of a smartphone, the emissions originating from the security feature are either completely superimposed by the flash or they have already subsided before the image is recorded.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Überprüfen eines smartphone-verifizierbaren Sicherheitsmerkmals, ein smartphone-verifizierbares Sicherheitsmerkmal sowie ein Wert- oder Sicherheitsdokument zu schaffen, die ein Sicherheitsmerkmal mit erweiterter Funktionalität aufweisen.The object of the invention is to create a method for checking a smartphone-verifiable security feature, a smartphone-verifiable security feature and a value or security document that have a security feature with extended functionality.
Zur Lösung ist ein Verfahren zum Überprüfen eines smartphone-verifizierbaren Sicherheitsmerkmals nach dem unabhängigen Anspruch 1 geschaffen. Weiterhin sind ein smartphoneverifzierbares Sicherheitsmerkmal sowie ein Wert- oder Sicherheitsdokument nach den unabhängigen Ansprüchen 13 und 14 geschaffen. Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.To solve this, a method for checking a smartphone-verifiable security feature according to
Nach einem Aspekt ist ein Verfahren zum Überprüfen eines smartphone-verifizierbaren Sicherheitsmerkmals geschaffen, bei dem Folgendes vorgesehen ist: optisches Anregen eines Leuchtstoffs eines Sicherheitsmerkmals, welches zumindest teilweise aus dem Leuchtstoff besteht, mittels einer Lichtquelle eines Smartphones; Detektieren einer Lumineszenz des Leuchtstoffs, welche der Leuchtstoff auf die optische Anregung abgibt, mittels einer Bilderfassungseinrichtung des Smartphones; und Auswerten von Bildaufnahmen des Sicherheitsmerkmals, die während der Abklingzeit mittels der Bilderfassungseinrichtung erfasst werden, mittels einer Auswerteeinrichtung des Smartphones und unter Verwendung einer oder mehrerer Software-Applikationen, die auf dem Smartphone lauffähig installiert sind. Das Auswerten der Bildaufnahmen des Sicherheitsmerkmals umfasst hierbei Folgendes: Bestimmen von elektronischen Informationen, die in einem maschinenlesbaren Code codiert sind, welcher Teil des Sicherheitsmerkmals ist und wenigstens teilweise aus dem Leuchtstoff besteht; Bestimmen eines optischen Parameters für die Lumineszenz in der Frequenz- und / oder der Zeitdomäne; und Vergleichen des optischen Parameters mit einem Referenzparameter, um die Echtheit des Sicherheitsmerkmals zu prüfen.According to one aspect, a method for checking a smartphone-verifiable security feature is provided, in which the following is provided: optical excitation of a phosphor of a security feature, which consists at least partially of the phosphor, by means of a light source of a smartphone; Detecting a luminescence of the phosphor, which the phosphor emits on the optical excitation, by means of an image acquisition device of the smartphone; and evaluating image recordings of the security feature that are recorded during the decay time by means of the image recording device, by means of an evaluation device of the smartphone and using one or more software applications that are installed on the smartphone so that they can run. The evaluation of the image recordings of the security feature comprises the following: determining electronic information that is encoded in a machine-readable code, which is part of the security feature and at least partially consists of the phosphor; Determine an optical parameter for the luminescence in the frequency and / or the time domain; and comparing the optical parameter with a reference parameter in order to check the authenticity of the security feature.
Nach einem weiteren Aspekt ist ein smartphone-verifizierbares Sicherheitsmerkmal geschaffen, welches Folgendes aufweist: einen Leuchtstoff, der mittels einer Lichtquelle eines Smartphones zum Abgeben einer Lumineszenz optisch anregbar ist, wobei die Lumineszenz von einer Bilderfassungseinrichtung des Smartphones mittels Bildaufnahmen erfassbar ist; und einen maschinenlesbaren Code, die zumindest teilweise aus dem Leuchtstoff besteht.According to a further aspect, a smartphone-verifiable security feature is created which has the following: a luminescent material which can be optically excited by means of a light source of a smartphone to emit luminescence, the luminescence being detectable by an image detection device of the smartphone by means of image recordings; and a machine-readable code consisting at least partially of the phosphor.
Weiterhin ist ein Wert- oder Sicherheitsdokument mit einem solchen smartphone-verifizierbaren Sicherheitsmerkmal vorgesehen.Furthermore, a value or security document with such a smartphone-verifiable security feature is provided.
Die vorgeschlagene Technologie ermöglicht einerseits eine Echtheitsprüfung für das Sicherheitsmerkmal mittels eines handelsüblichen Smartphones. Darüber hinaus ist mit dem von dem Sicherheitsmerkmal umfassten maschinenlesbaren Code die Möglichkeit geschaffen, (zusätzliche) elektronische Informationen bereitzustellen, die ebenso unter Nutzung der Funktionalitäten des Smartphones ausgelesen werden können. Die elektronischen Informationen können einer erweiterten Echtheitsprüfung beim Überprüfen des Sicherheitsmerkmals dienen. Aber auch die alternative oder zusätzliche Bereitstellung elektronischer Informationen, die nur zum Teil oder gar nicht der Echtheitsprüfung dienen, kann vorgesehen sein.On the one hand, the proposed technology enables an authenticity check for the security feature by means of a commercially available smartphone. In addition, the machine-readable code encompassed by the security feature creates the possibility of providing (additional) electronic information that can also be read using the functionalities of the smartphone. The electronic information can be used for an extended authenticity check when checking the security feature. However, the alternative or additional provision of electronic information, which is only used partially or not at all for checking authenticity, can also be provided.
Zum Ausführen des Verfahrens werden die mit dem (handelsüblichen) Smartphone bereitgestellten technischen Komponenten genutzt. Der Leuchtstoff ist hergerichtet, um mit seinen optischen Eigenschaften die Überprüfung des Sicherheitsmerkmals mittels Smartphone zu ermöglichen. Hierzu gehört insbesondere das Abklingverhalten der vom Leuchtstoff abgegebenen Lumineszenz (Lichtemission), wenn dieser mittels der Lichtquelle des Smartphones optische angeregt wird. Die vorgesehene Abklingzeit erlaubt es dem Smartphone, in ausreichender Anzahl Bildaufnahmen mittels der Bilderfassungseinrichtung zu detektieren, um das Sicherheitsmerkmal für die Verizifizierung zu bestimmen, was insbesondere anhand des optischen Parameters der Lumineszenz erfolgt. Hierbei kann es sich um einen optischen Parameter in der Frequenz- und / oder der Zeitdomäne handeln. Die Frequenzdomäne bezieht sich auf frequenzabhängige Eigenschaften der Lumineszenz. Demgegenüber sind zeitabhängige optische Eigenschaften der Lumineszenz der Zeitdomäne zuzuordnen.The technical components provided with the (commercially available) smartphone are used to carry out the process. The fluorescent material is prepared so that its optical properties enable the security feature to be checked using a smartphone. This includes in particular the decay behavior of the luminescence emitted by the phosphor (light emission) when it is optically stimulated by the light source of the smartphone. The envisaged decay time allows the smartphone to detect a sufficient number of image recordings by means of the image acquisition device in order to determine the security feature for the verification, which takes place in particular on the basis of the optical parameter of the luminescence. This can be an optical parameter in the frequency and / or time domain. The frequency domain relates to frequency-dependent properties of the luminescence. In contrast, time-dependent optical properties of the luminescence are assigned to the time domain.
Das Smartphone kann als Bilderfassungseinrichtung eine Kamera aufweisen. Die Lichtquelle ist eingerichtet, Lichtimpulse abzugeben, wozu beispielsweise eine Blitzlicht-LED (lichtemittierende Diode) nutzbar ist. Die für die Lumineszenz des Leuchtstoffs bereitgestellte Abklingzeit erlaubt es, trotz der wegen der kleinen Bauform einfachen oder beschränkten optischen Bildaufnahmefähigkeit des Smartphones Bildaufnahmen in ausreichender Qualität zu erfassen, so dass der optische Parameter der Lumineszenz für die Prüfung der Echtheit des Sicherheitsmerkmals bestimmt und ausgewertet werden kann.The smartphone can have a camera as the image capturing device. The light source is set up to emit light pulses, for which purpose a flash LED (light-emitting diode) can be used, for example. The decay time provided for the luminescence of the luminescent material makes it possible, despite the simple or limited optical image recording capability of the smartphone due to the small size, to capture images of sufficient quality so that the optical parameter of the luminescence can be determined and evaluated for checking the authenticity of the security feature .
Ein Lösungsaspekt besteht weiterhin darin, dass ein Sicherheitsmerkmal mit einem spezifischen Leuchtstoff ausgerüstet wird, der die oben beschriebenen Probleme umgeht. Der Leuchtstoff ist konfiguriert, einerseits mit einer Lichtquelle des Smartphones bzw. eines gleichartigen mobilen Datenverarbeitungsgerätes, also insbesondere einer Blitzlicht-LED eines Smartphones, anregbar zu sein. Gleichzeitig weist der Leuchtstoff eine solche Lumineszenzcharakteristik auf, die es ermöglicht, die Lumineszenzsignale auch nach Beendigung des Anregungsprozesses noch mit hoher Sicherheit mit der Hilfe der Bilderfassungseinheit desselben Smartphones (mobilen Datenverarbeitungsgerätes) zu detektieren. Dies erfordert neben einer hohen Effizient der spektralen Anregbarkeit und einer hohen Lumineszenzausbeute vor allem eine an die Ausnahmegeschwindigkeit der Bilderfassungseinheit des Smartphones angepasste Abklingzeit des Leuchtstoffes.Another aspect of the solution is that a security feature is equipped with a specific phosphor which circumvents the problems described above. The luminescent material is configured, on the one hand, to be excitable with a light source of the smartphone or a similar mobile data processing device, that is to say in particular a flashlight LED of a smartphone. At the same time, the luminescent material has such a luminescence characteristic that it is possible to detect the luminescence signals with a high degree of certainty even after the excitation process has ended with the aid of the image acquisition unit of the same smartphone (mobile data processing device). In addition to a high efficiency of the spectral excitability and a high luminescence yield, this requires above all a decay time of the phosphor that is adapted to the exceptional speed of the image acquisition unit of the smartphone.
Es wird ein zuverlässig auswertbares Sicherheitsmerkmal bereitgestellt, welches es gestattet, exklusive Lumineszenzeigenschaften wie die spektrale Emissions- und Abklingcharakteristik der zur Erstellung des Sicherheitsmerkmals verwendeten Spezialleuchtstoffe als Echtheitskriterien in die Prüfung einzubeziehen. Zudem kann vorgesehen sein, dass die abklingenden Lumineszenzsignale des Sicherheitsmerkmals weder während noch nach Beendigung der Anregung für das menschliche Auge sichtbar sind. Es hat sich gezeigt, dass die Auswahlmöglichkeiten für die Bereitstellung geeigneter Leuchtstoffe für die Realisierung der aufgezeigten Lösung eher eingeschränkt sind. Dies trifft insbesondere auf die geforderte Abklingcharakteristik zu.A reliably evaluable security feature is provided which allows exclusive luminescence properties such as the spectral emission and decay characteristics of the special phosphors used to create the security feature to be included in the test as authenticity criteria. In addition, it can be provided that the decaying luminescence signals of the security feature are not visible to the human eye either during or after the end of the excitation. It has been shown that the options for providing suitable phosphors for realizing the solution shown are rather limited. This applies in particular to the required decay characteristics.
Die auf die optische Anregung abgegeben Lumineszenz des Leuchtstoffs kann eine Abklingzeit im Bereich von 1 ms bis 100 ms aufweisen.The luminescence of the phosphor emitted in response to the optical excitation can have a decay time in the range from 1 ms to 100 ms.
Es kann vorgesehen sein, elektronische Informationen zu bestimmen, die in einem mehrdimensionalen maschinenlesbaren Code codiert sind, bei dem die Lumineszenz einen ersten optischen Parameter und einen zweiten optischen Parameter aufweisen, welcher von dem ersten optischen Parameter verschieden ist. Die Mehrdimensionalität des maschinenlesbaren Codes kann beispielsweise dadurch bereitgestellt und ausgebildet sein, dass die Lumineszenz in unterschiedlichen Bereichen oder Bestandteilen des maschinenlesbaren Codes des Sicherheitsmerkmals farblich verschieden ist. Alternativ oder ergänzend können sich die Abklingzeiten für die Lumineszenz in unterschiedlichen Bereichen oder Bestandteilen des maschinenlesbaren Codes unterscheiden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass der Leuchtstoff eine Mischung mehrerer Emittermaterialien (lumineszierender Materialien) ist. Auch können unterschiedliche Bereiche des maschinenlesbaren Codes aus verschiedenen Emittermaterialien bestehen, die jeweils Abklingzeiten im Bereich von 1 ms bis 100 ms aufweisen. Derartige maschinenlesbare Codes werden auch als dreidimensionale Codes bezeichnet.Provision can be made to determine electronic information that is encoded in a multi-dimensional machine-readable code in which the luminescence has a first optical parameter and a second optical parameter, which of the first optical parameter is different. The multi-dimensionality of the machine-readable code can be provided and implemented, for example, in that the luminescence in different areas or components of the machine-readable code of the security feature is different in color. As an alternative or in addition, the decay times for the luminescence can differ in different areas or components of the machine-readable code. For this purpose, it can be provided that the luminescent material is a mixture of several emitter materials (luminescent materials). Different areas of the machine-readable code can also consist of different emitter materials, each of which has decay times in the range from 1 ms to 100 ms. Such machine-readable codes are also referred to as three-dimensional codes.
Die elektronischen Informationen können in einem ein- oder mehrdimensionalen QR-Code codiert sein, mit dem der maschinenlesbare Code des Sicherheitsmerkmals gebildet ist. Der QR-Code kann ein zwei- oder ein dreidimensionaler QR-Code sein. In Verbindung mit dem dreidimensionalen QR-Code geltend die vorangehend im Zusammenhang mit dem mehrdimensionalen maschinenlesbaren Code betreffend unterschiedliche optische Parameter gemachten Erläuterungen entsprechend.The electronic information can be encoded in a one- or multi-dimensional QR code with which the machine-readable code of the security feature is formed. The QR code can be a two- or a three-dimensional QR code. In connection with the three-dimensional QR code, the explanations given above in connection with the multi-dimensional machine-readable code regarding different optical parameters apply accordingly.
Beim Auswerten der Bildaufnahmen können die elektronischen Informationen mit elektronischen Referenzinformationen verglichen werden, um die Echtheit des Sicherheitsmerkmals zu prüfen. Bei dieser Ausführungsform werden die elektronischen Informationen, die aus dem maschinenlesbaren Code im Rahmen der Auswertung der Bildaufnahmen ausgelesen werden, in Ergänzung des optischen Parameters (oder mehrerer optischer Parameter) zur Echtheitsprüfung des Sicherheitsmerkmals herangezogen. Die elektronischen Informationen können bei dieser oder anderen Ausgestaltungen zum Beispiel personenbezogene Informationen umfassen, insbesondere dann, wenn mittels der Überprüfung des Sicherheitsmerkmals die Echtheit eines Identifikationsdokuments geprüft wird.When evaluating the image recordings, the electronic information can be compared with electronic reference information in order to check the authenticity of the security feature. In this embodiment, the electronic information that is read from the machine-readable code as part of the evaluation of the image recordings is used in addition to the optical parameter (or several optical parameters) to check the authenticity of the security feature. In this or other embodiments, the electronic information can include, for example, personal information, in particular when the authenticity of an identification document is checked by checking the security feature.
Das Smartphone kann eine lauffähig installierte Software-Applikation aufweisen, die eingerichtet ist, aus den Bildaufnahmen eine Abklingzeit für die Lumineszenz zu bestimmen und als optischen Parameter für die Lumineszenz in der Zeitdomäne die Abklingzeit der Lumineszenz und mit einer Referenzabklingzeit zu vergleichen. Das Smartphone ist hier mittels der Software-Applikation eingerichtet, zeitaufgelöst das Abklingverhalten der Lumineszenz zu untersuchen und hieraus die Abklingzeit der Lumineszenz zu bestimmen. Das Abklingverhalten von Materialien (Leuchtstoffen), also der Abfall der Intensität des auf einer Anregung abgegebenen Lumineszenz, wird häufig mittels einer einfachen Exponentialfunktion beschrieben: I = I0 e-(t/τ). Die darin enthaltene Abklingkonstante τ bezeichnete diejenige Zeitdauer, bis zu der die Intensität der Lumineszenz nach dem Abschalten der Anregungsquelle auf etwa 37% der Ausgangsintensität abgefallen ist. Das Abklingverhalten des Leuchtstoffs kann auch mehrfach exponentiell sein, wobei hierbei mehrere Zeitkonstanten τ zur Abklingkurve beitragen.The smartphone can have an executable installed software application which is set up to determine a decay time for the luminescence from the image recordings and to compare the decay time of the luminescence with a reference decay time as an optical parameter for the luminescence in the time domain. The smartphone is set up here by means of the software application to examine the decay behavior of the luminescence in a time-resolved manner and from this to determine the decay time of the luminescence. The decay behavior of materials (phosphors), i.e. the decrease in the intensity of a stimulus emitted luminescence is often described using a simple exponential function: I = I 0 e - (t / τ) . The decay constant τ contained therein denotes the period of time up to which the intensity of the luminescence has fallen to about 37% of the initial intensity after the excitation source has been switched off. The decay behavior of the phosphor can also be exponential several times, with several time constants τ contributing to the decay curve.
Das Smartphone kann eine lauffähig installierte Software-Applikation aufweisen, die eingerichtet ist, aus den Bildaufnahmen einen spektralen Parameter für die Lumineszenz zu bestimmen und als optischen Parameter in der Frequenzdomäne den spektralen Parameter für die Lumineszenz und mit einem spektralen Referenzparameter zu vergleichen. Bei dieser Ausführungsform betrifft der optische Parameter eine spektrale (frequenzabhängige) Eigenschaft der Lumineszenz, also zum Beispiel Lumineszenzanteile unterschiedlicher Wellenlänge. Der spektrale Parameter kann zum Beispiel eine Lichtemission bei einer oder mehreren verschiedenen Wellenlängen betreffen.The smartphone can have an executable installed software application that is set up to determine a spectral parameter for the luminescence from the image recordings and to compare the spectral parameter for the luminescence as an optical parameter in the frequency domain with a spectral reference parameter. In this embodiment, the optical parameter relates to a spectral (frequency-dependent) property of the luminescence, that is to say, for example, luminescence components of different wavelengths. The spectral parameter can relate to light emission at one or more different wavelengths, for example.
Die elektronischen Informationen können den optischen Parameter für die Lumineszenz anzeigend bestimmt werden. Bei dieser Ausgestaltung zeigen die elektronischen Informationen, die beim Auslesen des maschinenlesbaren Codes des Sicherheitsmerkmals bestimmt werden, den oder die optischen Parameter der Lumineszenz an, welche zur Echtheitsprüfung herangezogen werden, also zum Beispiel eine Abklingzeit des Leuchtstoffs. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass mittels des maschinenlesbaren Codes die Abklingzeit für die Lumineszenz des Leuchtstoffs in dem sicherheitsmerkmale codiert hinterlegt ist. Alternativ oder ergänzend kann der maschinenlesbare Code einen oder mehrere spektrale Parameter für die Lumineszenz des Leuchtstoffs codiert enthalten.The electronic information can be determined indicating the optical parameter for the luminescence. In this embodiment, the electronic information that is determined when the machine-readable code of the security feature is read out indicates the optical parameter or parameters of the luminescence that are used for the authenticity check, for example a decay time of the phosphor. For example, it can be provided that, by means of the machine-readable code, the decay time for the luminescence of the luminescent material is stored in encoded form in the security features. As an alternative or in addition, the machine-readable code can contain one or more spectral parameters for the luminescence of the phosphor encoded.
Die elektronischen Informationen können kryptografische Informationen anzeigend bestimmt werden. Kryptografische Informationen können zum Beispiel einen oder mehrere kryptografische Schlüssel umfassen, die beispielsweise für eine asymmetrische Kryptographie nutzbar sind, zum Beispiel für eine anschließende Datenkommunikation unter Verwendung des Smartphones. Alternativ oder ergänzend kann die elektronische Information eine Seriennummer eines Produkts umfassen, auf dem das Sicherheitsmerkmal angeordnet ist. Auch eine signierte Identifikationsnummer kann Teil der elektronischen Informationen sein, die mittels Auswerten des maschinenlesbaren Codes bestimmt werden.The electronic information can be determined indicating cryptographic information. Cryptographic information can include, for example, one or more cryptographic keys that can be used, for example, for asymmetric cryptography, for example for subsequent data communication using the smartphone. Alternatively or in addition, the electronic information can include a serial number of a product on which the security feature is arranged. A signed identification number can also be part of the electronic information that is determined by evaluating the machine-readable code.
Beim Auswerten Bildaufnahmen kann bestimmt werden, ob eine letzte der Bildaufnahmen frei von Lumineszenz des Leuchtstoffs des Sicherheitsmerkmals ist, und es kann vorgesehen sein, dass das Sicherheitsmerkmal nur dann als echt bestimmt wird, wenn die letzte der Bildaufnahmen frei von Lumineszenz des Leuchtstoffs ist. Sollte beim Auswerten der Bildaufnahmen festgestellt werden, dass die letzte der Bildaufnahmen doch (einen Rest der) Lumineszenz des Leuchtstoffs zeigt, wird das Sicherheitsmerkmal als nicht echt bestimmt.When evaluating image recordings, it can be determined whether a last of the image recordings is free of luminescence of the luminescence of the security feature, and it can be provided that the security feature is only determined as genuine if the last of the image recordings is free of luminescence of the phosphor. If, when evaluating the image recordings, it is found that the last of the image recordings does show (a remainder of the) luminescence of the phosphor, the security feature is determined to be not genuine.
Für das Auslesen oder Bestimmen der elektronischen Informationen können ausschließlich ein oder mehrere Bildaufnahmen ausgewertet werden, für die eine Präsenz der Lumineszenz des Leuchtstoffs des Sicherheitsmerkmals festgestellt wurde. Alternativ oder ergänzend können die elektronischen Informationen aus einer oder mehreren Bildaufnahmen bestimmt werden, die frei von der Lumineszenz des Leuchtstoffs des Sicherheitsmerkmals sind.For reading out or determining the electronic information, only one or more image recordings can be evaluated for which a presence of the luminescence of the luminescent material of the security feature was determined. Alternatively or in addition, the electronic information can be determined from one or more image recordings that are free from the luminescence of the phosphor of the security feature.
Es kann vorgesehen sein, ein Sicherheitsmerkmal zu prüfen, welches als Leuchtstoff wenigstens ein Material aus der folgenden Gruppe aufweist: (Ca1-x-yCexMny)3(Sc1-z/ Mnz)2Si3O12; mit 0< x ≤ 0,1; 0 < y ≤ 0,8; und 0< z ≤ 0,8; und y / z ≈ 2; und Ca3Sc2Si3O12:Ce3+, Mn2+.Provision can be made to check a security feature which has at least one material from the following group as a phosphor: (Ca 1-xy CexMn y ) 3 (Sc 1-z / Mn z ) 2 Si 3 O 12 ; with 0 <x ≤ 0.1; 0 <y ≤ 0.8; and 0 <z ≤ 0.8; and y / z ≈ 2; and Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+ .
Als eine besonders geeignete Leuchtstoffklasse für das Sicherheitsmerkmal haben sich Ce3+- und Mn2+- codotierte Silikat-Granat-Leuchtstoffe (CSS) erwiesen, die mit der Formel: CaaSc2Si3O12:Ce3+, Mn2+ beschrieben werden können. Derartige Leuchtstoffe zeichnen sich durch eine hohe Absorptionsstärke bei 450 nm, eine hohe Lumineszenzintensität und durch einen effizienten Energietransfer zwischen den Ce3+ und den Mn2+ Ionen aus. Gemäß einer alternativen Schreibweise kann der Leuchtstoff mit der Formel: (Ca1-x-Cex)3(Sc1-zMnz)2Si3O12 beschrieben werden, wobei auf der Grundlage der bekannten lonenradien in der Fachliteratur häufig davon ausgegangen wird, dass die Ce3+ Ionen bevorzugt auf Ca2+ und die Mn2+ Ionen bevorzugt auf Sc3+ Gitterpositionen eingebaut werden. Ce 3+ - and Mn 2+ - codoped silicate garnet phosphors (CSS), which are described with the formula: Ca a Sc 2 Si3O 12 : Ce 3+ , Mn 2+, have proven to be a particularly suitable phosphor class for the security feature can be. Such phosphors are distinguished by a high absorption strength at 450 nm, a high luminescence intensity and an efficient energy transfer between the Ce 3+ and the Mn 2+ ions. According to an alternative notation, the phosphor can be described with the formula: (Ca 1-x- Ce x ) 3 (Sc 1-z Mn z ) 2 Si 3 O 12 , this being often assumed on the basis of the known ion radii in the specialist literature It is found that the Ce 3+ ions are preferably incorporated on Ca 2+ and the Mn 2+ ions preferably on Sc 3+ lattice positions.
Bei experimentellen Untersuchungen wurde überraschenderweise festgestellt, dass phasenreine, hocheffiziente und besonders stabile Ca3Sc2Si3O12:Ce3+,Mn2+ Leuchtstoffe vor allem dann gebildet werden, wenn bei der Berechnung der Einwaagen der Ausgangsstoffe davon ausgegangen wird, dass die Mn2+ Ionen sowohl auf Ca2+ als auch auf Sc3+ Plätzen in das Gitter eingebaut werden. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Einwaage-Berechnungen unter der Annahme erfolgen, dass etwa 75% der Mn2+ Coaktivatoren die Ca2+ und etwa 25% die Sc3+ Ionen als Gitterbestandteile ersetzen.In experimental investigations it was surprisingly found that phase-pure, highly efficient and particularly stable Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+ phosphors are formed above all if it is assumed when calculating the initial weights of the starting materials that the Mn 2+ ions are incorporated into the lattice on both Ca 2+ and Sc 3+ sites. Particularly good results are achieved if the weight calculations are based on the assumption that about 75% of the Mn 2+ coactivators replace the Ca 2+ and about 25% replace the Sc 3+ ions as lattice components.
Besonders bevorzugt ist der Leuchtstoff durch folgende allgemeine chemische Formel beschreibbar: (Ca1-x-yCexMny)3(Sc1-zMnz)2Si3O12 mit 0<x≤0,1; 0<y≤0,8; 0<z≤0,8; wobei ein y / z Verhältnis von ≈ 2 bevorzugt ist. Unter Beachtung der stöchiometrischen Faktoren entspricht dies dem angegebenen Verhältnis für die Besetzung der Ca2+ bzw. Sc3+ Gitterplätze durch Mn2+ Coaktivatorionen.The phosphor can particularly preferably be described by the following general chemical formula: (Ca 1-xy Ce x Mn y ) 3 (Sc 1-z Mn z ) 2 Si 3 O 12 with 0 <x 0.1; 0 <y 0.8; 0 <z 0.8; a y / z ratio of ≈ 2 is preferred. Taking the stoichiometric factors into account, this corresponds to the ratio given for the occupation of the Ca 2+ or Sc 3+ lattice sites by Mn 2+ coactivator ions.
Mit den beschriebenen Ca3Sc2Si3O12:Ce3+,Mn2+ Materialien werden besonders vorteilhafte Leuchtstoffe bereitgestellt, die Emissionen mit Abklingzeiten zwischen 5 ms und 30 ms aufweisen und deren Lumineszenzsignale auch nach Beendigung der Blitzlichtanregung mit hoher Sicherheit unter Verwendung der Kameramodule handelsüblicher Smartphones detektiert werden können.With the Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+ materials described, particularly advantageous phosphors are provided which have emissions with decay times between 5 ms and 30 ms and whose luminescence signals are used with high reliability even after the end of the flash excitation the camera modules of commercially available smartphones can be detected.
Die Emissionsspektren der vorgeschlagenen Leuchtstoffe bestehen aus jeweils drei Banden, die der direkten Lumineszenz der Ce3+ Aktivatorionen (Bande mit einem λmax von etwa 505 nm), sowie den über den Ce3+ - Mn2+ Energietransfer ermöglichten Emissionen der auf den unterschiedlichen Gitterplätzen positionierten Mn2+ Coaktivatoren zugeordnet werden können. Die Maxima der zuletzt genannten Emissionsbanden liegen in etwa bei 570 nm (Mn2+ auf Ca2+ Platz) und bei etwa 700 nm (Mn2+ auf Sc3+ Platz).The emission spectra of the proposed phosphors each consist of three bands, those of the direct luminescence of the Ce 3+ activator ions (band with a λ max of about 505 nm), as well as the emissions made possible by the Ce 3+ - Mn 2+ energy transfer on the different Lattice sites positioned Mn 2+ coactivators can be assigned. The maxima of the last-mentioned emission bands are around 570 nm (Mn 2+ on Ca 2+ place) and around 700 nm (Mn 2+ on Sc 3+ place).
Die relativen Intensitäten der unterschiedlichen Emissionsbanden können über die Konzentrationen der Aktivator- und Coaktivatorionen sowie über die jeweiligen Konzentrationsverhältnisse variiert und eingestellt werden. Zudem weisen die einzelnen Emissionen unterschiedliche spektrale Abklingzeiten auf. Während die Abklingzeit der quantenmechanisch erlaubten Ce3+ Emission im Nanosekunden-Bereich liegt, werden für die beiden aus quantenmechanisch verbotenen optischen Übergängen resultierenden Mn2+ Emissionsbanden Abklingzeiten im einstelligen (Mn2+ auf Ca2+ Platz) bzw. im zweistelligen Millisekunden-Bereich (Mn2+ auf Sc3+ Platz) erreicht.The relative intensities of the different emission bands can be varied and adjusted via the concentrations of the activator and coactivator ions and via the respective concentration ratios. In addition, the individual emissions have different spectral decay times. While the decay time of the quantum mechanically permitted Ce 3+ emission is in the nanosecond range, decay times in the single-digit (Mn 2+ on Ca 2+ space) or double-digit millisecond range for the two Mn 2+ emission bands resulting from quantum-mechanically forbidden optical transitions (Mn 2+ on Sc 3+ place) reached.
Die Tatsache, dass sich die im grünen Spektralbereich anzutreffenden Emissionsbanden mit Maxima bei etwa 505 nm und 570 nm aufgrund ihrer vergleichsweise großen Halbwertbreiten in einem ausgeprägten Maße überlagern, führt auch zu einer Überlagerung der Abklingkurven dieser Emissionen. Dennoch sind die modifizierten CSS-Leuchtstoffe durch unterschiedliche spektrale Abklingkurven mit unterscheidbaren Abklingzeiten charakterisiert. Andererseits ergibt sich aus dieser Konstellation, dass sich für den Fall, dass bei den Abklingmessungen der gesamte sichtbare Spektralbereich detektiert wird, eine signifikante Farbverschiebung der abklingenden Lumineszenz der Leuchtstoffe ergibt. Weiterhin hat sich gezeigt, dass die einzelnen Emissionsbanden auf Grund ihrer charakteristischen Überlagerungen keine monoexponentiellen Abklingkurven aufweisen. Charakteristisch sind vielmehr bi- bzw. triexponentielle Abklingkurven.The fact that the emission bands encountered in the green spectral range with maxima at around 505 nm and 570 nm overlap to a pronounced degree due to their comparatively large half-widths, also leads to an overlapping of the decay curves of these emissions. Nevertheless, the modified CSS phosphors are characterized by different spectral decay curves with distinguishable decay times. On the other hand, this constellation results in the case that the entire visible spectral range is detected in the decay measurements, a significant color shift of the decaying luminescence of the phosphors results. It has also been shown that the individual emission bands have no mono-exponential decay curves due to their characteristic overlays. Rather, bi- or tri-exponential decay curves are characteristic.
Das beschriebene spezielle Abklingverhalten trägt in hohem Maße zur Exklusivität der Ca3Sc2Si3O12:Ce3+,Mn2+ Leuchtstoffe bei. Hinzu kommen weitere Eigenschaften, die diese Leuchtstoffe für die Anwendung in lumineszierenden Sicherheitsmerkmalen, deren Anwesenheit und Echtheit mit der Hilfe handelsüblicher Smartphones verifiziert werden kann, empfehlen. Zum einen sind die Leuchtstoffe im ultravioletten Spektralbereich praktisch nicht anregbar und zum anderen ist die Körperfarbe der entsprechenden Lumineszenzpigmente so beschaffen, dass sie leicht an die Farbdesigns der zu schützenden Sicherheits- und Wertdokumente (Banknoten, Ausweise, Reisepässe, Führerscheine etc.) angepasst bzw. von den zur Herstellung dieser Dokumente verwendetet Druckfarben überdeckt werden kann. Das bedeutet, dass die Anwesenheit der als Sicherheitsmerkmal in die Sicherheitsdokumente eingebrachten CSS:Ce3+,Mn2+ Leuchtstoffe vom Betrachter weder mit dem bloßen Auge noch unter Zuhilfenahme üblicher UV-Anregungsquellen erkannt werden kann.The special decay behavior described contributes to a large extent to the exclusivity of the Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+ phosphors. In addition, there are other properties that these phosphors recommend for use in luminescent security features, the presence and authenticity of which can be verified with the aid of commercially available smartphones. On the one hand, the luminescent substances are practically non-excitable in the ultraviolet spectral range and, on the other hand, the body color of the corresponding luminescent pigments is such that they are easily adapted or adapted to the color designs of the security and value documents to be protected (banknotes, ID cards, passports, driver's licenses, etc.). can be covered by the printing inks used to produce these documents. This means that the presence of the CSS: Ce 3+ , Mn 2+ phosphors introduced as a security feature in the security documents cannot be recognized by the viewer either with the naked eye or with the aid of conventional UV excitation sources.
Es kann vorgesehen sein, dass bei UV-Anregung wirkungsvoll lumineszierende, schnell abklingende Leuchtstoffe zu den nahezu ausschließlich im sichtbaren Spektralbereich emittierenden, vorzugsweise bei 450 nm anregbaren Leuchtstoffen mit verzögertem Abklingverhalten hinzugefügt werden. Die bei UV-Anregung deutlich wahrnehmbare stationäre Photolumineszenz der entsprechenden Zusatzkomponenten kann als eine sicherheitserhöhende Maskierung der in die Sicherheitsdokumente integrierten Sicherheitsmerkmale dienen.It can be provided that, upon UV excitation, effectively luminescent, rapidly decaying phosphors are added to the phosphors with delayed decay behavior which emit almost exclusively in the visible spectral range, preferably at 450 nm. The stationary photoluminescence of the corresponding additional components, which is clearly perceptible upon UV excitation, can serve as a security-increasing masking of the security features integrated in the security documents.
Auch wenn die Auswahlmöglichkeiten für die Bereitstellung der für die Realisierung der aufgezeigten Lösung benötigten Leuchtstoffe stark eingeschränkt sind, gibt es neben den Ca3Sc2Si3O12:Ce3+,Mn2+ Leuchtstoffen doch einige weitere Materialien, die auf Grund ihres Abklingverhaltens zur Herstellung des vorgeschlagenen Sicherheitsmerkmals eingesetzt werden könnten.Even if the options for providing the phosphors required to implement the solution shown are severely limited, there are, in addition to the Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+ phosphors, a few other materials that, due to their Decay behavior could be used to produce the proposed security feature.
In der nachfolgenden Tabelle sind einige der auf ihre Eignung getesteten Leuchtstoffkompositionen einschließlich der für die Anwendung relevanten Lumineszenzeigenschaften zusammengestellt.
Insbesondere enthält die Tabelle Angaben zu den gemessenen Maxima der jeweiligen Emissionsbanden und zu den Abklingzeiten. Zur Bewertung der Lumineszenzausbeute und der spektralen Anregbarkeit bei 450 nm wurde eine verbale Skalierung verwendet.In particular, the table contains information on the measured maxima of the respective emission bands and on the decay times. Verbal scaling was used to evaluate the luminescence yield and the spectral excitability at 450 nm.
Bei den aufgeführten Leuchtstoffen handelt es sich im Wesentlichen um Ce3+- und Mn2+- codotierte Silikat-Granate bzw. Germanat-Granate, um mit Mn2+- Ionen aktivierte und gegebenenfalls zusätzlich mit bestimmten Seltenerdionen (Ce3+, Eu2+, Dy3+) coaktivierte komplexe silikatische oder phosphatisch Grundgitter, um Cr3+- aktivierte Gallatverbindungen sowie um die Mn4+- aktivierten Leuchtstoffe BaGeF6:Mn4+ und K2SiF6:Mn4+. Diese Auflistung besitzt keinen abschließenden Charakter. Es ist davon auszugehen, dass darüber hinaus auch weitere geeignete Leuchtstoffe zur Realisierung des Sicherheitsmerkmals in seinen verschiedenen Ausgestaltungen zur Verfügung stehen.The luminescent substances listed are essentially Ce 3+ and Mn 2+ codoped silicate garnets or germanate garnets, activated with Mn 2+ ions and, if necessary, additionally with certain rare earth ions (Ce 3+ , Eu 2 + , Dy 3+ ) co-activated complex silicate or phosphatic basic lattices, around Cr 3+ - activated gallate compounds and around the Mn4 + - activated phosphors BaGeF6: Mn4 + and K2SiF6: Mn4 +. This listing has no final character. It can be assumed that further suitable phosphors are also available for realizing the security feature in its various configurations.
In diesem Zusammenhang ist es als äußerst vorteilhaft zu betrachten, als geeignet erscheinende Leuchtstoffe durch gezielte Veränderung ihrer chemischen Zusammensetzung, d.h. durch gezielt vorgenommene Substitutionen im Kationen- und / oder Anionenteilgitter, so zu modifizieren, dass sich ihre Lumineszenzeigenschaften, insbesondere ihre charakteristischen Abklingzeiten, deutlich von den in der Fachliteratur beschriebenen Daten unterscheiden. Auf diese Weise können die Exklusivität der verzögert abklingenden lumineszierenden Materialien und die Fälschungssicherheit der entsprechenden Sicherheitsmerkmale deutlich erhöht werden.In this context, it is to be regarded as extremely advantageous to modify phosphors that appear suitable by deliberately changing their chemical composition, ie by deliberately made substitutions in the cation and / or anion sublattice, so that their luminescence properties, in particular their characteristic decay times, become clear differ from the data described in the specialist literature. In this way, the exclusivity of the delayed decay luminescent materials and the forgery-proofness of the corresponding security features can be increased significantly.
Mittels des Überprüfens des Sicherheitsmerkmals kann die Echtheit eines Wert- oder Sicherheitsdokuments geprüft werden, auf dem das smartphone-verifizierbare Sicherheitsmerkmal angeordnet ist.By checking the security feature, the authenticity of a value or security document on which the smartphone-verifiable security feature is arranged can be checked.
Die vorangehend im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Überprüfen des smartphone-verifizierbaren Sicherheitsmerkmals erläuterten Ausgestaltungen gelten in Verbindung mit dem smartphone-verifizierbaren Sicherheitsmerkmal sowie dem Wert- oder Sicherheitsdokument entsprechend.The configurations explained above in connection with the method for checking the smartphone-verifiable security feature apply accordingly in connection with the smartphone-verifiable security feature and the value or security document.
In einem anderen Beispiel ist ein Verfahren zum Überprüfen eines Sicherheitsmerkmals auf einem Artikel oder einem Objekt, insbesondere einem Wert- oder Sicherheitsdokument, vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: optisches Anregen eines Leuchtstoffs eines Sicherheitsmerkmals, welches auf einem Artikel oder Objekt angeordnet ist und zumindest teilweise aus dem Leuchtstoff besteht, mittels einer Lichtquelle eines Smartphones; Detektieren einer Lumineszenz des Leuchtstoffs, welche der Leuchtstoff auf die optische Anregung abgibt, mittels einer Bilderfassungseinrichtung eines tragbaren Prüfgeräts, wobei die Lumineszenz zum Beispiel eine Abklingzeit im Bereich von 1 ms bis 100 ms aufweisen kann; und Auswerten von Bildaufnahmen des Sicherheitsmerkmals, die während der Abklingzeit mittels der Bilderfassungseinrichtung erfasst werden, mittels einer Auswerteeinrichtung des tragbaren Prüfgeräts und unter Verwendung einer oder mehrerer Software-Applikationen, die auf dem tragbaren Prüfgerät lauffähig installiert sind. Das Auswerten umfasst hierbei Folgendes: Bestimmen von elektronischen Informationen, die in einem maschinenlesbaren Code codiert sind, welcher Teil des Sicherheitsmerkmals ist und wenigstens teilweise aus dem Leuchtstoff besteht; Bestimmen eines optischen Parameters für die Lumineszenz in der Frequenz- und / oder der Zeitdomäne; und Vergleichen des optischen Parameters mit einem Referenzparameter, um die Echtheit des Sicherheitsmerkmals zu prüfen. Das tragbare Prüfgerät kann eine beliebiges Handgerät sein, welches eingerichtet ist, Licht für die optische Anregung des Leuchtstoffs bereitzustellen und die Bildaufnahmen zu erfassen. Nicht nur Wert- und Sicherheitsdokumente können mittels Verifizieren des Sicherheitsmerkmals so auf Echtheit geprüft werden, sondern auch beliebige andere Artikel oder Objekte, auf denen das Sicherheitsmerkmal mit dem maschinenlesbaren Code aufgebracht ist. Das Prüfgerät erlaubt dann auch das Auslesen der (zusätzlichen) elektronischen Informationen, die im maschinenlesbaren Code codiert sind, welcher seinerseits Teil des Sicherheitsmerkmals ist.In another example, a method for checking a security feature on an article or an object, in particular a value or security document, is provided, the method having the following steps: optical excitation of a phosphor of a security feature which is arranged on an article or object and consists at least partially of the phosphor, by means of a light source of a smartphone; Detecting a luminescence of the phosphor, which the phosphor emits on the optical excitation, by means of an image acquisition device of a portable test device, wherein the luminescence can have a decay time in the range from 1 ms to 100 ms, for example; and evaluating image recordings of the security feature that are captured during the decay time by means of the image acquisition device, by means of an evaluation device of the portable test device and using one or more software applications that are installed and run on the portable test device. The evaluation includes the following: Determination of electronic information that is encoded in a machine-readable code, which is part of the security feature and at least consists partly of the phosphor; Determining an optical parameter for the luminescence in the frequency and / or the time domain; and comparing the optical parameter with a reference parameter in order to check the authenticity of the security feature. The portable test device can be any hand-held device which is set up to provide light for the optical excitation of the phosphor and to record the image recordings. Not only value and security documents can be checked for authenticity by verifying the security feature, but also any other articles or objects on which the security feature is applied with the machine-readable code. The test device then also allows the (additional) electronic information that is encoded in the machine-readable code, which in turn is part of the security feature, to be read out.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Sicherheitsmerkmals auf einem Sicherheitsdokument in Gestalt einer Banknote;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung von Komponenten einer Anordnung zur Verifikation des Sicherheitsmerkmals;
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung des An- und Abklingverhaltens eines Leuchtstoffes des Sicherheitsmerkmals bei Blitzlichtanregung;
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung für ein Verfahren zum Überprüfen eines smartphoneverifizierbaren Sicherheitsmerkmals der Verifikation des Sicherheitsmerkmals;
- Fig. 5
ein Anregungsspektrum der 700 nm Emissionsbande eines Leuchtstoffes gemäß Ausführungsbeispiel 1;- Fig. 6
- ein Emissionsspektrum der bei 450 nm angeregten stationären Photolumineszenz des Leuchtstoffes gemäß Ausführungsbeispiel 1;
- Fig. 7
- spektrale Abklingkurven der unterschiedlichen Emissionsbanden eines
im Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Leuchtstoffes; - Fig. 8
- eine Farbverschiebung der über den gesamten sichtbaren Spektralbereich detektierten, abklingenden Lumineszenz des Leuchtstoffes gemäß Ausführungsbeispiel 1, dargestellt anhand des zeitlichen Verlaufes der x-y-Farbkoordinaten in der CIE-Normfarbtafel;
- Fig. 9
- Emissionsspektren der stationären Photolumineszenz der bei 450 nm angeregten Leuchtstoffe gemäß der
Ausführungsbeispiele 2 und 3; und - Fig. 10
- Abklingkurven der Hauptemissionsbanden der bei 450 nm angeregten Leuchtstoffe gemäß der
Ausführungsbeispiele 2 und 3;
- Fig. 1
- a schematic representation of an embodiment of a security feature on a security document in the form of a bank note;
- Fig. 2
- a schematic representation of components of an arrangement for verification of the security feature;
- Fig. 3
- a schematic representation of the rise and fall behavior of a luminescent material of the security feature in the event of flash light excitation;
- Fig. 4
- a schematic representation of a method for checking a smartphone-verifiable security feature of the verification of the security feature;
- Fig. 5
- an excitation spectrum of the 700 nm emission band of a phosphor according to
embodiment 1; - Fig. 6
- an emission spectrum of the stationary photoluminescence of the phosphor excited at 450 nm according to
embodiment 1; - Fig. 7
- spectral decay curves of the different emission bands of a phosphor described in
embodiment 1; - Fig. 8
- a color shift of the decaying luminescence of the phosphor according to
embodiment 1 detected over the entire visible spectral range, shown on the basis of the time course of the xy color coordinates in the CIE standard color table; - Fig. 9
- Emission spectra of the stationary photoluminescence of the phosphors excited at 450 nm according to
2 and 3; andembodiments - Fig. 10
- Decay curves of the main emission bands of the phosphors excited at 450 nm in accordance with
2 and 3;exemplary embodiments
Unterhalb der Zeitachse sind in
Im Schritt 43 werden die Bildaufnahmen des Sicherheitsmerkmals 1, die während der Abklingzeit mittels der eine Bilderfassungseinrichtung bildenden Kamera 9 erfasst werden, mit Hilfe einer Auswerteeinrichtung des Smartphones 7 und unter Verwendung einer oder mehrerer Software-Applikationen, die auf dem Smartphone 7 lauffähig installiert sind, ausgewertet. Hierzu weist die Auswerteeinrichtung des Smartphones 7 wenigstens einen Prozessor auf, dem ein lokaler Datenspeicher zugeordnet sein kann. Das Auswerten der Bildaufnahmen kann vollständig lokal im Smartphone 7 stattfinden oder alternativ Teilschritte zur Datenverarbeitung umfassen, die auf einer externen Recheneinrichtung (nicht dargestellt) ausgeführt werden, zum Beispiel einem entfernten Server. Hierzu kann das Smartphone mit der externen Recheneinrichtung Daten austauschen, insbesondere über eine kabellose Datenkommunikationsverbindung.In
Beim Auswerten der Bildaufnahmen werden elektronische Informationen bestimmt, die in einem maschinenlesbaren Code codiert sind, welcher Teil des Sicherheitsmerkmals 1 ist und wenigstens teilweise aus dem Leuchtstoff besteht. Die elektronischen Informationen können in einem ein- oder mehrdimensionalen QR-Code codiert sein, mit dem der maschinenlesbare Code des Sicherheitsmerkmals 1 gebildet ist. Der QR-Code kann ein zwei- oder ein dreidimensionaler QR-Code sein. Software-Applikation zum Auswerten (Auslesen) solcher maschinenlesbarer Codes sind als solche in verschiedenen Ausführungen bekannt.When evaluating the image recordings, electronic information is determined which is encoded in a machine-readable code, which is part of the
Die elektronischen Informationen können dann im lokalen Speicher des Smartphones 1 und / oder einem externen Speicher (nicht dargestellt) gespeichert werden.The electronic information can then be stored in the local memory of the
Das Auswerten der Bildaufnahmen umfasst weiterhin ein Bestimmen eines optischen Parameters für die Lumineszenz des Leuchtstoffs in der Frequenz- und / oder der Zeitdomäne. Zum Beispiel wird aus den Bildaufnahmen die Abklingzeit des Leuchtstoffs bestimmt. Dieses kann anhand der Bildaufnahmen ausgeführt werden, die eine zeitliche Abfolge von Bildaufnahmen nach der optischen Anregung darstellen, so dass der zeitliche Verlauf der Lumineszenz in den elektronischen Bilddaten auswertbar dokumentiert ist. Der so bestimmte optische Parameter wird dann mit einem Referenzparameter verglichen, um die Echtheit des Sicherheitsmerkmals 1 zu prüfen. Der Referenzparameter ist zu diesem Zweck zum Beispiel im lokalen Speicher des Smartphones gespeichert.The evaluation of the image recordings also includes determining an optical parameter for the luminescence of the phosphor in the frequency and / or time domain. For example, the decay time of the phosphor is determined from the image recordings. This can be carried out on the basis of the image recordings, which represent a temporal sequence of image recordings after the optical excitation, so that the temporal course of the luminescence is documented in the electronic image data in an evaluable manner. The optical parameter determined in this way is then compared with a reference parameter in order to check the authenticity of the
Das Bestimmen des optischen Parameters kann im Rahmen einer Emissions-Analyse ausgeführt werden. Hierbei können die aufgenommenen Bildserien mit Referenzaufnahmen verglichen werden, zum Beispiel zum Bestimmen von Differenzbildern. Neben der Berechnung der Bilddifferenzen und ihrer Analyse, können hierbei Methoden der Bildverarbeitung wie beispielsweise die Kontrastanpassung und die Histogrammanalyse der unterschiedlichen Farbkanäle zur Anwendung kommen, um so wahlweise sowohl die spektrale Emissions- als auch die exklusive Abklingcharakteristik des verwendeten Leuchtstoffes zu verifizieren. Mittels Vergleich der berechneten / bestimmten optischen Parameter mit den vorzugsweise im Datenspeicher des Smartphones 7 hinterlegten Echtheits- / Vergleichsparametern des Sicherheitsmerkmals 1 kann die Echtheit des geprüften Sicherheitsdokuments in einem Schritt 44 bestätigt werden. Insbesondere kann durch die Verifikation des Sicherheitsmerkmals 1 auf dem Sicherheitsdokument die Authentizität und Integrität des Sicherheitsdokuments bestätigt werden.The determination of the optical parameter can be carried out in the context of an emission analysis. Here, the recorded image series can be compared with reference recordings, for example to determine difference images. In addition to the calculation of the image differences and their analysis, methods of image processing such as contrast adjustment and histogram analysis of the different color channels can be used to selectively reduce both the spectral emission as well as to verify the exclusive decay characteristics of the phosphor used. By comparing the calculated / determined optical parameters with the authenticity / comparison parameters of the
Der tendenziell vom grünen in den roten Spektralbereich führende Farbshift resultiert aus der Überlagerung der in der
Zur Herstellung des Leuchtstoffs nach Ausführungsbeispiel 2 werden 0,2898 g CaCO3, 0,1362 g Sc2O3, 0,1803 g SiO2, 0,0130 g Ce(NO3)3·6H2O, 0,0179 g MnC2O4·2H2O und 1,8170 g Tris(hydroxymethyl)aminomethan unter Rühren und Erhitzen auf einer Heizplatte in einem Gemisch aus 10 ml Salpetersäure und 100 ml Wasser vollständig gelöst. Anschließend wird die Flüssigkeit solange eingedampft, bis sich das übrig bleibende Gel entzündet und ein schwarzer Schaum entsteht. Dieser Schaum wird zuerst bei 150 °C in einem Trockenschrank getrocknet, danach fein gemörsert und in einen Porzellantiegel überführt. In einem ersten Heizschritt wird das Gemisch zum Zwecke der Zersetzung verbliebener organischer Restbestandteile für 2 h bei 1000 °C in der Luftatmosphäre eines Kammerofens geglüht. Anschließend wird das nunmehr eine weiße Körperfarbe aufweisende Glühgut mit zwei Massenprozent Borsäure vermengt und erneut diesmal für 4 h bei 1300 °C in einer 5 %-igen Formiergas-Atmosphäre geglüht. Der resultierende Leuchtstoff weist die Zusammensetzung (Ca2,895Ce0,03Mn0,075)(Sc1,975Mn0,025)Si3O12 auf. Die Kurve 112 in der
Zur Herstellung des Leuchtstoffs gemäß Ausführungsbeispiel 3 mit der Zusammensetzung (Ca2,745Ce0,03Mn0,225)(Sc1,925Mn0,075)Si3O12 werden 0,2747 g CaCO3, 0,1327 g Sc2O3, 0,1803 g SiO2, 0,0130 g Ce(NO3)3·6H2O, 0,0537 g MnC2O4·2H2O und 1,8170 g Tris(hydroxymethyl)aminomethan unter Rühren und Erhitzen in einem Gemisch aus 10 ml Salpetersäure und 100 ml Wasser gelöst. Anschließend wird die Flüssigkeit eingedampft, bis ich das entstehende Gel entzündet. Der entstehende schwarze Schaum wird bei 150 °C in einem Trockenschrank getrocknet, danach fein gemörsert und in einen Porzellantiegel überführt. Nach einer ersten zweistündigen Glühung bei 1000 °C in der Luftatmosphäre eines Kammerofens sowie dem anschließenden Hinzumischen von zwei Massenprozent Borsäure zu dem abgekühlten Glühgut erfolgt eine erneute vierstündige thermische Behandlung bei 1100 °C in einer 5 %-igen Formiergas-Atmosphäre. Das bei 450 nm Anregung gemessenen Emissionsspektrum des erhaltenen Leuchtstoffes ist in der Kurve 113 der
Die beiden Ausführungsbeispiele und die dazugehörigen Figuren zeigen noch einmal mit aller Deutlichkeit, dass es sich bei den Ca3Sc2Si3O12:Ce3+, Mn2+- Leuchtstoffen um eine besonders geeignete Leuchtstoffklasse für die Ausbildung eines Sicherheitsmerkmals handelt. Durch Variation der Leuchtstoffzusammensetzung und der Präparationsbedingungen lassen sich zahlreiche exklusive Leuchtstoffkompositionen mit unterschiedlichem Abklingverhalten und unterscheidbarer Emissionsspektren und mit einer aus diesem Grunde ausgeprägt hohem Sicherheits- und Echtheitsniveau erstellen. Die exklusiven Eigenschaften der zum Schutze von Wert- und Sicherheitsdokumenten in der Form von Sicherheitsmerkmalen anwendbaren Leuchtstoffe können mit der Hilfe handelsüblicher Smartphones sicher verifiziert werden.The two exemplary embodiments and the associated figures show once again with great clarity that the Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ , Mn 2+ phosphors are a particularly suitable class of phosphors for the formation of a security feature. By varying the phosphor composition and the preparation conditions, numerous exclusive phosphor compositions with different decay behavior and distinguishable emission spectra and, for this reason, with a high level of security and authenticity can be created. The exclusive properties of the phosphors that can be used to protect valuable and security documents in the form of security features can be reliably verified with the help of commercially available smartphones.
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.The features disclosed in the above description, the claims and the drawing can be important both individually and in any combination for the implementation of the various designs.
- 11
- SicherheitsmerkmalSecurity feature
- 22
- Sicherheitsdokument / BanknoteSecurity document / banknote
- 33
- NominalwertFace value
- 44th
- BeleuchtungseinheitLighting unit
- 66th
- BildaufnahmeeinheitImage acquisition unit
- 77th
- SmartphoneSmartphone
- 88th
- BlitzlichtFlashlight
- 99
- Kamera / DetektorCamera / detector
- 1111
- EmissionskurveEmission curve
- 1212th
- Blitzlicht-AnregungskurveFlash excitation curve
- 1313th
-
Bildaufnahme des Sicherheitsmerkmals 01Image recording of the
security feature 01 - 14a14a
- StartbildStart screen
- 14b14b
- ReferenzbildReference image
- 1515th
- CIE- NormalfarbtafelCIE normal color table
- 40 - 4340 - 43
- VerfahrensschritteProcedural steps
- 111111
-
Emissionsspektrum des Leuchtstoffs gemäß Ausführungsbeispiel 1Emission spectrum of the phosphor according to
embodiment 1 - 112112
-
Emissionsspektrum des Leuchtstoffs gemäß Ausführungsbeispiel 2Emission spectrum of the phosphor according to
embodiment 2 - 113113
-
Emissionsspektrum des Leuchtstoffs gemäß Ausführungsbeispiel 3Emission spectrum of the phosphor according to
embodiment 3 - 121121
-
Anregungsspektrum des Leuchtstoffs gemäß Ausführungsbeispiel 1Excitation spectrum of the phosphor according to
embodiment 1 - 13111311
-
Abklingkurve für die 505 nm-Emission des Leuchtstoffes gemäß Ausführungsbeispiel 1Decay curve for the 505 nm emission of the phosphor according to
embodiment 1 - 13121312
-
Abklingkurve für die 570 nm-Emission des Leuchtstoffes gemäß Ausführungsbeispiel 1Decay curve for the 570 nm emission of the phosphor according to
embodiment 1 - 13131313
-
Abklingkurve für die 700 nm-Emission des Leuchtstoffes gemäß Ausführungsbeispiel 1Decay curve for the 700 nm emission of the phosphor according to
embodiment 1 - 132132
-
Abklingkurve der vorwiegend grünen Emission des Leuchtstoffes gemäß Ausführungsbeispiel 2Decay curve of the predominantly green emission of the phosphor according to
embodiment 2 - 133133
-
Abklingkurve der vorwiegend grünen Emission des Leuchtstoffes gemäß Ausführungsbeispiel 3Decay curve of the predominantly green emission of the phosphor according to
embodiment 3 - 140 - 147140-147
-
x-y-Farbkoordinaten der abklingenden integralen Lumineszenz des Leuchtstoffes gemäß Ausführungsbeispiel 1x-y color coordinates of the decaying integral luminescence of the phosphor according to
embodiment 1
Claims (14)
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