NO771035L - Forfalskningssikkert legimitasjonskort med lippman-bragg-hologram - Google Patents

Description

"Forfalskningssikkert legitimasjonskort med Lippmann-Bragg-hologram".

Oppfinnelsen angår et legitimasjonskort som nærmere

angitt i hovedkravets innledning.

Et slikt legitimasjonskort er kjent f.eks. fra tysk patent-skrift 1 939 594. Dette kort har et vindu hvor der er plasert et hologram med et kontrolltall i binærkode. Binærkoden representeres ved nærvær resp. fravær av en fastlagt lysstråling i punkter anordnet i et bestemt mønster, så mønsteret ved belysning av hologrammet med en laserstråle blir rekonstruert som bilde, og ved hjelp av en leseinnretning forsynt med lys-føleelementer for mønsterets punkter blir mønsteret dekodet som kontrolltallet.

Ved dette kjente legitimasjonskort foreligger heller ikke maksimal sikkerhet mot forstyrrelser, da hologrammet, som er plasert i et lite vindu, i tilfelle av skade ikke muliggjør sikker dekoding av det i hologrammet inneholdte kontrolltall. Dessuten er sikkerheten mot forfalskning ikke optimal, da det er mulig å stanse ut hologrammet og erstatte det med et nytt hologram med annet kontrolltall uten å' forandre de øvrige informasjoner i legitimasjonskortet.

Den kjente utførelse av legitimasjonskortet innebærer

de følgende vanskeligheter:

- Kortet må være gjennomsiktig på det sted som er bestemt for hologrammet, og det er derfor ikke uten videre mulig å kombi-nere konvensjonelle legitimasjonskort med et slikt hologram. - Til utlesning av den informasjon som er lagret i hologrammet, behøves en laser, dvs. at der behøves et forholdsvis kostbart

utstyr for kontrollen.

- Det rekonstruerte bilde viser den for laserstråling typiske granulasjon, som kan føles forstyrrende ved utlesningen av

lagrede informasjon.

Oppfinnelsens oppgave er å overvinne de nevnte vanskeligheter og særlig å gjøre det mulig å utlese den i hologrammet lagrede informasjon ved hjelp av normale lyskilder som forekom-mer i handelen.

Denne oppgave løses ved hjelp av et legitimasjonskort som i henhold til oppfinnelsen har de trekk som er angitt i hovedkravets karakteristikk.

Legitimasjonskort ifølge oppfinnelsen utmerker seg altså ved at der på en side av kortet er anordnet et Lippmann-Bragg-hologram som ved en foretrukken utførelsesform legger beslag på hele baksiden av kortet. Lippmann-Bragg-hologrammer kan uten anvendelse av laserlys utleses med normale lyskilder som frembringer inkoherent lys, og der oppstår da i det fra hologrammet reflekterte lys et bilde som kan erkjennes med det blotte øye, så det kan sammenlignes f.eks. med informasjoner på de andre trykte deler av legitimasjonskortet.

Fordelaktig behøves der ved legitimasjonskortet ifølge oppfinnelsen ingen som helst speiling, til tross for at utlesningen fra.kortet skjer ved hjelp av reflektert lys.

Videre er det gunstig at hologrammet på enkel måte, f.eks. ved klebning eller ultralydssveising, kan forbindes med legiti-masjonkortet på en slik måte at det blir umulig å skille legitimasjonskortet fra hologrammet uten synlig forstyrrelse av

kortet eller hologrammet.

Ved en foretrukken utførelsesform for oppfinnelsen inneholder hologrammet såvel analoge som binære inforamsjoner for at dette hologram skal kunne utleses både av mennesker og av maskiner.

Lippmann-Bragg-hologrammer er i og for seg kjent og er beskrevet i f.eks. i en lærebok av H. Kiemle, D. Ross, "Ein-fuhrung in die Technik der Holographie", Akademische Verlags-gesellschaft.(1969) Frankfurt/Main. Et slikt hologram blir frembragt ved at objektstrålen og referansestrålen ved opptak av hologrammet.treffer det.skiktformede lagringsmedium fra innbyrdes motsatte retninger. Ved et slikt hologram kan det oppnås at interferensplanet.f.eks. ligger parallelt med lag-ringsmediets overflate. Hvis der som lagringsmedium eksempel-vis anvendes en normal fotoemulsjon, f.eks. en sølvhalogenid- emulsjon, så oppstår der i dybden av emulsjonen ved opptak av hologrammet et system av flater med maksimal sverting, som forløper hovedsakelig parallelt med planet for emulsjonens overflate. Det er altså nødvendig at opptegningsmediet, her fotoemulsjonen, har tilstrekkelig tykkelse så der kan opptegnes flere interferensplan i lagringsmediet. Avstanden mellom på hinannen følgende interferensplan utgjør ca. X/2, hvor X betegner bølgelengden av det anvendte Laserlys. Ved anvendelse av heliumneonlasere utgjør avstanden ca. 0,3 ym.

Ved fremkalling av fotoemulsjonen oppstår der altså et skikt hvori der er innleiret en skare av delvis reflekterende sølvskikt. Disse reflekterende sølvskikt virker via et inter-ferensfilter.

Belyser man nå denne skiktstruktur, dvs. dette Lippmann-Bragg-hologram, med hvitt lys, som kan være inkoherent, så utgjør ethvert punkt av flateskaren utgangspunkt for en reflektert kulebølge, og de reflekterte kulebølger overlagrer seg slik at de rekonstruerer bildet.av den i hologrammet lagrede informasjon. På grunnlag av Bragg-refleksjonen på disse skikt utfiltreres akkurat den bølgelengde hvormed hologrammet ble opptegnet. Ved et.ideelt lagringsmedium er dette akkurat opptaksbølgelengden. Alle andre spektralkomponenter av det innstrålte hvite lys er ute av stand til å addere seg opp i riktig fase og bidrar således ikke til rekonstruksjonen av bildet. I idealtilfellet fremtrer det rekonstruerte bilde altså i samme farge som lyset fra den laser som .hologrammet ble opptegnet med.

I praksis har det rekonstruerte bilde imidlertid en viss farvemessig uskarphet, som særlig er uheldig for maskinell utlesning av. hologrammet... Denne uskarphet i farve kan imidlertid holdes ytterst liten hvis opptegningen av hologrammet skjer på en måte som beskrevet senere. Dermed er forstyrrelser ved maskinell utlesning av hologrammene utelukket.

I det følgende vil et utførelseseksempel på oppfinnelsen bli beskrevet under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et eksempel på et legitimasjonskort i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 2-4 viser hvorledes man på gunstig måte frembringer hologrammet. Fig. 5 viser hvorledes den i hologrammet lagrede informasjon kan utleses.

Ved et utførelseseksempel på oppfinnelsen i henhold til fig. 1 har legitimasjonskortet en forside 1 som er utført som et konvensjonelt legitimasjonskort og således f.eks. kan bestå av et motstandsdyktig papir, en kartong eller plast. På denne side av kortet kan der f.eks. være anbragt et bilde av kortets innehaver samt hans underskrift. På baksiden av legitimasjonskortet er der anordnet en skiktformet bærer 2 med det opptegnede hologram. Denne side av kortet representerer fortrinnsvis den holografiske gjengivelse av den konvensjonelle forside av legitimasjonskortet. Ved belysning av hologrammet rekonstrueres da altså et bilde som tilsvarer legitimasjonskortet forside. Dette bilde representerer så den holografisk opptegnede analog-informasjon. I tillegg kan der være holografisk innlagret en binær informasjon for at legitimasjonskortet også skal kunne utleses maskinelt.

Fig. 2 viser nå hvorledes analoginformasjonen på gunstig måte blir opptegnet holografisk. Ved denne form for opptegning oppstår der et hologram som ved utlesningen leverer et virtuelt bilde av den.opptegnede informasjon.. 20 betegner referansestrålen, som med sfæriske linser 21 samles mot et konvergénspunkt 22. 40 betegner objektstrålen, 42 objektet og 100 det skiktformede holografiske opptegningsmedium. Dette opptegningsmedium er f.eks. et fotografisk skikt. Objektet 42, som plaseres i stråleveien for objektstrålen 4 0 foran opptegningsmediet, representerer f.eks. en fotografisk opptegning, altså et transparent bilde', av legitimasjonskortets forside 1. Avstanden mellom opptegningsmedium og objekt bør være kort for å holde den ovenfor omtalte uskarphetseffekt når det gjelder farven, minst mulig. Det er gunstig om denne avstand ligger i området noen få cm.

I objektstrålens strålevei foran objektet 42 kan der være plasert en diffusor 41, hvorved det på gunstig måte blir opp-nådd at det holografisk opptegnede bilde ved utlesningen blir synlig i et vidt vinkelområde. Dessuten er det gunstig at den informasjon som skal lagres, dvs. det transparente bildes billedpunkter som skal opptegnes holografisk,,blir holografisk opptegnet på et større flateområde på opptegningsmediet, så der oppnås stor sikkerhet mot forstyrrelser ved skrapning og lignende skader i det ferdig hologram ved utlesningen. Har selve objektet tilstrekkelig gode diffusoregenskaper, kan diffusoren 41 bortfalle.

Anordningen på fig. 2 kan modifiseres derhen at der

istedenfor det reelle objekt 4 2 på samme sted frembringes et reelt bilde av et objekt, slik det f.eks. er vist på fig. 3:

Her er objektet 42' anbragt fjernt fra opptegningsmediet, og

ved hjelp av en linse 400 blir der i kort avstand foran opptegningsmediet 100 frembragt et reelt bilde . 42" av dette objekt 42<*>. Diffusoren 41 er her anordnet foran det reelle objekt 42', regnet i utbredelsesretningen for objektstrålen.

På fig. 4 er det nå vist hvorledes den binære informasjon kan opptegnes holografisk: Til hinannen svarende posisjoner i denne figur har samme henvisningsbetegnelser som på de tid-

ligere figurer. Objektstrålen 40 passerer først et data-inn-føringssted 32, som det der f.eks. er kjent under betegnelsen "page composer". Med denne datainnføring kan der f.eks. frembringes et punktmønster hvor nærvær og fravær av et punkt tilsvarer henholdsvis binært."1" og binært "0". Dette bilde av en binær informasjon, det vil her si dette punktmønster, blir avbildet ved hjelp av en linse 33, slik at der oppstår et reelt bilde 34.. Her skal konvergenspunktet 22 for referansestrålen og dette reelle bilde 34 ligge tilnærmelsesvis, speilsymmetrisk •i forhold til hverandre med hensyn på overflaten av opptegningsmediet 100, dvs. at normalen på opptegningsmediets overflate danner en vinkel a med ref eransestrålen og en vinkel (5 med. objektstrålen, og a tilnærmelsesvis er lik0.

Det er hensiktsmessig at der.i slike områder av den an-

vendte "page composer" som ville bli avbildet i det til konvergenspunktet 22. speilsymmetriske punkt 22', ikke blir frem-

bragt noen informasjon.

Særlig gunstig er det om det reelle bilde 34 er noe side-forskjøvet i forhold til det speilsymmetriske punkt 22'. Dette kan oppnås f.eks. ved at det ved datainnføringen frembragte mønster av den binære informasjon er henlagt ved siden av objekt-strålens optiske akse. Det er også mulig å la objektstrålens optiske optiske akse skråne slik at den sideforskjøvet fører til punktet 22".

De forholdsregler som er omtalt i det foregående avsnitt, tjener følgende hensikt: Ved utlesningen av hologrammet blir der i alminnelighet benyttet en lysstråle som langt på vei stemmer overens med referansestrålen. En del av denne lystråle blir så reflektert av hologrammets overflate til punktet 22'. Denne refleks er så lys at de billeddeler som rekonstrueres holografisk i nærheten av den, vil kunne overblendes. Med de beskrevne forholdsregler er det mulig utblende denne refleks, slik det vil bli beskrevet nærmere senere.

Også her er det hensiktsmessig å anbringe en diffusor i objektstrålens strålevei foran datainnføringsstedet, idet det derved blir unngått at der kan oppstå lokale overbelysninger i opptegningsmediet.

Ved alle de viste holografiske opptaksmetoder blir den ovenfor omtalte uskarphet i farve praktisk talt fullstendig undertrykket.

Den viste metode til opptegning av den binære informasjon kan også anvendes til opptegning av den analoge informasjon,

og i så fall står der på stedet for datainnføringen 32 på fig.

3 et transparent bilde tilsvarende posisjonen.42 på fig. 2 og 3.

Opptegningen av de analoge og de binære informasjoner kan ved alle viste opptegningsmetoder skje samtidig. Man benytter to objektstråler, én for den analoge og én for den digitale informasjon, samt en felles referansestråle.

På fig. 5 er utlesningen av den holografisk lagrede informasjon anskueliggjort: Det opptegnede hologram 100 belyses med en vilkårlig lyskilde, hvis lys inneholder frekvensspek-teret for den laser som ble brukt ved opptegningen av hologrammet. Som vist på denne figur, benytter man fortrinnsvis konvergent lys, og fortrinnsvis har den til utlesningen benyttede konvergente lysstråle 50 samme.geometri som den referansestråle som ble benyttet ved den holografiske opptegning. Jo mer nøyaktig disse strålers geometri stemmer overens, jo mindre blir billedforvrengningene i det holografisk rekons-truerte bilde. På hologrammet faller der altså inn en konver-, gent lysstråle 50, og denne blir reflektert av hologrammet.

For øyet 51 oppstår der nå et virtuelt bilde av analoginformasjonen, og dessuten blir der frembragt et reelt bilde 34' av den opptegnede binærinformasjon. På stedet for dette reelle bilde kan der plaseres et dataleseapparat, f.eks. en lysdetek-tormatriks 52, så den binære informasjon kan utlese maskinelt. Da der ved opptaket av hologrammene ble benyttet en diffusor,

er de holografisk rekonstruerte virtuelle bilder synlige i et vidt vinkelområde 6.

Lysets konvergenspunkt er betegnet med 60. Speilsymmetrisk til dette med hensyn på hologramplanet ligger punktet 60'. Her opptrer den av hologramoverflaten avspeilede refleks av den for utlesningen benyttede lyskilde. For å unngå en blending av øyet kan denne refleks utblendes ved hjelp av et for lys ugjennomtrengelig hinder '61, da det reelle bilde takket være de ovenfor beskrevne forholdsregler ligger utenfor dette punkt 60'.

Som holografisk opptaksmedium ble der i et utførelses-eksempel benyttet en normal fotoemulsjon med tykkelse 7 pm.

I en artikkel av R. Anwyl, "Storage Materials for Laser Recording", Proe. of the SPIE, Vol. 53, S. 15 - 21 er der beskrevet ytterligere materialer, og dessuten er der her beskrevet metoder til å fremkalle slike opptegningsmedier særlig raskt. Rask fremkalling av opptegningsmediene har den fordel at disse bare i kort tid behøver å utsettes for væsker, så der så og si ikke opptrer svellings- og skrumpningsprosesser i mediene. Derved blir kvaliteten av hologrammene særlig god.

Velegnede opptegningsmedier er også slike fotodielektriske polymere som ikke behøver noen som helst kjemisk fremkalling og har stor oppløsningsevne. Det er mulig å oppnå skikt med tyk-kelser fra noen få pm til noen mm i løpet av minutter ved støp-ning. I den forbindelse kan der innleires metallstrukturer eller andre sikringsmidler i skiktet. For hologramopptegningen behøver dette materiale en energitetthet som er flere størrelses-ordner høyere enn ved konvensjonelle fotoskikt. Denne lave lysfølsomhet av dette materiale er ved anvendelsen for legitimasjonskort en fordel, da en modusren kjempeimpulslaser som be-høves for opptegning i dette materiale, er mindre lett til-gjengelig for en forfalsker enn en mer energifattig laser.

Claims (9)

1. Legitimasjonskort med konvensjonelle, særlig trykktek-niske informasjoner og med en holografisk sikring, karakterisert ved der på minst ett sted av legitimasjonskortet er påført en skiktformet bærer (2) med et Lippmann-Bragg-hologram med stort areal og inneholdende sikringsinformasjoner.

2. Legitimasjonskort, som angitt i krav 1, karakterisert ved at Lippmann-Bragg-hologrammet i det vesentlige dekker hele baksiden av legitimasjonskortet.

3. Legitimasjonskort som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at der i Lippmann-Bragg-hologrammet er opptegnet analoge og binære informasjoner.

4. Legitimasjonskort som angitt i krav 3, karakterisert ved at de holografisk opptegnede analoge informasjoner i det minste med en del stemmer overens med de konvensjonelle informasjoner.

5. Fremgangsmåte til fremstilling av et legitimasjonskort som angitt i krav 3 eller 4, karakterisert ved at der for den holografiske opptegning av de analoge informasjoner i et holografisk, skiktformet opptegningsmedium (100) anvendes en i et konvergenspunkt (22) konvergerende referansestråle (20), og at et som objekt (42) tjenende transparent bilde plaseres i objektstrålens.(40) strålevei i umiddelbar nærhet av opptegningsmediet.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav. 5, karakterisert ved at objektets (42) avstand fra opptegningsmediet ligger i området av få cm.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at objektet (42') anbringes fjernt fra lagringsmediet, og at der i umiddlebar nærhet av lagringsmediet (100) ved hjelp av linser (.400) frembringes et reelt bilde (42") av objektet (42').

8. Fremgangsmåte som angitt, i krav 7, karakterisert ved at avstanden til det reelle bilde (42") av objektet (42') fra opptegningsmediet ligger i området av få cm.

9. Fremgangsmåte til å fremstille et legitimasjonskort som angitt i krav 3 eller 4, karakterisert ved at der for den holografiske opptegning av de binære informasjoner , i et skiktformet, holografisk opptegningsmedium (10(3) anvendes en referansestråle (20) som konvergerer i et konvergenspunkt (22), at opptegningsmediets overflate innstilles slik at normalen på den danner en vinkel (a) med referansestrålen lik en vinkel (g) som denne normal danner med objektstrålen (40) , og at der på et sted (22 <1> ) som ligger omtrent speilsymmetrisk til konvergenspunktet (22) med hensyn på opptegningsmediets overflate, ved hjelp av linser (33) frembringes et reelt bilde (34) av et binært strukturert objekt (32), som plaseres i objektstrålen.