WO2021013759A1 - Method for evaluating volatile non-resistant anti-stokes luminescent substances on value documents - Google Patents

Method for evaluating volatile non-resistant anti-stokes luminescent substances on value documents Download PDF

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WO2021013759A1
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stokes
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luminescent substance
security element
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Florian Peters
Andreas Deichsel
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Bundesdruckerei Gmbh
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    • G07D7/20Testing patterns thereon
    • G07D7/202Testing patterns thereon using pattern matching
    • G07D7/205Matching spectral properties

Definitions

  • the invention relates to a method for verifying security elements which comprise anti-Stokes luminescent substances, as well as a device for verifying such security elements and the security elements themselves.
  • anti-Stokes phosphors for use in security documents are known.
  • Such anti-Stokes fluorescent substances belong to the group of photoluminescent substances, which can be excited to emit electromagnetic luminescent radiation by being excited with electromagnetic radiation.
  • Anti-Stokes phosphors absorb electromagnetic radiation of a wavelength which is referred to as the excitation wavelength, and emit at least part of the luminescence radiation at an anti-Stokes wavelength which is shorter than the excitation wavelength.
  • EP 1 241 242 A2 indicates that the rise times and / or fall times of the anti-Stokes luminescent light can be evaluated for an automatic detection of the anti-Stokes luminescent material.
  • the rise times and / or fall times are characteristic of the various anti-Stokes phosphors. It is also known that the attack times of anti-Stokes phosphors are relatively long compared to many other luminescent materials and can be up to a few 100 ps.
  • the rise time and / or fall time are evaluated and, on the basis of this evaluation, it is checked whether the checked security document contains the correct anti-Stokes luminescent substances for a genuine security document. Since, with increasing technical progress, forgers of security documents are put in a position to imitate increasingly complex security features and / or to reproduce, as these anti-Stokes luminescent substances are comprehensive security features, it is an endeavor of the security document manufacturers to use ever more complex security features which are nevertheless reliable should be verifiable. In addition, it is desirable to be able to detect manipulations of security elements.
  • Postage stamps are, for example, canceled by printing or stamping print information.
  • processing in sorting and / or cancellation machines it can happen that individual postage stamps are not canceled.
  • it is partly possible to remove the print information again. Detached postage stamps which have been manipulated by detachment from the originally transported mail item and / or by removal of the printing information used for cancellation are thus used again.
  • the invention is based on the object of being able to recognize and / or prevent such manipulations.
  • the invention is based on the idea of creating a security element which comprises an anti-Stokes luminescent substance.
  • a part of the anti-Stokes luminescent substance is applied to or integrated into the security element in such a way that this portion is removed from the security element during a manipulation process.
  • Another part of the anti-Stokes luminescent substance is applied to the security element or integrated into the security element in such a way that it is manipulated in the event of a manipulation of the security element. elements is not removed.
  • the security element comprises a pattern formed from pattern areas as a security feature, the pattern areas comprising at least two types of pattern areas in each of which, preferably homogeneously, an anti-Stokes luminescent substance is applied and / or incorporated.
  • the pattern areas differ in that a relative proportion of the anti-Stokes luminescent substance which can be removed from the corresponding pattern area during manipulation is greater for one type of pattern area than for the respective pattern areas of the other type.
  • the pattern areas of the one type whose relative proportion of removable anti-Stokes luminescent substance is greater than that of the other type of pattern areas, without loss of generality are referred to as second pattern areas and the pattern areas which have a smaller relative proportion have anti-Stokes luminescent substance removable during manipulation, referred to as first pattern areas.
  • the relative proportion of the anti-Stokes luminescent substance that can be removed during the manipulation is the ratio of the anti-Stokes luminescent substance that can be removed during the manipulation to the total amount of the anti-Stokes luminescent substance in the corresponding pattern area before a manipulation, ie in the case of a real and intact Security element, defined.
  • the portion of the anti-Stokes luminescent substance that can be removed during manipulation can be zero for one type of pattern.
  • the security element thus comprises a pattern which, when evaluating the anti-Stokes luminescence, can be detected in the manipulated state, in the non-manipulated state or in both states as consisting of different pattern areas.
  • an excitation of the anti-Stokes luminescence in the pattern areas a detection of the anti -Stokes luminescence and conversion into an output signal, the amplitude of which is a measure of the detected anti-Stokes luminescence light intensity, understood and evaluated as a communication process.
  • the verification of the security feature with the anti-Stokes luminescence is initially divided into different sections.
  • an excitation with electromagnetic radiation in an excitation wavelength range which can be in the infrared (IR), visible or ultraviolet (UV) wavelength range.
  • This electro-magnetic radiation then causes a physical reaction of the security feature to be verified in the form of a luminescence response, ie an emission of anti-Stokes luminescence.
  • This is recorded with a measuring device, which provides an output signal.
  • This characteristic function represents a system response to an optical standard excitation with electromagnetic radiation from the excitation wavelength range of the anti-Stokes luminescent substance placed on or in a pattern area
  • the characteristic function is thus preferably a system response, also called a standard system response, to a standardized stimulus.
  • the characteristic function describes the step response in the verification of an anti-Stokes luminescent substance in a real security feature, which occurs in the case of a sudden and otherwise constant excitation with predetermined excitation radiation in the measurement signal of the luminescence light intensity of the verification device used for the verification.
  • an impulse response can also be used instead of a step response.
  • Such a characteristic function can be determined from measurements and / or numerical simulations.
  • a symbol is intended to denote a single character unit for transmitting information content.
  • a symbol has a specific symbol shape.
  • a symbol is to be understood here in the sense of communications technology, a transmission unit for transmitting data sending symbols over a transmission channel and a receiving unit recognizing these symbols and reconstructing the transmitted data.
  • a symbol is defined via a function of the envelope of the intensity of the electromagnetic excitation radiation in the time domain, ie via a function which indicates the intensity of the electromagnetic excitation radiation as a function of time.
  • symbols can be recognized in the output signal or the signal received after the evaluation. It will not be necessary in every case to determine the sequence of symbols yourself. Even knowledge of the symbol shape is sufficient to be able to determine whether a symbol sequence is contained in the evaluated output signal. This alone is sufficient to achieve an improved signal-to-noise ratio compared to the classic measurement methods in the prior art and thus to significantly increase the selectivity in the verification as well as a verification speed and a spatial resolution capability of the verification.
  • Luminescence is the physical property of a substance to show an emission of electromagnetic radiation after being stimulated.
  • the electromagnetic radiation generated during luminescence is also referred to as luminescence radiation or luminescence light.
  • the wavelengths of the luminescence radiation can be in the infrared wavelength range, in the visible wavelength range and / or in the UV wavelength range.
  • the luminescence is also referred to as photoluminescence.
  • the wavelength of the luminescent light is greater than the wavelength of the excitation light which is used to excite the luminescent substance.
  • a pattern is an arrangement of pattern areas, which are also referred to as pattern elements, relative to one another in space.
  • the pattern areas can have the same properties or be different from one another. Pattern areas can, for example, be areas that have a certain property.
  • Shapes and arrangement of areas, which show a certain anti-Stokes luminescence, for example when excited with an excitation wavelength, on a surface of a security feature define, for example, a pattern.
  • a pattern that shows up in the investigation of the anti-Stokes luminescence consists of pattern areas or pattern elements, which are flat areas that are based on the anti-Stokes luminescence in the non-manipulated state, in the manipulated state, or both Differentiate between states.
  • a pattern area comprises a contiguous area, the same anti-Stokes luminescence being observable at every location in the area.
  • a surface that has the same observable / measurable properties with regard to the anti-Stokes luminescence in all locations in both the unmanipulated and the manipulated state has no pattern in the sense of what is described here.
  • a pattern must therefore have at least two pattern areas or pattern elements that have a measurable property for the anti-Stokes luminescence described here in one of the two or both states, ie in the unmanipulated state, in the manipulated state or in both states , must distinguish.
  • Genuine security features always have at least two different pattern areas, each of which shows an anti-Stokes luminescence in the non-manipulated state, but whose anti-Stokes luminescence is different in at least one of the two states.
  • Patterns can have more pattern areas than the at least two pattern areas. Their anti-Stokes luminescence can match that of one of the at least two pattern areas or also be different from their anti-Stokes luminescence. Likewise, in some embodiments, areas may also exist that do not have anti-Stokes luminescence.
  • Anti-Stokes luminescent substances are different in the sense of the invention described here if the luminescence intensities of the anti-Stokes luminescent substances integrated over a given anti-Stokes luminescence wavelength range have different time behavior with the same excitation.
  • the anti-Stokes luminescence of a pattern area differs from the anti-Stokes luminescence of another pattern area if the luminescence shows a deviating time behavior or if the luminescence intensities are different for the same excitation, i.e. by a definable value, for example by more than 20 %, more than 50%, more than 200% or more than 500% (each based on the Intensi ity of the area with the lower luminescence intensity).
  • the manipulation will not be detectable by visual inspection by a human observer or by an image recognition evaluation of a pictorial image recorded in the visible wavelength range.
  • An anti-Stokes luminescent substance can be removed, for example, because the preparation with which the anti-Stokes luminescent substance is applied to or integrated into the security element, or the resulting layer, in a fluid that is used to detach the security element , is detachable or has a low abrasion resistance or shows a low stability to the action of heat and, for example, when exposed to heat, shows a tendency to transition into the gaseous or liquid phase, ie tends to evaporate or sublimate, the anti-Stokes luminescent substance with the preparation or the resulting layer is removed or escapes from it.
  • an anti-Stokes luminescent substance cannot be removed, for example, if the preparation with which the anti-Stokes luminescent substance is applied to or integrated into the security element, or the resulting layer has a high level of stability with respect to the environmental influences during manipulation, For example, abrasion-resistant, non-detachable and heat-resistant, in each case at least to the extent that occurs in the event of a manipulation which otherwise does not impair the security element or does not noticeably impair it. It is essential for the invention that the anti-Stokes luminescent substance is introduced into a sample area in such a way that it is removed due to the environmental influences occurring during the manipulation and is not removed in another sample area due to the same environmental influences.
  • a characteristic function of an anti-Stokes luminescent substance indicates the functional relationship between a predetermined standardized excitation of the anti-Stokes luminescent substance in a real security feature and a measurement signal generated during verification in a verification device. If an anti-Stokes luminescence in an area of a security element is determined not only by an anti-Stokes luminescent substance, but also by a combination of anti-Stokes luminescent substances, this combination of luminescent substances can also be assigned a characteristic function accordingly indicates the functional relationship between the specified standardized excitation of the combination of the anti-Stokes luminescent substances in a real security feature and a measurement signal during the verification in the verification device.
  • a method for verifying security elements which comprises a pattern formed from pattern areas as a security feature, the pattern areas at least
  • an anti-Stokes luminescent substance being present both in the one or more first pattern areas and in the one or more second pattern areas in a non-manipulated state of the security element, the anti-Stokes luminescent substance when excited with a light signal whose wavelength or wavelengths lie in an excitation wavelength range shows anti-Stokes luminescence in an anti-Stokes wavelength range,
  • the one or more second pattern areas differ from the one or more first pattern areas in that a relative proportion of the anti-Stokes luminescent substance, which can be removed from the corresponding pattern area during manipulation, is used for the second pattern area or the second several pattern areas is larger than for the respective first pattern area or the respective several first pattern areas,
  • One advantage over the embodiments in the prior art is that a much more rapid decision can be made about the existence or non-existence of an anti-Stokes luminescent substance in the currently illuminated area or the area that was illuminated shortly before.
  • a device for verifying security elements with a pattern formed from pattern areas as a security feature, wherein the pattern areas comprise an anti-Stokes luminescent substance comprises:
  • control device for generating an input signal
  • an excitation source for generating a light signal intensity-modulated in terms of time according to the input signal, the wavelength or wavelengths of which are in the excitation wavelength range, and for irradiating the light signal into a limited lighting area
  • a scanning device coupled to the control device for relative movement of the one of the security elements and the illuminated area, so that the illuminated area sweeps over different of the at least two pattern areas of the graphic pattern of the security element over time; a detection device for iteratively detecting luminescent light in the anti-Stokes wavelength range and converting it into an output signal which represents an intensity of the detected luminescent light,
  • an output device for outputting the verification decision of the evaluation device.
  • a security element is created with a pattern formed from pattern areas as a security feature
  • the pattern areas at least
  • first pattern area and the second pattern area in a non-manipulated state of the security element have an anti-Stokes luminescent substance which, when excited by a light signal with a wavelength or wavelengths in an excitation wavelength range, exhibits luminescence in an anti-Stokes wavelength range
  • first and the second pattern area differ in that a proportion of the anti-Stokes luminescent substance which can be removed from the security element in the event of manipulation is greater in the second pattern area than in the first pattern area.
  • the proportion of the anti-Stokes luminescent substance is related to the total amount in the respective pattern area of a security element that has not been manipulated.
  • the security element provides that the surface concentrations of the anti-Stokes luminescent substance in the first pattern area and in the second pattern area are the same in the non-manipulated state. In this way, it can be established during verification that the overall pattern formed from the first pattern area and the second pattern area or one or more first pattern areas and one or more second pattern areas has the expected anti-Stokes luminescence at all positions in the unmanipulated state of the security element shows, ie the existence of the expected anti-Stokes luminescent substance is detected.
  • the pattern in the non-manipulated state is a surface which uniformly has a homogeneous anti-Stokes luminescence.
  • a security element is manipulated, for example a postage stamp is removed, in the second pattern area of which the anti-Stokes luminescent substance is applied by means of a water-soluble or vapor-soluble preparation, the anti-Stokes luminescent substance is at least partially or completely removed in the second pattern area (s) away.
  • the anti-Stokes luminescent substance is then completely removed in the one or more second sample areas, for example, the absence, i.e. the non-existence, of the anti-Stokes luminescent substance is determined in this area or these areas during the verification. Manipulation can be recognized by this.
  • Patterns which, when manipulated, the anti-Stokes luminescent substance in the second pattern area is completely removed preferably comprise a sequence of pattern areas of the type: first pattern area - second pattern area - first pattern area.
  • Manipulations on such security elements can be scanned during the verification independently of the orientation, that is to say in two opposite directions, without this impairing the detection reliability. Manipulations can thus be detected very reliably.
  • manipulations can also be detected if the extent of the area in which the correct anti-Stokes luminescence is detected , is evaluated with and compared with specifications for a real security element.
  • One embodiment therefore provides that the evaluation involves creating a detection pattern based on the recognition decisions derived in chronological order, taking into account the movement of the illuminated area relative to the security element, and deriving the verification decision based on a comparison of the detection pattern with a specified authenticity or forgery pattern respectively.
  • the verification reliability is further increased, as is “hiding” of the feature in embodiments in which the method of verification provides that the deriving of the recognition decisions involves establishing the existence and determining and ascertaining a correct (ie expected) anti-Stokes protection.
  • Luminescent substance assignable luminescence intensity includes, which is a measure of the amount of the expected, ie the correct, anti-Stokes luminescent substance in the illuminated area.
  • the recorded output signal is usually normalized. If the concentration of the anti-Stokes luminescent substance changes from one sample area to the next, ie for example from a first sample area to a second sample area or vice versa, this is noticeable in the evaluation because the normalization requires an adjustment or at least would be advantageous . This is comparable to changing the measuring range on a measuring device when a size of the measured signal changes significantly in order to ensure optimal measurement value acquisition.
  • patterns can also be very reliably verified in which all pattern areas have the anti-Stokes luminescent substance both in the manipulation and in the non-manipulated state or in which the manipulation does not have the entire removable portion of the anti-Stokes -Luminescent substance is removed.
  • concentrations of the anti-Stokes luminescent substance differ in the various pattern areas. Without a precise analysis, however, this is often not recognizable, since the anti-Stokes luminescence can be observed / measured over the entire surface in every state in the first and second pattern areas of the pattern when excited. Thus the security feature is hidden from here.
  • One embodiment of the security element therefore provides that the anti-Stokes luminescent substance of the second pattern area cannot be completely removed during manipulation.
  • the security element In order to be able to reliably detect the different areas of the security element that show different anti-Stokes luminescence, during the illumination When the security element passes over the security element, it has proven to be advantageous to generate the time-intensity-modulated light signal according to the input signal in such a way that the intensity of the light signal is modulated according to a recurring light excitation intensity pattern.
  • the input signal thus repeatedly specifies the same light excitation intensity pattern.
  • Information that is recurrently contained in the recurring light excitation intensity pattern can be used to identify whether this information about the triggered anti-Stokes luminescence has been transferred into the output signal during the verification. If this is the case, the correct anti-Stokes luminescent substance is present in the corresponding area.
  • a light excitation intensity pattern reflects the intensity of the excitation light over the course of the light excitation.
  • a light excitation intensity pattern is assigned to an information unit, which is also referred to as a symbol.
  • the light signal which is modulated according to a light excitation intensity pattern and which is used for excitation, thus represents a symbol. If the light signal is iteratively modulated with the same light excitation intensity pattern, the same information is transmitted multiple times via the security element to the evaluation device.
  • the light signal used for the excitation is temporally modulated in such a way that symbols are transmitted iteratively.
  • the evaluation is simplified if the symbols transmitted iteratively have the same symbol shape.
  • the symbols each include an excitation component and a non-excitation component.
  • the non-excitation component which is also referred to as the pause component
  • the light signal has no intensity or an intensity that is not suitable for stimulating anti-Stokes luminescence.
  • the excitation component consists of a linear increase in intensity and a subsequent linear decrease in intensity.
  • the intensity increases from zero and the intensity decreases to zero.
  • the excitation component can thus preferably be described by a triangular signal.
  • the light intensity initially increases linearly up to a maximum value and then decreases linearly again.
  • the linear gradients are preferably the same in terms of amount for rise and fall, but have different signs.
  • the excitation component thus represents two sides of an isosceles triangle.
  • the modulation of the light signal is coordinated with a movement speed of one of the security elements relative to the illuminated area and an extension of the illuminated area along the direction of movement of the security element according to several, preferably 2 to 10, more preferably 3 to 7, symbols (light excitation intensity patterns) following one another in time in the time span in which a point of one of the security elements moves through the excitation area or in which the excitation area is a point of one of the security elements over strokes.
  • One embodiment therefore provides that the relative movement of the illuminated area and the security element at one speed and the modulation of the light signals taking into account an extension of the pattern areas parallel to the relative direction of movement are coordinated so that the anti-Stokes luminescent substance during the Relative movement of the illuminated area over the respective pattern area is stimulated with a minimum number of symbols modulated on the light signal, the minimum number being greater than 2.
  • the minimum number of symbols is preferably greater than or equal to 5.
  • the anti-Stokes luminescence is preferably detected at a frequency that is a factor of 20, preferably a factor of 100 or more, greater than a symbol is the frequency with which symbols are modulated onto the light signal. This enables sufficient resolution of the transmitted symbol shape to ensure reliable anti-Stokes luminescent substance detection.
  • the pattern comprises several first pattern areas that are identical to the one first pattern area and / or several second pattern areas that are similar to the one second pattern area.
  • patterns can be formed in which the anti-Stokes luminescent substance concentration fluctuates alternately between the first and second pattern areas at least in one of the states.
  • the pattern area which is first illuminated in time is preferably a first pattern area in which at least a large proportion of the anti-Stokes luminescent substance cannot be removed, in particular cannot be removed, applied or introduced. This creates the possibility of first setting an appropriate standardization for the verification process in the evaluation and / or an excitation intensity of the light signal, in which an optimal evaluation is possible. If the luminescence intensity is too low, an intensity of the light signal can be increased.
  • the occurring change in intensity can be reliably recognized, e.g. from the need for a normalization adjustment or the need to adjust the excitation intensity of the light signal.
  • the surface concentrations of the anti-Stokes luminescent substance in the first pattern area and in the second pattern area, which cannot be removed, are the same. In the manipulated state, there is then a uniform luminescence in the first pattern areas and the second pattern areas to observe. In the non-manipulated state, however, the surface concentration of the anti-Stokes luminescent substance is greater in the second pattern area or areas than in the first pattern area or areas.
  • the area concentrations are preferably selected in such a way that in the non-manipulated state the area concentrations differ from one another by a factor of 2 or more.
  • the intensity of the anti-Stokes luminescence increases sharply at the transition from the first pattern area to a second pattern area, unless an excitation intensity is adjusted.
  • the measuring device can become saturated, i.e. a preferably linear range can be exceeded in which the output signal generated is a measure of the anti-Stokes luminescence detected.
  • the occurrence of saturation can be used to identify the second areas.
  • the detection of the specific anti-Stokes luminescent substance is limited or impossible in the saturation, so that the intensity of the light signal is adjusted in order to check its “identity”. For this purpose, as stated above, it is checked whether one or more symbols are transmitted in the output signal as expected after an excitation intensity adjustment.
  • This light signal adaptation can be done proactively, i. H. before saturation of the measuring device is expected to occur.
  • the excitation intensity can thus be adapted to an expected pattern of the security element to be verified.
  • the surface concentrations of the anti-Stokes luminescent substance in the first pattern area and in the second pattern area are neither the same in the non-manipulated state nor in the manipulated state, so that both in the non-manipulated state and in the manipulated state the different pattern areas can be detected using the anti-Stokes luminescence.
  • the anti-Stokes luminescent substance is exclusively applied or incorporated in the first pattern areas in a non-removable manner.
  • the proportion of non-removable anti-Stokes luminescent substance in the second pattern area is significantly lower or zero.
  • the removable applied or introduced portion is, however, selected in the second pattern area, for example, so that the surface concentration of the anti-Stokes luminescent substance in the non-manipulated state in the second pattern area is significantly greater than in the first pattern area. This relationship is then reversed in the manipulated state.
  • a security element is preferably designed such that there is a detection direction with respect to which the first and second pattern areas alternate in the pattern and the first and the last of the pattern areas along the detection direction are either a first pattern area or a second pattern area.
  • One embodiment provides that, in the non-manipulated state of the security element, there are no areas within the pattern between the pattern areas that do not have the anti-Stokes luminescent substance. In this way, an expansion of the entire pattern can be automatically recognized, at least in the non-manipulated state.
  • security features are designed in such a way that the graphic pattern recognizable during an evaluation of the anti-Stokes luminescence in the anti-Stokes luminescence wavelength range cannot be recognized by a human observer when excited with electromagnetic radiation in the excitation wavelength range, because, for example, in addition to the anti-Stokes luminescence, a “normal” photoluminescence occurs in the area of the pattern.
  • “Normal” photoluminescence occurs, for example, when the anti-Stokes luminescent substance shows a “normal” photoluminescence in addition to the anti-Stokes luminescence.
  • a luminescent substance can be applied or brought over the pattern areas, which when the anti-Stokes luminescence is excited in the wavelength range whose wavelength is greater than that of the anti-Stokes luminescence, “normal” photo luminescence, which preferably shows a higher intensity in the human perceptible wavelength range or over the entire emission wavelength range, including the anti-Stokes luminescence wavelength range, so that the intensity differences of the pattern due to the luminescence of the anti-Stokes luminescent substance of the security element neither in the non-manipulated nor in the manipulated State are perceptible, that is, the luminescence of the anti-Stokes luminescent substance is preferably at least one or more orders of magnitude smaller than the luminescence of the other luminescent substance.
  • one embodiment provides that the luminescent light emitted by the security feature is filtered in a wavelength-selective manner.
  • a verification device has a filter for this purpose.
  • an edge filter is used which attenuates light emitted by the security feature with a wavelength which is greater than a largest wavelength of the Anti-Stokes wavelength range by one, preferably several orders of magnitude and most preferably completely in intensity.
  • the at least two areas of the graphic's pattern when excited with the same light signal in the excitation wavelength range for the anti-Stokes luminescence each show a luminescence in the visible wavelength range, which produce the same color impression for a human observer.
  • the graphic pattern is thus hidden from the viewer. He can indeed recognize that a luminescence security feature is present, but not that this has a graphic pattern which can be detected if the luminescence is only evaluated in the anti-Stokes luminescence wavelength range.
  • Embodiments are also possible in which the extent of the illuminated area along the direction of movement of the security element is smaller than an extent of the security element along the direction of movement.
  • the iterative detection of the anti-Stokes luminescence is preferably carried out at time intervals which are at least one order of magnitude, more preferably at least two orders of magnitude smaller than a duration of the excitation component of the light excitation intensity pattern.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an embodiment of a device for verifying a security element on a value or security document;
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of a security element according to FIG. 1;
  • 3a shows a graphic representation of an area concentration of an anti-Stokes luminescent substance along an x direction of a security element in the non-manipulated state
  • 3b shows a graphic representation of an area concentration of an anti-Stokes luminescent substance along an x direction of a security element in the manipulated state
  • 4a shows a schematic representation of a security element
  • 4b shows a schematic graphic representation of the surface concentration of the anti-Stokes luminescent substance versus an expansion of the pattern of a security element along a spatial direction in the non-manipulated state
  • 4c shows a schematic graphic representation of the surface concentration of the anti-Stokes luminescent substance versus an expansion of the pattern of a security element along a spatial direction in the manipulated state
  • 4d shows a schematic representation of an intensity of the input signal for stimulating the modulation of the light signal plotted against time
  • FIG. 4g shows a greatly simplified graphic representation of the normalization value determined for the recorded anti-Stokes luminescence light intensity according to FIG. 4f plotted against time;
  • 4h shows a schematic representation of an input signal, only the maximum amplitude of the transmitted symbols being plotted for simplification
  • FIG. 4i shows a greatly simplified representation of the anti-Stokes luminescence light intensity for an unmanipulated security element during the excitation according to the input signal according to FIG. 4h;
  • FIG. 4j shows a greatly simplified representation of the anti-Stokes luminescence light intensity for a manipulated security element when excited according to the input signal according to FIG. 4h.
  • the device 1 shows a schematic representation of an embodiment of the device 1 for verifying a security element 2 having anti-Stokes luminescence on a value or security document 3.
  • the device 1 comprises an excitation device 4, a detection device 5 and an evaluation device 6.
  • the excitation device 4 comprises a light source 401, which is preferably designed as a laser.
  • the excitation device 4 generates a light signal 407.
  • the value or security document 3 is arranged on a transport device 7.
  • the transport device 7 moves the value or security document 3 on which the security element 2 is located, preferably along a spatial direction 91.
  • the movement is preferably carried out at a constant speed in one direction of movement.
  • a relative movement of the illuminated area relative to the security element 2 can take place via a deflection unit 119, for example an adjustable, controllable mirror or the like.
  • a control device 17 controls the transport device 7 and the excitation device 4 and, if necessary, such a deflection unit 119, which in some embodiments completely replaces the transport device.
  • the excitation device 4 is designed to generate a light signal 407 and to use this to illuminate an illumination area 71 on the value or security document 3 or the security element 2 located thereon.
  • the illuminated area 71 is preferably designed as a narrow strip or rectangular area which is larger than the security element 2 transversely to the spatial direction 91 transversely to the spatial direction 91 along which the value or security document 3 and thus also the security element 2 are moved This ensures that the full security element is detected in each case.
  • an extension of the illumination area 71 transversely to the spatial direction 91 is smaller than the extension of the safety element 2 transversely to the spatial direction.
  • the excitation device 4 is thus arranged relative to the transport device 7 in such a way that the light signal 407 generated by the excitation device 4 with the generated illumination area 71 sweeps over or scans the security element 2 when the value or security document 3 is moved.
  • the relative movement between the illuminated area 71 and the security element 2 can be brought about or only brought about by the optical deflection unit 119.
  • the transport device 7 and / or the deflection unit 119 form a scanning device 138 which effects the scanning of the security element 2 with the illuminated area 71.
  • the security element 2 comprises a pattern 110 as a security feature 100.
  • the pattern 110 comprises a plurality of pattern areas 120.
  • the pattern areas 120 include at least two different types of pattern areas.
  • One type of pattern area is hereinafter referred to as first pattern area 121 and the other type of pattern area is referred to as second pattern area 122.
  • the assignment of the ordinal numbers first and second is arbitrary.
  • an anti-Stokes luminescent substance 200 is applied on or into the security element.
  • the anti-Stokes luminescent substance 200 is applied or incorporated in the pattern areas 120 in each case based on the corresponding one of the pattern areas 120, preferably distributed homogeneously.
  • the anti-Stokes luminescent substance 200 is applied or incorporated in or onto the pattern areas 120 in two different ways. At least some of the Anti-Stokes Luminescent substance 200 is applied or introduced into second pattern regions 122 in such a way that this portion is removed when the security element 2 is manipulated. For example, the portion of the anti-Stokes luminescent substance 200 that can be removed during the manipulation is applied, preferably printed, to the security element 2 in the second pattern areas 122 by means of a water-soluble preparation.
  • the anti-Stokes luminescent substance 200 with a non-removable, in particular non-detachable, preparation is applied to the first pattern areas 121.
  • the anti-Stokes luminescent substance 200 applied with the non-releasable preparation is not removed from the security element 2 in the event of a manipulation.
  • the anti-Stokes luminescent substance 200 is shown in each case by hatching. Hatching from bottom left to top right indicates that the anti-Stokes luminescent substance 200 cannot be removed during manipulation, e.g. B. is applied or brought in with a non-soluble preparation. On the other hand, hatching from top left to bottom right can be removed during manipulation, e.g. B. applied or introduced with a releasable preparation.
  • the first pattern area 121 are marked with an “I” and the second pattern area 122 with an “II” in FIG. 1.
  • first pattern areas 121 and the second pattern areas 122 are possible in order to form a pattern 110.
  • At least a portion of the anti-Stokes luminescent substance 200 can be applied both to the first pattern areas 121 and to the second pattern areas 122 with a non-removable, in particular non-detachable, preparation.
  • a portion of the anti-Stokes luminescent substance 200 can also be applied both to the first pattern areas 121 and to the second pattern areas 122 with a removable, in particular detachable, preparation.
  • the generality of the second pattern areas 122 is always greater than for the other type of the pattern areas 120, here always the first pattern areas 121.
  • Fig. 2 is a schematic plan view of the security element 2 of FIG. 1 is provided.
  • the first pattern areas 121 have hatching that runs obliquely from the bottom left to the top right.
  • the second pattern area 122 has hatching that runs obliquely from top left to bottom right.
  • the first pattern areas 121 have a surface concentration of 100 in any units of the anti-Stokes luminescent substance 200 and that this is completely applied with a non-removable, in particular non-removable, preparation.
  • the second pattern areas 122 of which the pattern 110 in the embodiment according to FIGS. 1 and 2 has only one, have an area concentration of 500 in the arbitrary units in the non-manipulated state.
  • the anti-Stokes luminescent substance 200 applied in the second pattern area 122 is applied with a removable, in particular detachable, preparation, so that it is removed when the security element 2 is manipulated.
  • the surface concentration 95 in the arbitrary units is shown in a graph compared to the location along a longitudinal direction 111 of the security element 2 in the non-manipulated state.
  • the area portions hatched under the graph also indicate via their hatching whether and with what proportion of the anti-Stokes luminescent substance 200 is applied with a non-removable, in particular non-detachable, preparation (hatching from bottom left to top right) or with a Removable, in particular releasable, preparation is applied (hatching from top left to bottom right).
  • Fig. 3b the security element according to Fig. 3a is shown in the manipulated state.
  • the light signal 407 which is generated by means of the excitation device 4, excites the anti-Stokes luminescent substance 200 in the lighting area 71 during the verification in the security element 2.
  • the wavelength of the excitation light of the light signal 407 lies in an excitation wavelength range.
  • the excitation of the anti-Stokes luminescent substance 200 leads to the fact that it emits luminescent light in an anti-Stokes luminescence wavelength range.
  • the wavelengths of the anti-Stokes luminescence wavelength range are shorter than the wavelengths of the excitation wavelength range.
  • the anti-Stokes luminescent light 9 of the luminescent light 8 emitted by the excited security feature 100 of the security element 2 is detected by the detection device 5.
  • the detection device 5 can, for example, be a spectrometer with a downstream CCD line which allows time-resolved detection for a corresponding part of the electromagnetic spectrum. It is also possible to capture the anti-Stokes luminescent light 9 by means of a photodiode 55 in a time-resolved manner.
  • the detection device 5 derives an output signal 11 from the detected anti-Stokes luminescent light 9 and forwards this to the evaluation device 6.
  • Another time-resolved and intensity-resolved transmitter detector can also be used.
  • the anti-Stokes luminescent light 9 can be in the visible wavelength range, in the UV wavelength range or in the IR wavelength range. Furthermore, it is possible that in addition to the anti-Stokes luminescence in the security element 2 during the excitation with the light signal 407, a “normal” photoluminescence occurs whose luminescence wavelengths are greater than the wavelengths of the excitation light of the light signal 407.
  • a filter 85 is provided in some embodiments, which blocks wavelengths that are greater than the wavelengths of the anti-Stokes wavelength range. This luminescent light of the “normal” photoluminescence 81 is prevented by means of the filter 85 from reaching the detection device 5.
  • the security element 2 located on the value or security document 3 is thus excited to anti-Stokes luminescence by means of one of the light signal 407, the intensity of which is controlled by a predetermined input signal 27.
  • the predetermined input signal 27 thus defines the intensity of the light signal 407 which changes over time, for example via a modulation device 10.
  • an analog-digital conversion can be provided in an A / D converter 118 so that an output signal 11 of the detection device 5 can be provided in digital form, for example as a data stream.
  • the analog / digital conversion can also only take place in the evaluation device 6.
  • the evaluation device 6 transforms the output signal 11 in a transformation module 13 by means of a characteristic function 12 into a transformed output signal 14.
  • a transformation can in particular be an unfolding of the output signal 11 with the characteristic function 12.
  • the transformed output signal 14 is forwarded to a demodulator module 15 and demodulated there.
  • input signal information 16 of light signal 407 or input signal 27 is taken into account.
  • Such input signal information 16 is, for example, a symbol form of symbols which are used to generate the input signal 27 or the light signal 407.
  • the demodulation can, for example, be carried out using a matched filter which is matched to the symbol shape.
  • a recognition module 116 determines whether the detected anti-Stokes luminescent light 9 was emitted by the expected anti-Stokes luminescent substance or not. If, for example, it can be determined that the transformed signal is similar to a signal in which symbols are transmitted, for example if a signal-to-noise ratio is determined above a threshold value, the anti-Stokes luminescent substance is used for the area for which the evaluation is current is made, recognized as real or as expected anti-Stokes luminescent substance. The existence of the correct anti-Stokes luminescent substance 200 can thus be determined. This decision as to whether the correct anti-Stokes luminescent substance was recognized or not is a recognition decision 18 or a component of a recognition decision 18. As will be explained below, there are different ways in which the existence of the correct anti-Stokes luminescent substance can be recognized.
  • the value or security document 3 moves together with the security element 2 relative to the illuminated area 71, it is determined in a chronological sequence for different locations on the security element 2 whether the correct anti-Stokes luminescent substance 200 is present in the security element.
  • the pattern 110 formed from the first and second pattern areas 121, 122 corresponds to the expected pattern of a non-manipulated security element or the expected pattern of a manipulated security element.
  • an anti-Stokes luminescence 9 of the correct anti-Stokes luminescent substance 200 is determined over the entire security element 2. If, on the other hand, the security element 2, which is a postage stamp, for example, has already been detached from a value or security document, here for example another letter, and stuck onto the value or security document 3 in the form of a letter, then the anti Stokes luminescent substance 200 in the area of the second pattern area 122 was removed, so that the existence of the anti-Stokes luminescent substance 200 is recognized during the verification as long as the illuminated area sweeps over a first pattern area 121-1.
  • forgeries of the security element 2 can also be recognized, in which the anti-Stokes luminescence 9 is caused by another anti-Stokes luminescent substance caused. Although anti-Stokes luminescence occurs, the transformed output signal 14 cannot then be correctly demodulated.
  • the evaluation device for example, access barriers, such as a lock, a barrier, etc., or sorting machine 21, in which, for example, letters with manipulated postage stamps are selected, can be controlled.
  • This can take place via an output device 20, which can also output the verification result as a data record or display it visually on a display device.
  • a triangular pulse followed by a constant component which is preferably zero, can be used as the symbol form to code the input signal.
  • the information encoded with the symbol or symbols to be transmitted does not necessarily have to be determined and evaluated. In some embodiments, it is sufficient to use a knowledge of the symbol shape in order to determine that the symbol transmission by the anti-Stokes luminescent substance used corresponds to the transmission by a “real” anti-Stokes luminescent substance.
  • the identification decision 18 can then be derived by determining the signal-to-noise ratio in the transformed output signal 14. For example, the existence of the anti-Stokes luminescent substance is determined when a certain threshold value of the signal-to-noise ratio is reached or exceeded.
  • Another alternative method for demodulation is, for example, the use of an “Integrate and Dump” filter.
  • a discrete input signal is cumulatively added up for a specific number of samples or for a specified time window for each step (“integrate”). After the specified number of samples has elapsed, the sum is reset to zero ("dump") and the cumulative totalizing is started again.
  • the information encoded in the excitation can then be recovered, for example by means of threshold value recognition. This verse drive can usually be used if a symbol shape of the excitation has a simple triangular pulse shape.
  • Kalman filter which determines the system response at each point in time of the scanned luminescence signal and then determines the system response despite the noise.
  • extended Kalman filter is preferably used, i.e. a non-linear Kalman filter.
  • the actual input function of the Kalman filter is the excitation signal of the anti-Stokes luminescent substance.
  • the system response of the system consisting of the excitation unit, security element and detection device, can only be recorded if the excitation signal is correctly known.
  • the advantage of the method and the device is that small non-linearities due to the integration and longer acquisition times, especially when using the Kalman filter, hardly influence the evaluation and, in contrast to the prior art, spectral shifts in the frequency range of the output signal are no longer combined lead to major errors in evaluation and verification. Furthermore, the DC component of the output signal does not have to be considered separately. Another advantage is that the phase position no longer necessarily has to be recognized (a so-called phase recovery is not necessary). Furthermore, the maximum possible signal-to-noise ratio is achieved.
  • the luminescent effect of the security feature is modeled as a linear time-invariant system (LTI) that is linear for a short time. That is to say, it is primarily assumed that an anti-Stokes luminescence has both the property of linearity with respect to the excitation and is independent of time shifts. This simplifies the transformation equations and thus enables particularly efficient further processing of the output signal.
  • LTI linear time-invariant system
  • a correlation of the transformed output signal 14 with at least a part of the input signal 27 is carried out, with the anti-Stokes luminescence having Si Security feature (100) is found to be genuine if a correlation function reaches or exceeds a predetermined threshold value at a predetermined point in time or in a predetermined time range.
  • a cross-correlation of the transformed output signal 14 with at least part of the input signal 27 is thus carried out.
  • This part of the input signal can in particular be a symbol shape used in the input signal.
  • the threshold value has to be exceeded for several predetermined times or several predetermined time ranges so that the anti-Stokes luminescent substance is found to be genuine and recognized. If, on the other hand, the specified threshold value or if the specified threshold values are not exceeded, the anti-Stokes luminescent substance is found to be incorrect.
  • the characteristic function can in particular be derived from a reference security feature that is known to be genuine. Therefore, in one embodiment it is provided that the characteristic function is determined by means of a calibration measurement, a reference safety feature having anti-Stokes luminescence being excited and its luminescence as a reference output signal being detected and evaluated.
  • a calibration measurement is carried out which (like the verification process itself) excites the reference security feature by means of a predetermined input signal by means of a light signal from the excitation device, acquires a luminescence emitted by the reference security feature and converts the recorded luminescence comprises a reference output signal by the detection device.
  • the characteristic function is then derived from the reference output signal and the specified input signal.
  • a further advantageous embodiment provides for the characteristic function to be the inverse of a transfer function of the reference security feature having anti-Stokes luminescence, the anti-Stokes luminescence effect of the security feature and the reference security feature being understood as a linear time-invariant system .
  • the inverse of the transfer functions cannot be determined analytically.
  • the Inverse of the transfer function is calculated using numerical methods. This can be done, for example, using the Matlab function “fmincon ()” (for example in Matlab® Version 2016a, a software from The MathWorks, Inc. in Natick, Massachusetts, USA).
  • normalization can be carried out during the evaluation. This normalization depends, among other things, on the recorded intensity of the anti-Stokes luminescence. The evaluation of this information can therefore be included in the recognition decision 18.
  • the intensity of the detected anti-Stokes luminescence 9 is also evaluated. The intensity assigned to a pattern area 120 in this way is set in relation to the anti-Stokes luminescence intensities determined for other pattern areas 120 in order to be able to derive a pattern 110.
  • a security element 2 with a pattern 110 is shown schematically in FIG. 4a.
  • the pattern 110 comprises a first pattern area 121-1, a second pattern area 122-1, and a further first pattern area 121-2.
  • Trailing digits of the form "- x" are used to count pattern areas 120 of a type, where x is a natural number.
  • the first sample area 121-1 arranged on the left is thus marked with “-1” and differs from the further first sample area “121-2” with the subsequent designation “-2”. Otherwise, the first pattern areas 121-1, 121-2 are formed identically with regard to the anti-Stokes luminescent substance 200 applied. This means that the area concentration of the anti-Stokes luminescent substance 200 in the first pattern area 121-1 and 121-2 is identical.
  • the type of application is the same, ie the portions that are applied with a non-removable preparation and the portions that are applied with a removable preparation are also identical for both pattern areas 121-1, 121-2.
  • the entire anti-Stokes luminescent substance 200 which is applied in the first pattern area 121, 121-1, 121-2, is applied with a non-removable, in particular non-removable, preparation.
  • the surface concentration is 100 arbitrary units.
  • the anti-Stokes luminescent substance 200 with a surface concentration of 500 arbitrary units is applied completely to the second pattern area 122, 122-1 with a removable, in particular detachable, preparation.
  • the surface concentration 95 is plotted against an extension of the pattern along an x direction 92.
  • the first pattern area 121-1 extends from X0 to X1
  • the second pattern area 122-1 extends from X1 to X2
  • the further first pattern area 121-2 extends from X2 to X3.
  • the x-direction 92 and the corresponding positions X0, X1, X2, X3 are drawn accordingly in FIG. 4a.
  • Hatching under the function graph which indicates the area concentration 95 of the anti-Stokes luminescent substance 200 compared to the position in the pattern 110, indicate the proportions with non-removable preparation (hatching from top left to bottom right) or with removable preparation (Hatching from bottom left to top right) are applied or incorporated.
  • the anti-Stokes luminescent substance 200 is in each of the pattern areas 120, i.e. H. in the first pattern areas 121-1, 121-2 and the second pattern area 122-1, each either completely non-removable or completely removable.
  • a light signal 407 is used for excitation. This is intensity-modulated. The intensity is modulated according to an input signal 27.
  • a single symbol 29 includes an excitation component 30 and a pause portion 31. In the example shown, these are of the same length in time.
  • the pause portion 31 is preferably selected in such a way that intersymbol interference when the symbols are transmitted via the transmission channel, including the security element 2 and parts of the verification device, is avoided or at least kept low.
  • the excitation component 30 is generally a triangular pulse which comprises a linearly rising component 30A and a linearly falling component 30B, which are of equal length in time and whose rise has an opposite sign.
  • the amplitude of the input signal 27 increases from 0 to a maximum amplitude 35 and falls back to zero.
  • Triangular excitation components have proven to be very favorable.
  • the functional structure of the light signal 407, which is used for excitation, is similar to that of the input signal 27, since the light signal 407 is modulated according to the input signal 27 with regard to its intensity.
  • the maximum value of the amplitude (the maximum amplitude 35) of a symbol, which is represented in the input signal 27 or which is modulated on the light signal is used below as the amplitude of the input signal 27 or amplitude of the light signal 407, which is used to excite the security element, used for a simplified representation.
  • the amplitude of the light signal 407 is shown as a constant value in the simplified representation the maximum amplitude of the excitation component 30 of the respective symbols corresponds. If an intensity of the light signal 407 is increased, this is synonymous with the fact that a maximum amplitude of the symbols which are encoded in the light signal 407 is increased accordingly.
  • an intensity of the light signal 407 used for excitation is plotted against time. As mentioned above, the intensity is indicated in each case by the maximum amplitude 35 of the excitation component of the symbols transmitted for this graphic representation. An intensity curve reflecting the symbol shape is not shown for the sake of simplicity.
  • the points in time TXO to TX3 are shown in the graphic, which correspond to the points in time at which the positions XO to X3 correspondingly pass through the illuminated area 71.
  • the anti-Stokes luminescence intensity 96 detected without adapting the light signal of the excitation is shown greatly simplified for an intact, unmanipulated security element, neglecting transient processes, intensity fluctuations due to the modulation, intersymbol interference or the like.
  • an associated normalization value 97 determined on the basis of the recorded intensities is indicated, which would normalize a received symbol to a unit intensity given the corresponding recorded intensity of the anti-Stokes luminescent light. It is always assumed here that the security element 2 scans areas of the pattern areas 120 of the same size through the illuminated area 71.
  • an area concentration of anti-Stokes luminescent substance 200 in the illuminated area 71 of the swept pattern area 121 is, for example, a value of 100 in any units, after the luminescence generated has been detected and developed with the characteristic function assigned to the anti-Stokes luminescent substance 200 , and a corresponding demodulation, a normalization value 97 of, for example, 50 in arbitrary units is defined as the value by which the total intensity of the symbol must be divided in order to normalize a received symbol to a normal intensity.
  • the area concentration then increases, for example because at a later point in time the second pattern area 122 with an area concentration of 500 in any area concentration units anti-Stokes luminescent substance 200 is located in the illuminated area 71, the luminescence generated increases and, above it, an intensity or an intensity Area below the curve that the symbol describes.
  • a normalization value 97 of 250 in any normalization units is now necessary, for example. It thus shows that the intensity of the received demodulated signal or a normalization value in the evaluation are in each case a measure of the combination of the surface concentration of the anti-Stokes luminescent substance 200 and the excitation intensity of the light signal 407.
  • the evaluation also provides a statement as to whether the correct anti-Stokes luminescent substance 200 is actually present in the corresponding pattern area. If this is not the case, there is no correct symbol transmission, so that it is not possible to determine the normalization value either.
  • the anti-Stokes luminescence intensity can be determined with a finer or coarser time resolution and the existence of the correct, i.e. expected, anti-Stokes luminescent substance and its surface concentration can be determined here with a finer or coarser spatial resolution. This can then also be used to structure the security element 2 in various pattern areas 120 and the pattern 110 formed therefrom, e.g. B. via a comparison with default data or other expert knowledge about correct, intact and manipulated Si cherheitsetti 2 can be identified.
  • the intensity it is also possible for the intensity to rise so sharply as a result of a change in the surface concentration that a measurement range is exceeded in which a linear intensity detection of the detection device 5 is possible.
  • the detection device 5 is referred to as saturation.
  • the saturation state correct determination via the evaluation based on the characteristic function is no longer possible in such a way as to determine whether or not the correct anti-Stokes luminescent substance 200 is present in the corresponding area of the security element. It is therefore advantageous to dynamically adapt the intensity of the light signal 407 by adapting the input signal so that the luminescence intensity achieved also returns to the linear measurement range of the detection device.
  • a plurality of symbols is transmitted in the light signal while the illuminated area 71 sweeps over a pattern area 120.
  • a preferred minimum number is 5 symbols.
  • the intensity of the light signal 407 for the subsequent symbol transmitted can often be reduced by the correct amount in terms of intensity, since a period of time between reaching the upper threshold of the linear measuring range and falling below this threshold again is a rough measure of the maximum intensity of the anti-Stokes luminescence achieved during the excitation. This applies at least if the intersymbol interference is not too great. It should be noted that the excitation, even if the graphic representation does not show this, always fluctuates between zero and the maximum symbol intensity shown.
  • the intersymbol interference is extremely strong, then a plurality of transmitted symbols is required for the correct lowering of the excitation intensity.
  • a coordination can be found that enables a reliable and correct evaluation of the individual pattern areas 120 of the security element 2.
  • the input signal 27 (Fig. 4h), which is identical to the light signal 407 except for a factor and other units, as well as the greatly simplified anti-Stokes luminescence light intensities 96 for an unmanipulated security element ( 4i) and a manipulated security element (FIG. 4j) are shown schematically for the case in which the maximum amplitude 35 in the input signal 27 is adapted to the expected increase in intensity for the intact, non-manipulated security element in the time range between TX1 and TX2.
  • the input signal is again only shown in a simplified manner using the maximum amplitude of the symbols transmitted. The actual modulation of the input signal 27 and the light signal 407 resulting therefrom are not shown.
  • the maximum amplitude 35 is in this time range between TX1 and TX2 lowered to 1/5 of the original value of the maximum amplitude 35 in the time range between TXO and TX1. In the time range between TX2 and TX3, the maximum amplitude 35 is raised again to the original value.
  • the anti-Stokes luminescent light intensity 96 is constant throughout the measurement. In the manipulated state, the anti-Stokes luminescent light intensity 96 falls to 0 when the anti-Stokes luminescent substance is completely removed and is significantly reduced when it is partially removed.

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Abstract

The invention relates to a security element (2) with a pattern (110) made of pattern regions (120) as a security feature (100). The pattern regions (120) comprise at least one first pattern region (121, 121-x) and a second pattern region (122, 122-x), and the first pattern region (121, 121-x) and the second pattern region (122, 122-x) have an anti-Stokes luminescent substance (200) in a non-manipulated state of the security element (2), said luminescent substance exhibiting a luminescence in an anti-Stokes wavelength range when excited with a light signal (407) with a wavelength in an excitation wavelength range. The first pattern region (121, 121-x) and the second pattern region (122, 122-x) differ in that the content of anti-Stokes luminescent material (200) which can be removed from the security element (2) by manipulation is greater in the second pattern region (122, 122-x) than in the first pattern region (121, 121-x). The invention additionally relates to a verification method and a device for verifying such a security element (2), wherein an evaluation of the anti-Stokes luminescence is carried out via a respective communication attachment.

Description

Verfahren zur Auswertung von flüchtigen nicht resistenten Anti-Stokes- Lumineszenzstoffen auf Wertdokumenten Method for evaluating volatile, non-resistant Anti-Stokes luminescent substances on documents of value
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verifizieren von Sicherheitselementen, welche Anti-Stokes-Lumineszenzstoffe umfassen, sowie eine Vorrichtung zum Verifizieren sol cher Sicherheitselemente und die Sicherheitselemente selbst. The invention relates to a method for verifying security elements which comprise anti-Stokes luminescent substances, as well as a device for verifying such security elements and the security elements themselves.
Aus der EP 1 241 242 A2 sind Anti-Stokes-Leuchtstoffe für die Anwendung in Sicher heitsdokumenten bekannt. Solche Anti-Stokes-Leuchtstoffe gehören zu der Gruppe der Photolumineszenzstoffe, welche über eine Anregung mit elektromagnetischer Strahlung zum Aussenden von elektromagnetischer Lumineszenzstrahlung angeregt werden kön nen. Anti-Stokes-Leuchtstoffe absorbieren elektromagnetische Strahlung einer Wellenlän ge, welche als Anregungswellenlänge bezeichnet wird, und emittieren zumindest einen Teil der Lumineszenzstrahlung bei einer Anti-Stokes-Wellenlänge, die kürzer als die An regungswellenlänge ist. From EP 1 241 242 A2, anti-Stokes phosphors for use in security documents are known. Such anti-Stokes fluorescent substances belong to the group of photoluminescent substances, which can be excited to emit electromagnetic luminescent radiation by being excited with electromagnetic radiation. Anti-Stokes phosphors absorb electromagnetic radiation of a wavelength which is referred to as the excitation wavelength, and emit at least part of the luminescence radiation at an anti-Stokes wavelength which is shorter than the excitation wavelength.
Die EP 1 241 242 A2 gibt an, dass für eine automatische Detektion des Anti-Stokes- Leuchtstoffs die Anklingzeiten und/oder Abklingzeiten des Anti-Stokes-Lumineszenzlichts ausgewertet werden können. Die Anklingzeiten und/oder Abklingzeiten sind charakteris tisch für die verschiedenen Anti-Stokes-Leuchtstoffe. Ferner ist bekannt, dass die An klingzeiten von Anti-Stokes-Leuchtstoffen im Vergleich zu vielen anderen Lumineszenz stoffen relativ lang sind und bis zu einige 100 ps betragen können. EP 1 241 242 A2 indicates that the rise times and / or fall times of the anti-Stokes luminescent light can be evaluated for an automatic detection of the anti-Stokes luminescent material. The rise times and / or fall times are characteristic of the various anti-Stokes phosphors. It is also known that the attack times of anti-Stokes phosphors are relatively long compared to many other luminescent materials and can be up to a few 100 ps.
Aus dem Stand der Technik sind Sicherheitsdokumente bekannt, bei denen Anti-Stokes- Leuchtstoffe in Sicherheitsmerkmale integriert werden und eine Anti-Stokes-Lumineszenz und gegebenenfalls deren spezielle Charakteristik als Sicherheitsmerkmal genutzt wer den. In der einfachsten Verifikation wird hierbei lediglich geprüft, ob eine Anti-Stokes- Lumineszenz erfassbar ist. Security documents are known from the prior art in which anti-Stokes luminescent substances are integrated into security features and an anti-Stokes luminescence and, if appropriate, their special characteristics are used as security features. In the simplest verification, it is only checked whether anti-Stokes luminescence can be detected.
In einer weiter entwickelten Ausführungsform werden beispielsweise die Anklingzeit und/oder Abklingzeit ausgewertet und anhand dieser Auswertung geprüft, ob in dem ge prüften Sicherheitsdokument die für ein echtes Sicherheitsdokument korrekten Anti- Stokes-Lumineszenzstoffe enthalten sind. Da mit steigendem technischen Fortschritt Fälscher von Sicherheitsdokumenten in die Lage versetzt werden, immer komplexere Sicherheitsmerkmale nachzuahmen und/oder nachzubilden, wie dieses Anti-Stokes-Lumineszenzstoffe umfassende Sicherheitsmerk male sind, ist es ein Bestreben der Sicherheitsdokumentehersteller immer komplexere Sicherheitsmerkmale zu verwenden, die dennoch zuverlässig verifizierbar sein sollen. Darüber hinaus ist es wünschenswert, auch Manipulationen von Sicherheitselementen erfassen zu können. In a further developed embodiment, for example, the rise time and / or fall time are evaluated and, on the basis of this evaluation, it is checked whether the checked security document contains the correct anti-Stokes luminescent substances for a genuine security document. Since, with increasing technical progress, forgers of security documents are put in a position to imitate increasingly complex security features and / or to reproduce, as these anti-Stokes luminescent substances are comprehensive security features, it is an endeavor of the security document manufacturers to use ever more complex security features which are nevertheless reliable should be verifiable. In addition, it is desirable to be able to detect manipulations of security elements.
Bei Wertzeichen, die auf Dokumenten oder Gegenstände mit einem Haftmittel angebracht werden und zur einmaligen Verwendung vorgesehen sind, ist es beispielsweise ein Prob lem, dass sich diese ablösen und erneut verwenden lassen. Um dieses zu verhindern, können verschiedene Maßnahmen getroffen werden. Postwertzeichen werden beispiels weise über ein Aufdrucken oder Aufstempeln einer Druckinformation entwertet. Bei der Verarbeitung in Sortier- und/oder Entwertungsmaschinen kann es jedoch Vorkommen, dass einzelne Postwertzeichen nicht entwertet werden. Ferner ist es teilweise möglich, die Druckinformation wieder zu entfernen. Somit werden abgelöste Postwertzeichen, die durch ein Ablösen von dem ursprünglich transportierten Poststück und/oder durch ein Entfernen der zur Entwertung verwendeten Druckinformation manipuliert sind, erneut verwendet. In the case of stamps that are attached to documents or objects with an adhesive and are intended for single use, it is, for example, a problem that they can be detached and reused. Various measures can be taken to prevent this. Postage stamps are, for example, canceled by printing or stamping print information. When processing in sorting and / or cancellation machines, however, it can happen that individual postage stamps are not canceled. Furthermore, it is partly possible to remove the print information again. Detached postage stamps which have been manipulated by detachment from the originally transported mail item and / or by removal of the printing information used for cancellation are thus used again.
Auch andere Sicherheitselemente, wie Etiketten, Visa-Marken etc., die zur Sicherung auf Dokumente oder Gegenstände appliziert werden, können in ähnlicher Weise manipuliert und unautorisiert verwendet werden. Other security elements, such as labels, Visa stamps, etc., which are applied to documents or objects for security purposes, can also be manipulated in a similar way and used without authorization.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde solche Manipulationen erkennen zu können und/oder verhindern zu können. The invention is based on the object of being able to recognize and / or prevent such manipulations.
Grundidee der Erfindung Basic idea of the invention
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, ein Sicherheitselement zu schaffen, welches einen Anti-Stokes-Lumineszenzstoff umfasst. Ein Teil des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes wird so auf das Sicherheitselement aufgebracht oder in dieses integriert, dass dieser Anteil bei einem Manipulationsvorgang von dem Sicherheitselement entfernt wird. Ein anderer Teil des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes wird auf das Sicherheitselement so aufgebracht oder in das Sicherheitselement integriert, dass dieser bei einer Manipulation des Sicherheits- elements nicht entfernt wird. Vorgesehen ist, dass das Sicherheitselement ein aus Mus terbereichen gebildetes Muster als Sicherheitsmerkmal umfasst, wobei die Musterberei che zumindest zwei Typen von Musterbereichen umfassen, in denen jeweils, vorzugswei se homogen, ein Anti-Stokes-Lumineszenzstoff auf und/oder eingebracht ist. Die Muster bereiche unterscheiden sich dadurch, dass ein relativer Anteil des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes, der bei der Manipulation aus dem entsprechenden Musterbereich entfernbar ist, für den einen Typ von Musterbereichen größer als für die jeweiligen Mus terbereiche des anderen Typs ist. Im Folgenden werden die Musterbereiche des einen Typs, deren relativer Anteil an entfernbarem Anti-Stokes-Lumineszenzstoff größer als bei dem anderen Typ von Musterbereichen ist, ohne eine Beschränkung der Allgemeinheit, als zweite Musterbereiche bezeichnet und die Musterbereiche, die einen kleineren relati ven Anteil an bei der Manipulation entfernbarem Anti-Stokes-Lumineszenzstoff aufweisen, als erste Musterbereiche bezeichnet. Als relativer Anteil des bei der Manipulation entfern baren Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes wird das Verhältnis des bei der Manipulation ent fernbaren Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes zur Gesamtmenge des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes in dem entsprechenden Musterbereich vor einer Manipulation, d. h. bei einem echten und unversehrten Sicherheitselement, definiert. Der bei einer Manipula tion entfernbare Anteil des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes kann für einen Typ der Mus terbereiche Null sein. Das Sicherheitselement umfasst somit ein Muster, das bei einer Auswertung der Anti-Stokes-Lumineszenz im manipulierten Zustand, im nicht manipulier ten Zustand oder in beiden Zuständen als aus unterschiedlichen Musterbereichen beste hend erfassbar ist. The invention is based on the idea of creating a security element which comprises an anti-Stokes luminescent substance. A part of the anti-Stokes luminescent substance is applied to or integrated into the security element in such a way that this portion is removed from the security element during a manipulation process. Another part of the anti-Stokes luminescent substance is applied to the security element or integrated into the security element in such a way that it is manipulated in the event of a manipulation of the security element. elements is not removed. It is provided that the security element comprises a pattern formed from pattern areas as a security feature, the pattern areas comprising at least two types of pattern areas in each of which, preferably homogeneously, an anti-Stokes luminescent substance is applied and / or incorporated. The pattern areas differ in that a relative proportion of the anti-Stokes luminescent substance which can be removed from the corresponding pattern area during manipulation is greater for one type of pattern area than for the respective pattern areas of the other type. In the following, the pattern areas of the one type whose relative proportion of removable anti-Stokes luminescent substance is greater than that of the other type of pattern areas, without loss of generality, are referred to as second pattern areas and the pattern areas which have a smaller relative proportion have anti-Stokes luminescent substance removable during manipulation, referred to as first pattern areas. The relative proportion of the anti-Stokes luminescent substance that can be removed during the manipulation is the ratio of the anti-Stokes luminescent substance that can be removed during the manipulation to the total amount of the anti-Stokes luminescent substance in the corresponding pattern area before a manipulation, ie in the case of a real and intact Security element, defined. The portion of the anti-Stokes luminescent substance that can be removed during manipulation can be zero for one type of pattern. The security element thus comprises a pattern which, when evaluating the anti-Stokes luminescence, can be detected in the manipulated state, in the non-manipulated state or in both states as consisting of different pattern areas.
Um ein solches Sicherheitselement zuverlässig verifizieren zu können, insbesondere in Situationen, in denen die für die Verifikation zur Verfügung stehende Zeit knapp bemes sen ist, wird nach einem Aspekt der Erfindung eine Anregung der Anti-Stokes- Lumineszenz in den Musterbereichen, ein Erfassen der Anti-Stokes-Lumineszenz sowie Wandeln in ein Ausgangssignal, dessen Amplitude ein Maß für die erfasste Anti-Stokes- Lumineszenzlichtintensität ist, als ein nachrichtentechnischer Prozess aufgefasst und ausgewertet. Hierdurch wird die benötigte Zeitdauer für eine Auswertung gesenkt und Genauigkeit der Überprüfung auf das Vorliegen eines bestimmten Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes gesteigert. Hierdurch wird zum einen die Möglichkeit geschaffen, dass bei einer das Muster überstreichenden oder abtastenden Anregung und Erfassung der Anti-Stokes-Lumineszenz verifiziert werden kann, ob die erfasste Anti-Stokes- Lumineszenz von einem bestimmten, erwarteten Anti-Stokes-Lumineszenzstoff stammt, der in den Mustern von echten Sicherheitselementen verwendet wird. Hierdurch lassen sich echte Sicherheitselemente somit gegenüber Fälschungen absichern, bei denen zwar ein Anti-Stokes-Lumineszenz-Sicherheitsmerkmal ausgebildet ist, dieses jedoch nicht mit dem richtigen Anti-Stokes-Lumineszenzstoff hergestellt ist. Darüber hinaus wird jedoch auch die Möglichkeit geschaffen die verschiedenen Musterbereiche entweder bei manipu lierten Sicherheitselementen, bei nicht manipulierten Sicherheitselementen oder sowohl bei manipulierten als auch nicht manipulierten Sicherheitselementen zu identifizieren und anhand von Informationen über das echte Muster eines echten Sicherheitselements auch eine Manipulation an Sicherheitselementen festzustellen, die durch eine Manipulations handlung, beispielsweise ein Ablösen und Neuverwenden des Sicherheitselements, an einem ursprünglich echten Sicherheitselement verursacht sind. In order to be able to reliably verify such a security element, especially in situations in which the time available for the verification is tight, according to one aspect of the invention an excitation of the anti-Stokes luminescence in the pattern areas, a detection of the anti -Stokes luminescence and conversion into an output signal, the amplitude of which is a measure of the detected anti-Stokes luminescence light intensity, understood and evaluated as a communication process. This reduces the time required for an evaluation and increases the accuracy of the check for the presence of a specific anti-Stokes luminescent substance. This creates the possibility, on the one hand, of verifying whether the detected anti-Stokes luminescence originates from a certain, expected anti-Stokes luminescence substance, when the anti-Stokes luminescence is scanned or scanned, which is used in the patterns of real security elements. In this way, real security elements can thus be protected against forgeries in which an anti-Stokes luminescence security feature is formed, but this is not produced with the correct anti-Stokes luminescence substance. In addition, however, the possibility is also created to identify the different pattern areas either in the case of manipulated security elements, in the case of non-manipulated security elements or in both manipulated and non-manipulated security elements and to determine a manipulation of security elements based on information about the real pattern of a real security element, which are caused by a manipulation action, for example a detachment and reuse of the security element, on an originally genuine security element.
Mit einer Verifikationsvorrichtung, die ausgebildet ist, die Anti-Stokes-Lumineszenz anzu regen und das Anti-Stokes-Lumineszenzlicht zu erfassen und eine solche nachrichten technische Auswertung vorzunehmen, ist es möglich, eine Verifikation dieser neuartigen Sicherheitselemente vorzunehmen. With a verification device which is designed to excite the anti-Stokes luminescence and to detect the anti-Stokes luminescent light and to carry out such a technical evaluation, it is possible to carry out a verification of these novel security elements.
Um den Verifikationsprozess nachrichtentechnisch zu betrachten, wird die Verifikation des Sicherheitsmerkmals mit der Anti-Stokes-Lumineszenz zunächst gedanklich in unter schiedliche Abschnitte unterteilt. Zum einen erfolgt bei der Verifikation eine Anregung mit elektromagnetischer Strahlung in einem Anregungswellenlängenbereich, der im infraroten (IR), sichtbaren oder ultravioletten (UV) Wellenlängenbereich liegen kann. Diese elektro magnetische Strahlung bewirkt dann eine physikalische Reaktion des zu verifizierenden Sicherheitsmerkmals in Form einer Lumineszenzantwort, d.h. einer Emission von Anti- Stokes-Lumineszenz. Diese wird mit einer Messeinrichtung erfasst, welche ein Aus gangssignal bereitstellt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Lumineszenzantwort des Sicherheitsmerkmals einschließlich der Messapparatur, die die Anti-Stokes-Lumineszenz erfasst und in ein Ausgangssignal wandelt, als eine Signalübertragungsstrecke aufzufas sen und durch eine charakteristische Funktion zu modellieren. Diese charakteristische Funktion, deren Gestalt im Wesentlichen von dem Anti-Stokes-Lumineszenzstoff abhän gig ist, stellt quasi eine Systemantwort auf eine optische Norm-Anregung mit elektromag netischer Strahlung aus dem Anregungswellenlängenbereich des auf oder in einen Mus terbereich eingebrachten Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes dar. In die charakteristische Funktion werden hierbei sämtliche Einflüsse sowohl des Sicherheitsmerkmals als auch der Messapparatur und Signalwandlung bis zum erzeugten Ausgangssignal zusammen- gefasst. Die charakteristische Funktion ist somit vorzugsweise eine Systemantwort, auch Standardsystemantwort genannt, auf eine standardisierte Anregung. Beispielsweise be schreibt die charakteristische Funktion die Sprungantwort bei der Verifikation eines Anti- Stokes-Lumineszenzstoffes in einem echten Sicherheitsmerkmal, die bei einer sprunghaft einsetzenden und ansonsten konstanten Anregung mit vorgegebener Anregungsstrahlung im für die weitere Auswertung verwendeten Messsignal der Lumineszenzlichtintensität der zur Verifikation verwendeten Verifikationsvorrichtung auftritt. Im praktischen Fall kann anstelle einer Sprungantwort auch eine Impulsantwort genutzt werden. Diese stellt die Antwort des Messsignals auf eine Anregung mit einer Anregungsstrahlung dar, deren In tensität durch eine einen Impuls beschreibende Funktion angebbar ist, z. B. eine Recht eckfunktion oder eine Dreiecksfunktion. In order to consider the verification process in terms of communication technology, the verification of the security feature with the anti-Stokes luminescence is initially divided into different sections. On the one hand, during the verification there is an excitation with electromagnetic radiation in an excitation wavelength range which can be in the infrared (IR), visible or ultraviolet (UV) wavelength range. This electro-magnetic radiation then causes a physical reaction of the security feature to be verified in the form of a luminescence response, ie an emission of anti-Stokes luminescence. This is recorded with a measuring device, which provides an output signal. It has proven advantageous to understand the luminescence response of the security feature, including the measuring apparatus, which detects the anti-Stokes luminescence and converts it into an output signal, as a signal transmission path and to model it using a characteristic function. This characteristic function, the shape of which is essentially dependent on the anti-Stokes luminescent substance, represents a system response to an optical standard excitation with electromagnetic radiation from the excitation wavelength range of the anti-Stokes luminescent substance placed on or in a pattern area In the characteristic function, all influences of the security feature as well as the measuring equipment and signal conversion up to the generated output signal are combined. collected. The characteristic function is thus preferably a system response, also called a standard system response, to a standardized stimulus. For example, the characteristic function describes the step response in the verification of an anti-Stokes luminescent substance in a real security feature, which occurs in the case of a sudden and otherwise constant excitation with predetermined excitation radiation in the measurement signal of the luminescence light intensity of the verification device used for the verification. In the practical case, an impulse response can also be used instead of a step response. This represents the response of the measurement signal to an excitation with an excitation radiation, the intensity of which can be specified by a function describing a pulse, e.g. B. a right corner function or a triangle function.
Eine solche charakteristische Funktion kann aus Messungen und/oder numerischen Si mulationen bestimmt werden. Such a characteristic function can be determined from measurements and / or numerical simulations.
Es hat sich gezeigt, dass es anhand des von der Messapparatur erfassten Ausgangssig nals und der charakteristischen Funktion möglich ist festzustellen, ob das Ausgangssignal die für die verwendete Anregung erwartete Antwort des Sicherheitsmerkmals darstellt und somit verifiziert werden, ob an dem Ort, an dem die Anregung vorgenommen wird, der mit der charakteristischen Funktion korrespondierende Leuchtstoff in dem Sicherheitsmerk mal enthalten ist oder nicht. It has been shown that based on the output signal detected by the measuring apparatus and the characteristic function it is possible to determine whether the output signal represents the response of the security feature expected for the excitation used and thus to verify whether it is at the place where the excitation was made is made, the fluorescent substance corresponding to the characteristic function is contained in the security feature or not.
Mit dieser Methode ist es möglich, die Anregung variabel zu gestalten, und Messungen auch ohne einen vollständig eingeschwungenen und stabilen Zustand auszuführen. Es kann beispielsweise eine Information in Form von Symbolen übertragen werden. With this method it is possible to make the excitation variable and to carry out measurements without a completely steady and stable state. For example, information can be transmitted in the form of symbols.
Ein Symbol soll im Folgenden eine einzelne Zeicheneinheit zur Übertragung eines Infor mationsgehaltes bezeichnen. Ein Symbol weist eine bestimmte Symbolform auf. Insbe sondere soll ein Symbol hier im Sinne der Nachrichtentechnik verstanden werden, wobei eine Übertragungseinheit zum Übermitteln von Daten Symbole über einen Übertragungs kanal schickt und eine Empfangseinheit diese Symbole erkennt und die übertragenen Daten rekonstruiert. In the following, a symbol is intended to denote a single character unit for transmitting information content. A symbol has a specific symbol shape. In particular, a symbol is to be understood here in the sense of communications technology, a transmission unit for transmitting data sending symbols over a transmission channel and a receiving unit recognizing these symbols and reconstructing the transmitted data.
Bei Kenntnis der charakteristischen Funktion ist es nun möglich, die Anregung beispiels weise über ein Eingangssignal zu steuern, in welchem Informationen in Form von Symbo- len gespeichert bzw. kodiert sind. Ein Symbol wird über eine Funktion der Einhüllenden der Intensität der elektromagnetischen Anregungsstrahlung im Zeitbereich definiert, d.h. über eine Funktion, welche die Intensität der elektromagnetischen Anregungsstrahlung in Abhängigkeit von der Zeit angibt. Beim Verifizieren kann nun geprüft werden, ob in dem Ausgangssignal bzw. dem nach der Auswertung erhaltenen Signal Symbole erkannt wer den können. Nicht in jedem Fall wird es notwendig sein, die Symbolfolge selbst zu ermit teln. Bereits eine Kenntnis der Symbolform ist ausreichend, um ermitteln zu können, ob eine Symbolfolge in dem ausgewerteten Ausgangssignal enthalten ist. Dieses allein reicht aus, um ein verbessertes Signal-zu-Rauschverhältnis gegenüber den klassischen Mess methoden im Stand der Technik zu erreichen und so die Selektivität bei der Verifikation als auch eine Verifikationsgeschwindigkeit und ein Ortsauflösungsvermögen der Verifika tion deutlich zu steigern. If the characteristic function is known, it is now possible, for example, to control the excitation via an input signal in which information in the form of symbols len are stored or coded. A symbol is defined via a function of the envelope of the intensity of the electromagnetic excitation radiation in the time domain, ie via a function which indicates the intensity of the electromagnetic excitation radiation as a function of time. During verification it can now be checked whether symbols can be recognized in the output signal or the signal received after the evaluation. It will not be necessary in every case to determine the sequence of symbols yourself. Even knowledge of the symbol shape is sufficient to be able to determine whether a symbol sequence is contained in the evaluated output signal. This alone is sufficient to achieve an improved signal-to-noise ratio compared to the classic measurement methods in the prior art and thus to significantly increase the selectivity in the verification as well as a verification speed and a spatial resolution capability of the verification.
Definitionen Definitions
Als Lumineszenz wird die physikalische Eigenschaft eines Stoffs bezeichnet, nach einer Anregung eine Emission von elektromagnetischer Strahlung zu zeigen. Die bei der Lumi neszenz erzeugte elektromagnetische Strahlung wird auch als Lumineszenzstrahlung oder Lumineszenzlicht bezeichnet. Die Wellenlängen der Lumineszenzstrahlung können im infraroten Wellenlängenbereich, im sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder im UV Wellenlängenbereich liegen. Luminescence is the physical property of a substance to show an emission of electromagnetic radiation after being stimulated. The electromagnetic radiation generated during luminescence is also referred to as luminescence radiation or luminescence light. The wavelengths of the luminescence radiation can be in the infrared wavelength range, in the visible wavelength range and / or in the UV wavelength range.
Erfolgt die Anregung der Lumineszenz mittels Licht im infraroten Wellenlängenbereich, sichtbaren Wellenlängenbereich oder im UV Wellenlängenbereich, so wird die Lumines zenz auch als Photolumineszenz bezeichnet. In der Regel ist die Wellenlänge des Lumi neszenzlichts größer als die Wellenlänge des Anregungslichts, welches zur Anregung des Lumineszenzstoffes verwendet wird. If the excitation of the luminescence takes place by means of light in the infrared wavelength range, visible wavelength range or in the UV wavelength range, the luminescence is also referred to as photoluminescence. As a rule, the wavelength of the luminescent light is greater than the wavelength of the excitation light which is used to excite the luminescent substance.
Es sind jedoch auch physikalische Prozesse in einem Lumineszenzstoff möglich, die dazu führen, dass das Lumineszenzlicht eine kürzere Wellenlänge als das zur Anregung ver wendete Anregungslicht aufweist. Eine solche Lumineszenz wird als Anti-Stokes- Lumineszenz oder auch als Up-Conversion-Lumineszenz oder kurz Upconversion be zeichnet, da die Energie eines emittierten Anti-Stokes-Lumineszenz-Photons höher als die Energie der Photonen des Anregungslichts ist. Als Muster wird eine Anordnung von Musterbereichen, die auch als Musterelemente be zeichnet werden, relativ zueinander in Raum bezeichnet. Die Musterbereiche können hierbei gleichartige Eigenschaften aufweisen oder verschieden voneinander sein. Muster bereiche können beispielsweise Bereiche sein, die eine bestimmte Eigenschaft aufwei sen. Formen und Anordnung von Bereichen, die beispielsweise bei einer Anregung mit einer Anregungswellenlänge eine bestimmte Anti-Stokes-Lumineszenz zeigen, auf einer Fläche eines Sicherheitsmerkmals definieren beispielsweise ein Muster. Ein Muster, wel ches sich bei der Untersuchung der Anti-Stokes-Lumineszenz zeigt, besteht aus Muster bereichen oder Musterelementen, welche flächige Bereiche sind, die sich anhand der An ti-Stokes-Lumineszenz im nicht manipulierten Zustand, im manipulierten Zustand oder in beiden Zustanden unterscheiden lassen. Ein Musterbereich umfasst ein zusammenhän gendes Gebiet, wobei an jedem Ort des Gebiets dieselbe Anti-Stokes-Lumineszenz be obachtbar ist. Eine Fläche, die an allen Orten dieselben beobachtbaren/messbaren Ei genschaften im Hinblick auf die Anti-Stokes-Lumineszenz sowohl im nicht manipulierten als auch im manipulierten Zustand aufweist, weist kein Muster im Sinne des hier Be schriebenen auf. Ein Muster muss somit mindestens zwei Musterbereiche oder Mus terelemente aufweisen, die sich in einer messbaren Eigenschaft, für die hier beschriebene Anti-Stokes- Lumineszenz in einem der beiden oder beiden Zuständen, d.h. im nicht ma nipulierten Zustand, im manipulierten Zustand oder in beiden Zustanden, unterscheiden müssen. However, physical processes in a luminescent substance are also possible which lead to the luminescent light having a shorter wavelength than the excitation light used for excitation. Such luminescence is referred to as anti-Stokes luminescence or also as up-conversion luminescence or upconversion for short, since the energy of an emitted anti-Stokes luminescence photon is higher than the energy of the photons of the excitation light. A pattern is an arrangement of pattern areas, which are also referred to as pattern elements, relative to one another in space. The pattern areas can have the same properties or be different from one another. Pattern areas can, for example, be areas that have a certain property. Shapes and arrangement of areas, which show a certain anti-Stokes luminescence, for example when excited with an excitation wavelength, on a surface of a security feature define, for example, a pattern. A pattern that shows up in the investigation of the anti-Stokes luminescence consists of pattern areas or pattern elements, which are flat areas that are based on the anti-Stokes luminescence in the non-manipulated state, in the manipulated state, or both Differentiate between states. A pattern area comprises a contiguous area, the same anti-Stokes luminescence being observable at every location in the area. A surface that has the same observable / measurable properties with regard to the anti-Stokes luminescence in all locations in both the unmanipulated and the manipulated state has no pattern in the sense of what is described here. A pattern must therefore have at least two pattern areas or pattern elements that have a measurable property for the anti-Stokes luminescence described here in one of the two or both states, ie in the unmanipulated state, in the manipulated state or in both states , must distinguish.
Echte Sicherheitsmerkmale weisen in jedem Fall mindesten zwei verschiedene Musterbe reiche auf, die jeweils im nicht manipulierten Zustand eine Anti-Stokes-Lumineszenz zei gen, deren Anti-Stokes-Lumineszenz jedoch in zumindest einem der beiden Zustände verschieden ist. Muster können mehr Musterbereiche als die mindestens zwei Musterbe reiche aufweisen. Deren Anti-Stokes-Lumineszenz kann mit der von einem der mindes tens zwei Musterbereiche übereinstimmen oder auch verschieden von deren Anti-Stokes- Lumineszenz sein. Ebenfalls können bei einigen Ausführungsformen auch Bereiche exis tieren, die keine Anti-Stokes-Lumineszenz aufweisen. Genuine security features always have at least two different pattern areas, each of which shows an anti-Stokes luminescence in the non-manipulated state, but whose anti-Stokes luminescence is different in at least one of the two states. Patterns can have more pattern areas than the at least two pattern areas. Their anti-Stokes luminescence can match that of one of the at least two pattern areas or also be different from their anti-Stokes luminescence. Likewise, in some embodiments, areas may also exist that do not have anti-Stokes luminescence.
Anti-Stokes-Lumineszenzstoffe sind im Sinne der hier Beschriebenen Erfindung verschie den, wenn die über einen vorgegebenen Anti-Stokes-Lumineszenz-Wellenlängenbereich integrierte Lumineszenzintensitäten der Anti-Stokes-Lumineszenzstoffe bei derselben Anregung unterschiedliche Zeitverhalten aufweisen. Die Anti-Stokes-Lumineszenz eines Musterbereichs unterscheidet sich von der Anti- Stokes-Lumineszenz eines anderen Musterbereichs, wenn die Lumineszenz ein abwei chendes Zeitverhalten zeigt oder deren Lumineszenzintensitäten bei derselben Anregung verschieden sind, d. h. sich um einen festlegbaren Wert, beispielsweise um mehr als 20%, mehr als 50%, mehr als 200% oder mehr als 500% (jeweils bezogen auf die Intensi tät des Bereichs mit der geringeren Lumineszenzintensität), unterscheiden. Anti-Stokes luminescent substances are different in the sense of the invention described here if the luminescence intensities of the anti-Stokes luminescent substances integrated over a given anti-Stokes luminescence wavelength range have different time behavior with the same excitation. The anti-Stokes luminescence of a pattern area differs from the anti-Stokes luminescence of another pattern area if the luminescence shows a deviating time behavior or if the luminescence intensities are different for the same excitation, i.e. by a definable value, for example by more than 20 %, more than 50%, more than 200% or more than 500% (each based on the Intensi ity of the area with the lower luminescence intensity).
Dass ein Anti-Stokes-Lumineszenzstoff bei einer Manipulation entfernbar ist, bedeutet, dass dieser bei einer Handlung, beispielsweise dem Ablösen des Sicherheitselements von einem Gegenstand, z.B. eine Postwertzeichens von einem Brief, von dem Substrat oder einer anderen körperlichen Einheit, die das Sicherheitselement ausbildet, entfernt wird, ohne dass das Substrat oder die andere körperliche Einheit weder entfernt wird noch in seinen/ihren Abmessungen (bis eventuell auf eine Schichtdickenänderung der Schicht, in der der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff aufgebacht ist) verkleinert wird. In der Regel wird die Manipulation durch in Augenscheinnahme eines menschlichen Betrachters oder eine Bilderkennungsauswertung einer im sichtbaren Wellenlängenbereich erfassten bildlichen Abbildung nicht erfassbar sein. Entfernbar ist ein Anti-Stokes-Lumineszenzstoff beispiels weise, weil die Zubereitung, mit der der Anti-Stokes Lumineszenzstoff auf des Sicherheit selement aufgebracht oder in dieses integriert ist, oder die daraus entstandene Schicht, in einem Fluid, das zum Ablösen des Sicherheitselements genutzt wird, lösbar ist oder eine geringe Abriebfestigkeit aufweist oder eine geringe Stabilität gegenüber Wärmeeinwirkung zeigt und beispielsweise bei Wärmeeinwirkung eine Neigung zum Übergang in die gas förmige oder flüssige Phase zeigt, d.h. zum Verdampfen oder Sublimieren neigt, wobei der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff mit der Zubereitung oder der daraus entstanden Schicht entfernt wird oder aus dieser entweicht. Nicht entfernbar ist ein Anti-Stokes- Lumineszenzstoff beispielsweise, wenn die Zubereitung, mit der der Anti-Stokes- Lumineszenzstoff auf des Sicherheitselement aufgebracht oder in dieses integriert ist, oder die daraus entstandene Schicht eine hohe Stabilität gegenüber den Umwelteinwir kungen bei der Manipulation aufweist, z.B. abriebfest, nichtlösbar und hitzebeständig, jeweils zumindest in dem Umfang ist, der bei einer Manipulation auftritt, die ansonsten das Sicherheitselement nicht oder nicht bemerkbar beeinträchtigt. Wesentlich für die Er findung ist hierbei, dass in einem Musterbereich die der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff in der Weise eingebracht ist, dass dieser aufgrund der bei der Manipulation auftretenden Umwelteinflüssen entfernt wird und in einem anderen Musterbereich aufgrund derselben Umwelteinflüsse nicht entfernt wird. Eine charakteristische Funktion eines Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes gibt den Funktio neilen Zusammenhang zwischen einer vorgegebenen standardisierten Anregung des An ti-Stokes-Lumineszenzstoffes in einem echten Sicherheitsmerkmal und einem bei der Verifikation in einer Verifikationsvorrichtung erzeugten Messsignals an. Wird eine Anti- Stokes-Lumineszenz in einem Bereich eines Sicherheitselements nicht nur durch einen Anti-Stokes-Lumineszenzstoff bestimmt, sondern durch eine Kombination von Anti- Stokes-Lumineszenzstoffen, so kann dieser Kombination von Lumineszenzstoffen ent sprechend ebenfalls eine charakteristische Funktion zugeordnet werden, die den funktio neilen Zusammenhang zwischen der vorgegebenen standardisierten Anregung der Kom bination der Anti-Stokes-Lumineszenzstoffe in einem echten Sicherheitsmerkmal und ei nem Messsignal bei der Verifikation in der Verifikationsvorrichtung angibt. The fact that an anti-Stokes luminescent substance can be removed during manipulation means that it can be removed from the substrate or another physical unit that forms the security element during an action, for example detaching the security element from an object, e.g. a postage stamp from a letter , is removed without the substrate or the other physical unit being neither removed nor reduced in its dimensions (except for a change in layer thickness of the layer in which the anti-Stokes luminescent substance is applied). As a rule, the manipulation will not be detectable by visual inspection by a human observer or by an image recognition evaluation of a pictorial image recorded in the visible wavelength range. An anti-Stokes luminescent substance can be removed, for example, because the preparation with which the anti-Stokes luminescent substance is applied to or integrated into the security element, or the resulting layer, in a fluid that is used to detach the security element , is detachable or has a low abrasion resistance or shows a low stability to the action of heat and, for example, when exposed to heat, shows a tendency to transition into the gaseous or liquid phase, ie tends to evaporate or sublimate, the anti-Stokes luminescent substance with the preparation or the resulting layer is removed or escapes from it. An anti-Stokes luminescent substance cannot be removed, for example, if the preparation with which the anti-Stokes luminescent substance is applied to or integrated into the security element, or the resulting layer has a high level of stability with respect to the environmental influences during manipulation, For example, abrasion-resistant, non-detachable and heat-resistant, in each case at least to the extent that occurs in the event of a manipulation which otherwise does not impair the security element or does not noticeably impair it. It is essential for the invention that the anti-Stokes luminescent substance is introduced into a sample area in such a way that it is removed due to the environmental influences occurring during the manipulation and is not removed in another sample area due to the same environmental influences. A characteristic function of an anti-Stokes luminescent substance indicates the functional relationship between a predetermined standardized excitation of the anti-Stokes luminescent substance in a real security feature and a measurement signal generated during verification in a verification device. If an anti-Stokes luminescence in an area of a security element is determined not only by an anti-Stokes luminescent substance, but also by a combination of anti-Stokes luminescent substances, this combination of luminescent substances can also be assigned a characteristic function accordingly indicates the functional relationship between the specified standardized excitation of the combination of the anti-Stokes luminescent substances in a real security feature and a measurement signal during the verification in the verification device.
Bevorzugte Ausführungsformen Preferred Embodiments
Insbesondere wird ein Verfahren zum Verifizieren von Sicherheitselementen geschaffen, das ein aus Musterbereichen gebildetes Muster als Sicherheitsmerkmal umfasst, wobei die Musterbereiche zumindest In particular, a method for verifying security elements is created which comprises a pattern formed from pattern areas as a security feature, the pattern areas at least
einen oder mehrere erste Musterbereiche und one or more first pattern areas and
einen oder mehrere zweite Musterbereiche umfassen, comprise one or more second pattern areas,
wobei sowohl in dem einen oder den mehreren ersten Musterbereichen als auch in dem einen oder den mehreren zweiten Musterbereich in einem nicht manipulierten Zustand des Sicherheitselements jeweils ein Anti-Stokes-Lumineszenzstoff vorhanden ist, wobei der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff bei einer Anregung mit einem Lichtsignal, des sen Wellenlänge oder Wellenlängen in einem Anregungswellenlängenbereich liegen, eine Anti-Stokes-Lumineszenz in einem Anti-Stokes-Wellenlängenbereich zeigt, an anti-Stokes luminescent substance being present both in the one or more first pattern areas and in the one or more second pattern areas in a non-manipulated state of the security element, the anti-Stokes luminescent substance when excited with a light signal whose wavelength or wavelengths lie in an excitation wavelength range shows anti-Stokes luminescence in an anti-Stokes wavelength range,
wobei sich der oder die mehreren zweiten Musterbereiche jeweils von dem einen oder den mehreren ersten Musterbereichen dadurch unterscheiden, das ein relativer Anteil des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes, der bei der Manipulation aus dem entsprechenden Mus terbereich entfernbar ist, für den zweiten Musterbereich oder die zweiten mehreren Mus terbereiche größer als für den jeweiligen ersten Musterbereich oder die jeweiligen mehre re ersten Musterbereiche ist, wherein the one or more second pattern areas differ from the one or more first pattern areas in that a relative proportion of the anti-Stokes luminescent substance, which can be removed from the corresponding pattern area during manipulation, is used for the second pattern area or the second several pattern areas is larger than for the respective first pattern area or the respective several first pattern areas,
umfassend die Schritte: comprehensive the steps:
Erzeugen eines gemäß eines Eingangssignals zeitlich intensitätsmodulierten Lichtsignals, dessen Wellenlänge oder Wellenlängen im Anregungswellenlängenbereich liegen und Einstrahlen des Lichtsignals in einen begrenzten Ausleuchtbereich; Generating a light signal which is intensity-modulated over time according to an input signal, the wavelength or wavelengths of which are in the excitation wavelength range and Irradiating the light signal into a limited illumination area;
Bereitstellen eines der Sicherheitselemente; Providing one of the security elements;
Bewegen des einen der Sicherheitselemente relativ zu dem Ausleuchtbereich, so dass der Ausleuchtbereich im zeitlichen Verlauf unterschiedliche der mindestens zwei Muster bereiche des grafischen Musters des Sicherheitselements überstreicht; Moving the one of the security elements relative to the illuminated area so that the illuminated area sweeps over different of the at least two pattern areas of the graphic pattern of the security element over time;
iteratives Erfassen von Lumineszenzlicht in dem Anti-Stokes-Wellenlängenbereich und Wandeln in ein Ausgangssignal, welches eine Intensität des erfassten Lumineszenzlichts repräsentiert, iterative detection of luminescent light in the anti-Stokes wavelength range and conversion into an output signal which represents an intensity of the detected luminescent light,
Transformieren des Ausgangssignals mittels mindestens einer bereitgestellten charakte ristischen Funktion durch eine Auswerteeinrichtung in ein transformiertes Ausgangssignal, Auswerten des transformierten Ausgangssignals unter Berücksichtigung zumindest einer Eingangssignalinformation des Eingangssignals zum Transforming the output signal by means of at least one provided characteristic function by an evaluation device into a transformed output signal, evaluating the transformed output signal taking into account at least one input signal information item of the input signal for the
Ableiten von Erkennungsentscheidungen für den Anti-Stokes-Lumineszenzstoff durch die Auswerteeinrichtung, Deriving recognition decisions for the anti-Stokes luminescent substance by the evaluation device,
Ableiten einer Verifikationsentscheidung basierend auf den Erkennungsentscheidungen und Deriving a verification decision based on the detection decisions and
Ausgeben der Verifikationsentscheidung durch die Auswerteeinrichtung. Output of the verification decision by the evaluation device.
Ein Vorteil gegenüber den Ausführungsformen im Stand der Technik bestehen darin, dass eine sehr viel schnellere Entscheidung über die Existenz oder Nichtexistenz eines Anti- Stokes-Lumineszenzstoffes in dem aktuell beleuchteten Bereich oder kurz zuvor beleuch teten Bereich getroffen werden kann. One advantage over the embodiments in the prior art is that a much more rapid decision can be made about the existence or non-existence of an anti-Stokes luminescent substance in the currently illuminated area or the area that was illuminated shortly before.
Eine Vorrichtung zum Verifizieren von Sicherheitselementen mit einem aus Musterberei chen gebildeten Muster als Sicherheitsmerkmal, wobei die Musterbereiche einen Anti- Stokes-Lumineszenzstoff umfassen, umfasst: A device for verifying security elements with a pattern formed from pattern areas as a security feature, wherein the pattern areas comprise an anti-Stokes luminescent substance, comprises:
eine Steuereinrichtung zum Erzeugen eines Eingangssignals, a control device for generating an input signal,
eine Anregungsquelle zum Erzeugen eines gemäß des Eingangssignals zeitlich intensi tätsmodulierten Lichtsignals, dessen Wellenlänge oder Wellenlängen im Anregungswel lenlängenbereich liegen, und zum Einstrahlen des Lichtsignals in einen begrenzten Aus leuchtbereich, an excitation source for generating a light signal intensity-modulated in terms of time according to the input signal, the wavelength or wavelengths of which are in the excitation wavelength range, and for irradiating the light signal into a limited lighting area,
eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Abtasteinrichtung zum relativen Bewegen des einen der Sicherheitselemente und des Ausleuchtbereichs, so dass der Ausleuchtbereich im zeitlichen Verlauf unterschiedliche der mindestens zwei Musterbereiche des grafischen Musters des Sicherheitselements überstreicht; eine Erfassungseinrichtung zum iteratives Erfassen von Lumineszenzlicht in dem Anti- Stokes-Wellenlängenbereich und Wandeln in ein Ausgangssignal, welches eine Intensität des erfassten Lumineszenzlichts repräsentiert, a scanning device coupled to the control device for relative movement of the one of the security elements and the illuminated area, so that the illuminated area sweeps over different of the at least two pattern areas of the graphic pattern of the security element over time; a detection device for iteratively detecting luminescent light in the anti-Stokes wavelength range and converting it into an output signal which represents an intensity of the detected luminescent light,
und eine Auswerteeinrichtung, welche ein Transformationsmodul zum Transformieren des Ausgangssignals mittels mindestens einer bereitgestellten charakteristischen Funktion in ein transformiertes Ausgangssignal umfasst und ausgebildet ist, beim Auswerten des transformierten Ausgangssignals unter Berücksichtigung zumindest einer Eingangssig nalinformation des Eingangssignals Erkennungsentscheidungen für den Anti-Stokes- Lumineszenzstoff abzuleiten und zum Ableiten einer Verifikationsentscheidung basierend auf den Erkennungsentscheidungen und and an evaluation device which comprises a transformation module for transforming the output signal by means of at least one provided characteristic function into a transformed output signal and is designed to derive recognition decisions for the anti-Stokes luminescent substance when evaluating the transformed output signal taking into account at least one input signal information of the input signal and for Deriving a verification decision based on the detection decisions and
eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben der Verifikationsentscheidung der Auswerteein richtung. an output device for outputting the verification decision of the evaluation device.
Ferner wird ein Sicherheitselement mit einem aus Musterbereichen gebildeten Muster als Sicherheitsmerkmal geschaffen, Furthermore, a security element is created with a pattern formed from pattern areas as a security feature,
wobei die Musterbereiche zumindest the pattern areas at least
einen ersten Musterbereich und einen zweiten Musterbereich umfassen comprise a first pattern area and a second pattern area
wobei der erste Musterbereich und der zweite Musterbereich in einem nicht manipulierten Zustand des Sicherheitselements einen Anti-Stokes-Lumineszenzstoff aufweisen, der bei einer Anregung mit einem Lichtsignal mit einer Wellenlänge oder Wellenlängen in einem Anregungswellenlängenbereich eine Lumineszenz in einem Anti-Stokes- Wellenlängenbereich zeigt, wherein the first pattern area and the second pattern area in a non-manipulated state of the security element have an anti-Stokes luminescent substance which, when excited by a light signal with a wavelength or wavelengths in an excitation wavelength range, exhibits luminescence in an anti-Stokes wavelength range,
wobei sich der erste und der zweite Musterbereich dadurch unterscheiden, dass ein Anteil des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes, der bei einer Manipulation von dem Sicherheitsele ment entfernbar ist, im zweiten Musterbereich größer als im ersten Musterbereich ist. Hierbei ist der Anteil des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes jeweils auf die Gesamtmenge in dem jeweiligen Musterbereich eines nicht manipulierten Sicherheitselements bezogen. wherein the first and the second pattern area differ in that a proportion of the anti-Stokes luminescent substance which can be removed from the security element in the event of manipulation is greater in the second pattern area than in the first pattern area. The proportion of the anti-Stokes luminescent substance is related to the total amount in the respective pattern area of a security element that has not been manipulated.
Eine Ausführungsform des Sicherheitselements sieht vor, dass die Flächenkonzentratio nen des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes in dem ersten Musterbereich und in dem zwei ten Musterbereich im nicht manipulierten Zustand gleich sind. Hierdurch kann beim Verifi zieren festgestellt werden, dass das aus dem ersten Musterbereich und dem zweiten Musterbereich oder einem oder mehreren ersten Musterbereichen und einem oder mehre ren zweiten Musterbereichen gebildeten Gesamtmuster an allen Positionen im nicht ma nipulierten Zustand des Sicherheitselements die erwartete Anti-Stokes-Lumineszenz zeigt, d. h. die Existenz des erwarteten Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes nachgewiesen wird. In diesem Fall ist das Muster im nicht manipulierten Zustand eine Fläche, die einheit lich eine homogene Anti-Stokes-Lumineszenz aufweist. One embodiment of the security element provides that the surface concentrations of the anti-Stokes luminescent substance in the first pattern area and in the second pattern area are the same in the non-manipulated state. In this way, it can be established during verification that the overall pattern formed from the first pattern area and the second pattern area or one or more first pattern areas and one or more second pattern areas has the expected anti-Stokes luminescence at all positions in the unmanipulated state of the security element shows, ie the existence of the expected anti-Stokes luminescent substance is detected. In this case, the pattern in the non-manipulated state is a surface which uniformly has a homogeneous anti-Stokes luminescence.
Wird ein Sicherheitselement manipuliert, beispielsweise ein Postwertzeichen abgelöst, in dessen zweiten Musterbereich der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff mittels einer wasserlös lichen oder dampflöslichen Zubereitung aufgebracht ist, so wird der Anti-Stokes- Lumineszenzstoff beim Ablösen in dem oder den zweiten Musterbereichen zumindest teilweise oder ganz entfernt. If a security element is manipulated, for example a postage stamp is removed, in the second pattern area of which the anti-Stokes luminescent substance is applied by means of a water-soluble or vapor-soluble preparation, the anti-Stokes luminescent substance is at least partially or completely removed in the second pattern area (s) away.
Ist im manipulierten Zustand dann in dem einen oder den mehreren zweiten Musterberei chen der Anti- Stokes-Lumineszenzstoff beispielswies ganz entfernt, so wird in diesem Bereich oder diesen Bereichen bei der Verifikation das Fehlen, d.h. die Nichtexistenz, des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes festgestellt. Hieran kann eine Manipulation erkannt wer den. If, in the manipulated state, the anti-Stokes luminescent substance is then completely removed in the one or more second sample areas, for example, the absence, i.e. the non-existence, of the anti-Stokes luminescent substance is determined in this area or these areas during the verification. Manipulation can be recognized by this.
Muster, bei deren Manipulation der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff im zweiten Musterbe reich vollständig entfernt wird, umfassen vorzugsweise eine Abfolge von Musterbereichen der Art: erster Musterbereich - zweiter Musterbereich - erster Musterbereich. Manipulatio nen an solchen Sicherheitselementen können unabhängig von der Orientierung, das heißt in zwei entgegengesetzten Richtungen bei der Verifikation abgetastet werden, ohne dass dieses die Erkennungssicherheit beeinträchtigt. Manipulationen können somit sehr zuver lässig erkannt werden. Patterns which, when manipulated, the anti-Stokes luminescent substance in the second pattern area is completely removed, preferably comprise a sequence of pattern areas of the type: first pattern area - second pattern area - first pattern area. Manipulations on such security elements can be scanned during the verification independently of the orientation, that is to say in two opposite directions, without this impairing the detection reliability. Manipulations can thus be detected very reliably.
Bei Sicherheitselemente, deren Muster nur aus der Abfolge erster Musterbereich - zweiter Musterbereich oder der Abfolge zweiter Musterbereich - erster Musterbereich - zweiter Musterbereich bestehen, können Manipulationen ebenfalls erkannt werden, wenn die Ausdehnung des Bereichs, in dem die korrekte Anti-Stokes-Lumineszenz erfasst wird, mit ausgewertet wird und mit Vorgaben für ein echtes Sicherheitselement verglichen werden. In the case of security elements whose pattern only consists of the sequence of the first pattern area - second pattern area or the sequence of the second pattern area - first pattern area - second pattern area, manipulations can also be detected if the extent of the area in which the correct anti-Stokes luminescence is detected , is evaluated with and compared with specifications for a real security element.
Eine Ausführungsform sieht daher vor, dass das Auswerten ein Erstellen eines Nachwe ismusters anhand der in zeitlicher Folge abgeleiteten Erkennungsentscheidungen unter Berücksichtigung der Bewegung des Ausleuchtbereichs relativ zu dem Sicherheitsele ment und das Ableiten der Verifikationsentscheidung basierend auf einem Vergleich des Nachweismusters mit einem vorgegebenen Echtheits- oder Fälschungsmuster erfolgen. Weiter gesteigert wird die Verifikationszuverlässigkeit ebenso wie ein„Verstecken“ des Merkmals bei Ausführungsformen, bei denen das Verfahren der Verifikation vorsieht, dass das Ableiten der Erkennungsentscheidungen ein Feststellen der Existenz und ein Be stimmen und Ermitteln einer dem korrekten (d.h. erwarteten) Anti-Stokes- Lumineszenzstoff zuordenbaren Lumineszenzintensität umfasst, die ein Maß für die Men ge des erwarteten, d.h. des korrekten, Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes in dem Ausleucht bereich ist. One embodiment therefore provides that the evaluation involves creating a detection pattern based on the recognition decisions derived in chronological order, taking into account the movement of the illuminated area relative to the security element, and deriving the verification decision based on a comparison of the detection pattern with a specified authenticity or forgery pattern respectively. The verification reliability is further increased, as is “hiding” of the feature in embodiments in which the method of verification provides that the deriving of the recognition decisions involves establishing the existence and determining and ascertaining a correct (ie expected) anti-Stokes protection. Luminescent substance assignable luminescence intensity includes, which is a measure of the amount of the expected, ie the correct, anti-Stokes luminescent substance in the illuminated area.
Bei der Auswertung wird in der Regel eine Normierung des erfassten Ausgangssignals vorgenommen. Ändert sich die Konzentration des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes von einem Musterbereich zum nächsten, d.h. beispielsweise von einem ersten Musterbereich zu einem zweiten Musterbereich oder umgekehrt, so fällt dieses bei der Auswertung dadurch auf, dass die Normierung eine Anpassung erforderlich macht oder zumindest von Vorteil wäre. Dieses ist vergleichbar mit dem Ändern des Messbereichs an einem Mess gerät, wenn sich eine Größe des gemessenen Signals deutlich ändert, um jeweils eine optimale Messwerterfassung zu gewährleisten. During the evaluation, the recorded output signal is usually normalized. If the concentration of the anti-Stokes luminescent substance changes from one sample area to the next, ie for example from a first sample area to a second sample area or vice versa, this is noticeable in the evaluation because the normalization requires an adjustment or at least would be advantageous . This is comparable to changing the measuring range on a measuring device when a size of the measured signal changes significantly in order to ensure optimal measurement value acquisition.
Mit einer solchen Ausführungsform können auch Muster sehr zuverlässig verifiziert wer den, bei denen alle Musterbereiche sowohl im Manipulieren als auch im nicht manipulier ten Zustand den Anti-Stokes-Lumineszenzstoff aufweisen oder bei denen bei der Manipu lation nicht der gesamte entfernbare Anteil des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes entfernt wird. Zumindest in einem Zustand unterscheiden sich jedoch die Konzentrationen des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes in den verschiedenen Musterbereichen. Ohne eine ge naue Analyse ist dieses jedoch häufig nicht zu erkennen, da die Anti-Stokes-Lumineszenz in jedem Zustand vollflächig in den ersten und zweiten Musterbereichen des Musters bei Anregung beobachtbar/messbar ist. Somit ist das Sicherheitsmerkmal hier versteckt aus gebildet. With such an embodiment, patterns can also be very reliably verified in which all pattern areas have the anti-Stokes luminescent substance both in the manipulation and in the non-manipulated state or in which the manipulation does not have the entire removable portion of the anti-Stokes -Luminescent substance is removed. However, in at least one state, the concentrations of the anti-Stokes luminescent substance differ in the various pattern areas. Without a precise analysis, however, this is often not recognizable, since the anti-Stokes luminescence can be observed / measured over the entire surface in every state in the first and second pattern areas of the pattern when excited. Thus the security feature is hidden from here.
Eine Ausführungsform des Sicherheitselements sieht daher vor, dass der Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes des zweiten Musterbereichs bei der Manipulation nicht vollständig entfernbar ist. One embodiment of the security element therefore provides that the anti-Stokes luminescent substance of the second pattern area cannot be completely removed during manipulation.
Um die unterschiedlichen Bereiche des Sicherheitselements, die unterschiedliche Anti- Stokes-Lumineszenz zeigen, zuverlässig erkennen zu können, während der Ausleuchtbe- reich das Sicherheitselement das Sicherheitselement überstreicht, hat es sich als vorteil haft herausgestellt, das Erzeugen des zeitlich intensitätsmodulierten Lichtsignals gemäß dem Eingangssignal in der Weise auszuführen, dass die Intensität des Lichtsignals ge mäß einem wiederkehrenden Lichtanregungsintensitätsmuster moduliert wird. Das Ein gangssignal gibt somit wiederkehrend dasselbe Lichtanregungsintensitätsmuster vor. Eine Information, die wiederkehrend in dem wiederkehrenden Lichtanregungsintensitätsmuster enthalten ist, kann genutzt werden, um zu erkennen, ob diese Information über die ausge löste Anti-Stokes-Lumineszenz bei der Verifikation in das Ausgangssignal übertragen worden ist. Ist dieses der Fall, ist der korrekte Anti-Stokes-Lumineszenzstoff in dem ent sprechenden Bereich vorhanden. In order to be able to reliably detect the different areas of the security element that show different anti-Stokes luminescence, during the illumination When the security element passes over the security element, it has proven to be advantageous to generate the time-intensity-modulated light signal according to the input signal in such a way that the intensity of the light signal is modulated according to a recurring light excitation intensity pattern. The input signal thus repeatedly specifies the same light excitation intensity pattern. Information that is recurrently contained in the recurring light excitation intensity pattern can be used to identify whether this information about the triggered anti-Stokes luminescence has been transferred into the output signal during the verification. If this is the case, the correct anti-Stokes luminescent substance is present in the corresponding area.
Ein Lichtanregungsintensitätsmuster gibt die Intensität des Anregungslichts im zeitlichen Verlauf der Lichtanregung wieder. Ein Lichtanregungsintensitätsmuster ist in dem hier beschriebenen Kontext einer Informationseinheit, welche auch als Symbol bezeichnet wird, zugeordnet. Das gemäß einem Lichtanregungsintensitätsmuster modulierte Licht signal, das zur Anregung verwendet wird, repräsentiert somit ein Symbol. Wird das Licht signal iterativ mit demselben Lichtanregungsintensitätsmuster moduliert, wird dieselbe Information mehrfach über das Sicherheitselement in die Auswerteeinrichtung übertragen. A light excitation intensity pattern reflects the intensity of the excitation light over the course of the light excitation. In the context described here, a light excitation intensity pattern is assigned to an information unit, which is also referred to as a symbol. The light signal, which is modulated according to a light excitation intensity pattern and which is used for excitation, thus represents a symbol. If the light signal is iteratively modulated with the same light excitation intensity pattern, the same information is transmitted multiple times via the security element to the evaluation device.
Um eine robuste Auswertung zu erhalten ist somit bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass das zur Anregung verwendete Lichtsignal zeitlich so moduliert wird, dass iterativ Symbole übermittelt werden. In order to obtain a robust evaluation, it is provided in one embodiment that the light signal used for the excitation is temporally modulated in such a way that symbols are transmitted iteratively.
Vereinfacht wird die Auswertung, wenn die iterativ übermittelten Symbole dieselbe Sym bolform aufweisen. The evaluation is simplified if the symbols transmitted iteratively have the same symbol shape.
Um eine Symbolinterferenz im Sinne der Nachrichtenübermittlung mittels der Modulation des Lichtsignals zu minimieren ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Symbole jeweils einen Anregungsanteil und einen Nichtanregungsanteil umfassen. In dem Nichtanre gungsanteil, der auch als Pausenanteil bezeichnet ist, weist das Lichtsignal keine Intensi tät oder eine Intensität auf, die nicht geeignet ist, um eine Anti-Stokes-Lumineszenz anzu regen. Durch ein vorsehen des Nicht-Anregungsanteils wird eine Intersymbol-Interferenz bei der Auswertung deutlich minimiert. Als Vorteilhaft haben sich Ausführungsformen erwiesen, bei denen der Anregungsanteil aus einem linearen Intensitätsanstieg und einem nachfolgenden linearen Intensitätsabfall besteht. Vorzugsweise steigt die Intensität von Null an und fällt die Intensität auf Null ab. In order to minimize symbol interference in the sense of message transmission by means of modulation of the light signal, it is preferably provided that the symbols each include an excitation component and a non-excitation component. In the non-excitation component, which is also referred to as the pause component, the light signal has no intensity or an intensity that is not suitable for stimulating anti-Stokes luminescence. By providing the non-excitation component, intersymbol interference is significantly minimized in the evaluation. Embodiments have proven to be advantageous in which the excitation component consists of a linear increase in intensity and a subsequent linear decrease in intensity. Preferably the intensity increases from zero and the intensity decreases to zero.
Der Anregungsanteil lässt sich somit vorzugsweise durch ein Dreiecksignal beschreiben. Die Lichtintensität nimmt zunächst linear bis zu einem Maximalwert zu und fällt danach linear wieder ab. Vorzugsweise sind die linearen Steigungen betragsmäßig beim Anstieg und beim Abfall gleich, weisen jedoch ein unterschiedliches Vorzeichen auf. Der Anre gungsanteil stellt somit zwei Seiten eines gleichschenkeligen Dreiecks dar. The excitation component can thus preferably be described by a triangular signal. The light intensity initially increases linearly up to a maximum value and then decreases linearly again. The linear gradients are preferably the same in terms of amount for rise and fall, but have different signs. The excitation component thus represents two sides of an isosceles triangle.
Um bei der Mustererkennung eine hohe Zuverlässigkeit zu erreichen, ist es vorteilhaft, mehrere Symbole zu übertragen, während der Ausleuchtbereich einen Musterbereich überstricht, d.h. abtastet. Um eine zuverlässige Identifizierung der unterschiedlichen Be reiche zu ermöglichen, ist somit bei einer Ausführungsform gesehen, dass die Modulation des Lichtsignals mit einer Bewegungsgeschwindigkeit des einen der Sicherheitselemente relativ zu dem Ausleuchtbereich und einer Ausdehnung des Ausleuchtbereichs entlang der Bewegungsrichtung des Sicherheitselements abgestimmt ist, dass die Modulation gemäß mehreren, vorzugsweise 2 bis 10, noch bevorzugter 3 bis 7, zeitlich aufeinander folgenden Symbolen (Lichtanregungsintensitätsmustern) in der Zeitspanne erfolgt, in der sich ein Punkt des einen der Sicherheitselemente durch den Anregungsbereich bewegt oder in dem der Anregungsbereich einen Punkt des einen der Sicherheitselemente über streicht. In order to achieve a high level of reliability in the pattern recognition, it is advantageous to transmit several symbols while the illuminated area sweeps over, i.e. scans, a pattern area. In order to enable a reliable identification of the different areas, it is seen in one embodiment that the modulation of the light signal is coordinated with a movement speed of one of the security elements relative to the illuminated area and an extension of the illuminated area along the direction of movement of the security element according to several, preferably 2 to 10, more preferably 3 to 7, symbols (light excitation intensity patterns) following one another in time in the time span in which a point of one of the security elements moves through the excitation area or in which the excitation area is a point of one of the security elements over strokes.
Eine Ausführungsform sieht daher vor, dass die relative Bewegung des Ausleuchtbereichs und des Sicherheitselements mit einer Geschwindigkeit und das Modulieren der Lichtsig nals unter Berücksichtigung einer Ausdehnung der Musterbereiche parallel zu der relati ven Bewegungsrichtung so aufeinander abgestimmt erfolgen, dass der Anti-Stokes- Lumineszenzstoff während der Relativbewegung des Ausleuchtbereichs über den jeweili gen Musterbereich mit einer Mindestanzahl von auf das Lichtsignal modulierten Symbolen angeregt wird, wobei die Mindestanzahl größer 2 ist. One embodiment therefore provides that the relative movement of the illuminated area and the security element at one speed and the modulation of the light signals taking into account an extension of the pattern areas parallel to the relative direction of movement are coordinated so that the anti-Stokes luminescent substance during the Relative movement of the illuminated area over the respective pattern area is stimulated with a minimum number of symbols modulated on the light signal, the minimum number being greater than 2.
Bevorzugt ist die Mindestanzahl der Symbole größer oder gleich 5. The minimum number of symbols is preferably greater than or equal to 5.
Das Erfassen der Anti-Stokes-Lumineszenz erfolgt vorzugsweise mit einer Frequenz, die um einen Faktor 20, vorzugsweise um einen Faktor 100 oder mehr, größer als eine Sym- bolmodulationsfrequenz ist, mit der Symbole auf das Lichtsignal moduliert werden. Hier durch wird eine ausreichende Auflösung der übertragenen Symbolform möglich um eine zuverlässige Anti-Stokes-Lumineszenzstofferkennung zu gewährleisten. The anti-Stokes luminescence is preferably detected at a frequency that is a factor of 20, preferably a factor of 100 or more, greater than a symbol is the frequency with which symbols are modulated onto the light signal. This enables sufficient resolution of the transmitted symbol shape to ensure reliable anti-Stokes luminescent substance detection.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Sicherheitselements sehen vor, dass das Muster mehrere zu dem einen ersten Musterbereich gleichartige erste Musterbereiche und/oder mehrere zu dem einen zweiten Musterbereich gleichartige zweite Musterbereiche um fasst. Advantageous embodiments of the security element provide that the pattern comprises several first pattern areas that are identical to the one first pattern area and / or several second pattern areas that are similar to the one second pattern area.
So können insbesondere Muster ausgebildet werden, in denen die Anti-Stokes- Lumineszenzstoffkonzentration zumindest in einem der Zustände alternierend zwischen den ersten und zweiten Musterbereichen schwankt. In particular, patterns can be formed in which the anti-Stokes luminescent substance concentration fluctuates alternately between the first and second pattern areas at least in one of the states.
Vorzugsweise ist der zeitlich als erstes ausgeleuchtete Musterbereich ein erster Muster bereich, in dem zumindest ein großer Anteil des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes nicht entfernbar, insbesondere nicht lösbar, auf- oder eingebracht ist. Hierdurch wird die Mög lichkeit geschaffen, für das Verifikationsverfahren zunächst eine angemessene Normie rung bei der Auswertung und/oder eine Anregungsintensität des Lichtsignals einzustellen, bei denen eine optimale Auswertung möglich ist. Ist die Lumineszenzintensität zu gering, kann eine Intensität des Lichtsignals angehoben werden. The pattern area which is first illuminated in time is preferably a first pattern area in which at least a large proportion of the anti-Stokes luminescent substance cannot be removed, in particular cannot be removed, applied or introduced. This creates the possibility of first setting an appropriate standardization for the verification process in the evaluation and / or an excitation intensity of the light signal, in which an optimal evaluation is possible. If the luminescence intensity is too low, an intensity of the light signal can be increased.
Hierfür ist es von Vorteil, wenn mehrere Symbole über den Anti-Stokes-Lumineszenzstoff eines Musterbereichs übertragen werden, während dieser abgetastet wird. For this it is advantageous if several symbols are transmitted via the anti-Stokes luminescent substance of a pattern area while this is being scanned.
Erfolgt, nachdem eine Normierung und Anregungsintensität gewählt sind, ein Übergang zu einem anderen hiervon verschiedenen Musterbereich, kann die auftretende Änderung der Intensität zuverlässig, z.B. an der Notwendigkeit einer Normierungsanpassung oder der Notwendigkeit der Anpassung der Anregungsintensität des Lichtsignals, erkannt wer den. Auch hier ist es vorteilhaft, wenn mehrere Symbole während des Abtastens eines Musterbereichs mit dem Ausleuchtbereich übertragen werden. If, after a normalization and excitation intensity have been selected, a transition to another pattern area that differs from this occurs, the occurring change in intensity can be reliably recognized, e.g. from the need for a normalization adjustment or the need to adjust the excitation intensity of the light signal. Here, too, it is advantageous if several symbols are transmitted while a pattern area is being scanned with the illuminated area.
Bei einer Ausführungsform des Sicherheitselements sind die Flächenkonzentrationen des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes in dem ersten Musterbereich und in dem zweiten Mus terbereich, die nicht entfernbar sind, gleich. Im manipulierten Zustand ist dann eine ein heitliche Lumineszenz in den ersten Musterbereichen und den zweiten Musterbereichen zu beobachten. Im nicht manipulierten Zustand ist jedoch die Flächenkonzentration des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes in dem oder den zweiten Musterbereichen größer als in dem oder den ersten Musterbereichen. In one embodiment of the security element, the surface concentrations of the anti-Stokes luminescent substance in the first pattern area and in the second pattern area, which cannot be removed, are the same. In the manipulated state, there is then a uniform luminescence in the first pattern areas and the second pattern areas to observe. In the non-manipulated state, however, the surface concentration of the anti-Stokes luminescent substance is greater in the second pattern area or areas than in the first pattern area or areas.
Vorzugseise werden die Flächenkonzentrationen so gewählt, dass sich im nicht manipu lierten Zustand die Flächenkonzentrationen um einen Faktor 2 oder mehr voneinander unterscheiden. So steigt die Intensität der Anti-Stokes-Lumineszenz beim Übergang vom ersten Musterbereich zu einem zweiten Musterbereich stark an, sofern eine Anregungsin tensität nicht angepasst wird. Beispielsweise kann eine Sättigung der Messeinrichtung auftreten, d.h. ein, vorzugsweiser linearer, Bereich überschritten werden, in dem das er zeugte Ausgangssignal ein Maß für die erfasste Anti-Stokes-Lumineszenz ist. In diesem Fall kann das Auftreten der Sättigung zur Erkennung der zweiten Bereiche herangezogen werden. In der Regel ist jedoch in der Sättigung die Erkennung des spezifischen Anti- Stokes-Lumineszenzstoffes eingeschränkt oder unmöglich, so dass die Intensität des Lichtsignals angepasst wird, um dessen„Identität“ zu prüfen. Hierzu wird, wie oben ange geben, geprüft, ob nach einer Anregungsintensitätsanpassung wie erwartet ein oder meh rere Symbole im Ausgangssignal übertragen sind. The area concentrations are preferably selected in such a way that in the non-manipulated state the area concentrations differ from one another by a factor of 2 or more. Thus, the intensity of the anti-Stokes luminescence increases sharply at the transition from the first pattern area to a second pattern area, unless an excitation intensity is adjusted. For example, the measuring device can become saturated, i.e. a preferably linear range can be exceeded in which the output signal generated is a measure of the anti-Stokes luminescence detected. In this case, the occurrence of saturation can be used to identify the second areas. As a rule, however, the detection of the specific anti-Stokes luminescent substance is limited or impossible in the saturation, so that the intensity of the light signal is adjusted in order to check its “identity”. For this purpose, as stated above, it is checked whether one or more symbols are transmitted in the output signal as expected after an excitation intensity adjustment.
Diese Lichtsignalanpassung kann proaktiv erfolgen, d. h. vor einem erwarteten Eintreten einer Sättigung der Messeinrichtung. Die Anregungsintensität kann somit angepasst an ein erwartetes Muster des zu verifizierenden Sicherheitselements angepasst werden. This light signal adaptation can be done proactively, i. H. before saturation of the measuring device is expected to occur. The excitation intensity can thus be adapted to an expected pattern of the security element to be verified.
Besonders bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Flächenkonzentrationen des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes in dem ersten Musterbereich und in dem zweiten Musterbereich weder im nicht manipulierten Zustand noch im manipulierten Zustand gleich sind, so dass sowohl im nicht manipulierten Zustand als auch im manipulierten Zu stand die verschiedenen Musterbereiche anhand der Anti-Stokes-Lumineszenz erfassbar sind. Beispielsweise ist der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff in den ersten Musterbereichen ausschließlich nicht entfernbar auf- oder eingebracht. Der Anteil an nicht entfernbarem Anti-Stokes-Lumineszenzstoff im zweiten Musterbereich ist hingegen deutlich geringer oder Null. Der entfernbare auf- oder eingebrachte Anteil ist im zweiten Musterbereich je doch beispielsweise so gewählt, dass die Flächenkonzentration des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes im nicht manipulierten Zustand im zweiten Musterbereich deutlich größer als im ersten Musterbereich ist. Im manipulierten Zustand kehrt sich dieses Ver hältnis dann um. Ein Sicherheitselement ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass eine Nachweisrichtung existiert bezüglich der die ersten und zweiten Musterbereiche abwechselnd in dem Muster auftreten und der erste und der letzte der Musterbereiche entlang der Nachweisrichtung entweder jeweils ein erster Musterbereich oder jeweils ein zweiter Musterbereich sind. Particularly preferred are embodiments in which the surface concentrations of the anti-Stokes luminescent substance in the first pattern area and in the second pattern area are neither the same in the non-manipulated state nor in the manipulated state, so that both in the non-manipulated state and in the manipulated state the different pattern areas can be detected using the anti-Stokes luminescence. For example, the anti-Stokes luminescent substance is exclusively applied or incorporated in the first pattern areas in a non-removable manner. The proportion of non-removable anti-Stokes luminescent substance in the second pattern area, however, is significantly lower or zero. The removable applied or introduced portion is, however, selected in the second pattern area, for example, so that the surface concentration of the anti-Stokes luminescent substance in the non-manipulated state in the second pattern area is significantly greater than in the first pattern area. This relationship is then reversed in the manipulated state. A security element is preferably designed such that there is a detection direction with respect to which the first and second pattern areas alternate in the pattern and the first and the last of the pattern areas along the detection direction are either a first pattern area or a second pattern area.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass im nicht manipulierten Zustand des Sicherheitsele ments innerhalb des Musters zwischen den Musterbereichen keine Bereiche existieren, die den Anti-Stokes-Lumineszenzstoff nicht aufweisen. So kann eine Ausdehnung des gesamten Musters zumindest im nicht manipulierten Zustand automatisch erkannt wer den. One embodiment provides that, in the non-manipulated state of the security element, there are no areas within the pattern between the pattern areas that do not have the anti-Stokes luminescent substance. In this way, an expansion of the entire pattern can be automatically recognized, at least in the non-manipulated state.
Sicherheitsmerkmale sind bei einer bevorzugten Ausführungsform so ausgebildet, dass das bei einer Auswertung der Anti-Stokes-Lumineszenz in dem Anti-Stokes-Lumineszenz- Wellenlängenbereich erkennbare grafische Muster für einen menschlichen Betrachter bei einer Anregung mit elektromagnetischer Strahlung im Anregung-Wellenlängenbereich nicht erkennbar ist, da beispielsweise zusätzlich zu der Anti-Stokes-Lumineszenz noch eine„normale“ Photolumineszenz im Bereich des Musters auftritt. In a preferred embodiment, security features are designed in such a way that the graphic pattern recognizable during an evaluation of the anti-Stokes luminescence in the anti-Stokes luminescence wavelength range cannot be recognized by a human observer when excited with electromagnetic radiation in the excitation wavelength range, because, for example, in addition to the anti-Stokes luminescence, a “normal” photoluminescence occurs in the area of the pattern.
„Normale“ Photolumineszenz tritt beispielsweise dann auf, wenn der Anti-Stokes- Lumineszenzstoff zusätzlich zu der Anti-Stokes-Lumineszenz eine„normale“ Photolumi neszenz zeigt. Ferner kann über die Musterbereiche ein Lumineszenzstoff auf- oder ein gebracht sein, der bei der Anregung der Anti-Stokes-Lumineszenz im Wellenlängenbe reich, dessen Wellenlänge größer als die der Anti-Stokes-Lumineszenz,„normale“ Photo lumineszenz zeigt, die vorzugsweise eine höhere Intensität im menschlich wahrnehmba ren Wellenlängenbereich oder über den gesamten Emissionswellenlängenbereich, ein schließlich des Anti-Stokes-Lumineszenzwellenlängenbereich, zeigt, so dass die Intensi tätsunterschiede des Musters aufgrund der Lumineszenz des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes des Sicherheitselements weder im nicht manipulierten noch im mani pulierten Zustand wahrnehmbar sind, das heißt, die Lumineszenz des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes vorzugweise mindestens eine oder mehrere Größenordnungen klei ner als die Lumineszenz des anderen Lumineszenzstoffes ist. “Normal” photoluminescence occurs, for example, when the anti-Stokes luminescent substance shows a “normal” photoluminescence in addition to the anti-Stokes luminescence. Furthermore, a luminescent substance can be applied or brought over the pattern areas, which when the anti-Stokes luminescence is excited in the wavelength range whose wavelength is greater than that of the anti-Stokes luminescence, “normal” photo luminescence, which preferably shows a higher intensity in the human perceptible wavelength range or over the entire emission wavelength range, including the anti-Stokes luminescence wavelength range, so that the intensity differences of the pattern due to the luminescence of the anti-Stokes luminescent substance of the security element neither in the non-manipulated nor in the manipulated State are perceptible, that is, the luminescence of the anti-Stokes luminescent substance is preferably at least one or more orders of magnitude smaller than the luminescence of the other luminescent substance.
Um bei der Auswertung der Anti-Stokes-Lumineszenz durch solche„normale“ Lumines zenz bzw. andere Lichtemissionen außerhalb des Anti-Stokes-Lumineszenz- Wellenlängenbereichs nicht gestört zu werden, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass das von dem Sicherheitsmerkmal emittierte Lumineszenzlicht wellenlängenselektiv gefiltert wird. Eine Verifikationsvorrichtung weist hierfür ein Filter auf. Besonders bevor zugt wird ein Kantenfilter verwendet, der von dem Sicherheitsmerkmal emittiertes Licht mit einer Wellenlänge, welche größer als eine größte Wellenlänge des Anti-Stokes- Wellenlängenbereichs ist, um eine, vorzugsweise mehrere Größenordnungen und am bevorzugtesten vollständig in der Intensität abschwächt. In order to evaluate the anti-Stokes luminescence through such "normal" luminescence or other light emissions outside the anti-Stokes luminescence Not to be disturbed in the wavelength range, one embodiment provides that the luminescent light emitted by the security feature is filtered in a wavelength-selective manner. A verification device has a filter for this purpose. Particularly preferably an edge filter is used which attenuates light emitted by the security feature with a wavelength which is greater than a largest wavelength of the Anti-Stokes wavelength range by one, preferably several orders of magnitude and most preferably completely in intensity.
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Bereiche des grafi schen Musters bei der Anregung mit demselben Lichtsignal im Anregungswellenlängen bereich für die Anti-Stokes-Lumineszenz jeweils eine Lumineszenz im sichtbaren Wellen längenbereich zeigen, die bei einem menschlichen Bedachter denselben Farbeindruck hervorrufen. In one embodiment it is provided that the at least two areas of the graphic's pattern when excited with the same light signal in the excitation wavelength range for the anti-Stokes luminescence each show a luminescence in the visible wavelength range, which produce the same color impression for a human observer.
Bei einer Einstrahlung des dem für die Verifikation vorgesehenen Lichtsignal zur Anre gung der Anti-Stokes-Lumineszenz wird somit das grafische Muster für den Betrachter verborgen. Er kann zwar erkennen, dass ein Lumineszenzsicherheitsmerkmal vorhanden ist, jedoch nicht, dass dieses ein grafisches Muster aufweist, welches erfassbar ist, wenn die Lumineszenz nur in dem Anti-Stokes-Lumineszenz-Wellenlängenbereich ausgewertet wird. When the light signal provided for the verification is irradiated to excite the anti-Stokes luminescence, the graphic pattern is thus hidden from the viewer. He can indeed recognize that a luminescence security feature is present, but not that this has a graphic pattern which can be detected if the luminescence is only evaluated in the anti-Stokes luminescence wavelength range.
Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Ausdehnung des Ausleuchtbe reichs entlang der Bewegungsrichtung des Sicherheitselements kleiner als eine Ausdeh nung des Sicherheitselements entlang der Bewegungsrichtung ist. Embodiments are also possible in which the extent of the illuminated area along the direction of movement of the security element is smaller than an extent of the security element along the direction of movement.
Das iterative Erfassen der Anti-Stokes-Lumineszenz erfolgt vorzugsweise in Zeitabstän den, die mindestens eine Größenordnung, bevorzugter mindesten zwei Größenordnungen kleiner als eine Zeitdauer des Anregungsanteils des Lichtanregungsintensitätsmusters sind. The iterative detection of the anti-Stokes luminescence is preferably carried out at time intervals which are at least one order of magnitude, more preferably at least two orders of magnitude smaller than a duration of the excitation component of the light excitation intensity pattern.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Verifizieren eines Sicherheitselements auf einem Wert- oder Sicherheitsdoku ment; The invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Here show: Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a device for verifying a security element on a value or security document;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf ein Sicherheitselement nach Fig. 1 ; FIG. 2 shows a schematic plan view of a security element according to FIG. 1;
Fig. 3a eine grafische Darstellung einer Flächenkonzentration eines Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes entlang einer x-Richtung eines Sicherheitselements im nicht manipulierten Zustand; 3a shows a graphic representation of an area concentration of an anti-Stokes luminescent substance along an x direction of a security element in the non-manipulated state;
Fig. 3b eine grafische Darstellung einer Flächenkonzentration eines Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes entlang einer x-Richtung eines Sicherheitselements im manipulierten Zustand; 3b shows a graphic representation of an area concentration of an anti-Stokes luminescent substance along an x direction of a security element in the manipulated state;
Fig. 4a eine schematische Darstellung eines Sicherheitselements; 4a shows a schematic representation of a security element;
Fig. 4b eine schematische grafische Darstellung der Flächenkonzentration des Anti- Stokes-Lumineszenzstoffes gegenüber einer Ausdehnung des Musters eines Sicherheitselements entlang einer Raumrichtung im nicht manipulierten Zu stand; 4b shows a schematic graphic representation of the surface concentration of the anti-Stokes luminescent substance versus an expansion of the pattern of a security element along a spatial direction in the non-manipulated state;
Fig. 4c eine schematische grafische Darstellung der Flächenkonzentration des Anti- Stokes-Lumineszenzstoffes gegenüber einer Ausdehnung des Musters eines Sicherheitselements entlang einer Raumrichtung im manipulierten Zustand; 4c shows a schematic graphic representation of the surface concentration of the anti-Stokes luminescent substance versus an expansion of the pattern of a security element along a spatial direction in the manipulated state;
Fig. 4d eine schematische Darstellung einer Intensität des zur Anregung zur Modulati on des Lichtsignals Eingangssignals aufgetragen gegenüber der Zeit; 4d shows a schematic representation of an intensity of the input signal for stimulating the modulation of the light signal plotted against time;
Fig. 4e in vereinfachter Form eine grafische Darstellung einer Intensität des zur Anre gung verwendeten Lichtsignals, aufgetragen gegenüber der Zeit; 4e, in simplified form, a graphical representation of an intensity of the light signal used for excitation, plotted against time;
Fig. 4f eine stark vereinfachte Darstellung der erfassten Anti-Stokes-4f shows a greatly simplified representation of the recorded anti-Stokes
Lumineszenzlichtintensität für ein Sicherheitselement im nicht manipulierten Zustand aufgetragen gegenüber der Zeit; Fig. 4g eine stark vereinfachte grafische Darstellung des ermittelten Normierungswerts für die erfasste Anti-Stokes-Lumineszenzlichtintensität nach Fig. 4f aufgetragen gegenüber der Zeit; Luminescence light intensity for a security element in the non-manipulated state plotted against time; FIG. 4g shows a greatly simplified graphic representation of the normalization value determined for the recorded anti-Stokes luminescence light intensity according to FIG. 4f plotted against time; FIG.
Fig. 4h eine schematische Darstellung eines Eingangssignals, wobei zur Vereinfachung nur die Maximalamplitude der übertragenen Symbole aufgetragen ist; 4h shows a schematic representation of an input signal, only the maximum amplitude of the transmitted symbols being plotted for simplification;
Fig. 4i eine stark vereinfachte Darstellung der Anti-Stokes-Lumineszenzlichtintensität für ein nicht manipuliertes Sicherheitselement bei der Anregung gemäß dem Eingangssignal nach Fig. 4h; und FIG. 4i shows a greatly simplified representation of the anti-Stokes luminescence light intensity for an unmanipulated security element during the excitation according to the input signal according to FIG. 4h; and
Fig. 4j eine stark vereinfachte Darstellung der Anti-Stokes-Lumineszenzlichtintensität für ein manipuliertes Sicherheitselement bei der Anregung gemäß dem Ein gangssignal nach Fig. 4h. 4j shows a greatly simplified representation of the anti-Stokes luminescence light intensity for a manipulated security element when excited according to the input signal according to FIG. 4h.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung 1 zum Verifizieren eines eine Anti-Stokes-Lumineszenz aufweisenden Sicherheitselements 2 auf einem Wert- oder Sicherheitsdokument 3 gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Anre gungseinrichtung 4, eine Erfassungseinrichtung 5 und eine Auswerteeinrichtung 6. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the device 1 for verifying a security element 2 having anti-Stokes luminescence on a value or security document 3. The device 1 comprises an excitation device 4, a detection device 5 and an evaluation device 6.
Die Anregungseinrichtung 4 umfasst eine Lichtquelle 401 , die vorzugsweise als Laser ausgebildet ist. Die Anregungseinrichtung 4 erzeugt ein Lichtsignal 407. The excitation device 4 comprises a light source 401, which is preferably designed as a laser. The excitation device 4 generates a light signal 407.
Das Wert- oder Sicherheitsdokument 3 ist auf einer Transporteinrichtung 7 angeordnet.The value or security document 3 is arranged on a transport device 7.
Die Transporteinrichtung 7 bewegt das Wert- oder Sicherheitsdokument 3, auf dem sich das Sicherheitselement 2 befindet, vorzugsweise entlang einer Raumrichtung 91. Die Be wegung erfolgt vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit in einer Bewegungsrichtung. The transport device 7 moves the value or security document 3 on which the security element 2 is located, preferably along a spatial direction 91. The movement is preferably carried out at a constant speed in one direction of movement.
Alternativ oder zusätzlich zu der Transporteinrichtung 7 kann eine Relativbewegung des Ausleuchtbereichs relativ zu dem Sicherheitselement 2 über eine Ablenkeinheit 119, bei spielsweise einen verstellbaren, ansteuerbaren Spiegel oder Ähnliches erfolgen. Eine Steuereinrichtung 17 steuert die Transporteinrichtung 7 und die Anregungseinrichtung 4 sowie gegebenenfalls eine solche Ablenkeinheit 119, die bei einigen Ausführungsformen die Transporteinrichtung vollständig ersetzt. Die Anregungseinrichtung 4 ist ausgebildet, ein Lichtsignal 407 zu erzeugen und mit die sem einen Ausleuchtbereich 71 auf dem Wert- oder Sicherheitsdokument 3 bzw. dem darauf befindlichen Sicherheitselement 2 auszuleuchten. Der Ausleuchtbereich 71 ist vor zugsweise als schmaler Streifen oder rechteckförmiges Gebiet ausgebildet, welche quer zu der Raumrichtung 91 , entlang derer das Wert-oder Sicherheitsdokument 3 und somit auch das Sicherheitselement 2 bewegt werden, eine größere Ausdehnung aufweisen als das Sicherheitselement 2 quer zur Raumrichtung 91. Hierdurch wird sichergestellt, dass jeweils das volle Sicherheitselement erfasst wird. Alternatively or in addition to the transport device 7, a relative movement of the illuminated area relative to the security element 2 can take place via a deflection unit 119, for example an adjustable, controllable mirror or the like. A control device 17 controls the transport device 7 and the excitation device 4 and, if necessary, such a deflection unit 119, which in some embodiments completely replaces the transport device. The excitation device 4 is designed to generate a light signal 407 and to use this to illuminate an illumination area 71 on the value or security document 3 or the security element 2 located thereon. The illuminated area 71 is preferably designed as a narrow strip or rectangular area which is larger than the security element 2 transversely to the spatial direction 91 transversely to the spatial direction 91 along which the value or security document 3 and thus also the security element 2 are moved This ensures that the full security element is detected in each case.
Es sind jedoch auch Ausführungsformen möglich, bei denen eine Ausdehnung des Aus leuchtbereichs 71 quer zur Raumrichtung 91 kleiner als die Ausdehnung des Sicherheit selements 2 quer zur Raumrichtung ist. However, embodiments are also possible in which an extension of the illumination area 71 transversely to the spatial direction 91 is smaller than the extension of the safety element 2 transversely to the spatial direction.
Die Anregungseinrichtung 4 ist somit relativ zu der Transporteinrichtung 7 so angeordnet, dass das von der Anregungseinrichtung 4 erzeugte Lichtsignal 407 mit dem erzeugten Ausleuchtbereich 71 bei der Bewegung des Wert-oder Sicherheitsdokuments 3 das Si cherheitselement 2 überstreicht bzw. abtastet. Bei anderen Ausführungsformen kann die Relativbewegung zwischen dem Ausleuchtbereich 71 und dem Sicherheitselement 2 durch die optische Ablenkeinheit 119 mit bewirkt oder ausschließlich bewirkt werden. Die Transporteinrichtung 7 und/oder die Ablenkeinheit 119 bilden eine Abtasteinrichtung 138 die das Abtasten des Sicherheitselements 2 mit dem Ausleuchtbereich 71 bewirkt. The excitation device 4 is thus arranged relative to the transport device 7 in such a way that the light signal 407 generated by the excitation device 4 with the generated illumination area 71 sweeps over or scans the security element 2 when the value or security document 3 is moved. In other embodiments, the relative movement between the illuminated area 71 and the security element 2 can be brought about or only brought about by the optical deflection unit 119. The transport device 7 and / or the deflection unit 119 form a scanning device 138 which effects the scanning of the security element 2 with the illuminated area 71.
Das Sicherheitselement 2 umfasst als Sicherheitsmerkmal 100 ein Muster 110. Das Mus ter 110 umfasst mehrere Musterbereiche 120. Die Musterbereiche 120 umfassen mindes tens zwei verschiedene Typen von Musterbereichen. Der eine Typ von Musterbereichen wird im Folgenden als erster Musterbereich 121 und der andere Typ von Musterbereich als zweiter Musterbereich 122 bezeichnet. Die Zuordnung der Ordnungszahlen erster und zweiter ist hierbei willkürlich. Im Gebiet sowohl der ersten Musterbereiche 121 als auch der zweiten Musterbereiche 122 ist auf oder in das Sicherheitselement ein Anti-Stokes- Lumineszenzstoff 200 auf oder eingebracht. Hierbei ist der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 in den Musterbereichen 120 jeweils bezogen auf den entsprechenden der Musterbe reiche 120, vorzugsweise homogen verteilt, auf- oder eingebracht. The security element 2 comprises a pattern 110 as a security feature 100. The pattern 110 comprises a plurality of pattern areas 120. The pattern areas 120 include at least two different types of pattern areas. One type of pattern area is hereinafter referred to as first pattern area 121 and the other type of pattern area is referred to as second pattern area 122. The assignment of the ordinal numbers first and second is arbitrary. In the area of both the first pattern areas 121 and the second pattern areas 122, an anti-Stokes luminescent substance 200 is applied on or into the security element. In this case, the anti-Stokes luminescent substance 200 is applied or incorporated in the pattern areas 120 in each case based on the corresponding one of the pattern areas 120, preferably distributed homogeneously.
Der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 ist in oder auf die Musterbereiche 120 auf zwei verschiedene Arten auf- oder eingebracht. Zumindest ein Anteil des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes 200 ist so in die zweiten Musterbereiche 122 auf- oder eingebracht, dass dieser Anteil bei einer Manipulation des Sicherheitselements 2 entfernt wird. Bei spielsweise wird der bei der Manipulation entfernbare Anteil des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes 200 mittels einer wasserlöslichen Zubereitung auf das Sicherheit selement 2 in den zweiten Musterbereiche 122 aufgebracht, vorzugsweise aufgedruckt. Auf die ersten Musterbereiche 121 ist der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 mit einer nicht entfernbaren, insbesondere nicht lösbaren, Zubereitung aufgebracht. Der mit der nicht lösbaren Zubereitung aufgebrachte Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 wird bei einer Manipulation nicht von dem Sicherheitselement 2 entfernt. The anti-Stokes luminescent substance 200 is applied or incorporated in or onto the pattern areas 120 in two different ways. At least some of the Anti-Stokes Luminescent substance 200 is applied or introduced into second pattern regions 122 in such a way that this portion is removed when the security element 2 is manipulated. For example, the portion of the anti-Stokes luminescent substance 200 that can be removed during the manipulation is applied, preferably printed, to the security element 2 in the second pattern areas 122 by means of a water-soluble preparation. The anti-Stokes luminescent substance 200 with a non-removable, in particular non-detachable, preparation is applied to the first pattern areas 121. The anti-Stokes luminescent substance 200 applied with the non-releasable preparation is not removed from the security element 2 in the event of a manipulation.
Der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 ist jeweils über eine Schraffur dargestellt. Eine Schraffur von links unten nach rechts oben deutet an, dass der Anti-Stokes- Lumineszenzstoff 200 bei der Manipulation nicht entfernbar ist, z. B. mit einer nicht lösba ren Zubereitung auf- oder eingebracht ist. Eine Schraffur von links oben nach rechts unten ist hingegen bei einer Manipulation entfernbar, z. B. mit einer lösbaren Zubereitung auf- oder eingebracht. Zu besseren Veranschaulichung sind in Fig. 1 die ersten Musterberei che 121 mit einer„I“ und der zweite Musterbereich 122 mit einer„II“ gekennzeichnet. The anti-Stokes luminescent substance 200 is shown in each case by hatching. Hatching from bottom left to top right indicates that the anti-Stokes luminescent substance 200 cannot be removed during manipulation, e.g. B. is applied or brought in with a non-soluble preparation. On the other hand, hatching from top left to bottom right can be removed during manipulation, e.g. B. applied or introduced with a releasable preparation. For better illustration, the first pattern area 121 are marked with an “I” and the second pattern area 122 with an “II” in FIG. 1.
Es sind verschiedene Ausgestaltungen der ersten Musterbereiche 121 und der zweiten Musterbereiche 122 möglich, um ein Muster 110 zu bilden. Zumindest ein Anteil des Anti- Stokes-Lumineszenzstoffes 200 kann sowohl auf die ersten Musterbereiche 121 als auch auf die zweiten Musterbereiche 122 mit einer nicht entfernbaren, insbesondere nicht lös baren, Zubereitung aufgebracht sein. Ebenso kann ein Anteil des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes 200 auch sowohl auf die ersten Musterbereiche 121 , als auch auf die zweiten Musterbereiche 122 mit einer entfernbaren, insbesondere lösbaren, Zubereitung aufgebracht sein. Entscheidend ist jedoch, dass ein relativer Anteil der bei einer Manipula tion des Sicherheitselements 2 von dem Musterbereich 120 entfernbar ist, bezogen auf die Gesamtmenge an Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 im nicht manipulierten Zustand für einen Typ der Musterbereiche 120, hier, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, immer der zweiten Musterbereiche 122, größer als für den anderen Typ der Musterbereiche 120 ist, hier immer der ersten Musterbereiche 121. Various configurations of the first pattern areas 121 and the second pattern areas 122 are possible in order to form a pattern 110. At least a portion of the anti-Stokes luminescent substance 200 can be applied both to the first pattern areas 121 and to the second pattern areas 122 with a non-removable, in particular non-detachable, preparation. Likewise, a portion of the anti-Stokes luminescent substance 200 can also be applied both to the first pattern areas 121 and to the second pattern areas 122 with a removable, in particular detachable, preparation. What is decisive, however, is that a relative proportion of the can be removed from the pattern area 120 when the security element 2 is manipulated, based on the total amount of anti-Stokes luminescent substance 200 in the non-manipulated state for a type of the pattern areas 120, here without limitation The generality of the second pattern areas 122 is always greater than for the other type of the pattern areas 120, here always the first pattern areas 121.
Hierdurch wird sichergestellt, dass sich die Flächenkonzentrationen, d. h. die Menge an Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 pro Gebietsfläche eines Musterbereichs 120, der ers ten Musterbereiche 121 und der zweiten Musterbereiche 122, zumindest im nicht manipu- Merten oder im manipulierten Zustand, vorzugsweise sowohl im nicht manipulierten als auch manipulierten Zustand, unterscheiden. This ensures that the surface concentrations, ie the amount of anti-Stokes luminescent substance 200 per area of a pattern area 120, the first pattern areas 121 and the second pattern areas 122, at least in the non-manipulated Merten or in the manipulated state, preferably both in the non-manipulated and manipulated state.
In Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf das Sicherheitselement 2 nach Fig. 1 dar gestellt. Die ersten Musterbereiche 121 weisen eine von links unten nach rechts oben schräg verlaufende Schraffur auf. Der zweite Musterbereich 122 weist eine von links oben nach rechts unten schräg verlaufende Schraffur auf. In Fig. 2 is a schematic plan view of the security element 2 of FIG. 1 is provided. The first pattern areas 121 have hatching that runs obliquely from the bottom left to the top right. The second pattern area 122 has hatching that runs obliquely from top left to bottom right.
Im Folgenden wird zunächst davon ausgegangen, dass die ersten Musterbereiche 121 eine Flächenkonzentration von 100 in beliebigen Einheiten des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes 200 aufweisen und dieser vollständig mit einer nicht entfernbaren, insbesondere nicht lösbaren, Zubereitung aufgebracht ist. Die zweiten Musterbereiche 122, von denen das Muster 110 bei der Ausführungsform nach Figur 1 und 2 nur einen aufweist, weisen im nicht manipulierten Zustand eine Flächenkonzentration von 500 in den beliebigen Einheiten auf. Ferner wird davon ausgegangen, dass der in dem zweiten Musterbereich 122 aufgebrachte Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 mit einer entfernba ren, insbesondere lösbaren, Zubereitung aufgebracht ist, sodass dieser bei einer Manipu lation des Sicherheitselements 2 entfernt wird. In the following, it is initially assumed that the first pattern areas 121 have a surface concentration of 100 in any units of the anti-Stokes luminescent substance 200 and that this is completely applied with a non-removable, in particular non-removable, preparation. The second pattern areas 122, of which the pattern 110 in the embodiment according to FIGS. 1 and 2 has only one, have an area concentration of 500 in the arbitrary units in the non-manipulated state. Furthermore, it is assumed that the anti-Stokes luminescent substance 200 applied in the second pattern area 122 is applied with a removable, in particular detachable, preparation, so that it is removed when the security element 2 is manipulated.
Eine Bewegungsrichtung 93, entlang derer sich das Sicherheitselement 2 durch einen stationär angenommenen Ausleuchtbereich 71 bewegt, ist in Fig. 2 ebenso angegeben. A direction of movement 93, along which the security element 2 moves through an illumination area 71 assumed to be stationary, is also indicated in FIG. 2.
In Figur 3a ist in einem Graf die Flächenkonzentration 95 in den beliebigen Einheiten ge genüber dem Ort entlang einer Längsrichtung 111 des Sicherheitselements 2 im nicht manipulierten Zustand dargestellt. Die unter dem Graf schraffierten Flächenanteile geben über ihre Schraffur ebenfalls an, ob und mit welchem Anteil der Anti-Stokes- Lumineszenzstoff 200 mit einer nicht entfernbaren, insbesondere nicht lösbaren, Zuberei tung aufgebracht ist (Schraffur von links unten nach rechts oben) oder mit einer entfernba ren, insbesondere lösbaren, Zubereitung aufgebracht ist (Schraffur von links oben nach rechts unten). In FIG. 3 a, the surface concentration 95 in the arbitrary units is shown in a graph compared to the location along a longitudinal direction 111 of the security element 2 in the non-manipulated state. The area portions hatched under the graph also indicate via their hatching whether and with what proportion of the anti-Stokes luminescent substance 200 is applied with a non-removable, in particular non-detachable, preparation (hatching from bottom left to top right) or with a Removable, in particular releasable, preparation is applied (hatching from top left to bottom right).
In Fig. 3b ist das Sicherheitselement nach Fig. 3a im manipulierten Zustand dargestellt.In Fig. 3b the security element according to Fig. 3a is shown in the manipulated state.
Zu erkennen ist das der Anteil des entfernbaren Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes vollstän dig entfernt ist (durchgezogene Linie) oder zumindest nahezu entfernt ist (gestrichelte Linie). Das Lichtsignal 407, welches mittels der Anregungseinrichtung 4 erzeugt ist, regt im Aus leuchtbereich 71 bei der Verifikation in dem Sicherheitselement 2 den Anti-Stokes- Lumineszenzstoff 200 an. Die Wellenlänge des Anregungslichts des Lichtsignals 407 liegt hierbei in einem Anregungswellenlängenbereich. Die Anregung des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes 200 führt dazu, dass dieser Lumineszenzlicht in einem Anti-Stokes- Lumineszenz-Wellenlängenbereich emittiert. Die Wellenlängen des Anti-Stokes- Lumineszenz-Wellenlängenbereichs sind hierbei kürzer als die Wellenlängen des Anre gungswellenlängenbereichs. It can be seen that the portion of the removable anti-Stokes luminescent substance is completely removed (solid line) or at least almost removed (dashed line). The light signal 407, which is generated by means of the excitation device 4, excites the anti-Stokes luminescent substance 200 in the lighting area 71 during the verification in the security element 2. The wavelength of the excitation light of the light signal 407 lies in an excitation wavelength range. The excitation of the anti-Stokes luminescent substance 200 leads to the fact that it emits luminescent light in an anti-Stokes luminescence wavelength range. The wavelengths of the anti-Stokes luminescence wavelength range are shorter than the wavelengths of the excitation wavelength range.
Das von dem angeregten Sicherheitsmerkmal 100 des Sicherheitselements 2 emittierte Anti-Stokes-Lumineszenzlicht 9 des Lumineszenzlichts 8 wird von der Erfassungseinrich tung 5 erfasst. Die Erfassungseinrichtung 5 kann beispielsweise ein Spektrometer mit einer nachgeschalteten CCD-Zeile sein, welche ein zeitaufgelöstes Erfassen für einen entsprechenden Teil des elektromagnetischen Spektrums erlaubt. Ebenfalls möglich ist es, das Anti-Stokes-Lumineszenzlicht 9 mittels einer Photodiode 55 zeitaufgelöst zu er fassen. Die Erfassungseinrichtung 5 leitet aus dem erfassten Anti-Stokes- Lumineszenzlicht 9 ein Ausgangssignal 11 ab und leitet dieses an die Auswerteeinrich tung 6 weiter. Ferner kann auch ein anderer zeitaufgelöst und intensitätsaufgelöst mes sender Detektor verwendet werden. The anti-Stokes luminescent light 9 of the luminescent light 8 emitted by the excited security feature 100 of the security element 2 is detected by the detection device 5. The detection device 5 can, for example, be a spectrometer with a downstream CCD line which allows time-resolved detection for a corresponding part of the electromagnetic spectrum. It is also possible to capture the anti-Stokes luminescent light 9 by means of a photodiode 55 in a time-resolved manner. The detection device 5 derives an output signal 11 from the detected anti-Stokes luminescent light 9 and forwards this to the evaluation device 6. Another time-resolved and intensity-resolved transmitter detector can also be used.
Das Anti-Stokes-Lumineszenzlicht 9 kann im sichtbaren Wellenlängenbereich, im UV Wel lenlängenbereich oder im IR-Wellenlängenbereich liegen. Ferner ist es möglich, dass zu sätzlich zu der Anti-Stokes-Lumineszenz in dem Sicherheitselement 2 bei der Anregung mit dem Lichtsignal 407 auch eine„normale“ Fotolumineszenz auftritt, deren Lumines zenzwellenlängen größer als die Wellenlängen des Anregungslichts des Lichtsignals 407 sind. The anti-Stokes luminescent light 9 can be in the visible wavelength range, in the UV wavelength range or in the IR wavelength range. Furthermore, it is possible that in addition to the anti-Stokes luminescence in the security element 2 during the excitation with the light signal 407, a “normal” photoluminescence occurs whose luminescence wavelengths are greater than the wavelengths of the excitation light of the light signal 407.
Um Störungen durch Lumineszenzlicht der„normalen“ Photolumineszenz oder auch durch gestreutes Anregungslicht des Lichtsignals 407 zu vermeiden, ist bei einigen Aus führungsformen ein Filter 85 vorgesehen, welches Wellenlängen, die größer als die Wel lenlängen des Anti-Stokes-Wellenlängenbereichs sind, blockiert. Dieses Lumineszenzlicht der„normalen“ Photolumineszenz 81 wird mittels des Filters 85 daran gehindert, zu der Erfassungseinrichtung 5 zu gelangen. Das sich auf dem Wert- oder Sicherheitsdokument 3 befindende Sicherheitselement 2 wird somit mittels eines des Lichtsignals 407, dessen Intensität durch ein vorgegebenes Eingangssignal 27 gesteuert wird, zur Anti-Stokes-Lumineszenz angeregt. Das vorgege bene Eingangssignal 27 legt somit beispielsweise über eine Modulationseinrichtung 10 die sich zeitlich ändernde Intensität des Lichtsignals 407 fest. In order to avoid interference from luminescent light of the “normal” photoluminescence or also from scattered excitation light of the light signal 407, a filter 85 is provided in some embodiments, which blocks wavelengths that are greater than the wavelengths of the anti-Stokes wavelength range. This luminescent light of the “normal” photoluminescence 81 is prevented by means of the filter 85 from reaching the detection device 5. The security element 2 located on the value or security document 3 is thus excited to anti-Stokes luminescence by means of one of the light signal 407, the intensity of which is controlled by a predetermined input signal 27. The predetermined input signal 27 thus defines the intensity of the light signal 407 which changes over time, for example via a modulation device 10.
Insbesondere kann nach dem Erfassen der Intensität des Anti-Stokes-Lumineszenzlichts 9 eine Analog-Digital-Wandlung in einem A/D-Wandler 118 vorgesehen sein, so dass ein Ausgangssignal 11 der Erfassungseinrichtung 5 in digitaler Form bereitgestellt werden kann, beispielsweise als Datenstrom. Die Analog/Digital-Wandlung kann auch erst in der Auswerteeinrichtung 6 erfolgen. In particular, after the intensity of the anti-Stokes luminescent light 9 has been detected, an analog-digital conversion can be provided in an A / D converter 118 so that an output signal 11 of the detection device 5 can be provided in digital form, for example as a data stream. The analog / digital conversion can also only take place in the evaluation device 6.
Die Auswerteeinrichtung 6 transformiert das Ausgangssignal 11 in einem Transformati onsmodul 13 mittels einer charakteristischen Funktion 12 in ein transformiertes Aus gangssignal 14. Eine solche Transformation kann insbesondere eine Entfaltung des Aus gangssignals 11 mit der charakteristischen Funktion 12 sein. The evaluation device 6 transforms the output signal 11 in a transformation module 13 by means of a characteristic function 12 into a transformed output signal 14. Such a transformation can in particular be an unfolding of the output signal 11 with the characteristic function 12.
Das transformierte Ausgangssignal 14 wird an ein Demodulatormodul 15 weitergeleitet und dort demoduliert. Hierbei wird eine Eingangssignalinformation 16 des Lichtsignals 407 oder des Eingangssignals 27 berücksichtigt. Eine solche Eingangssignalinformation 16 ist beispielsweise eine Symbolform von Symbolen, welche zur Erzeugung des Eingangssig nals 27 bzw. des Lichtsignals 407 verwendet werden. Die Demodulation kann beispiels weise unter Verwendung eines Optimalfilters (Matched filter), welcher auf die Symbolform abgestimmt ist, durchgeführt werden. The transformed output signal 14 is forwarded to a demodulator module 15 and demodulated there. Here, input signal information 16 of light signal 407 or input signal 27 is taken into account. Such input signal information 16 is, for example, a symbol form of symbols which are used to generate the input signal 27 or the light signal 407. The demodulation can, for example, be carried out using a matched filter which is matched to the symbol shape.
Anschließend wird in einem Erkennungsmodul 116 ermittelt, ob das erfasste Anti-Stokes- Lumineszenzlicht 9 von dem erwarteten Anti-Stokes-Lumineszenzstoff emittiert wurde oder nicht. Kann beispielsweise festgestellt werden, dass das transformierte Signal einem Signal ähnelt, in dem Symbole übertragen sind, beispielsweise wenn ein Signal-zu- Rauschverhältnis oberhalb eines Schwellenwertes festgestellt wird, so wird der Anti- Stokes-Lumineszenzstoff für den Bereich, für den die Auswertung aktuell vorgenommen wird, als echt bzw. als erwarteter Anti-Stokes-Lumineszenzstoff erkannt. Es kann somit eine Existenz des richtigen Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes 200 festgestellt werden. Die se Entscheidung, ob der korrekte Anti-Stokes-Lumineszenzstoff erkannt wurde oder nicht, ist eine Erkennungsentscheidung 18 oder ein Bestandteil einer Erkennungsentscheidung 18. Wie unten erläutert wird, gibt es verschiedene Varianten, wie die Existenz des richti gen Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes erkannt werden kann. It is then determined in a recognition module 116 whether the detected anti-Stokes luminescent light 9 was emitted by the expected anti-Stokes luminescent substance or not. If, for example, it can be determined that the transformed signal is similar to a signal in which symbols are transmitted, for example if a signal-to-noise ratio is determined above a threshold value, the anti-Stokes luminescent substance is used for the area for which the evaluation is current is made, recognized as real or as expected anti-Stokes luminescent substance. The existence of the correct anti-Stokes luminescent substance 200 can thus be determined. This decision as to whether the correct anti-Stokes luminescent substance was recognized or not is a recognition decision 18 or a component of a recognition decision 18. As will be explained below, there are different ways in which the existence of the correct anti-Stokes luminescent substance can be recognized.
Da sich das Wert- oder Sicherheitsdokument 3 gemeinsam mit dem Sicherheitselement 2 relativ zu dem Ausleuchtbereich 71 bewegt, wird in zeitlicher Abfolge für unterschiedliche Orte auf dem Sicherheitselement 2 ermittelt, ob der korrekte Anti-Stokes- Lumineszenzstoff 200 in dem Sicherheitselement vorhanden ist. Since the value or security document 3 moves together with the security element 2 relative to the illuminated area 71, it is determined in a chronological sequence for different locations on the security element 2 whether the correct anti-Stokes luminescent substance 200 is present in the security element.
Anhand dieser Erkennungsentscheidungen 18, welche bei einfachen Ausführungsformen nur die Existenzentscheidungen umfassen, kann ermittelt werden, ob das aus den ersten und zweiten Musterbereichen 121 ,122 gebildete Muster 110 dem erwarteten Muster eines nicht manipulierten Sicherheitselements oder dem erwarteten Muster eines manipulierten Sicherheitselements entspricht. On the basis of these recognition decisions 18, which in simple embodiments only include the existence decisions, it can be determined whether the pattern 110 formed from the first and second pattern areas 121, 122 corresponds to the expected pattern of a non-manipulated security element or the expected pattern of a manipulated security element.
Im nicht manipulierten Zustand des Sicherheitselements 2 wird über das gesamte Sicher heitselement 2 hinweg eine Anti-Stokes-Lumineszenz 9 des korrekten Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes 200 ermittelt. Ist hingegen das Sicherheitselement 2, welches bei spielsweise ein Postwertzeichen ist, bereits zuvor von einem Wert- oder Sicherheitsdo kument, hier beispielsweise einem anderen Brief abgelöst und auf das als Brief ausgebil dete Wert-oder Sicherheitsdokument 3 erneut aufgeklebt, so ist beim Ablösen der Anti- Stokes-Lumineszenzstoff 200 im Bereich des zweiten Musterbereichs 122 entfernt wor den, sodass bei der Verifikation zunächst, solange der Ausleuchtbereich den einen erster Musterbereich 121-1 überstreicht, eine Existenz des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes 200 erkannt wird. Anschließend, während der Ausleuchtbereich 71 den zweiten Musterbereich 122 überstreicht, wird festgestellt, dass der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 nicht vor handen ist. Sobald der Ausleuchtbereich 71 den weiteren ersten Musterbereich 121-2 überstreicht, wird erneut eine Anti-Stokes-Lumineszenz des korrekten Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes 200 festgestellt. Hierüber kann ein manipuliertes Sicherheitselement 2 zuverlässig von einem nicht manipulierten Sicherheitselement 2 unterschieden werden. Fehlt der korrekte Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 in einem Gebiet, welches ein Mus terbereich 120 ist, so ist das Sicherheitselement 2 manipuliert. Anhand der Erkennungs entscheidungen 18 kann somit die Verifikationsentscheidung 19 abgeleitet werden. In the non-manipulated state of the security element 2, an anti-Stokes luminescence 9 of the correct anti-Stokes luminescent substance 200 is determined over the entire security element 2. If, on the other hand, the security element 2, which is a postage stamp, for example, has already been detached from a value or security document, here for example another letter, and stuck onto the value or security document 3 in the form of a letter, then the anti Stokes luminescent substance 200 in the area of the second pattern area 122 was removed, so that the existence of the anti-Stokes luminescent substance 200 is recognized during the verification as long as the illuminated area sweeps over a first pattern area 121-1. Then, while the illuminated area 71 sweeps over the second pattern area 122, it is determined that the anti-Stokes luminescent substance 200 is not present. As soon as the illuminated area 71 sweeps over the further first pattern area 121-2, an anti-Stokes luminescence of the correct anti-Stokes luminescent substance 200 is determined again. In this way, a manipulated security element 2 can be reliably distinguished from a non-manipulated security element 2. If the correct anti-Stokes luminescent substance 200 is missing in an area, which is a pattern area 120, the security element 2 has been manipulated. The verification decision 19 can thus be derived from the recognition decisions 18.
Darüber hinaus können auch Fälschungen des Sicherheitselements 2 erkannt werden, bei denen die Anti-Stokes-Lumineszenz 9 durch einen anderen Anti-Stokes-Lumineszenzstoff verursacht wird. Obwohl eine Anti-Stokes-Lumineszenz auftritt, lässt sich das transfor mierte Ausgangssignal 14 dann nicht korrekt demodulieren. In addition, forgeries of the security element 2 can also be recognized, in which the anti-Stokes luminescence 9 is caused by another anti-Stokes luminescent substance caused. Although anti-Stokes luminescence occurs, the transformed output signal 14 cannot then be correctly demodulated.
Über die Auswerteeinrichtung können beispielsweise Zugangssperren, wie ein Schloss, eine Schranke usw., oder Sortiermaschine 21 , in der beispielsweise Briefe mit manipulier ten Postwertzeichen selektiert werden, gesteuert werden. Dieses kann über eine Ausga beeinrichtung 20 erfolgen, die das Verifikationsergebnis auch als Datensatz ausgeben oder visuell auf einer Anzeigeeinrichtung darstellen kann. Via the evaluation device, for example, access barriers, such as a lock, a barrier, etc., or sorting machine 21, in which, for example, letters with manipulated postage stamps are selected, can be controlled. This can take place via an output device 20, which can also output the verification result as a data record or display it visually on a display device.
Zum Kodieren des Eingangssignals kann beispielsweise ein Dreieckeckpuls gefolgt von einem Konstantanteil, der vorzugsweise Null ist, als Symbolform verwendet werden. For example, a triangular pulse followed by a constant component, which is preferably zero, can be used as the symbol form to code the input signal.
Es wird angemerkt, dass es die Kenntnis der Symbolform erlaubt, eine Demodulation des transformierten Ausgangssignals und eine Rekonstruktion der kodierten Information vor zunehmen. It is noted that knowledge of the symbol shape allows demodulation of the transformed output signal and reconstruction of the encoded information to be carried out.
Wichtig ist anzumerken, dass die mit dem oder den übertragenden Symbolen kodierte Information nicht notwendigerweise ermittelt und ausgewertet werden muss. In einigen Ausführungsformen reicht es, eine Kenntnis der Symbolform zu nutzen, um festzustellen, dass die Symbolübertragung durch den verwendeten Anti-Stokes-Lumineszenzstoff der Übertragung durch einen„echten“ Anti-Stokes-Lumineszenzstoff entspricht. It is important to note that the information encoded with the symbol or symbols to be transmitted does not necessarily have to be determined and evaluated. In some embodiments, it is sufficient to use a knowledge of the symbol shape in order to determine that the symbol transmission by the anti-Stokes luminescent substance used corresponds to the transmission by a “real” anti-Stokes luminescent substance.
Beispielsweise kann über eine Bestimmung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses im trans formierten Ausgangssignal 14 dann die Erkennungsentscheidung 18 abgeleitet werden. So wird eine Existenz des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes beispielsweise festgestellt, wenn ein bestimmter Schwellwert des Signal-zu-Rauschverhältnisses erreicht oder über schritten ist. For example, the identification decision 18 can then be derived by determining the signal-to-noise ratio in the transformed output signal 14. For example, the existence of the anti-Stokes luminescent substance is determined when a certain threshold value of the signal-to-noise ratio is reached or exceeded.
Ein weiteres alternatives Verfahren zur Demodulation ist beispielsweise die Verwendung eines„Integrate and Dump“-Filters. Hierbei wird ein diskretes Eingangssignal für eine be stimmte Anzahl von Abtastwerten bzw. für ein vorgegebenes Zeitfenster für jeden Schritt kumulativ aufsummiert („Integrate“). Nach Ablauf der bestimmten Anzahl von Abtastwer ten wird die Summe wieder auf Null gesetzt („Dump“) und erneut mit dem kumulativen Aufsummieren begonnen. Anschließend kann beispielsweise mittels einer Schwellwerter kennung die in der Anregung kodierte Information zurückgewonnen werden. Dieses Ver- fahren kann in der Regel verwendet werden, wenn eine Symbolform der Anregung eine einfache Dreieckeckpulsform aufweist. Another alternative method for demodulation is, for example, the use of an “Integrate and Dump” filter. Here, a discrete input signal is cumulatively added up for a specific number of samples or for a specified time window for each step (“integrate”). After the specified number of samples has elapsed, the sum is reset to zero ("dump") and the cumulative totalizing is started again. The information encoded in the excitation can then be recovered, for example by means of threshold value recognition. This verse drive can usually be used if a symbol shape of the excitation has a simple triangular pulse shape.
Ein weiteres alternatives und bevorzugtes Verfahren nutzt ein Kalman-Filter, das zu je dem Zeitpunkt des abgetasteten Lumineszenzsignals die Systemantwort ermittelt und dann trotz Rauschen die Systemantwort ermittelt. Vorzugsweise wird ein sogenanntes Extended Kalman-Filter genutzt, d.h. ein nicht lineares Kalman-Filter. Hier ist es sehr wichtig, die oben genannte Messkette vollständig zu erfassen, da die tatsächliche Ein gangsfunktion des Kalman-Filters, das Anregungssignal des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes ist. Nur bei korrekter Kenntnis des Anregungssignals ist die Sys temantwort des Systems, bestehend aus Anregungseinheit, Sicherheitselement und Er fassungseinrichtung, zu erfassen. Another alternative and preferred method uses a Kalman filter which determines the system response at each point in time of the scanned luminescence signal and then determines the system response despite the noise. A so-called extended Kalman filter is preferably used, i.e. a non-linear Kalman filter. Here it is very important to fully record the above-mentioned measuring chain, since the actual input function of the Kalman filter is the excitation signal of the anti-Stokes luminescent substance. The system response of the system, consisting of the excitation unit, security element and detection device, can only be recorded if the excitation signal is correctly known.
Der Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung ist, dass kleine Nichtlinearitäten aufgrund der Integration und zeitlich längeren Erfassung, insbesondere beim Einsatz des Kalman- Filters, die Auswertung kaum beeinflussen und spektrale Verschiebungen im Frequenzbe reich des Ausgangssignals im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mehr zu einem großen Fehler beim Auswerten und Verifizieren führen. Ferner muss auch der Gleichanteil des Ausgangssignals nicht gesondert betrachtet werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Phasenlage nicht mehr notwendigerweise erkannt werden muss (ein sogenanntes phase recovery ist nicht notwendig). Ferner wird das maximal mögliche Signal-zu-Rausch- Verhältnis erreicht. The advantage of the method and the device is that small non-linearities due to the integration and longer acquisition times, especially when using the Kalman filter, hardly influence the evaluation and, in contrast to the prior art, spectral shifts in the frequency range of the output signal are no longer combined lead to major errors in evaluation and verification. Furthermore, the DC component of the output signal does not have to be considered separately. Another advantage is that the phase position no longer necessarily has to be recognized (a so-called phase recovery is not necessary). Furthermore, the maximum possible signal-to-noise ratio is achieved.
Insbesondere ist in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass der lumineszierende Effekt des Sicherheitsmerkmals als für kurze Zeit lineares zeitinvariantes System (engl linear time-invariant, LTI) modelliert wird. Das heißt, es wird in erster Nähe rung angenommen, dass eine Anti-Stokes-Lumineszenz sowohl die Eigenschaft der Line arität bezüglich der Anregung aufweist als auch unabhängig von zeitlichen Verschiebun gen ist. Dies vereinfacht die Transformationsgleichungen und ermöglicht somit eine be sonders effiziente Weiterverarbeitung des Ausgangssignals. In a particularly advantageous embodiment, it is provided in particular that the luminescent effect of the security feature is modeled as a linear time-invariant system (LTI) that is linear for a short time. That is to say, it is primarily assumed that an anti-Stokes luminescence has both the property of linearity with respect to the excitation and is independent of time shifts. This simplifies the transformation equations and thus enables particularly efficient further processing of the output signal.
Insbesondere ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass beim Auswer ten zum Ableiten der Erkennungsentscheidung 18 in der Auswerteeinrichtung eine Korre lation des transformierten Ausgangssignals 14 mit zumindest einem Teil des Eingangs signals 27 durchgeführt wird, wobei das eine Anti-Stokes-Lumineszenz aufweisende Si- cherheitsmerkmal (100) für echt befunden wird, wenn eine Korrelationsfunktion zu einem vorgegebenen Zeitpunkt oder in einem vorgegebenen Zeitbereich einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder überschreitet. Es wird somit eine Kreuzkorrelation des transfor mierten Ausgangssignals 14 mit zumindest einem Teil des Eingangssignals 27 durchge führt. Dieser Teil des Eingangssignals kann insbesondere eine in dem Eingangssignal verwendete Symbolform sein. In particular, it is provided in an advantageous embodiment that when evaluating to derive the recognition decision 18 in the evaluation device, a correlation of the transformed output signal 14 with at least a part of the input signal 27 is carried out, with the anti-Stokes luminescence having Si Security feature (100) is found to be genuine if a correlation function reaches or exceeds a predetermined threshold value at a predetermined point in time or in a predetermined time range. A cross-correlation of the transformed output signal 14 with at least part of the input signal 27 is thus carried out. This part of the input signal can in particular be a symbol shape used in the input signal.
Ferner kann auch vorgesehen sein, dass der Schwellwert für mehrere vorgegebene Zeit punkte oder mehrere vorgegebene Zeitbereiche überschritten sein muss, damit der Anti- Stokes-Lumineszenzstoff als echt und erkannt befunden wird. Ist der vorgegebene Schwellwert oder sind die vorgegebenen Schwellwerte hingegen nicht überschritten, wird der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff als nicht korrekt befunden. Furthermore, it can also be provided that the threshold value has to be exceeded for several predetermined times or several predetermined time ranges so that the anti-Stokes luminescent substance is found to be genuine and recognized. If, on the other hand, the specified threshold value or if the specified threshold values are not exceeded, the anti-Stokes luminescent substance is found to be incorrect.
Die charakteristische Funktion kann insbesondere aus einem Referenzsicherheitsmerk mal, welches als echt bekannt ist, abgeleitet sein. Deshalb ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die charakteristische Funktion mittels einer Kalibrierungsmessung be stimmt wird, wobei ein eine Anti-Stokes-Lumineszenz aufweisendes Referenzsicher heitsmerkmal angeregt wird und dessen Lumineszenz als Referenzausgangssignal er fasst und auswertet wird. Um die charakteristische Funktion abzuleiten wird somit eine Kalibrierungsmessung durchgeführt, welche (wie das Verifikationsverfahren selber) ein Anregen des Referenzsicherheitsmerkmals durch ein vorgegebenes Eingangssignal mit tels eines Lichtsignals durch die Anregungseinrichtung, ein Erfassen einer von dem Refe renzsicherheitsmerkmal emittierten Lumineszenz und ein Wandeln der erfassten Lumi neszenz in ein Referenzausgangssignal durch die Erfassungseinrichtung umfasst. Aus dem Referenzausgangssignal und dem vorgegebenen Eingangssignal wird dann die cha rakteristische Funktion abgeleitet. The characteristic function can in particular be derived from a reference security feature that is known to be genuine. Therefore, in one embodiment it is provided that the characteristic function is determined by means of a calibration measurement, a reference safety feature having anti-Stokes luminescence being excited and its luminescence as a reference output signal being detected and evaluated. In order to derive the characteristic function, a calibration measurement is carried out which (like the verification process itself) excites the reference security feature by means of a predetermined input signal by means of a light signal from the excitation device, acquires a luminescence emitted by the reference security feature and converts the recorded luminescence comprises a reference output signal by the detection device. The characteristic function is then derived from the reference output signal and the specified input signal.
Insbesondere ist hierzu in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass die charakteristische Funktion die Inverse einer Übertragungsfunktion des eine Anti- Stokes-Lumineszenz aufweisenden Referenzsicherheitsmerkmals ist, wobei der Anti- Stokes-Lumineszenz-Effekt des Sicherheitsmerkmals und des Referenzsicherheitsmerk mals als lineares zeitinvariantes System aufgefasst wird. In particular, a further advantageous embodiment provides for the characteristic function to be the inverse of a transfer function of the reference security feature having anti-Stokes luminescence, the anti-Stokes luminescence effect of the security feature and the reference security feature being understood as a linear time-invariant system .
In der Regel kann die Inverse der Übertragungsfunktionen nicht analytisch bestimmt wer den. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist deshalb vorgesehen, dass die Inverse der Übertragungsfunktion mittels numerischer Verfahren berechnet wird. Dies kann beispielsweise mittels der Matlab-Funktion ,,fmincon()“ (z.B. in Matlab® Version 2016a, einer Software der Firma The MathWorks, Inc. in Natick, Massachusetts, USA) durchgeführt werden. As a rule, the inverse of the transfer functions cannot be determined analytically. In a further advantageous embodiment it is therefore provided that the Inverse of the transfer function is calculated using numerical methods. This can be done, for example, using the Matlab function “fmincon ()” (for example in Matlab® Version 2016a, a software from The MathWorks, Inc. in Natick, Massachusetts, USA).
Insbesondere bei Verwendung eines Kalman Filters kann eine Normierung bei der Aus wertung vorgenommen werden. Diese Normierung ist unter anderem von der erfassten Intensität der Anti-Stokes-Lumineszenz abhängig. Daher kann die Auswertung dieser In formation in die Erkennungsentscheidung 18 mit einbezogen werden. Neben der Feststel lung der Existenz oder Nichtexistenz des korrekten Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes 200 im untersuchten Abtastbereich/Ausleuchtbereich 71 und des zugehörigen Musterbereichs 120 wird auch die Intensität der erfassten Anti-Stokes-Lumineszenz 9 ausgewertet. Die einem Musterbereich 120 auf diese Weise zugeordnete Intensität wird im Verhältnis zu den für andere Musterbereiche 120 ermittelten Anti-Stokes-Lumineszenzintensitäten ge setzt, um ein Muster 110 ableiten zu können. In particular when using a Kalman filter, normalization can be carried out during the evaluation. This normalization depends, among other things, on the recorded intensity of the anti-Stokes luminescence. The evaluation of this information can therefore be included in the recognition decision 18. In addition to determining the existence or non-existence of the correct anti-Stokes luminescent substance 200 in the examined scanning area / illuminated area 71 and the associated pattern area 120, the intensity of the detected anti-Stokes luminescence 9 is also evaluated. The intensity assigned to a pattern area 120 in this way is set in relation to the anti-Stokes luminescence intensities determined for other pattern areas 120 in order to be able to derive a pattern 110.
Im Folgenden soll dieses noch einmal detaillierter beschrieben werden. This will be described in more detail below.
In Fig. 4a ist schematisch ein Sicherheitselement 2 mit einem Muster 110 dargestellt. Das Muster 110 umfasst einen ersten Musterbereich 121-1 , einen zweiten Musterbereich 122- 1 , sowie einen weiteren ersten Musterbereich 121-2. A security element 2 with a pattern 110 is shown schematically in FIG. 4a. The pattern 110 comprises a first pattern area 121-1, a second pattern area 122-1, and a further first pattern area 121-2.
Nachgestellte Ziffern der Form ,,-x“, werden verwendet, um Musterbereiche 120 eines Typs abzuzählen, wobei x eine natürliche Zahl ist. Der links angeordnete erste Musterbe reich 121-1 wird somit mit„-1“ gekennzeichnet und unterscheidet sich hierüber von dem weiteren ersten Musterbereich„121-2“ mit der nachgestellten Bezeichnung„-2“. Ansons ten sind die ersten Musterbereiche 121-1 ,121-2 hinsichtlich des aufgebrachten Anti- Stokes-Lumineszenzstoffes 200 identisch ausgebildet. Dieses bedeutet, dass die Flä chenkonzentration des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes 200 in dem ersten Musterbereich 121-1 und 121-2 identisch ist. Ferner ist die Art der Aufbringung gleich, d. h. die Anteile, die mit einer nicht entfernbaren Zubereitung aufgebracht ist, und die Anteile, der mit einer entfernbaren Zubereitung aufgebracht, sind für beide Musterbereiche 121-1 , 121-2 eben falls identisch. Im dargestellten Beispiel ist der gesamte Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200, der im ersten Musterbereich 121 , 121-1 , 121-2 aufgebracht ist, mit einer nicht entfernbaren, insbeson dere nicht lösbaren, Zubereitung aufgebracht. Die Flächenkonzentration beträgt 100 will kürliche Einheiten. Trailing digits of the form "- x" are used to count pattern areas 120 of a type, where x is a natural number. The first sample area 121-1 arranged on the left is thus marked with “-1” and differs from the further first sample area “121-2” with the subsequent designation “-2”. Otherwise, the first pattern areas 121-1, 121-2 are formed identically with regard to the anti-Stokes luminescent substance 200 applied. This means that the area concentration of the anti-Stokes luminescent substance 200 in the first pattern area 121-1 and 121-2 is identical. Furthermore, the type of application is the same, ie the portions that are applied with a non-removable preparation and the portions that are applied with a removable preparation are also identical for both pattern areas 121-1, 121-2. In the example shown, the entire anti-Stokes luminescent substance 200, which is applied in the first pattern area 121, 121-1, 121-2, is applied with a non-removable, in particular non-removable, preparation. The surface concentration is 100 arbitrary units.
Auf den zweiten Musterbereich 122, 122-1 ist der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 mit einer Flächenkonzentration von 500 willkürlichen Einheiten vollständig mit einer entfern baren, insbesondere lösbaren, Zubereitung aufgebracht. In Fig. 4b ist korrespondierend die Flächenkonzentration 95 gegenüber einer Ausdehnung des Musters entlang einer x- Richtung 92 aufgetragen. The anti-Stokes luminescent substance 200 with a surface concentration of 500 arbitrary units is applied completely to the second pattern area 122, 122-1 with a removable, in particular detachable, preparation. In FIG. 4b, the surface concentration 95 is plotted against an extension of the pattern along an x direction 92.
Der eine erste Musterbereich 121-1 erstreckt sich von X0 bis X1 , der zweite Musterbe reich 122-1 erstreckt sich von X1 bis X2 und der weitere erste Musterbereich 121-2 er streckt sich von X2 bis X3. The first pattern area 121-1 extends from X0 to X1, the second pattern area 122-1 extends from X1 to X2 and the further first pattern area 121-2 extends from X2 to X3.
Die x-Richtung 92 sowie die entsprechenden Positionen X0, X1 , X2, X3 sind in Fig. 4a entsprechend eingezeichnet. Schraffuren unter dem Funktionsgraphen, der die Flächen konzentration 95 des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes 200 gegenüber der Position in dem Muster 110 angibt, geben die Anteile an, die mit nicht entfernbarer Zubereitung (Schraffur von links oben nach rechts unten) bzw. mit entfernbarer Zubereitung (Schraffur von links unten nach rechts oben) auf- bzw. eingebracht sind. The x-direction 92 and the corresponding positions X0, X1, X2, X3 are drawn accordingly in FIG. 4a. Hatching under the function graph, which indicates the area concentration 95 of the anti-Stokes luminescent substance 200 compared to the position in the pattern 110, indicate the proportions with non-removable preparation (hatching from top left to bottom right) or with removable preparation (Hatching from bottom left to top right) are applied or incorporated.
Eine Bewegungsrichtung 93, entlang derer sich das Sicherheitselement 2 durch einen stationär angenommenen Ausleuchtbereich 71 bewegt, ist in Fig. 4a ebenso angegeben und ist aus Gründen der Veranschaulichung der Erfindung im Zusammenhang mit den weiteren, folgenden Figuren„entgegengesetzt“ zu der Darstellung in Fig. 1 und 2 gewählt. A direction of movement 93, along which the security element 2 moves through an illumination area 71 assumed to be stationary, is also indicated in FIG. 4a and, for reasons of illustrating the invention in connection with the further, following figures, is "opposite" to the illustration in FIG. 1 and 2 chosen.
In dem in Figuren 4a und 4b gezeigten Beispiel ist der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 in jedem der Musterbereiche 120, d. h. in den ersten Musterbereichen 121-1 , 121-2 und dem zweiten Musterbereich 122-1 , jeweils entweder vollständig nicht entfernbar oder voll ständig entfernbar auf- oder eingebracht. In the example shown in Figures 4a and 4b, the anti-Stokes luminescent substance 200 is in each of the pattern areas 120, i.e. H. in the first pattern areas 121-1, 121-2 and the second pattern area 122-1, each either completely non-removable or completely removable.
Die Fig. 4c zeigt entsprechend die Flächenkonzentrationen 95 des Musters 110 aufgetra gen gegen die X-Richtung 92 des Sicherheitselements 2 im manipulierten Zustand. Der ursprünglich in dem zweiten Musterbereich 122-1 mit einer entfernbaren, beispielsweise lösbaren, Zubereitung aufgebrachte Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 ist im manipulier ten Zustand vollständig oder nahezu vollständig (gestrichelt dargestellt) entfernt. 4c accordingly shows the surface concentrations 95 of the pattern 110 applied against the X direction 92 of the security element 2 in the manipulated state. The one originally in the second pattern area 122-1 with a removable, for example detachable, preparation applied anti-Stokes luminescent substance 200 is completely or almost completely (shown in dashed lines) removed in the manipulated state.
Bei der Verifikation erfolgt eine Anregung mit einem Lichtsignal 407. Dieses ist intensi tätsmoduliert. Die Modulation der Intensität erfolgt gemäß einem Eingangssignal 27. Die ses Eingangssignal 27, das in Fig. 4d schematisch dargestellt ist, ist in einzelne wieder kehrende Abschnitte 28 unterteilt, jeder der Abschnitte 28 repräsentiert jeweils ein Symbol 29. Ein einzelnes Symbol 29 umfasst einen Anregungsanteil 30 und einen Pausenanteil 31. Diese sind im dargestellten Beispiel zeitlich gleich lang. Der Pausenanteil 31 wird vor zugsweise so gewählt, dass eine Intersymbolinterferenz bei der Übertragung der Symbole über den Übertragungskanal, umfassend das Sicherheitselement 2 und Teile der Verifika tionsvorrichtung, vermieden oder zumindest gering gehalten wird. Der Anregungsanteil 30 ist in der Regel ein dreieckförmiger Puls der einen linear ansteigenden Anteil 30A und einen linear abfallenden Anteil 30B umfasst, die zeitlich gleich lang sind und deren Stei gung ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen. During the verification, a light signal 407 is used for excitation. This is intensity-modulated. The intensity is modulated according to an input signal 27. This input signal 27, which is shown schematically in FIG. 4d, is divided into individual recurring sections 28, each of the sections 28 representing a symbol 29. A single symbol 29 includes an excitation component 30 and a pause portion 31. In the example shown, these are of the same length in time. The pause portion 31 is preferably selected in such a way that intersymbol interference when the symbols are transmitted via the transmission channel, including the security element 2 and parts of the verification device, is avoided or at least kept low. The excitation component 30 is generally a triangular pulse which comprises a linearly rising component 30A and a linearly falling component 30B, which are of equal length in time and whose rise has an opposite sign.
Während des Anregungsanteils 30 steigt die Amplitude des Eingangssignals 27 von 0 auf eine Maximalamplitude 35 und fällt wieder auf null ab. During the excitation component 30, the amplitude of the input signal 27 increases from 0 to a maximum amplitude 35 and falls back to zero.
Es können zur Anregung auch andere Symbolformen verwendet werden. Dreieckförmige Anregungsanteile erhaben sich jedoch als sehr günstig herausgestellt. Other symbol shapes can also be used for stimulation. Triangular excitation components, however, have proven to be very favorable.
Die funktionelle Struktur des Lichtsignals 407, welches zur Anregung verwendet wird, gleicht der des Eingangssignals 27, da das Lichtsignal 407 gemäß dem Eingangssignal 27 hinsichtlich seiner Intensität moduliert wird. Zur Vereinfachung der Darstellung wird im Folgenden jeweils der Maximalwert der Amplitude (die Maximalamplitude 35) eines Sym bols, welches in dem Eingangssignal 27 repräsentiert ist bzw. welches auf das Lichtsignal moduliert ist, als Amplitude des Eingangssignals 27 bzw. Amplitude des Lichtsignals 407, welches zur Anregung des Sicherheitselements verwendet wird, für eine vereinfachte Darstellung genutzt. Findet somit eine Anregung mit einem Lichtsignal 407 statt, in dem zeitlich aufeinanderfolgend iterativ Symbole mit derselben Maximalamplitude 35 des An regungsanteils 30 über die Modulation codiert sind, so wird in der vereinfachten Darstel lung die Amplitude des Lichtsignals 407 als ein konstanter Wert dargestellt, der mit der Maximalamplitude des Anregungsanteils 30 der jeweiligen Symbole übereinstimmt. Wird eine Intensität des Lichtsignals 407 gesteigert, so ist dies gleichbedeutend damit, dass eine Maximalamplitude der Symbole, die in dem Lichtsignal 407 codiert sind, entspre chend gesteigert wird. The functional structure of the light signal 407, which is used for excitation, is similar to that of the input signal 27, since the light signal 407 is modulated according to the input signal 27 with regard to its intensity. To simplify the representation, the maximum value of the amplitude (the maximum amplitude 35) of a symbol, which is represented in the input signal 27 or which is modulated on the light signal, is used below as the amplitude of the input signal 27 or amplitude of the light signal 407, which is used to excite the security element, used for a simplified representation. If an excitation takes place with a light signal 407, in which symbols with the same maximum amplitude 35 of the excitation component 30 are encoded via the modulation iteratively successively in time, the amplitude of the light signal 407 is shown as a constant value in the simplified representation the maximum amplitude of the excitation component 30 of the respective symbols corresponds. If an intensity of the light signal 407 is increased, this is synonymous with the fact that a maximum amplitude of the symbols which are encoded in the light signal 407 is increased accordingly.
In Fig. 4e ist grafisch eine Intensität des zur Anregung verwendeten Lichtsignals 407 ge genüber der Zeit aufgetragen. Die Intensität ist wie oben erwähnt jeweils durch die Maxi malamplitude 35 des Anregungsanteils der übertragenen Symbole für diese grafische Darstellung angezeigt. Eine die Symbolform widerspiegelnde Intensitätskurve ist aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt. In der Grafik sind die Zeitpunkte TXO bis TX3 eingezeichnet, die mit den Zeitpunkten korrespondieren, zu denen die Positionen XO bis X3 entsprechend den Ausleuchtbereich 71 passieren. In Fig. 4e, an intensity of the light signal 407 used for excitation is plotted against time. As mentioned above, the intensity is indicated in each case by the maximum amplitude 35 of the excitation component of the symbols transmitted for this graphic representation. An intensity curve reflecting the symbol shape is not shown for the sake of simplicity. The points in time TXO to TX3 are shown in the graphic, which correspond to the points in time at which the positions XO to X3 correspondingly pass through the illuminated area 71.
In Figur 4f ist für ein intaktes, nicht manipuliertes Sicherheitselement die ohne Anpassung des Lichtsignals der Anregung erfasste Anti-Stokes-Lumineszenzintensität 96 stark ver einfacht unter Vernachlässigung von Einschwingvorgängen, von aufgrund der Modulation vorhandenen Intensitätsschwankungen, von Intersymbolinterferenzen oder Ähnlichem dargestellt. In Fig. 4g ist ein zugehöriger anhand der erfassten Intensitäten ermittelter Normierungswert 97 angegeben, der ein empfangenes Symbol bei der entsprechenden erfassten Intensität des Anti-Stokes-Lumineszenzlichts auf eine Einheitsintensität normie ren würde. Hierbei wird immer davon ausgegangen, dass von dem Sicherheitselement 2 jeweils gleich große Flächen der Musterbereiche 120 durch den Ausleuchtbereich 71 ab getastet werden. Beträgt eine Flächenkonzentration an Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 im Ausleuchtbereich 71 des überstrichenen Musterbereichs 121 beispielsweise einen Wert 100 in beliebigen Einheiten so wird nach dem Erfassen der erzeugten Lumineszenz und einer Entfaltung mit der charakteristischen Funktion, die dem Anti-Stokes- Lumineszenzstoff 200 zugeordnet ist, und einer entsprechenden Demodulation ein Nor mierungswert 97 von beispielsweise 50 in beliebigen Einheiten als der Wert festgelegt, durch den die Gesamtintensität des Symbols geteilt werden muss, um ein empfangenes Symbol auf eine Normintensität zu normieren. Steigt dann die Flächenkonzentration, bei spielsweise weil sich zu einem späteren Zeitpunkt der zweite Musterbereich 122 mit einer Flächenkonzentration von 500 in beliebigen Flächenkonzentrationseinheiten Anti-Stokes- Lumineszenzstoff 200 in Ausleuchtbereich 71 befindet, so steigt die erzeugte Lumines zenz und hierüber auch eine Intensität bzw. eine Fläche unterhalb der Kurve, die das Symbol beschreibt. Um diese Fläche auf die Einheitsfläche zu normieren, d.h. die Intensi tät auf die Normintensität zu bringen, ist nun beispielsweise ein Normierungswert 97 von 250 in beliebigen Normierungseinheiten notwendig. Es zeigt sich somit, dass die Intensität des empfangenen demodulierten Signals oder ein Normierungswert in der Auswertung jeweils ein Maß für die Kombination aus Flächenkonzentration des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes 200 und Anregungsintensität des Lichtsignals 407 sind. In FIG. 4f, the anti-Stokes luminescence intensity 96 detected without adapting the light signal of the excitation is shown greatly simplified for an intact, unmanipulated security element, neglecting transient processes, intensity fluctuations due to the modulation, intersymbol interference or the like. In FIG. 4g, an associated normalization value 97 determined on the basis of the recorded intensities is indicated, which would normalize a received symbol to a unit intensity given the corresponding recorded intensity of the anti-Stokes luminescent light. It is always assumed here that the security element 2 scans areas of the pattern areas 120 of the same size through the illuminated area 71. If an area concentration of anti-Stokes luminescent substance 200 in the illuminated area 71 of the swept pattern area 121 is, for example, a value of 100 in any units, after the luminescence generated has been detected and developed with the characteristic function assigned to the anti-Stokes luminescent substance 200 , and a corresponding demodulation, a normalization value 97 of, for example, 50 in arbitrary units is defined as the value by which the total intensity of the symbol must be divided in order to normalize a received symbol to a normal intensity. If the area concentration then increases, for example because at a later point in time the second pattern area 122 with an area concentration of 500 in any area concentration units anti-Stokes luminescent substance 200 is located in the illuminated area 71, the luminescence generated increases and, above it, an intensity or an intensity Area below the curve that the symbol describes. In order to normalize this area to the unit area, ie to bring the intensity to the normal intensity, a normalization value 97 of 250 in any normalization units is now necessary, for example. It thus shows that the intensity of the received demodulated signal or a normalization value in the evaluation are in each case a measure of the combination of the surface concentration of the anti-Stokes luminescent substance 200 and the excitation intensity of the light signal 407.
Eine Steigerung der Intensität des Lichtsignals 407 führt nämlich ebenfalls zu einer Stei gerung der entstehenden Intensität des Anti-Stokes-Lumineszenzlichts. Hierdurch wird es möglich, die übertragene Intensität auszunutzen, um anhand der zeitlichen Abfolge unter Berücksichtigung der Relativbewegung von Sicherheitselement 2 und Ausleuchtbereich 71 bzw. Lichtsignal 407 Musterbereiche 120 entlang der Raumrichtung 91 , welche parallel zu der Bewegungsrichtung 93 des Sicherheitselements durch den Ausleuchtbereich ist, anhand der Normierungsintensität 97 zu identifizieren. This is because an increase in the intensity of the light signal 407 likewise leads to an increase in the intensity of the anti-Stokes luminescent light that is produced. This makes it possible to use the transmitted intensity in order to use the time sequence, taking into account the relative movement of security element 2 and illumination area 71 or light signal 407, pattern areas 120 along spatial direction 91, which is parallel to movement direction 93 of the security element through the illumination area the normalization intensity 97 to identify.
Zusätzlich liefert die Auswertung auch eine Aussage darüber, ob der korrekte Anti-Stokes- Lumineszenzstoff 200 in dem entsprechenden Musterbereich überhaupt vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, so findet keine korrekte Symbolübertragung statt, sodass auch keine Bestimmung des Normierungswertes möglich ist. Je nach verwendeten Auswerteverfah ren kann feiner oder gröber zeitaufgelöst die Anti-Stokes-Lumineszenzintensität und hier über feiner oder gröber ortsaufgelöst die Existenz des korrekten, d.h. erwarteten, Anti- Stokes-Lumineszenzstoffes und dessen Flächenkonzentration ermittelt werden. Hierüber kann dann auch eine Strukturierung des Sicherheitselements 2 in verschiedene Musterbe reiche 120 erfolgen und das daraus gebildete Muster 110, z. B. über einen Vergleich mit Vorgabedaten oder anderem Expertenwissen über korrekte intakte und manipulierte Si cherheitselemente 2, identifiziert werden. In addition, the evaluation also provides a statement as to whether the correct anti-Stokes luminescent substance 200 is actually present in the corresponding pattern area. If this is not the case, there is no correct symbol transmission, so that it is not possible to determine the normalization value either. Depending on the evaluation method used, the anti-Stokes luminescence intensity can be determined with a finer or coarser time resolution and the existence of the correct, i.e. expected, anti-Stokes luminescent substance and its surface concentration can be determined here with a finer or coarser spatial resolution. This can then also be used to structure the security element 2 in various pattern areas 120 and the pattern 110 formed therefrom, e.g. B. via a comparison with default data or other expert knowledge about correct, intact and manipulated Si cherheitselemente 2 can be identified.
Ebenso ist es möglich, dass die Intensität durch eine Änderung der Flächenkonzentration so stark ansteigt, dass ein Messbereich überschritten wird, in dem eine lineare Intensi tätserfassung der Erfassungseinrichtung 5 möglich ist. In diesem Fall wird von einer Sätti gung der Erfassungseinrichtung 5 gesprochen. Im gesättigten Zustand ist eine korrekte Ermittlung über die Auswertung anhand der charakteristischen Funktion nicht mehr in der Weise möglich, um zu ermitteln, ob der korrekte Anti-Stokes-Lumineszenzstoff 200 in dem entsprechenden Bereich des Sicherheitselements vorhanden ist oder nicht. Daher ist es vorteilhaft, die Intensität des Lichtsignals 407 über eine Anpassung des Eingangssignals dynamisch anzupassen, sodass auch die erreichte Lumineszenzintensität wieder in den linearen Messbereich der Erfassungseinrichtung zurückkehrt. Um somit Musterbereiche zuverlässig auch hinsichtlich des Vorhandenseins des korrek ten Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes 200 zu überprüfen, ist es vorteilhaft, wenn während des Überstreichens eines Musterbereichs 120 durch den Ausleuchtbereich 71 eine Mehr zahl von Symbolen in dem Lichtsignal übertragen wird. Eine bevorzugte Mindestanzahl beträgt 5 Symbole. It is also possible for the intensity to rise so sharply as a result of a change in the surface concentration that a measurement range is exceeded in which a linear intensity detection of the detection device 5 is possible. In this case, the detection device 5 is referred to as saturation. In the saturated state, correct determination via the evaluation based on the characteristic function is no longer possible in such a way as to determine whether or not the correct anti-Stokes luminescent substance 200 is present in the corresponding area of the security element. It is therefore advantageous to dynamically adapt the intensity of the light signal 407 by adapting the input signal so that the luminescence intensity achieved also returns to the linear measurement range of the detection device. In order to reliably check pattern areas also with regard to the presence of the correct anti-Stokes luminescent substance 200, it is advantageous if a plurality of symbols is transmitted in the light signal while the illuminated area 71 sweeps over a pattern area 120. A preferred minimum number is 5 symbols.
Bereits bei Übertragung des ersten Symbols, bei dem eine Sättigung der Erfassungsein richtung 5 durch das Lumineszenzlicht der Anti-Stokes-Lumineszenz 9 eintritt, kann die Intensität des Lichtsignals 407 für das darauffolgende übertragene Symbol häufig um ei nen korrekten Betrag hinsichtlich der Intensität reduziert werden, da eine Zeitspanne zwi schen dem Erreichen der oberen Schwelle des linearen Messbereich und dem erneuten Unterschreiten dieser Schwelle ein grobes Maß für die während der Anregung erreichte maximale Intensität der Anti-Stokes-Lumineszenz ist. Dies gilt zumindest dann, wenn kei ne zu große Intersymbolinterferenz auftritt. Zu beachten bleibt, dass die Anregung, auch wenn die grafische Darstellung dieses nicht zeigt, immer zwischen Null und der darge stellten maximalen Symbolintensität schwankt. As soon as the first symbol is transmitted, in which the detection device 5 is saturated by the luminescent light of the anti-Stokes luminescence 9, the intensity of the light signal 407 for the subsequent symbol transmitted can often be reduced by the correct amount in terms of intensity, since a period of time between reaching the upper threshold of the linear measuring range and falling below this threshold again is a rough measure of the maximum intensity of the anti-Stokes luminescence achieved during the excitation. This applies at least if the intersymbol interference is not too great. It should be noted that the excitation, even if the graphic representation does not show this, always fluctuates between zero and the maximum symbol intensity shown.
Ist die Intersymbolinterferenz extrem stark, so wird für das korrekte Absenken der Anre gungsintensität eine Mehrzahl von übertragenen Symbolen benötigt. Abhängig von der auftretenden Intersymbolinterferenz und der verwendeten Symbolübertragungsrate über das Lichtsignal 407 und der verwendeten Relativgeschwindigkeit zwischen dem Lichtsig nal 407 und dem Sicherheitselement 2 ist somit eine Abstimmung zu finden, die eine zu verlässige und korrekte Auswertung der einzelnen Musterbereiche 120 des Sicherheit selements 2 ermöglicht. If the intersymbol interference is extremely strong, then a plurality of transmitted symbols is required for the correct lowering of the excitation intensity. Depending on the intersymbol interference that occurs and the symbol transmission rate used via the light signal 407 and the relative speed used between the light signal 407 and the security element 2, a coordination can be found that enables a reliable and correct evaluation of the individual pattern areas 120 of the security element 2.
In Fig. 4h, 4i und 4j sind das Eingangssignal 27 (Fig. 4h), welches bis auf einen Faktor und andere Einheiten identisch mit dem Lichtsignal 407 ist, sowie die stark vereinfachten Anti-Stokes-Lumineszenzlichtintensitäten 96 für ein nicht manipuliertes Sicherheitsele ment (Fig. 4i) und ein manipuliertes Sicherheitselement (Fig. 4j) schematisch für den Fall dargestellt, bei dem im Eingangssignal 27 die Maximalamplitude 35 an den erwarteten Intensitätsanstieg beim intakten, nicht manipulierten Sicherheitselement im Zeitbereich zwischen TX1 und TX2 angepasst ist. Das Eingangssignal wird erneut nur über die Maxi malamplitude der übertragenen Symbole vereinfacht dargestellt. Die eigentliche Modulati on des Eingangssignals 27 und des daraus resultierenden Lichtsignals 407 werden nicht dargestellt. Die Maximalamplitude 35 wird in diesem Zeitbereich zwischen TX1 und TX2 auf 1/5 des ursprünglichen Werts der Maximalamplitude 35 in dem Zeitbereich zwischen TXO und TX1 abgesenkt. In dem Zeitbereich zwischen TX2 und TX3 wird die Maxi malamplitude 35 wieder auf den ursprünglichen Wert angehoben. In Fig. 4h, 4i and 4j the input signal 27 (Fig. 4h), which is identical to the light signal 407 except for a factor and other units, as well as the greatly simplified anti-Stokes luminescence light intensities 96 for an unmanipulated security element ( 4i) and a manipulated security element (FIG. 4j) are shown schematically for the case in which the maximum amplitude 35 in the input signal 27 is adapted to the expected increase in intensity for the intact, non-manipulated security element in the time range between TX1 and TX2. The input signal is again only shown in a simplified manner using the maximum amplitude of the symbols transmitted. The actual modulation of the input signal 27 and the light signal 407 resulting therefrom are not shown. The maximum amplitude 35 is in this time range between TX1 and TX2 lowered to 1/5 of the original value of the maximum amplitude 35 in the time range between TXO and TX1. In the time range between TX2 and TX3, the maximum amplitude 35 is raised again to the original value.
In dem nicht manipulierten Zustand ist die Anti-Stokes-Lumineszenzlichtintensität 96 wäh rend der gesamten Messung konstant. In manipulierten Zustand fällt die die Anti-Stokes- Lumineszenzlichtintensität 96 bei vollständiger Entfernung des Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes auf 0 und ist bei teilweiser Entfernung deutlich abgesenkt. In the non-manipulated state, the anti-Stokes luminescent light intensity 96 is constant throughout the measurement. In the manipulated state, the anti-Stokes luminescent light intensity 96 falls to 0 when the anti-Stokes luminescent substance is completely removed and is significantly reduced when it is partially removed.
Es versteht sich für den Fachmann, dass hier nur beispielhafte Ausführungsformen für Muster und mögliche Flächenkonzentrationen exemplarisch dargestellt sind. It goes without saying for a person skilled in the art that only exemplary embodiments for patterns and possible surface concentrations are shown by way of example.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Vorrichtung 1 device
2 Sicherheitselement 2 security element
3 Sicherheitsdokument 3 Security Document
4 Anregungseinrichtung 4 excitation device
5 Erfassungseinrichtung 5 detection device
6 Auswerteeinrichtung 6 Evaluation device
7 T ransporteinrichtung 7 T ransport facility
8 Lumineszenzlicht 8 luminescent light
9 Anti-Stokes-Lumineszenz 9 Anti-Stokes luminescence
10 Modulationseinrichtung 10 modulation device
1 1 Ausgangssignal 1 1 output signal
12 Funktion 12 function
13 T ransformationsmodul 13 T ransformationsmodul
14 Ausgangssignal 14 output signal
15 Demodulatormodul 15 demodulator module
16 Eingangssignalinformation 16 Input signal information
17 Steuereinrichtung 17 Control device
18 Erkennungsentscheidungen 18 detection decisions
19 Verifikationsentscheidung 19 Verification Decision
20 Ausgabeeinrichtung 20 Output device
21 Sortiermaschine 21 sorting machine
27 Eingangssignal 27 input signal
28 Abschnitte 28 sections
29 Symbol 29 symbol
30 Anregungsanteil 30 stimulus component
30A ansteigender Anteil 30A increasing proportion
30B abfallender Anteil 30B declining portion
31 Pausenanteil (Nichtanregungsanteil) 35 Maximalamplitude 31 Break component (non-excitation component) 35 Maximum amplitude
55 Photodiode 55 photodiode
71 Ausleuchtbereich 71 Footprint
81 Photolumineszenz 81 photoluminescence
85 Filter Raumrichtung 85 filters Spatial direction
x-Richtung x direction
Bewegungsrichtung Direction of movement
Nachweisrichtung Verification direction
Flächenkonzentration (Funktionsgraph der) Area concentration (function graph of)
Anti-Stokes-LumineszenzlichtintensitätAnti-Stokes luminescent light intensity
Sicherheitsmerkmal Security feature
Muster template
Längsrichtung Longitudinal direction
Erkennungsmodul Detection module
A/D-Wandler A / D converter
(optische) Ablenkeinheit (optical) deflection unit
Musterbereiche Pattern areas
, 121-x erster Musterbereich, 121-x first pattern area
, 122-x zweiter Musterbereich , 122-x second pattern area
Abtasteinrichtung Scanning device
Anti-Stokes-Lumineszenzstoff Anti-Stokes luminescent substance
Lichtquelle Light source
Lichtsignal Light signal

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum Verifizieren von Sicherheitselementen (2), 1. Method for verifying security elements (2),
wobei ein Sicherheitselement (2) ein aus Musterbereichen (120) gebildetes Muster (110) als Sicherheitsmerkmal (100) umfasst, wherein a security element (2) comprises a pattern (110) formed from pattern areas (120) as a security feature (100),
wobei die Musterbereiche (120) zumindest wherein the pattern areas (120) at least
einen oder mehrere erste Musterbereiche (121 , 121-x) und one or more first pattern areas (121, 121-x) and
einen oder mehrere zweite Musterbereiche (122, 122-x) umfassen, comprise one or more second pattern areas (122, 122-x),
wobei sowohl in dem einen oder den mehreren ersten Musterbereichen (121 , 121-x) als auch in dem einen oder den mehreren zweiten Musterbereich (122, 122-x) in ei nem nicht manipulierten Zustand des Sicherheitselements (2) jeweils ein und der selbe Anti-Stokes-Lumineszenzstoff (200) vorhanden ist, wherein both in the one or more first pattern areas (121, 121-x) and in the one or more second pattern areas (122, 122-x) in a non-manipulated state of the security element (2) one and the same Anti-Stokes luminescent substance (200) is present,
wobei der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff (200) bei einer Anregung mit einem Licht signal, dessen Wellenlänge oder Wellenlängen in einem Anregungswellenlängenbe reich liegen, eine Anti-Stokes-Lumineszenz in einem Anti-Stokes- Wellenlängenbereich zeigt, wherein the anti-Stokes luminescent substance (200) when excited with a light signal whose wavelength or wavelengths are in a range of excitation wavelengths, an anti-Stokes luminescence in an anti-Stokes wavelength range shows,
wobei der oder die mehreren zweiten Musterbereiche (122, 122-x) sich jeweils von dem einen oder den mehreren ersten Musterbereichen (121 , 121-x) dadurch unter scheiden, dass ein relativer Anteil des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes (200), der bei der Manipulation aus dem entsprechenden Musterbereich (120) entfernbar ist, für den Musterbereich oder die mehreren zweiten Musterbereiche (122, 122-x) grö ßer als für den jeweiligen ersten Musterbereich (121 , 121-x) oder die jeweiligen mehreren ersten Musterbereiche (121 , 121-x) ist, wherein the one or more second pattern areas (122, 122-x) differ from the one or more first pattern areas (121, 121-x) in that a relative proportion of the anti-Stokes luminescent substance (200), the can be removed from the corresponding pattern area (120) during manipulation, is larger for the pattern area or the plurality of second pattern areas (122, 122-x) than for the respective first pattern area (121, 121-x) or the respective plurality of first pattern areas ( 121, 121-x) is
umfassend die Schritte: comprehensive the steps:
Erzeugen eines gemäß eines Eingangssignals (27) zeitlich intensitätsmodulierten Lichtsignals (407), dessen Wellenlänge oder Wellenlängen im Anregungswellenlän genbereich liegen und Einstrahlen des Lichtsignals (407) in einen begrenzten Aus leuchtbereich (71); Generating a light signal (407) which is time-modulated in intensity according to an input signal (27), the wavelength or wavelengths of which are in the excitation wavelength range and irradiating the light signal (407) into a limited lighting area (71);
Bereitstellen eines der Sicherheitselemente (2); Providing one of the security elements (2);
Bewegen des einen der Sicherheitselemente (2) relativ zu dem Ausleuchtbereich (71), so dass der Ausleuchtbereich im zeitlichen Verlauf unterschiedliche der min destens zwei Musterbereiche (120) des grafischen Musters (110) des Sicherheit selements (2) überstreicht; Moving the one of the security elements (2) relative to the illuminated area (71) so that the illuminated area over time sweeps over different of the at least two pattern areas (120) of the graphic pattern (110) of the security element (2);
iteratives Erfassen von Lumineszenzlicht in dem Anti-Stokes-Wellenlängenbereich und Wandeln in ein Ausgangssignal (11), welches eine Intensität des erfassten Lu- mineszenzlichts repräsentiert, iterative detection of luminescent light in the anti-Stokes wavelength range and conversion into an output signal (11) which shows an intensity of the detected air represents minescent light,
Transformieren des Ausgangssignals (11) mittels mindestens einer bereitgestellten charakteristischen Funktion (12) für einen erwarteten Anti-Stokes-Lumineszenzstoff (200) durch eine Auswerteeinrichtung (6) in ein transformiertes Ausgangssignal (14), Transforming the output signal (11) by means of at least one characteristic function (12) provided for an expected anti-Stokes luminescent substance (200) by an evaluation device (6) into a transformed output signal (14),
Auswerten des transformierten Ausgangssignals (14) unter Berücksichtigung zu mindest einer Eingangssignalinformation (16) des Eingangssignals (27) zum Evaluation of the transformed output signal (14) taking into account at least one input signal information item (16) of the input signal (27) for
Ableiten von Erkennungsentscheidungen (18) für den Anti-Stokes-Lumineszenzstoff (200) durch die Auswerteeinrichtung (6), Deriving recognition decisions (18) for the anti-Stokes luminescent substance (200) by the evaluation device (6),
Ableiten einer Verifikationsentscheidung basierend auf den Erkennungsentschei dungen (18) und Deriving a verification decision based on the recognition decisions (18) and
Ausgeben der Verifikationsentscheidung (19) durch die Auswerteeinrichtung (6). Output of the verification decision (19) by the evaluation device (6).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ableiten der Erken nungsentscheidungen ein Feststellen der Existenz des erwarteten Anti-Stokes- Lumineszenzstoffes (200) und einer dem erwarteten Anti-Stokes-Lumineszenzstoff zuordenbaren Lumineszenzintensität umfasst, die ein Maß für die Menge des erwar teten Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes (200) in dem Ausleuchtbereich ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that deriving the recognition decisions comprises establishing the existence of the expected anti-Stokes luminescent substance (200) and a luminescence intensity that can be assigned to the expected anti-Stokes luminescent substance, which is a measure of the amount of expected anti-Stokes luminescent substance (200) in the illuminated area.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten ein Erstellen eines Nachweismusters anhand der in zeitlicher Folge abgeleiteten Er kennungsentscheidungen unter Berücksichtigung der Bewegung des Ausleuchtbe reichs (71) relativ zu dem Sicherheitselement (2) umfasst und das Ableiten der Veri fikationsentscheidung (19) basierend auf einem Vergleich mit einem vorgegebenen Echtheits- oder Fälschungsmuster erfolgt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation comprises creating a detection pattern on the basis of the temporally derived recognition decisions taking into account the movement of the Ausleuchtbe rich (71) relative to the security element (2) and deriving the verification fication decision (19) is based on a comparison with a predetermined authenticity or forgery pattern.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtsignal (407) zeitlich so moduliert wird, dass iterativ Symbole (29) übermittelt werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the light signal (407) is temporally modulated so that iteratively symbols (29) are transmitted.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die iterativ übermittelten Symbole (29) dieselbe Symbolform aufweisen. 5. The method according to claim 4, characterized in that the iteratively transmitted symbols (29) have the same symbol shape.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Symbole (29) jeweils einen Anregungsanteil (30) und einen Nichtanregungsanteil (31) umfassen. 6. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the symbols (29) each comprise an excitation component (30) and a non-excitation component (31).
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anregungsanteil (30) aus einem linearen Intensitätsanstieg und einem nachfolgenden linearen Inten sitätsabfall besteht, wobei die Steigungen des Intensitätsanstiegs und des Intensi tätsabfalls betragsmäßig gleich sind. 7. The method according to claim 5, characterized in that the excitation component (30) consists of a linear increase in intensity and a subsequent linear decrease in intensity, the increases in the increase in intensity and decrease in intensity being equal in terms of amount.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Bewegung des Ausleuchtbereichs (71) und des Sicherheitsele ments (2) mit einer Geschwindigkeit und das Modulieren der Lichtsignals (407) unter Berücksichtigung einer Ausdehnung der Musterbereiche (120) parallel zu der relati ven Bewegungsrichtung (93) so aufeinander abgestimmt erfolgen, dass der Anti- Stokes-Lumineszenzstoff (200) während der Relativbewegung des Ausleuchtbe reichs über den jeweiligen Musterbereich mit einer Mindestanzahl von auf das Licht signal modulierten Symbolen angeregt wird, wobei die Mindestanzahl größer zwei ist. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the relative movement of the illumination area (71) and the security element (2) at a speed and the modulation of the light signal (407) taking into account an expansion of the pattern areas (120) parallel to the relative direction of movement (93) are coordinated so that the anti-Stokes luminescent substance (200) is excited during the relative movement of the Ausleuchtbe rich over the respective pattern area with a minimum number of symbols modulated on the light signal, the minimum number being greater than two is.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestanzahl der Symbole (29) größer oder gleich fünf ist. 9. The method according to claim 8, characterized in that the minimum number of symbols (29) is greater than or equal to five.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekenn 10. The method according to any one of the preceding claims 4 to 9, characterized
zeichnet, dass das Erfassen mit einer Frequenz erfolgt, die um einen Faktor 20, vorzugsweise um einen Faktor 100 oder mehr, größer als eine Symbolmodulations frequenz ist, mit der Symbole auf das Lichtsignal (407) moduliert werden. shows that the detection takes place at a frequency which is a factor of 20, preferably a factor of 100 or more, greater than a symbol modulation frequency with which symbols are modulated onto the light signal (407).
11. Vorrichtung (1) zum Verifizieren von Sicherheitselementen (2) mit einem aus Mus terbereichen (120) gebildeten Muster (110) als Sicherheitsmerkmal (100), wobei die Musterbereiche (120) einen Anti-Stokes-Lumineszenzstoff (200) umfassen, wobei die Vorrichtung (1) umfasst: 11. Device (1) for verifying security elements (2) with a pattern (110) formed from pattern areas (120) as a security feature (100), the pattern areas (120) comprising an anti-Stokes luminescent substance (200), wherein the device (1) comprises:
eine Steuereinrichtung (17) zum Erzeugen eines Eingangssignals (27), a control device (17) for generating an input signal (27),
eine Anregungseinrichtung (4) zum Erzeugen eines gemäß des Eingangssignals (27) zeitlich intensitätsmodulierten Lichtsignals (407), dessen Wellenlänge oder Wellenlängen im Anregungswellenlängenbereich liegen, und zum Einstrahlen des Lichtsignals (407) in einen begrenzten Ausleuchtbereich (71), an excitation device (4) for generating a light signal (407) which is time-modulated according to the input signal (27) and whose wavelength or wavelengths lie in the excitation wavelength range, and for irradiating the light signal (407) into a limited illumination area (71),
eine mit der Steuereinrichtung (17) gekoppelte Abtasteinrichtung (138) zum Bewe gen des einen der Sicherheitselemente (2) relativ zu dem Ausleuchtbereich (71), so dass der Ausleuchtbereich (71) im zeitlichen Verlauf unterschiedliche der mindes tens zwei Musterbereiche (120) des grafischen Musters (110) des Sicherheitsele ments (2) überstreicht; a scanning device (138) coupled to the control device (17) for moving the one of the security elements (2) relative to the illuminated area (71), see above that the illuminated area (71) over time passes over different of the at least two pattern areas (120) of the graphic pattern (110) of the security element (2);
eine Erfassungseinrichtung (5) zum iteratives Erfassen von Lumineszenzlicht (8) in dem Anti-Stokes-Wellenlängenbereich und Wandeln in ein Ausgangssignal (11), welches eine Intensität des erfassten Lumineszenzlichts repräsentiert, a detection device (5) for iteratively detecting luminescent light (8) in the anti-Stokes wavelength range and converting it into an output signal (11) which represents an intensity of the detected luminescent light,
und eine Auswerteeinrichtung (6), welche ein Transformationsmodul (13) zum Transformieren des Ausgangssignals (11) mittels mindestens einer bereitgestellten charakteristischen Funktion (12) in ein transformiertes Ausgangssignal (14) umfasst und ausgebildet ist, beim Auswerten des transformierten Ausgangssignals (14) un ter Berücksichtigung zumindest einer Eingangssignalinformation (16) des Eingangs signals (27) Erkennungsentscheidungen (18) für den Anti-Stokes-Lumineszenzstoff (200) abzuleiten und zum Ableiten einer Verifikationsentscheidung (19) basierend auf den Erkennungsentscheidungen (18) und and an evaluation device (6) which comprises and is designed to transform the output signal (11) into a transformed output signal (14) by means of at least one provided characteristic function (12) when evaluating the transformed output signal (14) taking into account at least one input signal information (16) of the input signal (27) to derive recognition decisions (18) for the anti-Stokes luminescent substance (200) and to derive a verification decision (19) based on the recognition decisions (18) and
eine Ausgabeeinrichtung (20) zum Ausgeben der Verifikationsentscheidung (19) der Auswerteeinrichtung (6). an output device (20) for outputting the verification decision (19) of the evaluation device (6).
12. Sicherheitselement (2) mit einem aus Musterbereichen (120) gebildeten Muster (110) als Sicherheitsmerkmal (100), 12. Security element (2) with a pattern (110) formed from pattern areas (120) as a security feature (100),
wobei die Musterbereiche (120) zumindest wherein the pattern areas (120) at least
einen ersten Musterbereich (121 , 121-x) und einen zweiten Musterbereich (122, 122-x) umfassen, comprise a first pattern area (121, 121-x) and a second pattern area (122, 122-x),
wobei der erste Musterbereich (121 , 121-x) und der zweite Musterbereich (122, 122- x) in einem nicht manipulierten Zustand des Sicherheitselements (2) einen Anti- Stokes-Lumineszenzstoff (200) aufweisen, der bei einer Anregung mit einem Licht signal (407) mit Wellenlängen in einem Anregungswellenlängenbereich eine Lumi neszenz in einem Anti-Stokes-Wellenlängenbereich zeigt, wherein the first pattern area (121, 121-x) and the second pattern area (122, 122-x) in a non-manipulated state of the security element (2) have an anti-Stokes luminescent substance (200), which when excited with a light signal (407) with wavelengths in an excitation wavelength range shows a luminescence in an anti-Stokes wavelength range,
wobei sich der erste Musterbereich (121 , 121-x) und der zweite Musterbereich (122, 122-x) dadurch unterscheiden, dass ein Anteil des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes (200), der bei einer Manipulation von dem Sicherheitselement (2) entfernbar ist, im zweiten Musterbereich (122, 122-x) größer als im ersten Musterbereich (121 , 121-x) ist. wherein the first pattern area (121, 121-x) and the second pattern area (122, 122-x) differ in that a portion of the anti-Stokes luminescent substance (200) which can be removed from the security element (2) when manipulated is larger in the second pattern area (122, 122-x) than in the first pattern area (121, 121-x).
13. Sicherheitselement (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mus ter (110) mehrere zu dem einen ersten Musterbereich (121-1) gleichartige erste Musterbereiche (121-x) und/oder mehrere zu dem einen zweiten Musterbereich (122-1) gleichartige zweite Musterbereiche (122-x) umfasst. 13. The security element (2) according to claim 12, characterized in that the pattern (110) has a plurality of first pattern areas (121-1) that are similar to the first Pattern areas (121-x) and / or a plurality of second pattern areas (122-x) which are similar to the one second pattern area (122-1).
14. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekenn zeichnet, dass die Flächenkonzentrationen des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes (200) in dem ersten Musterbereich (121) und in dem zweiten Musterbereich (122) im nicht manipulierten Zustand gleich sind. 14. Security element (2) according to one of claims 12 or 13, characterized in that the surface concentrations of the anti-Stokes luminescent substance (200) in the first pattern area (121) and in the second pattern area (122) are the same in the non-manipulated state are.
15. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeich net, dass die Flächenkonzentrationen des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes (200) in dem ersten Musterbereich und in dem zweiten Musterbereich, die nicht entfernbar sind, gleich sind. 15. Security element (2) according to one of claims 12 to 13, characterized in that the surface concentrations of the anti-Stokes luminescent substance (200) in the first pattern area and in the second pattern area, which are not removable, are the same.
16. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeich net, dass die Flächenkonzentrationen des Anti-Stokes-Lumineszenzstoffes (200) in dem ersten Musterbereich (121) und in dem zweiten Musterbereich (122) im nicht manipulierten Zustand ungleich sind und die Flächenkonzentrationen des Anti- Stokes-Lumineszenzstoffes (200), die entfernbar sind, in dem ersten Musterbereich16. Security element (2) according to one of claims 12 to 15, characterized in that the surface concentrations of the anti-Stokes luminescent substance (200) in the first pattern area (121) and in the second pattern area (122) are unequal in the non-manipulated state and the areal concentrations of the anti-Stokes luminescent substance (200) that are removable in the first pattern area
(121) und in dem zweiten Musterbereich (122) ebenfalls ungleich sind. (121) and in the second pattern area (122) are also unequal.
17. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeich net, dass der Anti-Stokes-Lumineszenzstoff (200) des zweiten Musterbereichs (122) bei der Manipulation nicht vollständig entfernbar ist. 17. The security element (2) according to one of claims 12 to 16, characterized in that the anti-Stokes luminescent substance (200) of the second pattern area (122) cannot be completely removed during manipulation.
18. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeich net, dass eine Nachweisrichtung (94) existiert bezüglich der die ersten Musterberei che (121) und zweiten Musterbereiche (122) abwechselnd in dem Muster auftreten und der erste und der letzte Musterbereich (120) entlang der Nachweisrichtung (94) entweder jeweils ein erster Musterbereich (121) oder ein zweiter Musterbereich18. Security element (2) according to one of claims 13 to 17, characterized in that a detection direction (94) exists with respect to which the first pattern areas (121) and second pattern areas (122) alternate in the pattern and the first and the last pattern area (120) along the detection direction (94) either a first pattern area (121) or a second pattern area
(122) sind. (122) are.
19. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeich net, dass das Muster (110) ein oder mehrere Musterbereiche (120) umfasst, die von dem ersten Musterbereich (121) und dem zweiten Musterbereich (122) verschieden sind, und den Anti-Stokes-Lumineszenzstoff (200) aufweisen. 19. The security element (2) according to any one of claims 13 to 17, characterized in that the pattern (110) comprises one or more pattern areas (120) which are different from the first pattern area (121) and the second pattern area (122) , and the anti-Stokes luminescent substance (200).
20. Sicherheitselement (2) nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeich net, dass im nicht manipulierten Zustand des Sicherheitselements (2) innerhalb des Musters (110) zwischen den Musterbereichen (120) keine Bereiche existieren, die den Anti-Stokes-Lumineszenzstoff (200) nicht aufweisen. 20. Security element (2) according to one of claims 12 to 19, characterized in that in the non-manipulated state of the security element (2) within the pattern (110) between the pattern areas (120) there are no areas which the anti-Stokes- Do not have luminescent substance (200).
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