VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ECHTHEITSERKENNUNG VON SICHERHEITSMERKMALEN AUF WERT- UND/ODER SICHERHEITSDOKUMENTEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslesen von Sicherheitsmerkmalen auf Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11.

In zunehmendem Maße werden Sicherheitssysteme benötigt, die in der Lage sind, Sicherheitsmerkmale enthaltende Wert- oder Sicherheitsdokumente zu erkennen, die auf einem Träger angebracht sind, oder ein Produkt verifizieren können, das mit einem Sicherheitsmerkmal versehen ist. Der Träger kann bspw. ein Brief, Groß- oder Maxibrief sein, auf dem ungeordnet das Wertdokument in Form einer oder mehrerer Briefmarken angeordnet ist. Als Wert- oder Sicherheitsdokument im Sinne vorliegender Erfindung gelten aber auch Banknoten, Ausweise, Verpackungen, Label, Aufkleber und Tickets, insbesondere bedruckbare oder auf andere Weise mit Sicherheitsmerkmalen versehbare Erzeugnisse.

Die auf bzw. im Wert- oder Sicherheitsdokument untergebrachten Sicherheitsmerkmale bergen Informationen, die in der Regel nicht ohne weiteres sichtbar sind. Beispiele sind magnetische oder elektromagnetische Besonderheiten, bestimmte Materialeigenschaften sowie Charakteristika, die im UV, IR und NIR nachweisbar sind. Typischerweise werden hierfür spezielle, auf den jeweiligen Fall zugeschnittene Sensoren eingesetzt, die ein oder mehrere solcher Eigenschaften detektieren. In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 101 13 267 Al Antistokes- Leuchtstoffe, die bei Anregung mit bestimmter elektromagnetischer Strahlung charakteristische Lumineszenzeigenschaften aufweisen, wobei die emittierte Strahlung kurzwelliger als die Anregungsstrahlung ist. Weitere Lumineszenzstoffe, die sich als Sicherheitsmerkmal für Wertdokumente eignen, sind in der DE 198 03 997 Al, der WO 98/39392 Al, der DE 199 17 887 Al beschrieben.

Bekannt ist (DE 196 49 874 Al), den Lumineszenzfarbstoff großflächig auf einem Wertdokument, bspw. einer Ausweiskarte aufzubringen und anschließend partiell so abzudecken, dass ein Code gebildet wird, in dem benutzerrelevante Daten abgelegt sind, die zur Echtheitsüberprüfung des Dokuments herangezogen werden.

In herkömmlichen Systemen wird die prinzipielle Anwesenheit des Leuchtstoffes auf dem Wertdokument festgestellt. Dabei kann bspw. der zeitliche Emissionsverlauf der Lumineszenz ermittelt werden (EP 1 158 459 Al).

Die DE 101 13 268 Al beschreibt ein System zur Überprüfung der Anwesenheit eines Sicherheitsmerkmals auf einem Wertdokument. Mit einem Laser und geeigneter Optik wird dabei eine strichförmige Abtastlinie erzeugt, deren Länge so bemessen ist, dass sie das Sicherheitsmerkmal eines an der Abtastlinie vorbeigeführten Wertdokuments erfasst, auch wenn letzteres ungeordnet auf einem Träger angebracht ist. Das Sicherheitsmerkmal emittiert nach Anregung durch das Laserlicht nach dem zuvor beschriebenen Effekt kurzwelligeres Lumineszenzlicht, das von einem Photodetektor aufgenommen und als Lumineszenz-Rohsignal der weiteren Auswertung zugeführt wird. In dieser wird das Intensitätsprofil der emittierten Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich über einen vorgegebenen Messzeitraum nach der Anregung analysiert und eine Echt-/Unecht-Aussage erstellt. Mit der Erfindung wird das Auslesen von Sicherheitsmerkmalen der vorgenannten Art weiter verbessert.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Echtheitserkennung von Sicherheitsmerkmalen auf Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten ist mindestens ein Sicherheitselement in oder auf das Wert- und /oder Sicherheitsdokument ein- oder aufgebracht, wobei es in ein geometrisches Muster eingebunden ist. Das Sicherheitsmerkmal kann dabei über die bekannten Druckverfahren wie Siebdruck, Stichtiefdruck, Rastertiefdruck Offset, Letterset, Ink-Jet u.s.w. aufgedruckt werden. Insbesondere kann es als transparenter Druck unterhalb des sichtbaren Motivs appliziert werden, wenn die stoffliche Zusammensetzung des Motivs so beschaffen ist, dass sie für die eigentliche Verifikation geeignet ist, also bspw. in einer Farbe ausgeführt ist, die für die Anregungs- und Lumineszenzwellenlängen ausreichend transparent ist.

Das Wert- und/oder Sicherheitsdokument wird optisch abgetastet, und dabei mit periodisch gepulster elektromagnetischer Strahlung angeregt. Es emittiert daraufhin Lumineszenz- Strahlung, aus der Rohsignale gewonnen werden. Sowohl die Abtastung/ Anregung als auch die Lumineszenz können dabei im gesamten elektromagnetischen Wellenlängenbereich, insbesondere aber im nicht-sichtbaren Bereich und ganz besonders im NIR-Bereich stattfinden. Aus den Rohsignalen wird das abgetastete geometrische Muster extrahiert. Die darin codierte Information wird ausgegeben.

Das Sicherheitsmerkmal wird somit nicht mehr zufallig im Motiv versteckt oder flächig über dieses verteilt, sondern einem geometrischen Muster zugeordnet, in dem Information codiert ist. Aus der zeitaufgelösten Intensität des Lumineszenz-Rohsignals werden somit Strukturmerkmale und die mit ihnen verbundene Information extrahiert. Mit der vorliegenden Erfindung ergibt sich eine vorteilhafte Erweiterung des herkömmlichen Verfahrens, weil mit dem Echtheitsmerkmal strukturelle Information hinterlegt wird und mit dieser Zusatzinformation beispielsweise eine Nominalwert- oder Ländercodierung ausgelesen werden kann.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Echtheitserkennung von Sicherheitsmerkmalen auf Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten, wobei mindestens ein Sicherheitselement in oder auf das Wert- und /oder Sicherheitsdokument ein- oder aufgebracht ist, und das Sicherheitselement in einem geometrischen Muster enthalten ist. Die Vorrichtung enthält ein Abtastsystem, mit dem das Wert- und/oder Sicherheitsdokument optisch abtastbar ist. Das Abtastsystem umfasst eine Einrichtung zur Anregung des Sicherheitsmerkmals des Wert- und/oder Sicherheitsdokument mit periodisch gepulster Anregungsstrahlung, um Lumineszenz-Rohsignale vom Sicherheitsmerkmal zu erhalten, sowie eine Einrichtung zur Extraktion des abgetasteten geometrischen Musters und der damit verbundenen Information aus den Lumineszenz-Rohsignalen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das geometrische Muster als Strichcode ausgebildet ist, der sich relativ einfach und sicher auslesen und decodieren läßt oder wenn ein Muster gewählt wird, das gegen Verdrehung um 90° und 180° invariant oder sternförmig oder vollständig rotationssymmetrisch ist, weil das Messsignal dann von der Orientierung der ungeordnet aufgebrachten Briefmarke unabhängig ist und die Auswertesicherheit damit erheblich gesteigert wird.

Die Abtastung erfolgt bevorzugt zellenförmig mit einer sich über das Wert- und/oder Sicherheitsdokument erstreckenden Abtastlinie, an der der Träger des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments linear mit konstanter Geschwindigkeit vorbeibewegt wird. Vorzugsweise ist die in dem Muster codierte Information der Nominalwert des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments und/oder dessen Ländercodierung, oder überhaupt diejenige Information, die zur Kennzeichnung des Wertdokuments am häufigsten herangezogen wird

Das erfindungsgemäße System weist eine Prüfeinrichtung auf, mit der das Lumineszenz-Rohsignal nach Wellenlänge und Intensitätsprofil, insbesondere zur Verifizierung der Zeitkonstante überprüfbar ist. Ferner enthält es eine Decodiereinrichtung für das aus dem Lumineszenz-Rohsignal extrahierte geometrische Muster, insbesondere den Strichcode sowie eine Ausgabeeinrichtung, zur Ausgabe einer Echt-/Unecht-Aussage und zur Ausgabe der im geometrischen Muster codierten Information.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.

Es zeigen:

Fig. 1 : Die Korrelation eines einfachen Lumineszenzmotivs und Lumineszenzsignals am Beispiel eines aufgedruckten Balkens Fig. 2: Ausführungsformen für gedruckte Motive und zu erwartende Signale Fig. 3 : Weitere Ausführungsformen für gedruckte Motive Fig. 4: Spezielle Ausführungsform mit Hinterlegung redundanter Nichtinformation Fig. 5: Ein Blockschaltbild für ein Ausführungsbeispiel zur Auswertung der Lumineszenz-Rohsignale nach der Erfindung

Die Fig. 1 erläutert das Grundprinzip. Die obere Reihe zeigt einen Balken, der horizontal, diagonal und vertikal verdruckt ist und den Leuchtstoff enthält. Wird der Prüfling mit konstanter Geschwindigkeit längs der Koordinate x mit einer Anregungsstrahlung der Pulsfrequenz ω = 2 KHz am Sensor vorbeigeführt und dabei streifenförmig abgetastet, gibt das zeitliche Intensitätsprofil die in Transportrichtung aufgedruckte Verifikationsstoff- Konzentration wieder. Auf diese Weise lassen sich örtlich (hier in x-Richtung) aufgelöste Intensitätsprofile erstellen.

Das Lumineszenz-Rohsignal spiegelt charakteristische geometrische Merkmale wieder. Insbesondere ist die x{t} Korrelation deutlich zu sehen, d.h. mit zunehmender x-Ausdehnung des balkenartigen Feldes wird das Signal entsprechend breiter. Umgekehrt steigt die Intensität entsprechend der y- Ausdehnung des markierten Feldes. Die jeweiligen Ausrichtungen unterscheiden sich also signifikant voneinander.

Die Fig. 2 zeigt Beispiele für geometrische Strukturen, in die das Sicherheitsmerkmal vorteilhafterweise eingebunden werden kann. Die obere Reihe enthält Druckmuster, welche das Sicherheitsmerkmal in Form eines Lumineszenzstoffs enthalten. Darunter ist das zugehörige Muster des Lumineszenz-Rohsignals abgebildet, in dem sich die aufgedruckte Geometrie wiederspiegelt. Die Abtastfrequenz ist dabei so gewählt, dass feine Pixel bis in den Bereich von wenigen μm aufgelöst werden. Sind nun den einzelnen Geometrien bestimmte Informationen zugeordnet, so lassen sich bspw. Nominalwerte, Ländercodierungen, Herkunftsbezeichnungen differenziert ableiten.

Im Hinblick auf automatische Sortierung von Produkten sind Muster, wie sie unter D und E dargestellt sind, besonders günstig, weil sie bei Verdrehung um 90° jeweils gleiche Signale liefern und die Auswertung entsprechend aufgeklebter Wertdokumente, Label oder Briefmarken erleichtern. Geeignet sind besonders sternförmig ausgebildete Muster, die gegenüber noch kleineren Winkelverdrehungen invariant sind.

Die Figur 3 zeigt weitere Ausfuhrungsformen für gedruckte Motive (obere Reihe) sowie die zugehörigen Lumineszenz-Rohsignale. Rotationssymmetrische Muster in Form von Kreisringen, die auch aus mehreren konzentrischen Ringen mit unterschiedlicher Breite und Abständen bestehen können, sind gegenüber beliebigen Drehungen des Wertdokuments invariant und erhöhen die Auswertesicherheit damit erheblich.

In der Figur 4 ist eine spezielle Ausführungsform dargestellt. Das Merkmal (oberes Quadrat) ist in Form eines Strichcodes aufgebracht. Da gemäß vorliegender Erfindung die Ortsauflösung von der Frequenz der Anregungspulse bestimmt wird, kann die Strichbreite so ausgeführt sein, dass dünne Striche nicht mehr aufgelöst werden. Im unteren Bild ist zu sehen, dass das Lumineszenz-Rohsignal den dünnen Strich des Musters nicht mehr wiedergibt. Es kann somit auf diese Weise redundante Nicht-Information hinterlegt werden.

In Figur 5 ist ein Blockschaltbild für eine möglich Auswertelogik dargestellt. Aus dem mit einer bestimmten Pulsfrequenz erzeugten Lumineszenz- Rohsignal werden nach entsprechender Filterung Wellenlänge und Intensitätsprofil, bspw. in Form einer Zeitkonstante überprüft. Je nach Übereinstimmung dieser Parameter mit vorgegebenen Werten wird eine Echt/Unecht-Aussage abgegeben. In Kombination mit dieser Auswertung wird zusätzlich das geometrische Muster, bspw. in Form eines aufgedruckten Strichcodes, extrahiert und die darin enthaltene Information decodiert. Auf diese Weise können bspw. der Nominalwert, eine Länderkennung, der Hersteller oder ein anderes Charakteristikum des Wertdokuments ausgelesen werden.