WO2012117056A2 - Verfahren und sicherheitselement zur speicherung einer information mit hilfe von mikrokanälen in einem substrat - Google Patents

Verfahren und sicherheitselement zur speicherung einer information mit hilfe von mikrokanälen in einem substrat Download PDF

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WO2012117056A2
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    • B42D25/346—Perforations

Definitions

  • the invention generally relates to security elements for value and / or
  • Security documents in particular a method for producing a
  • Security element comprising at least one in a contiguous area for light opaque substrate in which by means of micro-channels information is stored. Furthermore, the invention relates to a corresponding
  • Security element for a value and / or security document.
  • a security element is an entity which comprises at least one security feature which is an imitation, falsification, copy or manipulation of the security element itself or of an article in or on which
  • Security element is attached to protect. Documents which have at least one security feature and / or one security element are referred to as
  • Security documents called. As a rule, security documents comprise a multiplicity of different security features and / or security elements.
  • Security documents include, for example, ID documents, passports, visas, identity cards, identity cards, driving licenses, vehicle registration documents, vehicle registration documents, registration certificates, company ID cards, admission cards, bank cards or
  • a subset of the security documents, which additionally embody a value, is also referred to as a group of value documents.
  • the group of value documents includes i.a. Banknotes, Postage Stamps, Tax Stamps, Stocks, Securities,
  • Falsifications and manipulations are obtained by the fact that the information which is protected by the security feature or security element is selected individually for the respective security element or security document in which the security element is or is integrated. For each security element to be forged is This then individually for the respective security document or security element to fake.
  • a group of security elements is formed by inserting recesses or perforations into a substrate.
  • a method for the production of identity documents which have indications which make it possible to identify or recognize at least one owner.
  • the method described therein comprises transmitting such indicia to a solid support in the form of at least a set of points distributed as pits or bumps at discrete intervals.
  • a first set of such points represents a passport photograph of the owner.
  • a second set of points may include various symbols, such as letters, numbers, or other graphical symbols, indicating the identity, an address, or other information about the user.
  • the points can be controlled by a controlled penetration of a tool into the medium of the substrate or via a
  • Interaction can be formed with a laser.
  • the dots are arranged as pits at regular intervals. In order to obtain contrasts between lighter and darker sections, it is proposed to vary their cross-section with constant spacing of the points. Another embodiment provides that depressions of uniform depth are produced and the density of the dots is varied.
  • the dots may also be formed as through holes through the substrate.
  • a similar security feature is known from EP 0 936 975 B1, in which a document is protected against counterfeiting by comprising a security feature in the form of a perforation pattern and the perforation pattern comprises holes of different sizes, the perforation pattern extending over a closed surface of the document and a passport photo represents.
  • the perforation pattern is generated by means of laser light.
  • the information can be verified immediately by viewing the perforation pattern, for example in transmitted light.
  • the disadvantage is that by adding or changing individual holes in the
  • the invention is based on the technical object to provide a novel security element and a method for its production, which is a
  • the invention is based on the idea that information in the form of
  • Light beam directions which occur in an optical imaging process to encode, wherein the light propagation directions in the form of transparent channels in an at least extensively extended opaque substrate "formed".
  • the transparent channels formed in the otherwise opaque substrate or opaque volume region of a substrate thus define light propagation directions which in their entirety store information which can be converted into a graphically perceptible representation by means of imaging optics, from which the information content is visual or, if one Illustration of the graphical representation is captured, can be detected by machine.
  • An advantage of the form of storage is that the perforation pattern itself, which is produced on surfaces of the substrate, does not directly store the stored one Information or its information content and thus a manipulation on adding more transparent channels is much more difficult. For a manipulation or forgery it is necessary, at least that necessary for the verification
  • a security element is any physical entity that includes at least one security feature.
  • a security feature is a feature that imitates, duplicates,
  • Security documents are documents which comprise at least one, preferably several, in particular different, security features and / or elements. According to the above definition of a security element, each represents
  • Value documents are a group of security documents that embody a value.
  • a precise distinction between value documents and those security documents that are not value documents is difficult in some areas, since, for example, bank or credit cards often themselves do not embody immediate value but allow for the possibility of having large sums of money.
  • a precise delimitation is not essential to the invention.
  • Directed radiation has a
  • Solid angle range has a high intensity.
  • the Intensity substantially, usually by several orders of magnitude, weaker, preferably close to zero. If such a directed radiation passes through a transparent material, the property is maintained that the intensity is concentrated in a limited solid angle range.
  • the solid angle range can increase, a significant diffuse scattering does not occur. However, a weakening with respect to an intensity of the radiation passing through the transparent region or the transparent spatial region can occur. Through a transparent material through an image according to the geometric appearance is possible.
  • electromagnetic radiation at least for one wavelength or one or more wavelength ranges.
  • Space is transparent or opaque, it is important that the wavelength or the wavelength range for which these properties are investigated or apply.
  • materials which are transparent, for example in the visible wavelength range, but opaque in the ultraviolet wavelength range.
  • a channel in the sense of the invention is understood to mean a space area which has at least one axis which runs straight through the space area.
  • a transparent channel formed in an opaque substrate constitutes, in the substrate, a space region penetrating the substrate, which is at least one light source
  • the space region is geometrically formed so that this a light passage along a direction extending straight through the space region or a narrow solid angle range around this straight through the Spaces favored spatial area and makes other propagation directions of light through the channel difficult or impossible.
  • An opaque substrate at least in a contiguous volume range, is a substrate comprising a contiguous volume region having a finite nonzero extent measured parallel to the surface normal of the substrate, and at least its entrance and exit surface for light of at least one wavelength or wavelength range , which impinges on the volume area parallel to surface normal, are opaque.
  • the entrance and exit surfaces are the boundary surfaces of the volume region which intersects an imaginary straight line along which directed light would propagate through the volume region, provided that volume region were transparent.
  • the volume area is opaque in its entire volume.
  • Information may be represented or stored in a variety of different ways.
  • a term such as the word "house” may be represented and stored on a white paper over the printed characters H-a-u-s in the form of printing ink.
  • Braille i. in the form of individual circular elevations over an otherwise smooth surface.
  • Other possible forms of representation consist in a binary coding of the individual characters, for example according to the ASCII code or the university code. Even if the configuration of the storage is different, all these have in common that they contain the same information content, namely the meaning of the term house. In the presentation, in which this term by means of
  • Character H-a-u-s is shown with ink on a white background, for example, this information content is visual for a person or after
  • Light is electromagnetic radiation of a predetermined wavelength range, for example the visible wavelength range.
  • light can also be UV radiation, IR radiation or comprise a combination of radiation of different wavelength ranges.
  • a direction vector is a vector indicating an orientation in three-dimensional space.
  • Each space vector can be assigned exactly one straight line in three-dimensional space. This is the line on which the space vector lies. A length of the space vector is insignificant, so that space vectors that are on the same straight line are considered equal.
  • a spatial vector can be an object which is represented by a point in space, for example a point in the surface plane of a surface
  • Substrate, and a direction vector is characterized.
  • a characterization of a transparent channel via a space vector takes place, for example, such that the point in space in an entry surface of the substrate determines the position of an entry opening and the direction vector indicates the orientation of a channel axis.
  • a method for producing a security element which according to a preferred embodiment is designed as a security document, is proposed, which comprises the steps: providing a substrate that is opaque to light at least in a continuous volume range, providing information to be stored in the form of a Set of orientations or
  • Direction vectors storing the information in the substrate by forming transparent channels in the opaque substrate within the contiguous volume region such that each of the orientations or each of the directional vectors at least one of the transparent channels is assigned, preferably each of the orientations or each of the direction vectors are each associated with a plurality of the transparent channels, each of the channels each favoring passage of light along a space vector associated with the respective channel, preferably exclusively along the associated channel Space vector which is collinear with the orientation or direction vector to which the respective transparent channel is assigned.
  • a direction vector a vector indicating an orientation in three-dimensional space is considered.
  • a space vector is considered to be an object which, in addition to an orientation determined for example by a direction vector, additionally indicates a point in space, for example a passage point of a straight line coincident with the direction vector through a predetermined plane, for example a surface of the opaque substrate.
  • Channels formed, for example, in the opaque substrate and having the same orientation with respect to the surface or normal to the substrate and thus having the same orientation, ie collinear with a directional vector indicating the orientation in space are distinguished by the passage points of straight lines , which with the corresponding space vectors in terms of their
  • a security element produced according to the proposed method for a security document comprises at least one substrate that is opaque to light in at least one contiguous volume area, wherein transparent channels for storing information are formed within the opaque volume area of the substrate, wherein it is provided that the transparent ones Channels are formed so that each of the channels each favors passage of light along a space vector associated with the transparent channel, preferably exclusively along the space vector associated with the transparent channel, the channels being formed such that along the space vectors through the transparent channels of the space vector Substrate passing light by means of a predetermined imaging optics on one in a given
  • Orientation to the imaging optics arranged screen can be mapped into a graphical representation, so that an information content of the stored information can be detected from the graphical representation.
  • An advantage of the invention is that the inlet and / or outlet openings of the transparent channels represent patterns, if they are perceptible, which do not graphically represent the stored information. Rather, the stored information is visually discernible only when light is made available, so that it passes through the opaque substrate along the directions predetermined by the space vectors of the individual transparent channels and is imaged onto a screen by means of a predetermined imaging optics. This then results in a graphic representation whose information content can be detected by a human user. Alternatively, an image of the graphical representation can be detected and evaluated by machine, for example by means of a pattern recognition and a comparison with predetermined data.
  • the transparent channels are formed by means of laser radiation in the form of microchannels in the opaque substrate region. This means that material is removed from the opaque substrate by laser ablation. As a result, through holes are created in the opaque substrate or a flatly extended opaque area, which no longer contain any opaque substrate material.
  • microchannels channels are designated, whose cross-sectional areas dimensions in the micrometer range, preferably in the range between 30 - 500 ⁇ , more preferably between 30 - 100 ⁇ and most preferably between 75 - 300 ⁇ amount.
  • the microchannels have circular or elliptical cross-sectional areas. The details with regard to a dimensioning of the microchannels always relate to their state before the lamination is carried out. In general, a directional selection increases the smaller a cross-sectional area of the one microchannel perpendicular to its longitudinal extent relative to the length of the channel along it
  • An advantage of the formation of the transparent channels as microchannels is that these in their entirety when viewed in both reflected and transmitted light are virtually imperceptible at the same time, since they are formed under different directions in the substrate. From a viewing direction which corresponds to one of the orientations, ie one of the direction vectors, contained in the set of orientations or direction vectors, only the transparent channels or microchannels to which a space vector is assigned, that is to say by a space vector, are observable which is collinear with the respective orientation. However, the stored information is only revealed through the entirety of the orientations formed in the document.
  • the transparent channels are formed as a micro-perforation, wherein the individual perforation holes represent the transparent channels and these are formed under different directions in the substrate and penetrate it.
  • the substrate is provided as an opaque film, which is preferably formed opaque, at least in a volume region below a planar region by the entire material thickness. Particularly preferably, a film which has been made opaque completely in the entire volume is used as the substrate.
  • Security document the opaque or at least in a volume range opaque film, which is the substrate, laminated with other films to a document body. Since large pressures are exerted during the lamination on the film composite in the heated state, it is advantageous to fill the transparent channels with a transparent material prior to lamination. This can be done, for example, by the fact that the material which has a sufficient viscosity is, for example, doctored into the transparent channels.
  • the material may be fix the material. This can be done, for example, via a UV or thermally reactive filling material that is appropriately fixed after filling by means of UV radiation or thermally.
  • a UV or thermally reactive filling material that is appropriately fixed after filling by means of UV radiation or thermally.
  • An entrance side and an exit side can be assigned to the transparent channels, and lens elements are formed on an exit surface, which is the surface of the document body or the substrate adjacent to the exit sides of the transparent channels, in one embodiment along the space vectors associated with the respective microchannels light passing through the microchannels on a screen which is arranged at a predetermined distance and in a predetermined orientation relative to the exit surface so as to image on the screen the image recorded by means of the microchannels
  • Information content in a graphical representation is perceptible. This ensures that the security element or the security document already necessary for the verification of the information content of the stored information
  • Imaging optics includes. For a verification, it is now only necessary to provide a suitable light source on the surface of the substrate or security document facing the entrance sides of the channels, which is capable of providing light, so that light is emitted through all the channels in accordance with the Channels associated space vectors falls, to then on an additional necessary screen, which is arranged at a predetermined distance preferably oriented parallel to the exit surface of the security element or value document, to obtain a graphical representation.
  • providing the information to be stored in a set of orientations comprises providing the information content to be stored in the form of a graphical representation and calculating an orientation for each of
  • Pixels which are necessary for representing the graphically perceptible information content each pixel being understood as a point in a focal plane of a converging lens of predetermined focal length.
  • the orientation resulting for a pixel represents a spatial direction under which light from an infinite light source in the form of parallel light rays would fall on the imaging optics embodied as a converging lens and in the focal plane of the condenser lens Focusing on a point would form the corresponding pixel.
  • the transparent channels thus ideally represent, for each pixel, the rays of an infinite point light source represented by the corresponding orientation.
  • Each pixel thus corresponds to an orientation so that one obtains a set of orientations or directional vectors which these
  • the dimensions of the cross-sectional areas of the microchannels are preferably selected to be smaller than a material thickness of the opaque substrate in order to achieve the highest possible angular selectivity or directional selectivity of the
  • Micro channels in relation to their length through the substrate the higher is a directional selection of the corresponding transparent channel.
  • Amount of light increases with the number of microchannels associated with this orientation and their associated directional vectors are thus collinear to the orientation or the direction vector indicating the orientation or characterizes.
  • the substrate is or is laminated with at least one further substrate layer to form a document body and the predetermined imaging optics are formed in the at least one further substrate layer.
  • the imaging optics is or is formed in the form of lens elements, wherein the lens elements together the
  • each lens element formed on the surface of the further substrate layer thus deflects the light passing through the further substrate layer in the region of the lens element in the same way as a surface element of the condenser lens would do.
  • the lens elements are formed so that they together represent an imaging characteristic of a converging lens whose central plane parallel to an exit surface of the other Substrate layer is oriented and whose central axis is in the region of a surface center of a projection of the at least one extended opaque volume region on the entrance surface of the substrate layer. Extends the projection of the
  • the central axis preferably extends through a center or geometric center of gravity of the volume region in which the transparent channels are formed.
  • the orientation of the central axis here is preferably collinear to a surface normal of the opaque substrate or the security element or security document.
  • the substrate which is opaque at least in one volume area, thus becomes part of one
  • the Document body is integrated, that at least one light source in the security document is arranged on a side facing the entrance sides of the transparent channels of the opaque substrate.
  • the light source can be designed, for example, as a light-emitting diode, for example organic light-emitting diode, as a light-emitting diode array or in the form of a differently designed display.
  • Substrate layer are disposed, which faces an entrance surface of the substrate, wherein the entrance surface of the substrate in which the transparent channels are formed, the surface, which faces the entrance sides of the transparent channels.
  • the light source which may comprise a plurality of light sources, or light sources are concealed towards an outer surface through an opaque layer. As a result, it is not possible to visually perceive the light source inside the document from the outside. This makes one more difficult
  • Fig. 1 is a schematic view of a first embodiment of a
  • 1 a is a schematic perspective view of a detail of
  • Fig. 2 is a schematic view of another embodiment of a
  • Security elements in a Vertechnischessituation wherein the security element includes a required for verification imaging optics;
  • Fig. 3 is a schematic view of an embodiment of a
  • Security document in a verification situation wherein the security document comprises a light source
  • Fig. 4 is a schematic view of yet another embodiment of a
  • the security document in a Verificationssituation, wherein the security document comprises a light source with a plurality of bulbs, and
  • 5 is a schematic flow diagram of a manufacturing method.
  • a substrate 1 is shown schematically. This is in the illustrated example in its entire volume opaque for light in a predetermined wavelength range, for example, formed in the visible wavelength range.
  • transparent channels 2.1 to 2.n are formed, which the opaque substrate as
  • the substrate is
  • the transparent channels are formed in a preferred embodiment by means of a laser as microchannels.
  • Each of the transparent channels 2.1 to 2.n is assigned a space vector 4.1 to 4.n.
  • a space vector 4.1 to 4.n indicates on the one hand a direction of the microchannel, for example in the form of a solid angle, which is indicated by the angle components ⁇ , p, with respect to a surface normal 9 of the substrate 1.
  • a space vector 4.1 to 4.n thus characterizes a position and orientation of the
  • the transparent channels 2.1 to 2.n are each assigned an inlet side 12.1 to 12.n at the inlet surface 11 of the substrate 1 and an outlet side 13.1 to 13.n at an outlet surface 14 of the substrate 1.
  • the transparent channels 2.1 to 2.n are designed so that they favor a passage through the substrate 1 of light, which passes through the substrate 1 along the space vector 4.1 to 4.n, which corresponds to the corresponding transparent channel 2.1 to 2.n assigned. A passage of light here deviating directions is prevented by the transparent channels 2.1 to 2.n as far as possible. This means that each of the transparent channels 2.1 to 2.n preferably each only light along one
  • the light thus enters the transparent channels 2.1 to 2.n via the inlet surface of the substrate and thus to the inlet channels 12.1 to 12.n into the corresponding channels 2.1 to 2.n and to the outlet sides 13.1 to 13.n from the Exit surface 14 of the substrate 1 again.
  • the exiting light or the light rays 15.1 to 15.n are guided onto a converging lens 7 serving as imaging optics.
  • a converging lens 7 serving as imaging optics.
  • a screen 8 is arranged, which is preferably parallel to Exit surface 14 of the substrate 1 is oriented.
  • Light rays 15.1 to 15.n which have the same orientation, ie whose transparent channels are characterized by space vectors 4.1 to 4.n, which are collinear with one another, are imaged on the screen 8 in the same pixel 16.1 to 16.k.
  • At least one transparent channel 2.1 to 2.n must therefore exist for each pixel 16.1 to 16.k, whose orientation, ie its angular coordinates oc, ⁇ , with respect to a surface normal 9 of FIG.
  • Entry surface 1 1 of the substrate 1 corresponds to that orientation of light which is imaged in the pixel in the focal plane. In other words, this means that exactly one orientation or one direction vector 3.1 to 3.k exists for each pixel 16.1 to 16.k on the screen 8.
  • An information content predetermined on the screen 8 by the pixels 16.1 to 16.k is thus completely characterized by a set of orientations, which are indicated for example by direction vectors 3.1 to 3.k.
  • the number of transparent channels 2.1 to 2.n assigned to an orientation defines only a quantity of light and thus a brightness of the corresponding pixel, as long as the associated transmission value is identical for each of the transparent channels.
  • the substrate 1 thus represents a security element 20.
  • a volume section of a substrate 1 is shown schematically similar to that of FIG. 1 in perspective.
  • the same technical features are identified in all figures with the same reference numerals.
  • Shown is a channel 2.n, which is defined by an associated space vector 4.n.
  • a coordinate system 24 is coupled to the substrate 1.
  • the x-direction and the y-direction of the Cartesian coordinate system 24 lie in the entrance surface 11 of the substrate layer 1.
  • the z-direction points into the substrate layer.
  • the channel is characterized by the coordinates x n , y n of foot point 10.n of the space vector 4.n in the entrance surface 11 and the angles a n and p n .
  • the angle a n indicates the angle of a central axis 25 of a channel projection 26 in the xz plane measured against the z direction. Accordingly are p n the angle of a Central axis 27 of a channel projection 28 measured in the yz plane against the z-direction. It is noted that, unlike the other figures, the xy plane of the coordinate system 24 here coincides with the entrance surface of the substrate 1, while in the other figures the xy plane coincides with the image plane. It turns out that the determination can be chosen arbitrarily.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a security element 20, in which the imaging optics are already integrated in the security element 20.
  • the same technical features are provided in all figures with the same reference numerals.
  • the embodiment according to FIG. 2 differs in that the substrate 1 is connected at the exit surface 14 to a further substrate layer 21.
  • Compound is formed, for example, in a lamination step.
  • an outer surface 22 facing away from the exit surface 14 becomes the further one
  • Substrate layer structured that these sections, lens elements 23 a
  • Compound lens analogous to the converging lens 7 of FIG. 1 comprises.
  • Lens elements 23 together represent the imaging optics which images the light beams 15.1 to 15.n emerging from the transparent channels 2.1 to 2.n onto the pixels 16.1 to 16.k on the screen 8.
  • a main plane 17 (see FIG. 1) of the lens is in this case oriented parallel to the entry or exit surface 14 of the substrate 1.
  • a central axis 18 of the imaging optics is preferably oriented centrally with respect to that region 19 in which the transparent channels 2.1 to 2.n are formed in the substrate 1.
  • the substrate is opaque at least in the region 19 in which the channels are formed along the entire extent perpendicular to the entry surface 11.
  • the embodiment according to FIG. 2 offers the advantage that no separately formed imaging optics are required for verification. For verification, only a suitable light source and a screen are necessary, which is arranged in the focal plane, which is defined by the trained in the form of lens elements 23 imaging optics.
  • FIG. 3 schematically shows an embodiment of a security document 30 in which a substrate 1 according to FIG. 1 is integrated. Adjacent to the entrance surface 1 1 of the substrate 1, an additional substrate layer is arranged, which is transparent or diffused. In this additional
  • a light source 6 is formed in the security document 30.
  • This may, for example, be a light-emitting diode, for example an organic light-emitting diode. If it is a point light source, so it is advantageous if the additional substrate layer 31 is formed diffusely scattering, as this ensures that in each of the transparent channels 2.1 to 2.n parallel to the light
  • Room vector 4.1 to 4.n which is associated with the corresponding channel 2.1 to 2.n.
  • the still further substrate layer 32 is opaque in preferred embodiments, so that verification of the security feature, which is formed by the information stored in the transparent channels, can only be verified if the light source 6 is activated.
  • leads to the light source 6 and electrical contacts may be formed in the security document at a suitable location, for example through the still further substrate layer 32, which are not shown here for reasons of simplification.
  • FIG. 4 shows yet another embodiment of a security document 30 similar to that of FIG.
  • the embodiment differs in that the light source is designed with a plurality of light sources in the form of an array, for example a light-emitting diode array.
  • a better illumination of the microchannels can be achieved.
  • it can be achieved that, in an extension of the through-passage direction of each of the transparent channels 2.1 to 2.n, predetermined by the respective space vector 4.1 to 4.n, one of the
  • Illuminant 33 is arranged. As a result, the amount of light which is transmitted through the transparent channels 2.1 to 2.n, be significantly increased, which significantly simplifies a verification.
  • FIGS. 1, 3 and 4 can most easily be verified with a verification device which has imaging optics
  • the verification device 51 additionally comprises a light source 6 Spot light source may be formed or comprise a plurality of lighting means and / or a light scatterer to provide a surface possible light source.
  • FIGS. 1 to 4 are merely exemplary embodiments. So can embodiments
  • the security document also includes the imaging optics similar to the embodiment of FIG. 2. Furthermore, a number of films and the configuration of which a document body is formed can be varied.
  • the verification device may comprise an excitation activation unit 52, which excites the light source 6 formed in the interior of the security document and, if appropriate, its light source 33 for generating light.
  • an excitation activation unit 52 which excites the light source 6 formed in the interior of the security document and, if appropriate, its light source 33 for generating light.
  • This can, depending on the design of the light source by means of electromagnetic radiation (in the case of a luminescent light source or in an antenna formed with an LED LED or OLED arrangement) or by providing a
  • Process steps together represent the process step "providing the information in the form of a set of orientations" 63.
  • an opaque substrate for example in the form of a film, 64 is provided.
  • microchannels as transparent channels preferably by means of
  • Laser radiation introduced 65 To avoid unwanted contamination of the microchannels and / or (as in the embodiment shown here) in a
  • Lamination with further substrate layers to avoid a document body deformation of the formed microchannels especially those which are not vertical are oriented to the surface of the opaque substrate, it is advantageous to fill the microchannels with a non-compressible material, such as transparent polymer material 66.
  • a non-compressible material such as transparent polymer material 66. This can be done for example by means of Einrakeln or a

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements (20), insbesondere für ein Sicherheitsdokument (30), sowie ein solches Sicherheitselement (20), welches man erhält, indem die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden: Bereitstellen eines Substrats (1), das zumindest in einem zusammenhängenden Volumenbereich opak für Licht ausgebildet ist, Bereitstellen einer zu speichernden Information in Form eines Satzes von Orientierungen (Richtungsvektoren (3.1 bis 3.n)), Speichern der Information in dem Substrat (1), indem transparente Kanäle in dem opaken Substart innerhalb des opaken Volumenbereichs ausgebildet werden, so dass jeder der Orientierungen (jedem der Richtungsvektoren (3.1 bis 3.n)) mindestens einer der transparenten Kanäle (2.1 bis 2.n) zugeordnet ist, vorzugsweise jeder der Orientierungen (jedem der Richtungsvektoren (3.1 bis 3.n)) jeweils mehrere der transparenten Kanäle (2.1 bis 2.n) zugeordnet sind, wobei jeder der Kanäle (2.1 bis 2.n) jeweils einen Durchtritt von Licht entlang eines dem jeweiligen Kanal zugeordneten Raumvektors (4.1 bis 4.n) begünstigt, vorzugsweise ausschließlich entlang des dem jeweiligen Kanal zugeordneten Raumvektors (4.1 bis 4.n) zulässt, der kollinear zu der Orientierung (dem Richtungsvektor (3.1 bis 3.n)) ist, der (dem) der jeweiligen transparente Kanal (2.1 bis 2.n) zugeordnet ist,

Description

Verfahren und Sicherheitselement zur Speicherung einer Information mit Hilfe von Mikrokanälen in einem Substrat
Die Erfindung betrifft allgemein Sicherheitselemente für Wert- und/oder
Sicherheitsdokumente, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines
Sicherheitselements, welches mindestens ein in einem zusammenhängenden flächigen Bereich für Licht opakes Substrat umfasst, in dem mit Hilfe von Mikrokanälen eine Information gespeichert wird. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes
Sicherheitselement für ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument.
Ein Sicherheitselement ist eine Entität, welche mindestens ein Sicherheitsmerkmal umfasst, welches eine Nachahmung, Verfälschung, eine Kopie oder Manipulation des Sicherheitselements selbst oder eines Gegenstands, in oder auf dem das
Sicherheitselement angebracht ist, schützen soll. Dokumente, welche mindestens ein Sicherheitsmerkmal und/oder ein Sicherheitselement aufweisen, werden als
Sicherheitsdokumente bezeichnet. In der Regel umfassen Sicherheitsdokumente eine Vielzahl von unterschiedlichen Sicherheitsmerkmalen und/oder Sicherheitselementen. Sicherheitsdokumente umfassen beispielsweise ID-Dokumente, Reisepässe, Visa, Personalausweise, Identitätskarten, Führerscheine, Fahrzeugscheine, Fahrzeugbriefe, Zulassungsbescheinigungen, Firmenausweise, Zutrittskarten, Bankkarten oder
Kreditkarten aber auch gegen eine Verfälschung gesicherte Etiketten, Eintrittskarten oder Ähnliches, um nur einige aufzuzählen.
Eine Untergruppe der Sicherheitsdokumente, welche zusätzlich einen Wert verkörpern, wird auch als Gruppe der Wertdokumente bezeichnet. Die Gruppe der Wertdokumente umfasst u.a. Banknoten, Postwertzeichen, Steuermarken, Aktien, Wertpapiere,
Frachtbriefe und Ähnliches, um ebenfalls nur einige zu nennen.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sicherheitsmerkmalen und
Sicherheitselementen bekannt, in denen eine Information codiert wird, die durch das Sicherheitsmerkmal bzw. Sicherheitselement gegen ein Nachahmen, Duplizieren oder gegen ein Verfälschen geschützt werden soll. Eine erhöhte Sicherheit gegen
Verfälschungen und Manipulationen erhält man dadurch, dass die Information, welche durch das Sicherheitsmerkmal oder Sicherheitselement geschützt wird, individuell für das jeweilige Sicherheitselement bzw. das Sicherheitsdokument gewählt wird, in welche das Sicherheitselement integriert wird oder ist. Für jedes zu fälschende Sicherheitselement ist dieses dann individuell für das jeweilige Sicherheitsdokument bzw. Sicherheitselement zu fälschen.
Eine Gruppe von Sicherheitselementen wird ausgebildet, indem Aussparungen oder Perforationen in ein Substrat eingebracht werden.
Aus der FR 2 564 622 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von Ausweisdokumenten bekannt, die Angaben aufweisen, die das Identifizieren oder Erkennen wenigstens eines Inhabers ermöglichen. Das dort beschriebene Verfahren umfasst das Übertragen von solchen Angaben auf einen festen Träger in Form mindestens einer Menge von Punkten, die als Vertiefungen oder Erhebungen in diskreten Intervallen verteilt sind. Ein erster Satz solcher Punkte stellt beispielsweise ein Passfoto des Inhabers dar. Ein zweiter Satz von Punkten kann beispielsweise verschiedene Symbole, beispielsweise Buchstaben, Zahlen oder andere grafische Symbole umfassen, die die Identität, eine Adresse oder weitere Informationen über den Nutzer angeben. Die Punkte können durch ein gesteuertes Eindringen eines Werkzeugs in das Medium des Substrats oder über eine
Wechselwirkung mit einem Laser ausgebildet werden. Die Punkte werden beispielsweise als Vertiefungen in regelmäßigen Intervallen angeordnet. Um Kontraste zwischen helleren und dunkleren Abschnitten zu erhalten, ist vorgeschlagen, bei konstantem Abstand der Punkte deren Querschnitt zu variieren. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass Vertiefungen einheitlicher Tiefe hergestellt werden und die Dichte der Punkte variiert wird. Die Punkte können auch als Durchgangslöcher durch das Substrat ausgebildet sein.
Ein ähnliches Sicherheitsmerkmal ist aus der EP 0 936 975 B1 bekannt, bei dem ein Dokument gegen Fälschungen geschützt wird, indem es ein Sicherheitsmerkmal in Form eines Perforationsmusters umfasst und das Perforationsmuster Löcher unterschiedlicher Größe umfasst, wobei sich das Perforationsmuster über eine geschlossene Oberfläche des Dokuments erstreckt und ein Passbild repräsentiert. Das Perforationsmuster ist mittels Laserlicht erzeugt.
Bei diesen beschriebenen Ausführungsformen kann die Information unmittelbar über ein Betrachten des Perforationsmusters, beispielsweise im Durchlicht, verifiziert werden. Nachteilig ist es, dass durch ein Zufügen oder Verändern einzelner Löcher in den
Perforationsmustern die gespeicherte Information deutlich verändert werden kann. Aus der DE 199 34 434 A1 sind ein Wert- und Sicherheitsdokument mit Perforierungen bekannt, bei denen Mikrokanäle als zusätzlicher Sicherheits- und Echtheitsnachweis angeordnet sind. Es sind Ausführungsformen beschrieben, bei denen die Mikrokanäle in unterschiedlichem Winkel zur Oberfläche des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments eingebracht sind. Es sind Ausführungsformen beschrieben, bei denen durch die unterschiedliche Neigung der Mikrokanäle gegenüber einer Oberflächennormale erreicht werden soll, dass auch unterschiedliche Betrachtungsrichtungen existieren und aus den jeweiligen Betrachtungsrichtungen immer nur die Mikrokanäle der Mikroperforation erkennbar sind, deren Kanalachse im Wesentlichen mit einer Betrachtungsrichtung fluchtet. Auch die in der DE 199 34 434 A1 beschriebenen Ausführungsformen lassen sich teilweise nachträglich dadurch manipulieren, dass zusätzliche Mikroperforationen unter der entsprechend notwendigen Neigung gegenüber der Oberflächennormale zugefügt werden.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Sicherheitselement und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, welches eine
Informationsspeicherung auf andere Art und Weise bewerkstelligt, vorzugsweise gegen nachträgliche unbemerkte Manipulationen gut geschützt ist und dennoch eine Verifikation zuverlässig ohne einen allzu großen Aufwand ermöglicht.
Grundgedanke der Erfindung
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Information in Form von
Lichtstrahlrichtungen, welche in einem optischen Abbildungsprozess auftreten, zu codieren, wobei die Lichtausbreitungsrichtungen in Form von transparenten Kanälen in einem zumindest flächig ausgedehnten opaken Substrat "ausgebildet" werden. Durch die in dem ansonsten opaken Substrat oder opaken Volumenbereich eines Substrats ausgebildeten transparenten Kanäle werden somit Lichtausbreitungsrichtungen vorgegeben, welche in ihrer Gesamtheit eine Information speichern, die mittels einer Abbildungsoptik in eine grafisch wahrnehmbare Darstellung überführt werden kann, aus der der Informationsgehalt visuell oder, sofern eine Abbildung der grafischen Darstellung erfasst wird, maschinell erfasst werden kann.
Vorteilhaft an der Form der Speicherung ist es, dass das Perforationsmuster selbst, welches an Oberflächen des Substrates entsteht, nicht unmittelbar die gespeicherte Information bzw. dessen Informationsgehalt darstellt und somit eine Manipulation über ein Zufügen weiterer transparenter Kanäle deutlich erschwert ist. Für eine Manipulation oder Fälschung ist es notwendig, zumindest die für die Verifikation notwendige
Abbildungsgeometrie zu kennen und bei einem Einbringen von zusätzlichen
transparenten Kanälen, sofern dies überhaupt möglich ist, zu berücksichtigen. Um zusätzliche transparente Kanäle in dem Substrat ausbilden zu können, muss für die entsprechende Kanalneigung ein Volumenbereich des Substrats existieren, der frei von den bereits existierenden unterschiedlich geneigten transparenten Kanälen ist.
Definitionen
Als Sicherheitselement wird jede physische Entität aufgefasst, die mindestens ein Sicherheitsmerkmal umfasst.
Ein Sicherheitsmerkmal ist ein Merkmal, welches ein Nachahmen, Duplizieren,
Verfälschen oder Ähnliches eines Gegenstandes zumindest erschwert oder unmöglich macht.
Sicherheitsdokumente sind solche Dokumente, welche mindestens ein, vorzugsweise mehrere, insbesondere unterschiedliche, Sicherheitsmerkmale und/oder Elemente umfassen. Gemäß der obigen Definition eines Sicherheitselements stellt jedes
Sicherheitsdokument selbst auch ein Sicherheitselement dar.
Als Wertdokumente wird eine Gruppe von Sicherheitsdokumenten bezeichnet, die einen Wert verkörpern. Eine genaue Abgrenzung zwischen Wertdokumenten und solchen Sicherheitsdokumenten, die keine Wertdokumente darstellen, ist in manchen Bereichen schwierig, da beispielsweise Bank- oder Kreditkarten häufig selbst keinen unmittelbaren Wert verkörpern, jedoch die Möglichkeit einräumen, über größere Geldbeträge zu verfügen. Eine genaue Abgrenzung ist nicht erfindungswesentlich.
Als transparent wird ein Gegenstand oder ein Raumgebiet bezeichnet, welches Licht, d.h. elektromagnetische Strahlung, einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs in Form gerichteter Strahlung passieren lässt. Eine gerichtete Strahlung weist eine
Intensitätsverteilung auf, die nur in einem zusammenhängenden begrenzten
Raumwinkelbereich eine hohe Intensität aufweist. Unter den übrigen Raumwinkeln ist die Intensität wesentlich, in der Regel um mehrere Größenordnungen, schwächer, vorzugsweise nahe null. Tritt eine solche gerichtete Strahlung durch ein transparentes Material, so bleibt die Eigenschaft erhalten, dass die Intensität in einem begrenzten Raumwinkelbereich konzentriert ist. Der Raumwinkelbereich kann sich zwar vergrößern, eine nennenswerte diffuse Streuung tritt jedoch nicht auf. Eine Abschwächung hinsichtlich einer Intensität der durch den transparenten Bereich bzw. das transparente Raumgebiet tretenden Strahlung kann jedoch auftreten. Durch ein transparentes Material hindurch ist eine Abbildung gemäß der geometrischen Optik möglich.
Als transluzent wird hingegen ein Material bezeichnet, bei dem die beschriebene
Eigenschaft der Erhaltung der Richtungscharakteristik nicht mehr vorliegt. Hauptsächlich durch diffuse Streuung wird aus einer ursprünglich gerichteten Strahlung, eine Strahlung, deren Intensitätsverteilung in einem großen Raumwinkelbereich eine deutlich
wahrnehmbare Intensität aufweist. Eine Intensitätsüberhöhung in dem oder um den Winkelbereich, der der mit der ursprünglichen Ausbreitungsrichtung der gerichteten Strahlung assoziiert werden kann, ist zwar möglich, beträgt aber nicht mehr mehrere Größenordnungen.
Als opak wird die Eigenschaft bezeichnet, welchen einen Durchtritt von Licht, d.h.
elektromagnetischer Strahlung, zumindest für eine Wellenlänge oder einen oder mehrere Wellenlängenbereiche unterbindet. Für die Angabe, ob ein Gegenstand oder ein
Raumgebiet transparent oder opak ist, ist es von Bedeutung, dass die Wellenlänge oder der Wellenlängenbereich angegeben wird, für den diese Eigenschaften untersucht werden oder gelten. Es gibt eine Vielzahl von Materialien, welche beispielsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich transparent, jedoch im ultravioletten Wellenlängenbereich opak sind.
Unter einem Kanal im Sinne der Erfindung wird ein Raumgebiet verstanden, welches mindestens eine Achse aufweist, welche gradlinig durch das Raumgebiet verläuft. Ein in einem opaken Substrat ausgebildeter transparenter Kanal stellt in dem Substrat ein das Substrat durchdringendes Raumgebiet dar, welches für Licht mindestens einer
Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs transparent ist, für den das Substrat ansonsten opak ist, wobei das Raumgebiet geometrisch so ausgebildet ist, dass dieses einen Lichtdurchtritt entlang einer gradlinig durch das Raumgebiet verlaufenden Richtung oder eines eng begrenzten Raumwinkelbereichs um diese gradlinig durch das Raumgebiet verlaufende Richtung begünstigt und übrige Ausbreitungsrichtungen von Licht durch den Kanal hindurch erschwert oder unmöglich macht.
Ein zumindest in einem zusammenhängenden Volumenbereich opakes Substrat ist ein Substrat, welches einen zusammenhängenden Volumenbereich umfasst, der gemessen parallel zur Oberflächennormale des Substrats eine endliche, von null verschiedene Ausdehnung aufweist und bei dem zumindest dessen Eintritts- und Austrittsfläche für Licht zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs, das parallel zu Oberflächennormale auf den Volumenbereich auftrifft, opak ausgebildet sind. Die Ein- und Austrittsfläche sind die Begrenzungsflächen des Volumenbereichs, die eine gedachte Gerade schneidet, entlang derer sich gerichtetes Licht durch den Volumenbereich ausbreiten würde, sofern dieser Volumenbereich transparent wäre. Vorzugsweise ist der Volumenbereich in seinem gesamten Volumen opak ausgebildet. Eine als koextrudierte Folie ausgebildete Substratschicht, welche an planparallelen Oberflächen opak und in einem hierzwischen liegenden inneren Volumenbereich transparent ausgebildet ist, stellt somit eine Substrat dar, das in einem zusammenhängenden Volumenbereich im Sinne der hier gegebenen Definition opak ist. Auch in ihrem gesamten Volumen opak ausgebildete Folien stellen ein zumindest in einem zusammenhängenden
Volumenbereich opakes Substrat dar.
Eine Information kann auf vielfältige unterschiedliche Art und Weise repräsentiert oder gespeichert sein. Ein Begriff, wie beispielsweise das Wort "Haus", kann beispielsweise über die gedruckten Buchstaben H-a-u-s in Form von Druckerschwärze auf einem weißen Papier dargestellt und gespeichert sein. Ebenso ist es möglich, dieselbe Information als Brailleschrift zu codieren, d.h. in Form einzelner kreisförmiger Erhebungen über einer ansonsten glatten Oberfläche. Andere mögliche Darstellungsformen bestehen in einer Binärcodierung der einzelnen Schriftzeichen, beispielsweise gemäß dem ASCII-Code oder dem Uni-Code. Auch wenn die Ausgestaltung der Speicherung unterschiedlich ist, ist allen diesen gemein, dass diese denselben Informationsgehalt, nämlich den Sinngehalt des Begriffs Haus, umfassen. In der Darstellung, bei der dieser Begriff mittels der
Schriftzeichen H-a-u-s mit Druckerschwärze auf einem beispielsweise weißen Hintergrund dargestellt ist, ist dieser Informationsgehalt visuell für einen Menschen oder nach
Erfassung einer Abbildung maschinell beispielsweise über eine Mustererkennung, wie sie in verschiedenen OCR-Programmen umgesetzt ist, zu erkennen und auszuwerten. Licht ist elektromagnetische Strahlung eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs, beispielsweise des sichtbaren Wellenlängenbereichs. Licht kann jedoch auch UV- Strahlung, IR-Strahlung sein oder eine Kombination von Strahlung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche umfassen.
Ein Richtungsvektor ist ein Vektor, der eine Orientierung im dreidimensionalen Raum angibt.
Wird einem Richtungsvektor zusätzlich ein Punkt im dreidimensionalen Raum zugeordnet, so wird dieses sich ergebende mathematische Objekt hier als Raumvektor bezeichnet. Mathematisch definiert im Raumvektor eine Strecke sowie eine Richtung im
dreidimensionalen Raum. Jedem Raumvektor kann im dreidimensionalen Raum genau eine Gerade zugeordnet werden. Dieses ist die Gerade, auf der der Raumvektor liegt. Eine Länge des Raumvektors ist unerheblich, so dass Raumvektoren als gleich angesehen werden, die auf derselben Geraden liegen.
Zur Veranschaulichung kann man sich als Raumvektor ein Objekt vorstellen, welches durch einen Raumpunkt, beispielsweise ein Punkt in der Oberflächenebene eines
Substrats, und einen Richtungsvektor charakterisiert ist.
Eine Charakterisierung eines transparenten Kanals über einen Raumvektor erfolgt beispielsweise so, dass der Raumpunkt in einer Eintrittsoberfläche des Substrats die Lage einer Eintrittsöffnung festlegt und der Richtungsvektor die Orientierung einer Kanalachse angibt.
Bevorzugte Ausführungsformen
Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements, welches gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als Sicherheitsdokument ausgebildet ist, vorgeschlagen, welches die Schritte umfasst: Bereitstellen eines Substrat, das zumindest in einem zusammenhängenden Volumenbereich opak für Licht ausgebildet ist, Bereitstellen einer zu speichernden Information in Form eines Satzes von Orientierungen oder
Richtungsvektoren, Speichern der Information in dem Substrat, indem transparente Kanäle in dem opaken Substrat innerhalb des zusammenhängenden Volumenbereichs ausgebildet werden, so dass jeder der Orientierungen oder jedem der Richtungsvektoren mindestens einer der transparenten Kanäle zugeordnet ist, vorzugsweise jeder der Orientierungen oder jedem der Richtungsvektoren jeweils mehrere der transparenten Kanäle zugeordnet sind, wobei jeder der Kanäle jeweils einen Durchtritt von Licht entlang eines dem jeweiligen Kanal zugeordneten Raumvektors begünstigt, vorzugsweise ausschließlich entlang des dem jeweiligen Kanal zugeordneten Raumvektors zulässt, der kollinear zu der Orientierung oder dem Richtungsvektor ist, der oder dem der jeweilige transparente Kanal zugeordnet ist. Als ein Richtungsvektor wird ein Vektor angesehen, der eine Orientierung im dreidimensionalen Raum angibt. Als ein Raumvektor wird ein Objekt angesehen, das neben einer beispielsweise durch einen Richtungsvektor festgelegten Orientierung zusätzlich ein Punkt im Raum angibt ist, beispielsweise einen Durchtrittspunkt einer mit dem Richtungsvektor zusammenfallenden Geraden durch eine vorgegebene Ebene, beispielsweise eine Oberfläche des opaken Substrats. Kanäle, die beispielsweise in dem opaken Substrat ausgebildet sind und dieselbe Orientierung bezüglich der Oberfläche bzw. einer Oberflächennormale des Substrats aufweisen und somit dieselbe Orientierung besitzen, d.h. kollinear zu einem Richtungsvektor sind, welcher die Orientierung im Raum angibt, unterscheiden sich durch die Durchtrittspunkte von Geraden, welche mit den entsprechenden Raumvektoren hinsichtlich ihrer
Orientierung zusammenfallen. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im Folgenden angenommen, dass die Raumvektoren jeweils durch einen Punkt in der
Oberflächenebene des opaken Substrats und die jeweilige Orientierung, d.h. einen Richtungsvektor, charakterisiert sind. Ein entsprechend des vorgeschlagenen Verfahrens hergestelltes Sicherheitselement für ein Sicherheitsdokument umfasst mindestens ein Substrat, das zumindest in einem zusammenhängenden Volumenbereich opak für Licht ausgebildet ist, wobei innerhalb des opaken Volumenbereichs des Substrats transparente Kanäle zur Speicherung einer Information ausgebildet sind, wobei vorgesehen ist, dass die transparenten Kanäle so ausgebildet sind, dass jeder der Kanäle jeweils einen Durchtritt von Licht entlang eines dem transparenten Kanal zugeordneten Raumvektors begünstigt, vorzugsweise ausschließlich entlang des dem transparenten Kanal zugeordneten Raumvektors zulässt, wobei die Kanäle so ausgebildet sind, dass entlang der Raumvektoren durch die transparenten Kanäle des Substrats hindurchtretendes Licht mittels einer vorgegebenen Abbildungsoptik auf einem in einer vorgegebenen
Orientierung zur Abbildungsoptik angeordneten Schirm in eine grafische Darstellung abbildbar ist, so dass ein Informationsgehalt der gespeicherten Information aus der grafischen Darstellung erfasst werden kann. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Eintritts- und/oder Austrittsöffnungen der transparenten Kanäle Muster darstellen, sofern diese wahrnehmbar sind, welche nicht die gespeicherte Information grafisch abbilden. Die gespeicherte Information ist vielmehr erst visuell wahrnehmbar, wenn Licht zur Verfügung gestellt wird, so dass dieses entlang der durch die Raumvektoren der einzelnen transparenten Kanäle vorgegebenen Richtungen durch das opake Substrat hindurchtritt und mittels einer vorgegebenen Abbildungsoptik auf einen Schirm abgebildet wird. Auf dieser ergibt sich dann eine grafische Darstellung, deren Informationsgehalt durch einen menschlichen Nutzer erfassbar ist. Alternativ kann eine Abbildung der grafischen Darstellung erfasst und maschinell ausgewertet werden, beispielsweise mittels einer Mustererkennung und eines Vergleichs mit vorgegebenen Daten.
Vorzugsweise werden die transparenten Kanäle mittels Laserstrahlung in Form von Mikrokanälen in dem opaken Substratbereich ausgebildet. Dies bedeutet, dass Material aus dem opaken Substrat mittels Laserablation entfernt wird. Hierdurch werden in dem opaken Substrat bzw. einem flächig ausgedehnten opaken Bereich Durchgangslöcher geschaffen, welche kein opakes Substratmaterial mehr enthalten. Als Mikrokanäle werden Kanäle bezeichnet, deren Querschnittsflächen Abmessungen im Mikrometerbereich, vorzugsweise im Bereich zwischen 30 - 500 μηι, bevorzugter zwischen 30 - 100 μηι und am bevorzugtesten zwischen 75 - 300 μηι betragen. Besonders bevorzugt weisen die Mikrokanäle kreisförmige oder elliptische Querschnittsflächen auf. Die Angaben hinsichtlich einer Dimensionierung der Mikrokanäle beziehen sich jeweils auf ihren Zustand vor dem Ausführen der Lamination. Allgemein gilt, dass eine Richtungsselektion zunimmt, je geringer eine Querschnittsfläche des einen Mikrokanals senkrecht zu seiner Längserstreckung im Verhältnis zu der Länge des Kanals entlang dieser
Längserstreckung ist. Bei vorgegebener Materialstärke des opaken Volumenbereichs steigt die Winkelselektion somit mit der Abnahme des Durchmessers. Zugleich nimmt auch die Intensität des Lichts ab, die diesen Kanal bei vorgegebener Beleuchtung passiert. Dieser Intensitätsverlust kann jedoch durch ein Zufügen von Mikrokanälen kompensiert werden, die dieselbe Orientierung aufweisen.
Alternativ zur Formung durch Laserstrahlung sind mechanische Verfahren, z.B. Stanzen, möglich.
Ein Vorteil der Ausbildung der transparenten Kanäle als Mikrokanäle besteht darin, dass diese in ihrer Gesamtheit bei einer Betrachtung sowohl im Auflicht als auch im Durchlicht quasi nicht zeitgleich wahrnehmbar sind, da diese unter unterschiedlichen Richtungen in dem Substrat ausgebildet sind. Aus einer Betrachtungsrichtung, welche einer der Orientierungen, d.h. einem der Richtungsvektoren, entspricht, die in dem Satz der Orientierungen bzw. Richtungsvektoren enthalten sind, sind jeweils nur die transparenten Kanäle bzw. Mikrokanäle beobachtbar, welchen ein Raumvektor zugeordnet ist, d.h. die durch einen Raumvektor charakterisiert sind, der kollinear zu der jeweiligen Orientierung ist. Die gespeicherte Information erschließt sich jedoch lediglich durch die Gesamtheit der in dem Dokument ausgebildeten Orientierungen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden somit die transparenten Kanäle als Mikroperforation ausgebildet, wobei die einzelnen Perforationslöcher die transparenten Kanäle darstellen und diese unter unterschiedlichen Richtungen in dem Substrat ausgebildet sind und dieses durchdringen. Vorzugsweise wird das Substrat als opake Folie bereitgestellt, welche zumindest in einem Volumenbereich unterhalb eines flächigen Bereichs vorzugsweise durch die gesamte Materialstärke opak ausgebildet ist. Besonders bevorzugt wird eine vollständig im gesamten Volumen opak ausgebildete Folie als Substrat verwendet. Zur Herstellung des Sicherheitselements bzw. eines
Sicherheitsdokuments wird die opake oder zumindest in einem Volumenbereich opake Folie, welche das Substrat darstellt, mit weiteren Folien zu einem Dokumentkörper laminiert. Da beim Laminieren auf den Folienverbund im erwärmten Zustand große Drücke ausgeübt werden, ist es vorteilhaft, die transparenten Kanäle vor dem Laminieren mit einem transparenten Material zu füllen. Dieses kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Material, welches eine ausreichende Viskosität aufweist, in die transparenten Kanäle beispielsweise eingerakelt wird.
Andere Verfahrensschritte zum Füllen der transparenten Kanäle können ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise könnten auch Siebdruckverfahren oder andere Verfahren verwendet werden, solange eine ausreichende Befüllung mit transparentem Material erfolgt, welches eine ausreichende Inkompressibilität aufweist, um beim
Laminieren zu verhindern, dass die Mikroperforationen aufgrund eines quer zu dem Richtungsvektor, welchem der entsprechende Mikrokanal zugeordnet ist, wirkenden Drucks während des Laminationsvorgangs verschlossen wird.
Zur weiteren Prozessierbarkeit kann es hilfreich sein, das Material zu fixieren. Das kann z.B. über ein UV- oder thermisch reaktives Füllmaterial geschehen, dass nach Befüllung entsprechend mittels UV-Strahlung oder thermisch fixiert wird. Bei bevorzugten Ausführungsformen des Sicherheitselements sind somit die
transparenten Kanäle mit einem transparenten Material zumindest teilweise,
vorzugsweise vollständig ausgefüllt.
Den transparenten Kanälen kann eine Eintrittsseite und eine Austrittsseite zugeordnet werden und an einer Austrittsoberfläche, welches die den Austrittseiten der transparenten Kanäle benachbarte Oberfläche des Dokumentkörpers oder des Substrats ist, werden oder sind bei einer Ausführungsform Linsenelemente ausgebildet, die gemeinsam entlang der den jeweiligen Mikrokanälen zugeordneten Raumvektoren durch die Mikrokanäle durchtretendes Licht auf einem Schirm, welcher in einem vorgegebenen Abstand und in einer vorgegebenen Orientierung relativ zu der Austrittsoberfläche angeordnet ist, so abbilden, dass auf dem Schirm der mittels der Mikrokanäle gespeicherte
Informationsgehalt in einer grafischen Darstellung wahrnehmbar ist. Hierdurch wird erreicht, dass das Sicherheitselement bzw. das Sicherheitsdokument bereits die zur Verifikation des Informationsgehalts der gespeicherten Information notwendige
Abbildungsoptik umfasst. Für eine Verifikation ist es nun nur noch erforderlich, eine geeignete Lichtquelle auf der den Eintrittsseiten der Kanäle zugewandten Oberfläche des Substrats bzw. Sicherheitsdokuments bereitzustellen, welche in der Lage ist, Licht zur Verfügung zu stellen, so dass durch sämtliche Kanäle jeweils Licht entsprechend der den Kanälen zugeordneten Raumvektoren fällt, um dann auf einem zusätzlich notwendigen Schirm, der in einem vorgegebenen Abstand vorzugsweise parallel orientiert zu der Austrittsoberfläche des Sicherheitselements bzw. Wertdokuments angeordnet wird, eine grafische Darstellung zu erhalten.
Vorzugsweise umfasst das Bereitstellen der zu speichernden Information in einem Satz von Orientierungen das Bereitstellen des zu speichernden Informationsgehalts in Form einer grafischen Darstellung und ein Berechnen einer Orientierung für jeden der
Bildpunkte, die zum Darstellen des grafisch wahrnehmbaren Informationsgehalts notwendig sind, wobei jeder Bildpunkt als Punkt in einer Fokalebene einer Sammellinse vorgegebener Brennweite aufgefasst wird. Die sich für einen Bildpunkt ergebende Orientierung stellt eine Raumrichtung dar, unter der Licht einer im Unendlichen befindlichen Lichtquelle in Form paralleler Lichtstrahlen auf die als Sammellinse ausgebildete Abbildungsoptik fallen würde und in der Fokalebene der Sammellinse in einem Punkt fokussiert den entsprechenden Bildpunkt ausbilden würde. In dem opaken Substrat stellen die transparenten Kanäle somit idealisiert für jeden Bildpunkt die Strahlen einer im Unendlichen befindenden Punktlichtquelle dar, die durch die entsprechende Orientierung repräsentiert ist. Jeder Bildpunkt entspricht somit einer Orientierung, so dass man einen Satz von Orientierungen bzw. Richtungsvektoren erhält, welche diese
Orientierungen repräsentieren. Um eine möglichst große Lichtintensität bei der Abbildung zu erhalten, ist es daher vorteilhaft, für jede der Orientierungen mehrere transparente Mikrokanäle auszubilden, deren Raumvektoren kollinear zu der entsprechenden
Orientierung sind.
Es versteht sich, dass die Abmessungen der Querschnittsflächen der Mikrokanäle vorzugsweise geringer als eine Materialstärke des opaken Substrats gewählt werden, um eine möglichst hohe Winkelselektivität oder Richtungsselektivität des durch die
Mikrokanäle hindurchtretenden Lichts zu erhalten. Je kleiner der Querschnitt der
Mikrokanäle im Verhältnis zu ihrer Länge durch das Substrat ist, desto höher ist eine Richtungsselektion des entsprechenden transparenten Kanals. Im Gegenzug verringert sich jedoch die durch den entsprechenden Kanal transmittierte Lichtmenge, so dass ein Kompromiss hinsichtlich Richtungsselektivität und transmittierter Lichtmenge gefunden werden muss. Zu beachten ist hierbei, dass die für die Orientierung transmittierte
Lichtmenge mit der Anzahl der Mikrokanäle zunimmt, die dieser Orientierung zugeordnet sind und deren zugeordnete Richtungsvektoren somit kollinear zu der Orientierung bzw. dem Richtungsvektor sind, der die Orientierung angibt bzw. charakterisiert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird oder ist das Substrat mit mindestens einer weiteren Substratschicht zu einem Dokumentkörper laminiert und in der mindestens einen weiteren Substratschicht die vorgegebene Abbildungsoptik ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird oder ist die Abbildungsoptik in Form von Linsenelementen ausgebildet, wobei die Linsenelemente gemeinsam die
Abbildungseigenschaft einer Sammellinse bereitstellen. Jedes an der Oberfläche der weiteren Substratschicht ausgebildete Linsenelement lenkt somit das im Bereich des Linsenelements durch die weitere Substratschicht tretende Licht so ab, wie dies ein Oberflächenelement der Sammellinse tun würde. Vorzugsweise sind die Linsenelemente so ausgebildet, dass diese gemeinsam eine Abbildungseigenschaft einer Sammellinse darstellen, deren Zentralebene parallel zu einer Austrittsoberfläche der weiteren Substratschicht orientiert ist und deren Zentralachse im Bereich eines Flächenzentrums einer Projektion des zumindest einen ausgedehnten opaken Volumenbereichs auf die Eintrittsoberfläche der Substratschicht ist. Erstreckt sich die Projektion des
Volumenbereichs, in dem die transparenten Kanäle ausgebildet sind, nicht über eine gesamte Oberfläche des Sicherheitselements bzw. Sicherheitsdokuments, so verläuft die Zentralachse vorzugsweise durch einen Mittelpunkt bzw. geometrischen Schwerpunkt des Volumenbereichs, in dem die transparenten Kanäle ausgebildet sind. Die Orientierung der Zentralachse ist hierbei vorzugsweise kollinear zu einer Oberflächennormale des opaken Substrats bzw. des Sicherheitselements oder Sicherheitsdokuments.
Um Licht einer ausreichenden Lichtstärke und unter den benötigten Orientierungen, welche mit den durch die Richtungsvektoren vorgegebenen Raumrichtungen
korrespondieren, bereitzustellen, ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest in einem Volumenbereich opake Substrat so in einen
Dokumentkörper integriert wird, dass auf einer den Eintrittsseiten der transparenten Kanäle zugewandten Seite des opaken Substrats mindestens eine Lichtquelle in dem Sicherheitsdokument angeordnet ist. Die Lichtquelle kann beispielsweise als Leuchtdiode, beispielsweise organische Leuchtdiode, als Leuchtdiodenarray oder in Form eines andersartig ausgebildeten Displays ausgebildet sein. Bei wieder einer anderen
Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass Lumineszenzfarbstoffe in einer
Substratschicht angeordnet sind, welche einer Eintrittsoberfläche des Substrats zugewandt ist, wobei die Eintrittsoberfläche des Substrats, in dem die transparenten Kanäle ausgebildet sind, jene Oberfläche ist, der die Eintrittsseiten der transparenten Kanäle zugewandt sind.
Bei einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle, welche mehrere Leuchtmittel umfassen kann, oder Lichtquellen zu einer äu ßeren Oberfläche hin durch eine opake Schicht verdeckt sind. Hierdurch ist es nicht möglich, die Lichtquelle im Inneren des Dokuments von außen visuell wahrzunehmen. Dies erschwert eine
Fälschung oder eine Manipulation weiter, da eine Einbringung von zusätzlichen transparenten Kanälen in das Substrat von außen in der Weise, dass diese auf ein der im Innern beispielsweise als Punktlichtquelle ausgebildetes Leuchtmittel hin orientiert sind, weiter erschwert wird. Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines
Sicherheitselements in einer Verifikationssituation;
Fig. 1 a eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausschnitts des
Substrats des Sicherheitselements;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines
Sicherheitselements in einer Verifikationssituation, wobei das Sicherheitselement eine zur Verifikation benötigte Abbildungsoptik umfasst;
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines
Sicherheitsdokuments in einer Verifikationssituation, wobei das Sicherheitsdokument eine Lichtquelle umfasst;
Fig. 4 eine schematische Ansicht noch einer weiteren Ausführungsform eines
Sicherheitsdokuments in einer Verifikationssituation, wobei das Sicherheitsdokument einer Lichtquelle mit mehreren Leuchtmitteln umfasst, und
Fig. 5 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Herstellungsverfahrens.
In Fig. 1 ist schematisch ein Substrat 1 dargestellt. Dieses ist im dargestellten Beispiel in seinem gesamten Volumen opak für Licht in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich, beispielsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich ausgebildet. In dem Substrat 1 sind transparente Kanäle 2.1 bis 2.n ausgebildet, die das opake Substrat als
Durchgangslöcher vollständig durchdringen. Bei dem Substrat handelt es sich
vorzugsweise um ein Kunststoffmaterial. Die transparenten Kanäle werden bei einer bevorzugten Ausführungsform mittels eines Lasers als Mikrokanäle ausgebildet. Jedem der transparenten Kanäle 2.1 bis 2.n ist ein Raumvektor 4.1 bis 4.n zugeordnet. Ein Raumvektor 4.1 bis 4.n gibt zum einen eine Richtung des Mikrokanals, beispielsweise in Form eines Raumwinkels, welcher durch die Winkelkomponenten α, p angegeben ist, bezüglich einer Oberflächennormale 9 des Substrats 1 an. Darüber hinaus umfasst ein Raumvektor 4.1 bis 4.n eine Angabe, welche beispielsweise einen Fußpunkt 10.1 bis 10.n des Raumvektors in einer Ebene einer Eintrittsoberfläche 1 1 des Substrats 1 angibt. Ein Raumvektor 4.1 bis 4.n charakterisiert somit eine Lage und Orientierung des
transparenten Kanals 2.1 bis 2.n, dem dieser Raumvektor 4.1 bis 4.n zugeordnet ist.
Den transparenten Kanälen 2.1 bis 2.n ist jeweils eine Eintrittsseite 12.1 bis 12.n an der Eintrittsoberfläche 1 1 des Substrats 1 sowie eine Austrittsseite 13.1 bis 13.n an einer Austrittsoberfläche 14 des Substrats 1 zugeordnet. Die transparenten Kanäle 2.1 bis 2.n sind so ausgestaltet, dass sie einen Durchtritt durch das Substrat 1 jeweils von Licht begünstigen, welches entlang des Raumvektors 4.1 bis 4.n durch das Substrat 1 hindurchtritt, welcher dem entsprechenden transparenten Kanal 2.1 bis 2.n zugeordnet ist. Ein Lichtdurchtritt hiervon abweichender Richtungen wird durch die transparenten Kanäle 2.1 bis 2.n möglichst weitestgehend unterbunden. Dies bedeutet, dass jeder der transparenten Kanäle 2.1 bis 2.n vorzugsweise jeweils nur Licht entlang einer
Raumrichtung, welche durch den dem transparenten Kanal 2.1 bis 2.12 zugeordneten Raumvektors 4.1 bis 4.n vorgegeben ist, gestattet. Es versteht sich, dass aufgrund einer endlichen Ausdehnung quer zu der durch den entsprechenden Raumvektor 4.1 bis 4.n vorgegebenen Richtung im Verhältnis zur Länge des entsprechenden transparenten Kanals 2.1 bis 2.n parallel zu der durch den zugeordneten Raumvektor 4.1 bis 4.n vorgegebenen Richtung eine Winkelselektivität des entsprechenden transparenten Kanals 2.1 bis 2.n nur mehr oder weniger stark ist. Je größer das Verhältnis von der Länge des transparenten Kanals zu der Querschnittsfläche des transparenten Kanals ist, desto größer ist die Richtungsselektivität des entsprechenden transparenten Kanals.
Über die Gesamtheit der transparenten Kanäle 2.1 bis 2.n ist in dem Substrat 1 eine Information gespeichert. Um diese verifizieren bzw. erfassen zu können, wird das
Substrat 1 mit einer geeigneten Lichtquelle 6 beleuchtet, so dass möglichst durch alle transparenten Kanäle 2.1 bis 2.n Licht entlang des jeweils zugeordneten Raumvektors 4.1 bis 4.n durch das opak ausgebildete Substrat 1 hindurchtritt. Das Licht tritt somit über die Eintrittsoberfläche des Substrats in die transparenten Kanäle 2.1 bis 2.n ein und somit an den Eintrittsseiten 12.1 bis 12.n in die entsprechenden Kanäle 2.1 bis 2.n ein und an den Austrittsseiten 13.1 bis 13.n aus der Austrittsoberfläche 14 des Substrats 1 wieder aus. Zur Verifikation wird das austretende Licht bzw. die Lichtstrahlen 15.1 bis 15.n auf eine als Abbildungsoptik dienende Sammellinse 7 geführt. In einer Brennebene der
Sammellinse 7 ist ein Schirm 8 angeordnet, welcher vorzugsweise parallel zur Austrittsoberfläche 14 des Substrats 1 orientiert ist. Lichtstrahlen 15.1 bis 15.n, welche dieselbe Orientierung aufweisen, d.h. deren transparente Kanäle durch Raumvektoren 4.1 bis 4.n charakterisiert sind, welche zueinander kollinear sind, werden auf dem Schirm 8 in demselben Bildpunkt 16.1 bis 16. k abgebildet. Zu jedem Bildpunkt 16.1 bis 16.k muss somit mindestens ein transparenter Kanal 2.1 bis 2.n existieren, dessen Orientierung, d.h. dessen Winkelkoordinaten oc, ß, bezüglich einer Oberflächennormale 9 der
Eintrittsoberfläche 1 1 des Substrats 1 mit jener Orientierung von Licht korrespondiert, das in dem Bildpunkt in der Fokalebene abgebildet wird. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass zu jedem Bildpunkt 16.1 bis 16.k auf dem Schirm 8 genau eine Orientierung bzw. ein Richtungsvektor 3.1 bis 3.k existiert. Licht oder Lichtstrahlen 15.1 bis 15.n, welches oder welcher kollinear oder parallel zu dem entsprechenden Richtungsvektor 3.1 bis 3.k aus dem Substrat austritt oder austreten, wird durch die Sammellinse 7 auf den
entsprechenden Bildpunkt 16.1 bis 16.k abgebildet. Dies bedeutet, dass unabhängig von der Anordnung, d.h. einer Position des Fußpunkts 10.1 bis 10.n des entsprechenden transparenten Kanals 2.1 bis 2.n nur dessen Orientierung einen Einfluss darauf hat, in welchem Bildpunkt 16.1 bis 16. k durch diesen transparenten Kanal 2.1 bis 2.n
hindurchtretendes Licht 15.1 bis 15.n auf dem Schirm abgebildet wird. Ein durch die Bildpunkte 16.1 bis 16.k auf dem Schirm 8 vorgegebener Informationsgehalt ist somit durch einen Satz von Orientierungen, welche beispielsweise durch Richtungsvektoren 3.1 bis 3.k angegeben sind, vollständig charakterisiert. Die Anzahl der zu einer Orientierung zugeordneten transparenten Kanäle 2.1 bis 2.n legt lediglich eine Lichtmenge und somit eine Helligkeit des entsprechenden Bildpunktes fest, sofern für jeden der transparenten Kanäle der zugehörige Transmissionswert identisch ist. Das Substrat 1 stellt somit ein Sicherheitselement 20 dar.
In Fig. 1 a ist schematisch ein Volumenausschnitt eines Substrats 1 ähnlich zu dem nach Fig. 1 perspektivisch dargestellt. Gleiche technische Merkmale sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Gezeigt ist ein Kanal 2.n, der durch einen zugeordneten Raumvektor 4.n definiert ist. Mit dem Substrat 1 ist ein Koordinatensystem 24 gekoppelt. Die x-Richtung und die y-Richtung des kartesischen Koordinatensystems 24 liegen in der Eintrittsoberfläche 1 1 der Substratschicht 1 . Die z-Richtung weist in die Substratschicht hinein. Der Kanal ist durch die Koordinaten xn, yn des Fu ßpunktes 10.n des Raumvektors 4.n in der Eintrittsoberfläche 1 1 und die Winkel an und pn charakterisiert. Der Winkel an gibt den Winkel einer Mittelachse 25 einer Kanalprojektion 26 in die x-z- Ebene gemessen gegen die z-Richtung an. Entsprechend gibt pn den Winkel einer Mittelachse 27 einer Kanalprojektion 28 in die y-z-Ebene gemessen gegen die z-Richtung an. Es wird angemerkt, dass abweichend zu den übrigen Figuren die x-y-Ebene des Koordinatensystems 24 hier mit der Eintrittsoberfläche des Substrats 1 zusammenfällt, während in den übrigen Figuren die x-y-Ebene mit der Bildebene zusammenfällt. Es ergibt sich, dass die Festlegung willkürlich gewählt werden kann.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Sicherheitselements 20 dargestellt, bei dem die Abbildungsoptik bereits in das Sicherheitselement 20 integriert ist. Gleiche technische Merkmale sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich dadurch, dass das Substrat 1 an der Austrittsoberfläche 14 mit einer weiteren Substratschicht 21 verbunden ist. Die
Verbindung wird beispielsweise in einem Laminationsschritt ausgebildet. Hierbei wird eine von der Austrittsoberfläche 14 abgewandte äu ßere Oberfläche 22 der weiteren
Substratschicht strukturiert, dass diese abschnittsweise Linsenelemente 23 einer
Sammellinse analog zu der Sammellinse 7 nach Fig. 1 umfasst. Die einzelnen
Linsenelemente 23 stellen gemeinsam die Abbildungsoptik dar, welche die aus den transparenten Kanälen 2.1 bis 2.n austretenden Lichtstrahlen 15.1 bis 15.n auf die Bildpunkte 16.1 bis 16.k auf dem Schirm 8 abbildet. Eine Hauptebene 17 (vergleiche Fig. 1 ) der Linse ist hierbei parallel zu der Eintritts- bzw. Austrittsoberfläche 14 des Substrats 1 orientiert. Eine Zentralachse 18 der Abbildungsoptik ist vorzugsweise mittig bezüglich jenes Bereichs 19 orientiert, in dem die transparenten Kanäle 2.1 bis 2.n in dem Substrat 1 ausgebildet sind. Bei Ausführungsformen, bei denen das Substrat nicht entlang seiner gesamten flächigen Ausdehnung opak ausgebildet ist, ist das Substrat zumindest in dem Bereich 19, in dem die Kanäle ausgebildet sind, entlang der gesamten Erstreckung senkrecht zur Eintrittsoberfläche 1 1 opak ausgebildet.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 bietet den Vorteil, dass zur Verifikation keine getrennt ausgebildete Abbildungsoptik benötigt wird. Zur Verifikation sind lediglich eine geeignete Lichtquelle sowie ein Schirm notwendig, der in der Fokalebene angeordnet wird, die durch die in Form von Linsenelementen 23 ausgebildete Abbildungsoptik festgelegt ist.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform eines Sicherheitsdokuments 30 schematisch dargestellt, in welches ein Substrat 1 gemäß Fig. 1 integriert ist. Angrenzend an die Eintrittsoberfläche 1 1 des Substrats 1 ist eine zusätzliche Substratschicht angeordnet, welche transparent oder diffus streuend ausgebildet ist. In dieser zusätzlichen
Substratschicht 31 oder an einer Grenzfläche zu noch einer weiteren Substratschicht 32 ist eine Lichtquelle 6 in dem Sicherheitsdokument 30 ausgebildet. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode, beispielsweise eine organische Leuchtdiode, handeln. Handelt es sich um eine Punktlichtquelle, so ist es vorteilhaft, wenn die zusätzliche Substratschicht 31 diffus streuend ausgebildet ist, da hierdurch sichergestellt wird, dass in jedem der transparenten Kanäle 2.1 bis 2.n Licht parallel zu dem
Raumvektor 4.1 bis 4.n einfällt, der dem entsprechenden Kanal 2.1 bis 2.n zugeordnet ist. Die noch weitere Substratschicht 32 ist bei bevorzugten Ausführungsformen opak ausgebildet, so dass eine Verifikation des Sicherheitsmerkmals, welches durch die in den transparenten Kanälen gespeicherte Information ausgebildet ist, nur verifiziert werden kann, sofern die Lichtquelle 6 aktiviert wird. Hierzu können in dem Sicherheitsdokument an geeigneter Stelle, beispielsweise durch die noch weitere Substratschicht 32 hindurch Zuleitungen zu der Lichtquelle 6 und elektrische Kontakte ausgebildet sein, welche hier aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt sind.
In Fig. 4 ist noch eine weitere Ausführungsform eines Sicherheitsdokuments 30 ähnlich zu dem nach Fig. 3 dargestellt. Die Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, dass die Lichtquelle mit mehreren Leuchtmitteln in Form eines Arrays, beispielsweise eines Leuchtdiodenarrays, ausgebildet ist. Hierdurch kann eine bessere Ausleuchtung der Mikrokanäle erreicht werden. Bei geeigneter Ausgestaltung kann erreicht werden, dass in einer Verlängerung der durch den jeweiligen Raumvektor 4.1 bis 4.n vorgegebenen Durchtrittsrichtung eines jeden der transparenten Kanäle 2.1 bis 2.n eines der
Leuchtmittel 33 angeordnet ist. Hierdurch kann die Lichtmenge, welche durch die transparenten Kanäle 2.1 bis 2.n transmittiert wird, deutlich erhöht werden, welches eine Verifikation deutlich vereinfacht.
Die in den Fig. 1 , 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen können am einfachsten mit einer Verifikationsvorrichtung verifiziert werden, welche eine Abbildungsoptik,
beispielsweise in Form der Sammellinse 7, und einen hierzu in deren Fokalebene angeordneten Schirm 8 umfasst. Vorzugsweise ist die Sammellinse 7 so ausgebildet, dass eine Oberseite 41 als Auflagefläche für das Sicherheitsdokument 30 bzw. das Sicherheitselement 20 dienen kann. Für eine Verifikation einer Ausführungsform nach Fig. 1 umfasst die Verifikationsvorrichtung 51 zusätzlich eine Lichtquelle 6. Diese kann als Punktlichtquelle ausgebildet sein oder mehrere Leuchtmittel und/oder einen Lichtstreuer umfassen, um eine möglichst flächige Lichtquelle bereitzustellen.
Bei den in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen handelt es sich selbstverständlich lediglich um beispielhafte Ausführungsformen. So können Ausführungsformen
vorgesehen werden, bei denen das Sicherheitsdokument ebenfalls die Abbildungsoptik ähnlich zu der Ausführungsform nach Fig. 2 umfasst. Ferner kann eine Folienanzahl und - ausgestaltung variiert sein, aus der ein Dokumentkörper gebildet wird.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 kann die Verifikationsvorrichtung eine AnregungsVAktivierungseinheit 52 umfassen, die die im Innern des Sicherheitsdokuments ausgebildete Lichtquelle 6 und gegebenenfalls deren Leuchtmittel 33 zur Lichterzeugung anregt. Dieses kann je nach Ausführung der Lichtquelle mittels elektromagnetischer Strahlung (im Falle einer Lumineszenslichtquelle oder bei einer mit einer Antenne ausgebildeten LED- oder OLED-Anordnung) oder mittels des Bereitstellens einer
Spannung an nicht dargestellten Kontakten, beispielsweise bei einer elektrisch
betriebenen Lichtquelle, insbesondere bei einer mit Kontakten versehenen LED oder OLED erfolgen, um nur einige Beispiele zu nennen.
Eine Herstellung eines beispielhaften als Sicherheitsdokument ausgebildeten
Sicherheitselements wird anhand von Fig. 5 noch einmal exemplarisch erläutert. Zunächst werden zu speichernde Informationen bereitgestellt 61 . Hierbei kann es sich
beispielsweise um eine so genannte personalisierende Information handeln, d.h. eine Information, die eine Angabe über eine Person bereitstellt, der das Sicherheitselement bzw. hergestellte Sicherheitsdokument zugeordnet wird. Anschließend werden die zur Darstellung der zu speichernden Information notwendigen Bildpunkte einer grafischen Darstellung in Orientierungen bzw. Richtungsvektoren umgerechnet 62. Diese
Verfahrensschritte stellen zusammen gemeinsam den Verfahrensschritt "Bereitstellen der Information in Form eines Satzes von Orientierungen" dar 63. Ferner wird ein opakes Substrat, beispielsweise in Form einer Folie, bereitgestellt 64. In dieses opake Substrat werden anschließend Mikrokanäle als transparente Kanäle vorzugsweise mittels
Laserstrahlung eingebracht 65. Um eine ungewollte Verschmutzung der Mikrokanäle zu vermeiden und/oder (wie im hier dargestellten Ausführungsbeispiel) um bei einer
Lamination mit weiteren Substratschichten zu einem Dokumentkörper eine Deformation der ausgebildeten Mikrokanäle insbesondere jener zu vermeiden, welche nicht senkrecht zur Oberfläche des opaken Substrats orientiert sind, ist es vorteilhaft, die Mikrokanäle mit einem nicht komprimierbaren Material, beispielsweise transparentem Polymermaterial, zu verfüllen 66. Dies kann beispielsweise mittels Einrakeln oder auch eines
Siebdruckverfahrens oder anderen Verfahren, beispielsweise einen Tintenstrahldruck, ausgeführt werden, welche es ermöglichen, die Mikrokanäle mit einem entsprechenden Material zu verfüllen. Um das Sicherheitsmerkmal, welches ausgebildet wird, in ein Sicherheitsdokument zu integrieren, ist es, wie bereits erwähnt, vorteilhaft, wenn das opake Substrat mit weiteren Folien zu einem Dokumentkörper zusammengefügt wird. Hierfür werden weitere Substratschichten bereitgestellt 67. Anschließend wird das opake Substrat, in dem die Mikrokanäle ausgebildet sind, welche mit einem transparenten Material verfüllt sind, mit den weiteren Folien bzw. Substratschichten zusammengefügt. Hierzu werden die Substratschichten zunächst zusammengetragen 68, wobei beispielsweise auch eine Lichtquelle mit einem oder mehreren Leuchtmitteln eingefügt werden kann 69. Anschließend wird das Zusammenfügen dadurch abgeschlossen, dass die Substratschichten unter Anwendung von Temperatur und Druck miteinander zu einem Dokumentkörper laminiert werden 70. Hierbei oder anschließend können in einer äu ßeren Substratschicht Linsenelemente ausgebildet werden, welche eine Abbildungsoptik ausbilden 71 .
Es versteht sich für den Fachmann, dass hier lediglich ein beispielhaftes Verfahren beschrieben ist. Einzelne Verfahrensschritte, beispielsweise das Zusammenfügen mit weiteren Substratschichten, zum Integrieren einer Lichtquelle oder ein Ausbilden von Linsenelementen können unterbleiben, um einfache Ausführungsformen des
Sicherheitselements zu fertigen.
Die in den einzelnen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale können in beliebiger Kombination verwendet werden, um die Erfindung auszuführen. Bezugszeichenliste
1 Substrat
2.1 - - 2.n transparente Kanäle
3.1 - - 3.k Richtungsvektoren
4.1 - - 4.n Raumvektoren
6 Lichtquelle
7 Sammellinse
8 Schirm
9 Oberflächennormale
10.1 - 10. n Fu ßpunkte der Raumvektoren
1 1 Eintrittsoberfläche
12.1 - 12. n Eintrittsseiten
13.1 - 13. n Austrittsseiten
14 Austrittsoberfläche
15.1 - 15.n Lichtstrahlen
16.1 - 16.k Bildpunkte
17 Hauptebene der Sammellinse
18 Zentralachse der Sammellinse
19 Bereich, in dem transparente Kanäle ausgebildet sind
20 Sicherheitselement
21 weiteres Substrat
22 äußere Oberfläche
23 Linsenelemente
24 Koordinatensystem
25 Mittelachse
26 Kanalprojektion (x-z-Ebene)
27 Mittelachse
28 Kanalprojektion (y-z-Ebene)
30 Sicherheitsdokument
31 zusätzliche Substratschicht
32 noch weitere Substratschicht
33 Leuchtmittel
41 Oberseite
51 Verifikationsvorrichtung Anregungs-/Aktivierungseinheit Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements (20), insbesondere für ein
Sicherheitsdokument (30), umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Substrats, das zumindest in einem zusammenhängenden
Volumenbereich opak für Licht ausgebildet ist,
Bereitstellen einer zu speichernden Information in Form eines Satzes von
Orientierungen,
Speichern der Information in dem Substrat (1 ), indem transparente Kanäle (2.1 bis 2.n) in dem opaken Substart (1 ) innerhalb des opaken Volumenbereichs ausgebildet werden,
so dass jeder der Orientierungen mindestens einer der transparenten Kanäle (2.1 bis 2.n) zugeordnet ist, vorzugsweise jeder der Orientierungen jeweils mehrere der transparenten Kanäle (2.1 bis 2.n) zugeordnet sind, wobei jeder der Kanäle (2.1 bis 2.n) jeweils einen Durchtritt von Licht entlang eines dem jeweiligen Kanal
zugeordneten Raumvektors (4.1 bis 4.n) begünstigt, vorzugsweise ausschließlich entlang des dem jeweiligen Kanal zugeordneten Raumvektors (4.1 bis 4.n) zulässt, der kollinear zu der Orientierung ist, der der jeweiligen transparente Kanal zugeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die transparenten Kanäle (2.1 bis 2.n) mittels Laserstrahlung in Form von Mikrokanälen in dem opaken
Volumenbereich des Substrats (1 ) ausgebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest in einem Volumenbereich opake Substrat (1 ) als Folie bereitgestellt wird, und das Substrat (1 ) mit weiteren Folien zu einem Dokumentkörper laminiert wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transparenten Kanäle (2.1 bis 2.n) vor dem Laminieren mit einem
transparenten Material gefüllt werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den transparenten Kanälen (2.1 bis 2.n) eine Eintrittsseite (12.1 bis 12.n) und eine Austrittseite (13.1 bis 13.n) zu geordnet ist und an einer Austrittsoberfläche (14), welches die den Austrittsseiten (13.1 bis 13.n) benachbarte Oberfläche des
Dokumentkörpers oder des Substrats (1 ) ist, Linsenelemente (23) ausgebildet werden, die ausgebildet sind, gemeinsam entlang der den jeweiligen Mikrokanälen (2.1 bis 2.n) zugeordneten Raumvektoren (4.1 bis 4.n) durch die Mikrokanäle durchtretendes Licht auf einem Schirm (8), der in einem vorgegebenen Abstand und in einer vorgegebenen Orientierung relativ zu der Austrittsoberfläche (14) angeordnet ist, so abzubilden, dass auf dem Schirm (8) der mittels der Mikrokanäle (2.1 bis 2.n) gespeicherte Informationsgehalt in einer grafischen Darstellung wahrnehmbar ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen der zu speichernden Information ein Berechnen einer
Orientierung für jeden der Bildpunkte (16.1 bis 16.n) umfasst, der zum Darstellen des grafisch wahrnehmbaren Informationsgehalts notwendig ist, wobei jeder Bildpunkt (16.1 bis 16.n) als Punkt in einer Fokalebene einer Sammellinse vorgegebener Brennweite aufgefasst wird.
7. Sicherheitselement (20) für ein Sicherheitsdokument (30) umfassend
ein Substrat (1 ) das zumindest in einem zusammenhängenden Volumenbereich opak für Licht ausgebildet ist;
wobei innerhalb des opaken Volumenbereichs des Substrats (1 ) transparente Kanäle (2.1 bis 2.n) zur Speicherung einer Information ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die transparenten Kanäle (2.1 bis 2.n) so ausgebildet sind, dass jeder der Kanäle (2.1 bis 2.n) jeweils einen Durchtritt von Licht entlang eines dem transparenten Kanal (2.1 bis 2.n) zugeordneten Raumvektors (4.1 bis 4.n) begünstigt, vorzugsweise ausschließlich entlang des dem transparenten Kanal (2.1 bis 2.n) zugeordneten Raumvektors (4.1 bis 4.n) zulässt, wobei die Kanäle (2.1 bis 2.n) so ausgebildet sind, dass entlang der Raumvektoren (4.1 bis 4.n) durch die transparenten Kanäle (2.1 bis 2.n) des Substrats (1 ) hindurchtretendes Licht mittels einer vorgegebenen
Abbildungsoptik auf einem in einer vorgegebenen Orientierung zu der
Abbildungsoptik angeordneten Schirm (8) in eine grafische Darstellung abbildbar ist, so das ein Informationsgehalt der gespeicherten Information aus der grafisch
Darstellung erfasst werden kann.
8. Sicherheitselement (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die transparenten Kanäle (2.1 bis 2.n) als Mikrokanäle ausgebildet sind.
9. Sicherheitselement (20) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1 ) mit mindestens einer weiteren Substratschicht (21 ) zu einem
Dokumentkörper laminiert ist und in der mindestens einen weiteren Substratschicht (21 ) die vorgegebene Abbildungsoptik ausgebildet ist.
10. Sicherheitselement (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Abbildungsoptik in Form von Linsenelementen (23) ausgebildet ist.
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