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Brevetti

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Numero di pubblicazioneWO2008119487 A1
Tipo di pubblicazioneRichiesta
Numero domandaPCT/EP2008/002335
Data di pubblicazione9 ott 2008
Data di registrazione25 mar 2008
Data di priorità3 apr 2007
Pubblicato anche comeDE102007016394A1, EP2134551A1
Numero di pubblicazionePCT/2008/2335, PCT/EP/2008/002335, PCT/EP/2008/02335, PCT/EP/8/002335, PCT/EP/8/02335, PCT/EP2008/002335, PCT/EP2008/02335, PCT/EP2008002335, PCT/EP200802335, PCT/EP8/002335, PCT/EP8/02335, PCT/EP8002335, PCT/EP802335, WO 2008/119487 A1, WO 2008119487 A1, WO 2008119487A1, WO-A1-2008119487, WO2008/119487A1, WO2008119487 A1, WO2008119487A1
InventoriHans Lochbihler
CandidatoGiesecke & Devrient Gmbh, Hans Lochbihler
Esporta citazioneBiBTeX, EndNote, RefMan
Link esterni:  Patentscope, Espacenet
Safety element
WO 2008119487 A1
Estratto
The invention relates to a safety element (12) for machine-based optical authenticity testing using light that has a prescribed test wavelength, wherein the safety element according to the invention has a layer (20) made of a highly conductive material, the layer comprising a one or two-dimensional lattice structure made of a periodic arrangement of a plurality of lattice elements (22), the lateral dimensions (d) thereof and/or lateral distances (a0) thereof being smaller than the test wavelength.
Rivendicazioni  tradotto da: Tedesco  (il testo OCR potrebbe contenere errori)
P atentanspr ü che P atentanspr ü che
1. Sicherheitselement für die maschinelle optische Echtheitsprüfung mit Licht, das eine vorgegebene Prüfwellenlänge enthält, dadurch gekennzeich- net, dass das Sicherheitselement eine Schicht aus einem hochleitfähigen Material aufweist, die eine ein- oder zweidimensionale Gitterstruktur aus einer periodischen Anordnung einer Vielzahl von Gitterelementen enthält, deren laterale Abmessungen und/ oder laterale Abstände kleiner als die Prüfwellenlänge sind. 1. A security element for mechanical optical authenticity testing with light containing a predetermined inspection wavelength, thereby marked, that the security element comprises a layer of a highly conductive material, which contains a one- or two-dimensional lattice structure composed of a periodic arrangement of a plurality of grating elements, its lateral dimensions and / or lateral distances are smaller than the test wavelength.
2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lateralen Abmessungen und/ oder die lateralen Abstände um mindestens einen Faktor 1,5, vorzugsweise um mindestens einen Faktor 2, kleiner sind als die Prüf Wellenlänge. 2. The security element according to claim 1, characterized in that the lateral dimensions and / or the lateral spacing around at least a factor 1.5, preferably at least a factor 2, smaller than the test wavelength.
3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement auf eine maschinelle optische Echtheitsprüfung mit Licht aus dem sichtbaren Spektralbereich ausgelegt ist. 3. The security element according to claim 1 or 2, characterized in that the security element is designed for an optical authenticity testing machine with light from the visible spectral range.
4. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement auf eine maschinelle optische Echtheitsprüfung mit Licht aus dem Spektralbereich des Nahen Infrarot ausgelegt ist. 4. The security element according to claim 1 or 2, characterized in that the security element is designed for a mechanical optical authentication with light from the spectral range of near infrared.
5. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, da- durch gekennzeichnet, dass die hochleitfähige Schicht mit der Gitterstruktur so ausgelegt ist, dass das bei der Echtheitsprüfung unter einem vorgegebenen Prüf winkel einfallende Licht Oberflächenpolaritonen und/ oder Hohlraumresonanzen in der hochleitfähigen Schicht anregt. 5. The security element according to any one of claims 1 to 4, character- ized in that the highly conductive layer is designed with the lattice structure so that the incident during the authentication process at a predetermined test angle light Oberflächenpolaritonen and / or cavity resonance in the highly conductive layer stimulates ,
6. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur als Reflexionsgitter ausgebildet ist. 6. The security element according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the grating structure is formed as a reflection grating.
7. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur als Transmissionsgitter ausgebildet ist. 7. The security element according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the grating structure is designed as a transmission grid.
8. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, da- durch gekennzeichnet, dass die Gitterelemente durch parallele, hochleitfä- hige Gitterlinien gebildet sind, um eine eindimensionale periodische Gitterstruktur zu bilden. 8. The security element according to at least one of claims 1 to 7, character- ized in that the grid elements are formed by parallel, hochleitfä- hige grid lines to form a one-dimensional periodic lattice structure.
9. Sicherheitselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Periodenlänge kleiner als die Prüfwellenlänge, vorzugsweise mindestens um einen Faktor 2 kleiner als die Prüfwellenlänge ist. 9. The security element according to claim 8, characterized in that the period length is smaller than the test wavelength, preferably at least by a factor 2 smaller than the test wavelength.
10. Sicherheitselement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur innerhalb einer Periode eine Unterstruktur aufweist. 10. The security element according to claim 8 or 9, characterized in that the grating structure has a sub-structure within a period.
11. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hochleitfähige Schicht eine im Wesentlichen durchgehend hochleitfähige Flächenschicht ist und dass die Gitterelemente durch regelmäßig angeordnete Perforationen in der Flächenschicht gebildet sind, um eine zweidimensionale periodische Gitterstruktur zu bilden. 11. The security element according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the highly conductive layer is a substantially continuous highly conductive surface layer, and that the grid elements are formed by regularly arranged perforations in the surface layer to form a two-dimensional periodic lattice structure.
12. Sicherheitselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Perforationen kleiner als die Prüfwellenlänge, bevorzugt mindestens um einen Faktor 2 kleiner als die Prüfwellenlänge, beson- ders bevorzugt mindestens um einen Faktor 4 kleiner als die Prüfwellenlänge ist. 12. The security element according to claim 11, characterized in that the diameter of perforations is less than the test wavelength, preferably less than the test wavelength is at least a factor of 2, more preferably at least a factor 4 smaller than the test wavelength is.
13. Sicherheitselement nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich- net, dass der laterale Abstand der Perforationen kleiner als die Prüfwellenlänge ist. 13. The security element according to claim 11 or 12, marked thereby, that the lateral distance of the perforations is less than the test wavelength.
14. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Dicke der Flächenschicht zu dem Durchmesser der Perforationen kleiner als 2 ist, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,5, insbesondere bei etwa 1,0 liegt. 14. The security element according to at least one of claims 11 to 13, characterized in that the ratio of the thickness of the surface layer is less than 2 to the diameter of the perforations, preferably between 0.5 and 1.5, in particular at about 1.0.
15. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schicht aus einem hochleitfähi- gen Material zwischen 50 nm und 2 μm, vorzugsweise zwischen 100 nm und 1 μm liegt. 15. The security element according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that the thickness of the layer is made of a highly conductive material between 50 nm and 2 microns, preferably between 100 nm and 1 micron.
16. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das hochleitfähige Material der Schicht ein Metall ist, insbesondere eines der Metalle Gold, Silber, Kupfer, Aluminium oder Chrom. 16. The security element according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the highly conductive material of the layer is a metal, especially one of the metals gold, silver, copper, aluminum or chrome.
17. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur in ein Dielektrikum einge- bettet ist. 17. The security element according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that the lattice structure is embedded in a dielectric.
18. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement mit einem visuell prüfbaren Humanmerkmal kombiniert ist. 18. The security element according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the security element is combined with a visually checkable human characteristic.
19. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Etikett, ein Transferelement oder ein Durchsichtssicherheitselement ist. 19. The security element according to any one of claims 1 to 18, characterized in that the security element is a security thread, a label, a transfer member or a see-through security element.
20. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei dem eine Schicht aus einem hochleitfähigen Material mit einer ein- oder zweidimensionalen Gitterstruktur aus einer periodischen Anordnung einer Vielzahl von Gitterelementen versehen wird, deren laterale Abmessungen und/ oder laterale Abstände kleiner als die Prüf Wellenlänge sind. 20. A method for producing a security element according to one of claims 1 to 19, in which a layer of a highly conductive material having a one or two dimensional lattice structure consisting of a periodic arrangement of a plurality of grating elements is provided, whose lateral dimensions and / or lateral distances smaller than the test wavelength.
21. Datenträger, insbesondere Markenartikel oder Wertdokument, wie Banknote, Pass, Urkunde, Banderole, Ausweiskarte oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 19. 21 volumes, especially branded products or valuable document, such as a banknote, passport, certificate, sleeve, identity card or the like, having a security element according to one of claims 1 to 19.
22. Datenträger nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass, das Sicherheitselement in einem Fensterbereich des Datenträgers angeordnet ist. 22. A data carrier according to claim 21, characterized in that the security element is disposed in a window area of the data carrier.
23. Verwendung eines Sicherheitselements nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19 oder eines Datenträgers nach Anspruch 21 oder 22 zur 23. Use of a security element according to at least one of claims 1 to 19 or of a data carrier according to claim 21 or 22 for
Fälschungssicherung von Waren beliebiger Art. Anti-counterfeiting goods of any kind.
24. Verfahren zur maschinellen optischen Echtheitsprüfung eines Sicherheitselements nach einem Ansprüche 1 bis 19, bei dem 24. A method for automatic optical inspection of authenticity of a security element according to one of claims 1 to 19, wherein
a) zumindest eine Prüfwellenlänge und zumindest eine Beleuchtungsgeometrie für die Echtheitsprüfung festgelegt wird, b) die hochleitfähige Schicht des Sicher heitselements mit Licht der zumindest einen festgelegten Prüfwellenlänge unter der zumindest einen festlegten Beleuchtungsgeometrie beaufschlagt wird, a) at least one probe wavelength and at least one illumination geometry is defined for the authenticity, b) the highly conductive layer of safety elements with light of at least a specified test wavelength of the at least one fixed designed illumination geometry is applied,
c) das von der hochleitf ähigen Schicht reflektierte oder transmittierte Licht bei zumindest einer festgelegten Prüfwellenlänge erfasst wird, und c) the reflected or transmitted by the hochleitf ähigen layer light is detected in at least a fixed probe wavelength, and
d) die Echtheit des Sicherheitselements auf Grundlage der Intensität und/ oder der Polarisation des erf assten Lichts beurteilt wird. d) it is judged the authenticity of the security element on the basis of the intensity and / or polarization of the erf assten light.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) das in der nullten Beugungsordnung reflektierte Licht erfasst wird. 25. The method according to claim 24, characterized in that in step c) the reflected light in the zeroth diffraction order is detected.
26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) das in der nullten Beugungsordnung transmittierte Licht erfasst wird. 26. The method according to claim 24, characterized in that in step c), the light transmitted in the zero diffraction order light is detected.
27. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) zumindest zwei verschiedene Prüfwellenlängen festgelegt werden, in Schritt c) die Lichtintensitäten bei den zumindest zwei festgelegten Prüfwellenlängen erfasst und in Schritt d) miteinander verglichen werden, wobei bei einer über ein festgelegtes Maß hinaus verringerten Lichtintensität bei zumindest einer der Prüfwellenlängen auf die Echtheit des Sicherheitselements geschlossen wird. 27. The method according to at least one of claims 24 to 26, characterized in that in step a) at least two different Prüfwellenlängen be established, C) at said at least two predetermined Prüfwellenlängen detects the light intensities and compared in step d) with each other in step, wherein is closed at a reduced over a defined level beyond light intensity at at least one of the Prüfwellenlängen on the authenticity of the security element.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenschicht in Schritt b) gleichzeitig mit Licht der zumindest zwei verschiedene Prüfwellenlängen beaufschlagt wird. 28. The method according to claim 27, characterized in that the surface layer in step b) is simultaneously exposed to light of at least two different Prüfwellenlängen.
29. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einem hochleitf ähigen Material in Schritt b) nacheinander mit Licht der zumindest zwei verschiedenen Prüfwellenlängen beaufschlagt wird. 29. The method according to claim 27, characterized in that the layer of a hochleitf ähigen material in step b) is successively exposed to light of at least two different Prüfwellenlängen.
30. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) zumindest zwei unterschiedliche Beleuchtungswinkel festgelegt werden, in Schritt c) die Lichtintensitäten bei Beaufschlagung aus den zumindest zwei festgelegten Beleuchtungswinkeln erfasst und in Schritt d) miteinander verglichen werden, wobei bei einer über ein festgelegtes Maß hinaus verringerten Lichtintensität bei zumindest einem der Beleuchtungswinkel auf die Echtheit des Sicherheitselements geschlossen wird. 24 to 26, characterized in that at least two different lighting angles are determined in step a), detected in step c) the light intensities upon application of the at least two specified angles of illumination and compared in step d) together are 30. A method according to at least one of claims , which is at a reduced over a defined level beyond light intensity closed in at least one of the illumination angle of the authenticity of the security element.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtintensitäten in Schritt c) mit einem ortsauflösenden Detektor erfasst werden. 31. The method according to claim 30, characterized in that the light intensities in step c) are recorded with a spatially resolving detector.
32. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einem hochleitfähigen Material in 32. The method according to at least one of claims 24 to 26, characterized in that the layer of a highly conductive material in
Schritt b) mit polarisiertem Licht der zumindest einen festgelegten Prüfwellenlänge beaufschlagt wird, und in Schritt c) die Polarisationsrichtung des reflektierten oder transmittierten Lichts der zumindest einen festgelegten Prüfwellenlänge erfasst wird, wobei in Schritt d) aus einer Änderung der Polarisationsrichtung bei zumindest einer festgelegten Prüfwellenlänge über ein festgelegtes Maß hinaus auf die Echtheit des Sicherheitselements geschlossen wird. Step b) with polarized light is at least applied a fixed probe wavelength, and in step c) the direction of polarization of the reflected or transmitted light is detected at least a fixed probe wavelength, where about in step d) a change in the polarization direction in at least a fixed probe wavelength a predetermined amount is also closed on the authenticity of the security element.
33. Vorrichtung zur maschinellen optischen Echtheitsprüfung eines Sicherheitselements nach einem Ansprüche 1 bis 19, mit 33. Device for automatic authenticity testing of the optical security element according to any one claims 1 to 19, with
zumindest einer Lichtquelle zum Beaufschlagen der hochleitfähigen Schicht des zu prüfenden Sicherheitselements mit Licht zumindest einer festgelegten Prüfwellenlänge unter zumindest einer festgelegten Beleuchtungsgeometrie, at least one light source for applying the highly conductive layer of the test safety element with light at least a fixed probe wavelength under at least one fixed illumination geometry,
zumindest einer Detektionseinrichtung zum Erfassen des von der hochleitfähigen Schicht reflektierten oder transmittierten Lichts, und at least one detection means for detecting the reflected or transmitted light of the highly conductive layer, and
Mittel zum Bewerten der Intensität und/ oder der Polarisation des erfassten Lichts bei der zumindest einen festgelegten Prüfwellenlänge und/ oder bei der zumindest einen festgelegten Beleuchtungsgeomet- rie, und zum Beurteilen der Echtheit des zu prüfenden Sicherheitselements auf Grundlage der vorgenommenen Bewertung. Means for evaluating the intensity and / or polarization of the light detected in at least a fixed probe wavelength and / or the at least one predetermined Beleuchtungsgeomet- theory, and for judging the authenticity of the test safety element based on the assessment carried out.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle zum Beaufschlagen der hochleitfähigen Schicht des Sicherheits- elements mit zumindest zwei verschiedenen Prüfwellenlängen ausgelegt ist, und eine wellenlängenempfindliche Detektionseinrichtung vorgesehen ist. 34. Apparatus according to claim 33, characterized in that the light source is adapted for applying the highly conductive layer of the security element having at least two different Prüfwellenlängen, and a wavelength-sensitive detection means is provided.
35. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle zum Beaufschlagen der hochleitfähigen Schicht des Sicherheits- elements mit Licht aus zumindest zwei unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln ausgelegt ist, und eine ortsauflösende Detektionseinrichtung, wie etwa ein Diodenarray, vorgesehen ist. 35. Apparatus according to claim 33, characterized in that the light source is adapted for applying the highly conductive layer of the security element with light from at least two different angles of illumination, and a spatially resolving detection device, such as a diode array, is provided.
36. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang zwischen Lichtquelle und zu prüfendem Sicherheitselement ein erster Polarisator und im Strahlengang zwischen zu prüfendem Sicherheitselement und Detektionseinrichtung ein in Sperrrichtung zum ersten Polarisator orientierter zweiter Polarisator vorgesehen ist. 36. The apparatus of claim 33, characterized in that it is provided in the optical path between the light source and to be tested security element, a first polarizer and the optical path between security element to be tested and a detection device in the reverse direction to the first polarizer oriented second polarizer.
Descrizione  tradotto da: Tedesco  (il testo OCR potrebbe contenere errori)

Sicherheitselement The security element

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement für die maschinelle optische Echtheitsprüfung mit Licht, das eine vorgegebene Prüfwellenlänge enthält. The invention relates to a security element for the optical authenticity test machine with light containing a predetermined inspection wavelength. Die Erfindung betrifft ferner ein zugehöriges Herstellungsverfahren für das Sicherheitselement, einen entsprechend ausgestatteten Datenträger sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur maschinellen optischen Echtheitsprüfung eines derartigen Sicherheitselements. The invention further relates to an associated method for manufacturing said security element, a suitably equipped data carrier and a method and an apparatus for automatic authenticity testing of such optical security element.

Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Media, such as value or identification documents, but also other valuables, such as brand-name products, hedging often provided with security elements, which allows us to verify the authenticity of the data carrier and which serve as protection against unauthorized reproduction. Die Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens oder eines selbsttragenden Transferelements ausgebildet sein, das nach seiner Herstellung auf ein Wertdokument aufgebracht wird. The security elements, for example, in the form of an embedded in a banknote security thread, may be formed of a covering for a bill with a hole, an applied security strip or a self-supporting transfer element, which is applied to a value document after its production.

Um die Fälschungssicherheit zu erhöhen, werden oft diffraktive Strukturen, wie Hologramme oder hologrammähnliche Beugungsstrukturen, als Sicherheitsmerkmale verwendet. To increase the security against forgery, are often diffractive structures such as holograms, hologram-like diffraction patterns, used as security features. Diese Strukturen dienen in erste Linie als Humanmerkmale und eignen sich wegen ihrer in der Regel inhomogenen late- ralen Gestaltung und dem Vorhandensein höherer Beugungsordnungen nur sehr begrenzt für die maschinelle Echtheitsüberprüfung. These structures serve first and foremost as human characteristics and are suitable because of their generally inhomogeneous lat- eral design and the presence of higher diffraction orders is very limited for the automated authenticity check. Darüber hinaus haben die bisher bekannten optischen Sicherheitsmerkmale offensichtliche Beugungseigenschaften, die auch von Fälschern relativ leicht erkannt und nachgeahmt werden können. In addition, the known optical security features have obvious diffraction properties that can be relatively easily recognized and imitated by forgers. Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Based on that, the object of the invention to avoid the disadvantages of the prior art. Insbesondere soll ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art angegeben werden, das bei hoher Fälschungssicherheit auf einfache Weise maschinell auf Echtheit geprüft wer- den kann. In particular, a security element of the type mentioned above should be provided which are tested at high counterfeit security easily machined to the authenticity can.

Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. This object is solved by the security element having the features of the main claim. Ein entsprechendes Herstellungsverfahren, einen mit einem derartigen Sicherheitselement ausgestatteten Datenträger sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur maschinellen optischen Echtheitsprüfung eines derartigen Sicherheitselements sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. A corresponding manufacturing method, one equipped with such a security element disk and a method and an apparatus for automatic optical inspection of authenticity of such a security element are specified in the coordinated claims. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Sicherheitselement vorgesehen, dass das Sicherheitselement eine Schicht aus einem hochleitfä- higen Material aufweist. According to the invention is provided in a generic security element, the security element comprises a layer of a highly conductive material. Die Schicht aus einem hochleitfähigen Material wird im Weiteren auch als „hochleitfähige Schicht" oder „hochleitende Schicht" bezeichnet. The layer of a highly conductive material is referred to as a "highly conductive layer" or "highly conductive layer" in the following. Bei der hochleitfähigen Schicht kann es sich zum einen um eine im Wesentlichen flächige Schicht (Flächenschicht) handeln. In the highly conductive layer may be, on the one about a substantially planar layer (surface layer). Eine solche Flächenschicht weist im Wesentlichen in der gesamten durch das Sicherheitselement definierten Ebene eine sehr hohe Leitfähigkeit auf. Such a surface layer has substantially in the entire plane defined by the security element to a very high conductivity. Zum anderen kann es sich bei der hochleitfähigen Schicht aber auch um eine Schicht handeln, die nicht im Wesentlichen in der gesamten durch das Si- cherheitselement definierten Ebene eine sehr hohe Leitfähigkeit aufweist, sondern nur in einem Teil der Ebene, z. B. entlang im Wesentlichen einer Richtung dieser Ebene. On the other hand, it may be in the highly conductive layer but also be a layer that is not in the entire cherheitselement defined by the security level has essentially a very high conductivity, but only in a part of the plane z. B. along the essentially a direction that level. Letzteres ist z. B. bei einer hochleitfähigen Schicht der Fall, bei der eine eindimensionale Gitterstruktur mit einer Vielzahl an hochleitfähigen Gitterelementen die hohe Leitfähigkeit der Schicht gewähr- leistet, und zwar im Wesentlichen in nur einer Richtung der durch das Sicherheitselement definierten Ebene. The latter is for. Example, in a highly conductive layer of the case of a one-dimensional lattice structure with a variety of highly conductive grid elements ensures high conductivity of the layer granted, namely substantially in only one direction defined by the security element level. Detailliertere Beschreibungen verschiedener hochleitfähiger Schichten finden sich in den nachfolgenden Ausführungen. More detailed descriptions of various highly conductive layers are found in the following discussion.

Im Weiteren wird von einem hochleitfähigen Material oder einer hochleitfä- higen Schicht immer dann gesprochen, wenn die Leitfähigkeit des Materials oder der Schicht so groß ist, dass der Effekt des erfindungsgemäßen Sicherheitselements zutage tritt. In addition, is always spoken of a highly conductive material or a highly conductive layer when the conductivity of the material or the layer is so large that the effect of the security element according to the invention is revealed. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung betrifft der Begriff „Leitfähigkeit" in der Regel die elektromagnetische Leitfähigkeit. Wenn eine elektromagnetische Welle, wie im Rahmen dieser Erfindung, auf ein bestimmtens Material trifft, dringt die elektromagnetische Welle eine bestimmte Tiefe (Eindringtiefe) in das Material ein und wird dabei gedämpft. Das mit der elektromagnetischen Welle beaufschlagte Material ist durch eine elektromagnetische Leitfähigkeit charakterisiert, die insbesondere vom Material und von der Wellenlänge der elektromagnetischen Welle abhängt. Die elektromagnetische Leitfähigkeit kann über den komplexen Brechungsindex m definiert werden (siehe Kapitel 2, Seite 21 ff. „Convention confusions" des „Handbook of optical constants of solids II", Editor: Edward D. Palik, Aca- demic Press, 1998). In the present invention, the term "conductivity" generally refers to electromagnetic conductivity. When an electromagnetic wave, such as in this invention, encounters a bestimmtens material, the electromagnetic wave penetrates a certain depth (penetration depth) in the material and is damped case. The charged with the electromagnetic wave material is characterized by an electromagnetic conductivity which depends in particular on the material and the wavelength of the electromagnetic wave. The electromagnetic conductivity can be defined over the complex refractive index m (see chapter 2, page 21 ff . "Convention confusions" of the "Handbook of optical constants of solids II", Editor: Edward D. Palik Aca- demic Press, 1998).

Dabei gilt: Where:

m = n + ik. m = n + ik.

Dabei bezeichnet m den komplexen Brechungsindex, n den Realteil des komplexen Brechungsindex und k den Imaginärteil des komplexen Brechungsindex. Here, m denotes the complex refractive index, n the real part of the complex refractive index and k the imaginary part of the complex refractive index. Für hochleitfähige Materialien im Sinne der vorliegenden Erfindung gilt: For highly conductive materials in the context of the present invention:

k 2 k 2

— > 1 n -> 1 n

Besonders bevorzugt erfüllen hochleitfähige Materialien im Sinne der vorliegenden Erfindung die Bedingung: Particularly preferred highly conductive materials in the context of the present invention satisfy the condition:

Figure imgf000006_0001

dh der Quotient k 2 /n ist erheblich größer als 1. ie the quotient k 2 / n is considerably greater than 1.

Das Kriterium für hochleitfähige Materialien im Sinne der vorliegenden Erfindung (k 2 /n > 1) wird z. B. durch zahlreiche Metalle, wie Gold, Kupfer, Silber, Chrom, Aluminium, oder auch durch Legierungen, wie z. B. Messing oder Edelstahl erfüllt. The criterion for highly conductive materials according to the present invention (k 2 / n> 1) is z. B. by numerous metals, such as gold, copper, silver, chromium, aluminum, or by alloys such. As brass or met stainless steel.

Wie weiter unten noch ausgeführt wird, ist es besonders besonders bevorzugt, wenn für die elektromagnetische Welle, die das hochleitfähige Material beaufschlagt, Licht aus dem sichtbaren Spektralbereich oder Licht aus dem Spektralbereich des Nahen Infrarot verwendet wird. As will still run down, it is particularly particularly preferred when light from the visible spectrum or light is used in the spectral range of the near infrared for the electromagnetic wave which pushes the highly conductive material. Entsprechend ist es für das hochleitfähige Material besonders bevorzugt, wenn das Kriterium k 2 /n > 1 für Licht aus dem sichtbaren Spektralbereich oder Licht aus dem Spektralbereich des nahen Infrarot erfüllt ist. Accordingly, it is particularly preferred for the highly conductive material, if the criterion k 2 / n> 1 is satisfied for light from the visible spectral range or light from the spectral range of near infrared.

Ergänzend sei hier noch erwähnt, dass die Eindringtiefe der elektromagnetischen Welle im hochleitfähigen Material in der Regel etwa der sogenannten „Skintiefe" entspricht und eine Charakterisierung hochleitfähiger Materia- lien auch durch die sogenannte „Oberflächenimpedanz" möglich ist. It should additionally be mentioned here that the penetration depth of the electromagnetic wave in the highly conductive material usually about the so-called "skin depth" and corresponds to a characterization of highly conductive materials by the so-called "surface impedance" is possible. Einzelheiten zu den Begriffen „Skintiefe" und „Oberflächenimpedanz" sind dem „Handbook of optical constants of solids II", Editor D. Palik, Academic Press, 1998, zu entnehmen. Gleiches gilt für elektromagnetische Leitfähigkei- ten verschiedener Materialien. Details of the terms "skin depth" and "surface impedance" are given in the 1998 "Handbook of optical constants of solids II", Editor D. Palik, Academic Press,. The same applies to electromagnetic conductivities of various materials.

Schließlich sei an dieser Stelle noch erwähnt, dass ein Material mit einer hohen elektromagnetischen Leitfähigkeit gemäß obiger Definition in aller Regel auch eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Finally it should be mentioned at this point that a material having a high electromagnetic conductivity as defined above, as a rule also has a high electrical conductivity.

Der Kehrwert der elektrischen Leitfähigkeit wird dabei als spezifischer elektrischer Widerstand bezeichnet. The inverse of electrical conductivity is referred to as specific electrical resistance. Je höher die elektrische Leitfähigkeit eines Materials bei einer bestimmten Temperatur, desto niedriger ist folglich der spezifische elektrische Widerstand bei dieser Temperatur. The higher the electrical conductivity of a material at a given temperature, therefore, the lower the electrical resistivity at this temperature. Ohne auf genaue Zahlenwerte festgelegt zu sein, wird eine hochleitfähige Schicht der vorliegenden Erfindung in der Regel durch einen spezifischen elektrischen Widerstand charakterisiert sein, der bei 20 0 C kleiner als ca. 1 • 10- 4 Ωcm ist. Without being bound to exact numerical values, a highly conductive layer of the present invention generally will be characterized by a specific electrical resistance of C is less than about 1 • 10 ohm-cm at 20 0 4. Dieses Kriterium wird z. B. durch zahlreiche Metalle, wie Gold, Kupfer, Silber, Chrom, Aluminium, aber auch durch Legierungen, wie z. B. Messing oder Edelstahl erfüllt. This criterion is, for. Example, by numerous metals, such as gold, copper, silver, chromium, aluminum, alloys but also fulfills such. As brass or stainless steel. Spezifische Widerstände und elektrische Leitfähigkeiten verschiedener Materialien sind dem Fachmann bekannt. Specific resistance and electric conductivities of different materials are known in the art. Darüber hinaus können einzelne spezifische elektrische Widerstände der Tabelle 4-2, Seite 227 des Lehrbuchs „Physik für Ingenieure" Hering, Martin, Stohrer, 5. Auflage, VDI-Verlag, 1995 oder der Internetseite „http://de.wikipedia.org/ wiki/Spezifischer_Wider stand" entnommen werden. Furthermore individual electrical resistivities of Table 4-2, page 227 of the textbook "Physics for Engineers" herring, Martin, Stohrer, 5th edition, VDI-Verlag, 1995 or Website "http://de.wikipedia.org / wiki / Spezifischer_Wider stood Background ".

Wie bereits erwähnt, kann aber jedes Material eingesetzt werden, mit dem die Wirkung des erfindungsgemäßen Sicherheitselements herbeigeführt werden kann und für das das Kriterium k 2 /n > 1 im Zusammenhang mit der elektromagnetischen Leitfähigkeit erfüllt wird (siehe oben). As mentioned above, but any material can be used, with which the effect of the security element according to the invention can be brought about and the criterion for the k 2 / n> 1 in connection with the electromagnetic conductivity is satisfied (see above).

Die hochleitfähige Schicht enthält erfindungsgemäß eine ein- oder zweidi- mensionale Gitterstruktur aus einer periodischen Anordnung einer Vielzahl von Gitterelementen, deren laterale Abmessungen und/ oder laterale Abstände kleiner als die Prüf Wellenlänge sind. The highly conductive layer according to the invention contains a one- or two-dimensional lattice structure of a periodic arrangement of a plurality of gratings whose lateral dimensions and / or lateral distances are smaller than the wavelength testing. Unter einer periodischen Anordnung von Gitterelementen wird im Weiteren eine jede Anordnung verstanden, deren Periodizität der im Taschenbuch der Mathematik" Bronstein, Semendjajew, 25. Auflage, angeführten Definition genügt. Die die Gitterstruktur bildenden Gitterelementen sind demnach regelmäßig angeordnet, dh die Gitterelemente weisen zB bezüglich ihres Abstands ein wiederkehrendes Intervall auf. Ferner werden durch den Begriff „periodische Anordnungen" auch „fastperiodische Anordnungen" erfasst. Unter einer fastperi- odischen Anordnung wird im Weiteren eine jede Anordnung verstanden, die nicht exakt, sondern nur annähernd periodisch ist. Auch solche Anordnungen können bei nicht zu großer Abweichung von einer periodischen Anordnung den Effekt des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes zeigen. Die Subwellenlängenstrukturen des Sicherheitselements weisen charakteris- tische Beugungseigenschaften in nullter Beugungsordnung auf, die sich einerseits mit geringem Aufwand maschinell auf Echtheit prüfen lassen, deren Beugungseigenschaften andererseits für potentielle Fälscher nur schwer erkennbar und nachahmbar sind. Under a periodic array of grid elements is in addition each arrangement understood, complying with the periodicity of the Handbook of Mathematics "Bronstein, Semendjajew, 25th edition, cited definition. The lattice structure forming grid elements are thus arranged regularly, ie the grid elements have, for example with respect to their distance from a recurring interval. Further, by the term "periodic arrays" and "almost periodic arrays" captured. Under a fastperi- odic arrangement is understood each arrangement in addition, not exactly, but only approximately periodic. Even such arrangements can not show a large deviation from a periodic arrangement of the effect of the security element according to the invention in. The sub-wavelength structures of the security element exhibit character- istic diffraction properties in the zeroth diffraction order, which can be checked on the one hand with little effort by machine for authenticity, their diffraction properties on the other hand only for potential counterfeiters are difficult to recognize and imitate.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sicherheitselements sind die lateralen Abmessungen und/ oder die lateralen Abstände mindestens um einen Faktor 1,5, vorzugsweise sogar mindestens um einen Faktor 2 kleiner als die Prüfwellenlänge. In a preferred embodiment of the security element according to the invention the lateral dimensions and / or the lateral spacing is at least a factor 1.5, preferably even at least by a factor 2 smaller than the test wavelength. Das Sicherheitselement ist insbesondere auf eine maschinelle optische Echtheitsprüfung mit Licht aus dem sichtbaren Spektralbereich oder für Licht aus dem Spektralbereich des Nahen Infrarot ausgelegt. The security element is especially designed for machine authentication with optical light from the visible spectral range or for light from the spectral range of the near infrared. Die Echtheitsprüfung kann dabei mit monochromatischem Licht erfolgen oder auch mit polychro- matischem Licht, das die festgelegte Prüfwellenlänge bzw. die festgelegten Prüfwellenlängen enthält. The verification can be carried out with monochromatic light or with polychromatic matic light containing the specified test wavelength or the specified Prüfwellenlängen.

Die hochleitfähige Schicht mit der Gitterstruktur ist im Rahmen der Erfindung mit Vorteil so ausgelegt, dass das bei der Echtheitsprüfung unter ei- nem vorgegebenen Prüfwinkel einfallende Licht Oberflächenpolaritonen und/ oder Hohlraumresonanzen in der Schicht anregt. The highly conductive layer with the lattice structure is designed in the context of the invention advantageously so that stimulates incident during the authentication process under one predetermined test angle light Oberflächenpolaritonen and / or cavity resonance in the layer. Ohne durch diese Erklärung festgelegt sein zu wollen, wird das gegenwärtige Verständnis des physikalischen Hintergrunds der erfindungsgemäß ausgenutzten Effekte weiter unten genauer erläutert. Without wishing to be determined by this explanation, the current understanding of the physical background of the present invention utilized effects will be explained in more detail below.

Die Gitterstruktur der hochleitfähigen Schicht kann sowohl als Reflexionsgitter als auch als Transmissionsgitter ausgebildet sein. The lattice structure of the highly conductive layer may be formed as a reflection grating as a transmission grating. Je nach Einsatzzweck des Sicherheitselements kann sich ein Reflexions- oder ein Transmissionsgitter als geeigneter herausstellen. Depending on the purpose of the security element a reflection or a transmission grating may prove more convenient. Beispielsweise wird bei einem Einsatz des Sicherheitselements auf einem opaken Träger zweckmäßig ein Reflexionsgitter verwendet, während sich bei Einsatz als Durchsichtselement ein Transmissionsgitter anbietet. For example, in one use of the security element on an opaque support is suitably used a reflection grating, while serving as a see-through element is a transmission grating in use.

Die Gitterelemente sind in einer vorteilhaften Erfindungsvariante durch pa- rallele, hochleitfähige Gitterlinien gebildet, um eine eindimensionale periodische Gitterstruktur zu bilden. The grid elements are in an advantageous variant of the invention lel by pa- highly conductive grid lines formed to form a one-dimensional periodic lattice structure. Die Periodenlänge ist dabei bevorzugt kleiner als die Prüfwellenlänge, und ist vorzugsweise mindestens um einen Faktor 1,5 oder sogar um mindestens einen Faktor 2 kleiner als die Prüfwellen- länge. The period length is preferably less than the test wavelength, and is preferably at least a factor of 1.5 or even at least a factor 2 smaller than the Prüfwellen- length. In einer Weiterbildung dieser Erfindungsvariante weist die Gitterstruktur innerhalb einer Periode eine Unterstruktur auf. In a further development of this variant of the invention, the lattice structure within a period to a subtree.

In einer anderen ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante sind die Gitter- elemente durch regelmäßig angeordnete Perforationen in einer ansonsten durchgehenden hochleitfähigen Flächenschicht gebildet, um eine zweidimensionale periodische Gitterstruktur zu bilden. In another, likewise advantageous variant of the invention, the lattice elements are regularly arranged through perforations in an otherwise continuous highly conductive surface layer formed to form a two-dimensional periodic lattice structure. Der Durchmesser der Perforationen ist dabei vorzugsweise kleiner als die Prüfwellenlänge, bevorzugt mindestens um einen Faktor 1,5, besonders bevorzugt um mindestens einen Faktor 2 und ganz besonders bevorzugt um mindestens einen Faktor 4 kleiner als die Prüfwellenlänge. The diameter of the perforations is preferably less than the test wavelength, preferably at least a factor 1.5, more preferably by at least a factor of 2 and most preferably at least a factor 4 smaller than the test wavelength.

Zusätzlich, aber nicht zwingend, kann auch der laterale Abstand der Perforationen kleiner als die Prüfwellenlänge sein. In addition, but not necessarily, also the lateral spacing of the perforations may be smaller than the probe wavelength.

Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn das Verhältnis der Dicke der Flächenschicht zum Durchmesser der Perforationen zwischen 0,5 und 2, insbesondere bei etwa 1,0 liegt. Particularly good results can be achieved if the ratio of the thickness of the surface layer to the diameter of the perforations between 0.5 and 2, particularly at about 1.0. Die Wellenlängen- und Winkelbereiche mit charakteristischen Beugungseigenschaften sind dann besonders scharf und deutlich ausgebildet. The wavelength and angular regions with characteristic diffraction properties are then made particularly sharp and clear.

In allen genannten Ausgestaltungen kann die Dicke der Flächenschicht zwischen 50 ran und 2 μm, vorzugsweise zwischen 100 ran und 1 μm liegen. In all the above embodiments, the thickness of the surface layer ran between 50 and 2 microns, preferably between 100 and ran 1 micron. Das hochleitende Material der hochleitfähigen Schicht ist vorzugsweise ein Me- tall, insbesondere eines der Metalle Gold, Silber, Kupfer, Aluminium oder Chrom. The highly conductive material of the highly conductive layer is preferably a metal, especially one of the metals gold, silver, copper, aluminum or chrome.

Selbstverständlich kann das hochleitende Material auch eine Mischung verschiedener Materialien sein, so z. B. eine Legierung aus zwei oder mehr als zwei Metallen. Of course, the high conductive material may be a mixture of various materials, such as, for example, an alloy of two or more than two metals. Mit Vorteil sind die Metalle der Legierung ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Gold, Silber, Kupfer, Aluminium oder Chrom. Advantageously, the metals of the alloy selected from the group comprising gold, silver, copper, aluminum or chrome. Voraussetzung für den Einsatz eines hochleitenden Materials im Zusammenhang mit der in dieser Anmeldung beschriebenen Erfindung ist die Möglich- keit, eine hochleitende Schicht herzustellen, die die ein- oder zweidimensionale Gitterstruktur des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes enthält. Prerequisite for the use of a highly conductive material in the context of the invention disclosed in this application is the possibility to make a highly conductive layer containing the one or two dimensional lattice structure of the security element according to the invention.

Die beschriebene optische Echtheitsprüfung kann auch ausgeführt werden, wenn die Gitterstruktur in ein Dielektrikum eingebettet ist. The described optical authenticity test can also be performed when the lattice structure is embedded in a dielectric. Als Dielektrikum kommen unter anderem Glas oder Kunststoffe in Betracht, wobei in letzterem Fall das Sicherheitselement zweckmäßigerweise eine Kunststofffolie aufweist. As a dielectric among other glass or plastics are concerned, in the latter case, the security element advantageously comprises a plastic film.

Als Material für die Folie kommen insbesondere PET (Polyethylenterephtha- lat), PBT (Polybutylenterephthalat), PEN (Polyethylennaphthalat), PP (Polypropylen), PA (Polyamid) und PE (Polyethylen) in Betracht. The material for the film, in particular PET (polyethylene terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate), PEN (polyethylene), PP (polypropylene), PA (polyamide) and PE (polyethylene) may be considered. Die Folie kann ferner monoaxial oder biaxial gereckt sein. The film may further be stretched monoaxially or biaxially. Die Reckung der Folie führt unter anderem dazu, dass sie polarisierende Eigenschaften erhält, die als weiteres Sicherheitsmerkmal genutzt werden können. The stretching of the film leads, among other things, that it receives polarizing properties, which can be used as an additional safety feature. Die zur Ausnutzung dieser Eigenschaften erforderlichen Hilfsmittel, wie Polarisationsfilter, sind dem Fachmann bekannt. The tools necessary for the utilization of these properties, such as polarization filter are known in the art.

Als Dielektrikum ist auch Papier, insbesondere Baumwoll- Velinpapier, denkbar. As a dielectric is also Paper, particularly cotton vellum, conceivable. Selbstverständlich kann auch Papier eingesetzt werden, welches einen Anteil x polymeren Materials im Bereich von 0 < x < 100 Gew.-% enthält. Of course, paper can also be used, which <100 contains a proportion x polymeric material in the range of 0 <x wt .-%.

Zweckmäßig kann es auch sein, wenn das Dielektrikum ein mehrschichtiger Verbund ist, der wenigstens eine Schicht aus Papier oder einem papierarti- gen Material aufweist. Appropriately, it may be, if the dielectric is a multilayer composite comprising at least one layer of paper or material papierarti- conditions. Weitere Dielektrika können der Internetseite „http://wikipedia.org/ wiki/Spezifischer_Wid erstand" entnommen werden. More dielectrics available from the website "http://wikipedia.org/ wiki / Spezifischer_Wid bought Background".

Zur weiteren Erhöhung der Fälschungssicherheit oder aus Designgründen kann das Sicherheitselement mit einem visuell prüfbaren Humanmerkmal kombiniert sein. To further increase the security against forgery or design reasons, the security element can be combined with a visually verifiable human trait. Insbesondere kann die maschinell prüfbare hochleitfähige Schicht Teil des visuell prüfbaren Humanmerkmals sein und für den normalen Nutzer nicht ohne Weiteres als maschinell prüfbares Sicherheitsmerkmal erkennbar sein. In particular, the machine-verifiable highly conductive layer may be part of the visually verifiable human characteristic and will be invisible for ordinary users readily as machine verifiable security feature.

In vorteilhaften Ausgestaltungen ist das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Etikett, ein Transferelement oder ein Durchsichtssicherheitsele- ment. In advantageous embodiments, the security element is a security thread, a label, a transfer element or an element is Durchsichtssicherheitsele-.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements der beschriebenen Art, bei dem eine Schicht aus einem hochleitfä- higen Material mit einer ein- oder zweidimensionalen Gitterstruktur aus einer periodischen Anordnung einer Vielzahl von Gitterelementen versehen wird, deren laterale Abmessungen und/ oder laterale Abstände kleiner als die Prüf Wellenlänge sind. The invention also includes a method for producing a security element of the type described, in which a layer is provided from a highly conductive material having a one or two dimensional lattice structure consisting of a periodic arrangement of a plurality of grid elements, the lateral dimensions and / or lateral distances are less than the test wavelength.

Ferner umfasst die Erfindung einen Datenträger, insbesondere einen Markenartikel oder ein Wertdokument, wie eine Banknote, einen Pass, eine Ur- künde, eine Banderole, eine Ausweiskarte oder dergleichen, der mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art ausgestattet ist. The invention further includes a data carrier, especially a brand or a document of value, such as a banknote, a passport, a judgment announce to a band, an identification card or the like, which is equipped with a security element of the type described. Das Sicherheitselement kann dabei insbesondere in einem Fensterbereich des Datenträgers angeordnet sein. The security element can be arranged in a particular window area of the disk. Der Fensterbereich kann dabei mit Vorteil aus dem Datenträger ausgestanzt oder durch Einwirkung von Laserstrahlung hergestellt sein. The window area can be stamped with advantage from the media or by the action of laser radiation. Selbstverständlich ist es grundsätzlich auch denkbar, den Fensterbereich vor dem Aufbringen des Sicherheitselements auszubilden, und zwar zB im Sinne der WO 03/054297 A2 während der Herstellung des Datenträgersubstrats, z. B. der Papierherstellung. Of course, it is basically also conceivable to form the window area prior to the application of the security element, and that for example in the sense of the WO 03/054297 A2 during manufacture of the disk substrate, for. Example, the manufacture of paper.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur maschinellen optischen Echtheitsprüfung eines Sicherheitselements der beschriebenen Art, bei dem The invention further relates to a method for automatic optical inspection of authenticity of a security element of the type described, in which

a) zumindest eine Prüfwellenlänge und zumindest eine Beleuchtungs- geometrie für die Echtheitsprüfung festgelegt wird, a) at least one probe wavelength and at least one illumination geometry is set for the authentication,

b) die hochleitfähige Schicht des Sicherheitselements mit Licht der zumindest einen festgelegten Prüfwellenlänge unter der zumindest einen festlegten Beleuchtungsgeometrie beaufschlagt wird, b) the highly conductive layer of the security element with light of at least a specified test wavelength of the at least one fixed designed illumination geometry is applied,

c) das von der hochleitfähigen Schicht reflektierte oder transmittierte Licht bei zumindest einer festgelegten Prüfwellenlänge erf asst wird, und c) the reflected or transmitted by the highly conductive layer light asst erf with at least a fixed probe wavelength, and

d) die Echtheit des Sicherheitselements auf Grundlage der Intensität und/ oder der Polarisation des erfassten Lichts beurteilt wird. d) it is judged the authenticity of the security element on the basis of the intensity and / or polarization of the detected light.

In einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird dabei in Schritt c) das in der nullten Beugungsordnung reflektierte Licht erfasst. In an advantageous variant of the method) continues to be recognized reflected in the zeroth diffraction order light in step c. Bei einer anderen eben- falls vorteilhaften Variante, wird in Schritt c) das in der nullten Beugungsordnung transmittierte Licht erfasst. In another likewise advantageous variant, in step c) the transmitted in the zeroth diffraction order light is detected.

Bei einer Weiterbildung des Verfahrens werden in Schritt a) zumindest zwei verschiedene Prüf Wellenlängen festgelegt, werden in Schritt c) die Lichtin- tensitäten bei den zumindest zwei festgelegten Prüfwellenlängen erfasst und in Schritt d) miteinander verglichen, wobei auf die Echtheit des Sicherheitselements geschlossen wird, wenn die Lichtintensität bei zumindest einer der Prüfwellenlängen über ein festgelegtes Maß hinaus verringert ist. In a further development of the method in step a) at least two different testing are defined wavelengths, in step c) the Lichtin- intensities at the at least two fixed Prüfwellenlängen recorded and compared in step d) with one another, it is concluded that the authenticity of the security element, when the light intensity is reduced by at least one of the Prüfwellenlängen over a specified extent.

Die Flächenschicht kann dabei in Schritt b) gleichzeitig oder nacheinander mit Licht der zumindest zwei verschiedene Prüfwellenlängen beaufschlagt werden. The surface layer may in this case) are simultaneously or successively exposed to light of at least two different Prüfwellenlängen in step b.

Nach einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Schritt a) zumindest zwei unterschiedliche Beleuchtungswinkel festgelegt, werden in Schritt c) die Lichtintensitäten bei Beaufschlagung aus den zumindest zwei festgelegten Beleuchtungswinkeln erfasst und in Schritt d) miteinander verglichen, wobei auf die Echtheit des Sicherheitselements ge- schlössen wird, wenn die Lichtintensität bei zumindest einem der Beleuchtungswinkel über ein festgelegtes Maß hinaus verringert ist. According to another embodiment of the method according to the invention, at least two different illumination angles are in step a) determines in step c) detects the light intensities upon application of the at least two fixed angles of illumination and compared in step d) to each other, boiled down to the authenticity of the security element Castles is when the light intensity is reduced by at least one of the illumination angle over a specified extent.

Die Lichtintensitäten werden dabei in Schritt c) zweckmäßig mit einem ortsauflösenden Detektor erfasst. The light intensities are thereby detected in step c) advantageously using a spatially resolving detector.

Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird die hochleitfähige Schicht in Schritt b) mit polarisiertem Licht der vorzugsweise einen festgelegten Prüfwellenlänge beaufschlagt, und wird in Schritt c) die Polarisationsrichtung des reflektierten oder transmittierten Lichts erfasst, wobei in Schritt d) aus einer Änderung der Polarisationsrichtung über ein festgelegtes Maß hinaus auf die Echtheit des Sicherheitselements geschlossen wird. In a further advantageous embodiment of the highly conductive layer is preferably applied in step b) with polarized light a fixed probe wavelength, and will) detects the direction of polarization of light reflected or transmitted in step c, wherein, in step d) from a change in the polarization direction over defined level is also closed on the authenticity of the security element.

Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zur maschinellen optischen Echtheitsprüfung eines Sicherheitselements der beschriebenen Art, mit zumindest einer Lichtquelle zum Beaufschlagen der Schicht aus einem hochleitfähigen Material des zu prüfenden Sicherheitselements mit Licht zumindest einer festgelegten Prüfwellenlänge unter zumindest einer festlegten Beleuchtungsgeometrie, The invention further includes a device for automatic optical authenticity of a security element of the type described, with at least one light source for applying the layer of a highly conductive material of the test safety element with light at least a fixed probe wavelength under at least one firm designed illumination geometry,

zumindest einer Detektionseinrichtung zum Erfassen des von der hochleitfähigen Schicht reflektierten oder transmittierten Lichts, und at least one detection means for detecting the reflected or transmitted light of the highly conductive layer, and

Mittel zum Bewerten der Intensität und/ oder der Polarisation des erfassten Lichts bei der zumindest einen festgelegten Prüf weilenlänge und/ oder bei der zumindest einen festlegten Beleuchtungsgeometrie, und zum Beurteilen der Echtheit des zu prüfenden Sicherheitselements auf Grundlage der vorgenommenen Bewertung. Means for evaluating the intensity and / or polarization of the light detected in at least as long a specified test and / or the at least one fixed designed illumination geometry, and for judging the authenticity of the test safety element based on the assessment carried out.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Lichtquelle dabei zur Beaufschlagung der hochleitfähigen Schicht des Sicherheitselements mit zumindest zwei verschiedenen Prüfwellenlängen ausgelegt, und es ist eine wellenlängenempfindliche Detektionseinrichtung vorgesehen. In a preferred embodiment the light source is adapted for applying the highly conductive layer of the security element having at least two different Prüfwellenlängen, and it is a wavelength-sensitive detection means is provided.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lichtquelle zur Beaufschlagung der hochleitfähigen Schicht des Sicherheitselements mit Licht aus zumindest zwei unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln ausgelegt, und es ist eine ortsauflösende Detektionseinrichtung, wie etwa ein Diodenarray, vorgesehen. In another advantageous embodiment, the light source for applying the highly conductive layer of the security element is designed with light from at least two different illumination angles, and it is a spatially resolving detection device, such as a diode array, are provided.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zur Echtheitsprüfung unter Nutzung der Polarisationskonversion ist im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem zu prüfenden Sicherheitselement ein erster Polarisator, und im Strahlengang zwischen dem zu prüfenden Sicherheitselement und der Detektionseinrichtung ein in Sperrrichtung zum ersten Polarisator orientierter zweiter Polarisator vorgesehen. In a further advantageous embodiment concerning authentication using the polarization conversion is in the optical path between the light source and the security element to be tested, a first polarizer, and in the beam path between the to be tested safety element and the detection device in the reverse direction to the first polarizer oriented second polarizer.

Selbstverständlich lassen sich die beschriebenen Sicherheitselemente mit weiteren visuellen und/ oder maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmalen kombinieren. Course can be combined with the security elements described further visual and / or machine-readable security features. So kann die hochleitfähige Schicht beispielsweise mit weiteren Funktionsschichten, wie etwa polarisierenden, phasenschiebenden, leitfähigen, magnetischen oder lumineszierenden Schichten, ausgestattet werden, soweit sie die beschriebenen erfindungsgemäßen Effekte nicht unterbinden. Thus, the highly conductive layer can be, for example, with other functional layers such as polarizing, phase shifting, conductive, magnetic, or luminescent layers, equipped, provided they do not prevent the effects described invention.

Denkbar ist ferner die Einbettung des erfindungsgemäßen Sicherheitselements in eine polarisierende Folie bzw. zwischen zwei sich gegenüberliegenden polarisierenden Folien, wobei die Polarisationsrichtungen der beiden Folien zueinander gekreuzt sind. It is furthermore conceivable embedding of the security element according to the invention in a polarizing film, or between two opposing polarizing films, wherein the polarizing directions of the two films are crossed to each other.

Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß- stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen. Other embodiments and advantages of the invention will be explained with reference to the figures, in their presentation to staff on a dimension and proportion faithful reproduction was waived in order to improve their clarity.

Es zeigen: In the drawings:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement, FIG. 1 is a schematic diagram of a banknote with a security element according to the invention,

Fig. 2 eine detailliertere Aufsicht auf einen Ausschnitt des Sicherheitselements der Fig. 1, Fig. 3 schematische Transmissionskurven, die die Intensität I des durch ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement transmittier- ten Lichts in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ zeigen, in (a) für senkrechten Lichteinfall θ = 0° und in (b) für einen Einfalls- winkel θ = θo, beispielsweise θ = 0,5°, Fig. 2 is a more detailed view of a section of the security element of FIG. 1; FIG. 3 schematically transmission curves illustrating the intensity I of the ten light transmittier- through an inventive security element in dependence on the wavelength λ, in (a) for vertical light incidence θ = 0 ° and (b) for an angle of incidence θ = θo, for example, θ = 0.5 °,

Fig. 4 in (a) und (b) zwei Varianten der maschinellen optischen Echtheitsprüfung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements in Transmission, FIG. 4 (a) and (b) two versions of the mechanical optical authenticity of a security element according to the invention in transmission,

Fig. 5 ein Sicherheitselement mit einer eindimensionalen periodischen Gitterstruktur nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 5 is a security element having a one-dimensional periodic grating structure, according to another embodiment of the invention,

Fig. 6 in (a) bis (c) im Querschnitt Sicherheitselemente nach weiteren FIG. 6 (a) to (c) in cross section for further security elements

Ausführungsbeispielen der Erfindung mit eindimensionalen Gitterstrukturen, die innerhalb einer Periode eine Unterstruktur aufweisen, und Embodiments of the invention with one-dimensional lattice structures having a sub-structure within one period, and

Fig. 7 in (a) eine Prüfvorrichtung zur Messung der Polarisationskonversion in Reflexion und in (b) eine auf Messung der Polarisationskonversion in Transmission ausgelegte Prüfvorrichtung. FIG. 7 (a) a test apparatus for measuring the polarization conversion in reflection and in (b) a designed for measuring the polarization conversion in transmission testing device.

Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote näher erläutert. The invention will now be illustrated with the example of a bank note. Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement 12 für eine maschinelle optische Echtheitsprüfung aufweist. Fig. 1 shows a schematic diagram of a banknote 10 having an inventive security element 12 for mechanical optical authentication. Wie nachfolgend im Detail erläutert, ist das Sicherheitselement 12 zwar primär auf eine maschinelle Überprüfung der Echtheit ausgelegt, kann jedoch selbstverständlich aus Designgründen und/ oder zur weiteren Erhöhung der Fälschungssicherheit mit einem Humanmerkmal, wie etwa einem Hologramm, kombiniert sein. As explained in detail below, the security element 12 is indeed designed primarily to an automatic verification of the authenticity, however, for design reasons, of course, and / or to further increase the counterfeit security with a human characteristic, such as a hologram, combined.

Mit Bezug auf die in Fig. 2 dargestellte detailliertere Aufsicht auf einen Aus- schnitt des Sicherheitselements 12 umfasst das Sicherheitselement 12 eine Schicht 20 aus einem hochleitfähigen/ hochleitenden Material, insbesondere einem Metall, die eine zweidimensionale Gitterstruktur aus einer regelmäßigen Anordnung von Mikroperforationen 22 enthält. With respect to the position shown in FIG. 2 detailed view of a training of the security element 12 cut the security element 12 comprises a layer 20 of a highly conductive / highly conductive material, especially a metal that contains a two-dimensional lattice structure of an array of micro-22. Die Schicht 20 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Flächenschicht im Sinne der weiter oben angeführten Definition ausgebildet. The layer 20 is formed in the embodiment shown as a surface layer in accordance with the above-mentioned definition. D. h. die Flächenschicht weist im Wesentlichen in der gesamten durch das Sicherheitselement 12 definierten Ebene E eine sehr hohe Leitfähigkeit auf. D. h. The surface layer has substantially in the entire defined by the security element 12 level E a very high conductivity. In Fig. 2 wird die Ebene E durch die beiden Vektoren ei und β2 definiert. In FIG. 2, the plane E by the two vectors is ei and β2 defined.

Die Mikroperforationen 22 bilden im gezeigten Ausführungsbeispiel ein The micro-perforations form a 22 in the embodiment shown

Quadratgitter, es kommen jedoch auch alle anderen dem Fachmann bekannten periodischen Anordnungen in Betracht. Square lattice, but benefit from any other known to those skilled periodic arrangements into consideration. Wesentlich für die vorliegende Erfindung sind der Durchmesser und der Abstand der Mikroperforationen 22. Zumindest eine der beiden Größen liegt erfindungsgemäß unterhalb der Wellenlänge des für die Echtheitsprüfung verwendeten Licht, so dass die Mikroperforationen eine Subwellenlängenstruktur bildet, die, wie nachfolgend im Detail erläutert, charakteristische Eigenschaften in nullter Beugungsordnung zeigt. Essential to the present invention, the diameter and spacing of the microperforations are 22. At least one of the two variables is according to the invention below the wavelength of light used for the authentication, so that the micro-perforations forms a subwavelength structure, which, as explained in detail below, typical properties shows in the zeroth diffraction order.

Da die charakteristischen Beugungseigenschaften, anders als bei herkömmlichen diffraktiven optischen Strukturen, bereits in nullter Beugungsordnung auftreten, können die erfindungsgemäßen Sicherheitselemente maschinell ohne großen Aufwand auf Echtheit geprüft werden. Since the characteristic diffraction properties, unlike conventional diffractive optical structures occur already in the zeroth diffraction order, security elements of the invention can be easily checked by machine for authenticity. Darüber hinaus haben bisher bekannte optische Sicherheitsmerkmale offensichtliche Beugungsei- genschaften und sind daher leichter nachzuahmen als die erfindungsgemäßen Subwellenlängenstrukturen, deren Beugungseigenschaften in nullter Beugungsordnung für potentielle Fälscher nur schwer erkennbar und nachahmbar sind. In addition, previously known optical security features Beugungsei- obvious properties and are therefore easier to imitate than subwavelength structures according to the invention, the diffraction properties are difficult to detect and imitated in the zeroth diffraction order for potential counterfeiters.

Die besonderen Beugungseigenschaften der hochleitenden Schichten mit Subwellenlängenstrukturen können bei der maschinellen Echtheitsprüfung durch Transmissionsmessungen, Reflexionsmessungen oder durch eine Messung der Polarisationskonversion nachgewiesen werden, da sie, wie wei- ter unten genauer erläutert, für bestimmte Wellenlängen jeweils eine stark modifizierte Transmission, Reflexion oder eine charakteristische Polarisationskonversion aufweisen. The special diffraction properties of the highly conductive layers with subwavelength structures can be detected in the automatic authentication by transmission measurements, reflection measurements or by measuring the polarization conversion, since, as further ter explained below in more detail, for certain wavelengths respectively a heavily modified transmission, reflection or a characteristic have polarization conversion.

Ohne an eine bestimmte Erklärung gebunden zu sein, werden die in dieser Anmeldung beschriebenen Effekte gegenwärtig als Resonanzeffekte an der hochleitenden Schicht interpretiert, die bei bestimmten Eigenschaften der Flächenschicht (Geometrie, Anordnung, Materialeigenschaften) für bestimmte Wellenlängen und Beleuchtungswinkel des einfallenden Prüflichts auftre- tem. Without being bound to a specific explanation, the effects described in this application are currently interpreted as a resonance effects of the highly conductive layer that occur tem for certain properties of the surface layer (geometry, assembly, material properties) for certain wavelengths and illumination angle of the incident probe light. Physikalisch wird dieser Resonanzeffekt gegenwärtig durch die Anre- gung von Oberflächenpolaritonen in der hochleitenden Schicht erklärt, die auftreten kann, wenn ein Impulsübertrag der einfallenden Photonen auf die Oberflächenpolaritonen gewährleistet ist und eine Komponente des elektrischen Felds der einfallenden Strahlung senkrecht zur Oberfläche der hochleitenden Schicht steht. Physically, this resonance effect that is currently explained by the excitation of Oberflächenpolaritonen in the highly conductive layer that can occur when a momentum transfer of the incident photons is guaranteed to Oberflächenpolaritonen and a component of the electric field of the incident radiation is perpendicular to the surface of the highly conductive layer. Die auf diese Weise angeregten kollektiven Schwin- gungen der Elektronen der hochleitenden Schicht werden im Allgemeinen als Oberflächenpolaritonen oder auch als Oberflächenplasmonen bezeichnet. The excited in this way the collective oscillations of electrons in the highly conductive layer are generally referred to as Oberflächenpolaritonen or as surface plasmons.

Die Anregung von Oberflächenpolaritonen durch die einfallende Strahlung hat Auswirkungen auf das reflektierte bzw. transmittierte Licht. The excitation of Oberflächenpolaritonen by the incident radiation has an effect on the reflected or transmitted light. Durch die Bildung elektromagnetischer Wellen an der Grenzschicht kommt es zu einer hohen Feldverstärkung an der Oberfläche. By the formation of electromagnetic waves at the interface, there is a high field enhancement at the surface. Als Folge der Ausbreitung der Oberflächenwellen entstehen erhöhte Ohmsche Verluste in der hochleitenden Schicht. As a result of the propagation of surface waves caused increased ohmic losses in the highly conductive layer. Diese Energie fehlt den sich ausbreitenden Beugungsordnun- gen, so dass eine erfolgte Polaritonenanregung als Senke in der reflektierten oder transmittierten Lichtintensität nachgewiesen werden kann. This energy is missing the spreading Beugungsordnun- conditions, so that took place Polaritonenanregung can be detected as a sink in the reflected or transmitted light intensity.

Weiter führt die Anregung der Oberflächenpolaritonen zu einer Umverteilung der Energien der sich ausbreitenden Beugungsordnungen. Next, the excitation of Oberflächenpolaritonen leads to a redistribution of the energy of the propagating diffraction orders. Oberflä- chenpolaritonenanregung kann daher an Transmissionsgittern mit einer ein- oder zweidimensionalen Periodizität auch zu einer erhöhten Transmission bei bestimmten Wellenlängen führen. Surface chenpolaritonenanregung can therefore with a one- or two-dimensional periodicity lead to transmission grids to an increased transmission at certain wavelengths. Hohlraumresonanzen in den Zwischenräumen hochleitender Gitterstrukturen können ebenfalls Resonanzerscheinungen in den reflektierten bzw. transmittierten Beugungsordnungen nach sich ziehen. Cavity resonances in the interstices of highly conductive grating structures can also draw resonance phenomena in the reflected or transmitted diffraction orders by themselves. Die Lage dieser Resonanzwellenlängen ist ebenfalls charakteristisch für die Geometrie der Gitterstruktur, insbesondere der Dicke sowie ihrer optischen Konstanten. The location of these resonant wavelengths is also characteristic of the geometry of the grid structure, in particular the thickness, as well as its optical constants.

Das prinzipielle Verhalten erfindungsgemäßer Sicherheitselemente mit Sub- Wellenlängenstrukturen ist anhand der schematischen Transmissionskurven 30, 32 der Fig. 3 erläutert, die die Intensität I des durch ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement transmittierten Lichts für senkrechten Lichteinfall θ = 0° (Fig. 3(a)), und für einen Einfallswinkel θ = θo, beispielsweise θ = 0,5° (Fig. 3(b)) in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ zeigen. The basic characteristics of inventive security elements with sub-wavelength structures is reference to the schematic transmission curves 30, 32 of FIG. 3 illustrates that the intensity I of light transmitted through an inventive security element light for normal incidence θ = 0 ° (Fig. 3 (a)), and for θ = θo an angle of incidence, θ = 0.5 °, for example (Fig. 3 (b)) as a function of the wavelength λ show.

Wie in Fig. 3 deutlich zu erkennen, weist die Transmission 32 durch das Sicherheitselement bei dem leicht schrägen Einfallswinkel θo bei einer Resonanzwellenlänge λ 2 eine charakteristische Senke 34 auf, während bei senkrechtem Einfallswinkel keine signifikant verminderte Transmission bei der Wellenlänge λ2 zu beobachten ist. As can be seen clearly in Fig. 3, the transmission 32 through the security element in the slightly oblique incident angle θo at a resonance wavelength λ 2 is a characteristic depression 34, while at normal incidence angle not significantly decreased transmission is observed at the wavelength λ2. Im Rahmen der oben gegebenen Erläuterung kann die Senke 34 bei schrägem Lichteinfall durch die dann mögliche Anregung von Oberflächenpolaritonen erklärt werden, während die Photonen bei senkrechtem Lichteinfall keine Komponente senkrecht zur Oberflä- che der Flächenschicht 20 aufweisen und daher keinen Impuls auf die As part of the explanation given above the sink can be 34 explained with oblique incident light by the then possible excitation of Oberflächenpolaritonen, while the photons at normal incidence, no component perpendicular to the surface of the surface layer 20 and therefore have no pulse on the

Oberflächenpolaritonen übertragen können. Can transfer Oberflächenpolaritonen. Versuche zeigen, dass die Lage der Resonanzwellenlänge X 2 nicht nur von der Gitterperiode der Gitterelemente, sondern auch stark von der Oberflächengeometrie und den Materialeigenschaften der Schicht 20 abhängt, so dass es für einen potentiellen Fäl- scher außerordentlich schwierig ist, die charakteristischen Beugungseigenschaften eines vorgegebenen Sicherheitselements nachzubilden. Experiments show that the position of the resonance wavelength X 2 is not only dependent on the grating period of the grating elements, but also strongly on the surface geometry and the material properties of the layer 20 so that it is extremely difficult for a potential counterfeiters, the characteristic diffraction properties of a given security element of risk.

Die maschinelle optische Echtheitsprüfung eines derartigen Sicherheitselements kann, wie in Fig. 4(a) illustriert, beispielsweise dadurch erfolgen, dass zunächst ein Beleuchtungswinkel und zwei Prüf weilenlängen festgelegt werden, beispielsweise der leicht schräge Einfallswinkel θ 0 und die mit X 1 und λ 2 bezeichneten Wellenlängen der Fig. 3. Dann wird die hochleitende Schicht des Sicherheitselements 40 mit einer Lichtquelle 42 aus dem festgelegten Beleuchtungswinkel θo nacheinander oder gleichzeitig mit Licht der beiden Prüfwellenlängen A 1 und X 2 beaufschlagt und die Transmission der nullten Beugungsordnung wird mit einem wellenlängenempfindlichen Detektor 44 erfasst. The automatic optical verification of such a security element, as shown in Fig. 4 (a) illustrates, for example, occur in that first an illumination angle and two test are defined as lengths, for example, the slightly oblique incident angle θ 0 and the designated X 1 and λ 2 wavelengths of FIG. 3. Then, the highly conductive layer of the security element 40 is provided with a light source 42 from the fixed illumination angle θo sequentially or simultaneously with light from the two Prüfwellenlängen A 1 and X 2 are applied and the transmission of the zeroth diffraction order is detected by a wavelength-sensitive detector 44 , Durch einen Vergleich der bei den Prüfwellenlängen Xi und X 2 transmittierten Lichtintensitäten Ii bzw. I 2 kann dann die Echtheit des Sicherheitselements 40 beurteilt werden. By comparing the transmitted at the Prüfwellenlängen Xi and X 2 light intensities Ii and I2, the authenticity of the security element can then be assessed 40. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, zeigt ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement bei der Wellenlänge X 2 verglichen mit der Wellenlänge X 1 eine deutlich verringerte Transmission, während ein nachgeahmtes Sicherheitselement diese charakteristische Reduktion der Transmission nicht aufweisen wird. As seen from Fig. 3, shows an inventive security element at the wavelength compared with the wavelength X 2 X 1 a significantly reduced transmission, while a security element imitated this characteristic will not exhibit reduction in the transmission. Somit kann bei einem Verhältnis I2/I1 < Ithres mit einem geeigneten Schwellenwert Wes auf die Echtheit des Sicher- heitselement geschlossen werden, während I2/I1 ≥ Ithres auf ein nachgeahmtes Sicherheitselement hinweist. Thus, in a ratio may I2 / I1 <Ithres with a suitable threshold Wes are closed unit element of the authenticity of security, while I2 / I1 ≥ Ithres indicates a Imitated security element.

Eine weitere Möglichkeit der Echtheitsprüfung ist in Fig. 4(b) illustriert. A further possibility of the authenticity test is illustrated in Fig. 4 (b). An- statt einen Beleuchtungswinkel und zwei verschiedene Prüfwellenlängen festzulegen, kann die Echtheitsprüfung auch bei einer festen Wellenlänge, beispielsweise bei der in Fig. 3 mit λ 2 bezeichneten Wellenlänge, und zwei vorgegebenen Beleuchtungswinkeln θi und Θ2, beispielsweise θi = 0° (senkrechter Einfall) und Θ2 = θo (siehe Fig. 3), durchgeführt werden. Presence in these rather than an illumination angle and two different Prüfwellenlängen, the authentication can also at a fixed wavelength, for example in Fig. 3 with λ 2 designed wavelength, and two given angles of illumination .theta.i and Θ2, for example .theta..sub.i = 0 ° (normal incidence) and Θ2 = θo (see Fig. 3), can be performed. Die bei den jeweiligen Einfallswinkeln durch das Sicherheitselement 40 transmittierte nullte Beugungsordnung wird durch einen ortsauflösenden Detektor 46, beispielsweise ein Diodenarray, erfasst. The transmitted to the respective angles of incidence through the security element 40 zeroth diffraction order is detected by a position-sensitive detector 46, such as a diode array.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, zeigt ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement bei der Wellenlänge Ä2 bei dem Einfallswinkel Θ2 verglichen mit dem Einfallswinkel θi eine deutlich verringerte Transmission, während ein nachgeahmtes Sicherheitselement diese charakteristische Reduktion der Transmission nicht aufweisen wird. As seen from Fig. 3 shows an inventive security element at the wavelength Ä2 at the incident angle Θ2 compared with the angle of incidence .theta.i a significantly reduced transmission, while a security element imitated this characteristic reduction in the transmission will not have. Somit kann bei einem Verhältnis I2/I1 < Ithres mit einem geeigneten Schwellenwert Ithres auf die Echtheit des Sicherheitselement geschlossen werden, während I2/I1 ≥ Ithres auf ein nachgeahmtes Sicherheitselement hinweist. Thus, in a ratio may I2 / I1 <Ithres be closed with a suitable threshold Ithres on the authenticity of the security element, while I2 / I1 ≥ Ithres indicates a Imitated security element. Die Beleuchtung kann bei dieser Variante durch zwei separate Beleuchtungsquellen 42 erfolgen, oder auch eine flächig ausgedehnte Beleuchtungsquelle, wie etwa ein LED-Array. The illumination can be performed by two separate light sources 42 in this variant, or a two-dimensionally extended light source such as an LED array.

Es versteht sich, dass in beiden Prüfungsvarianten anstelle der transmittier- ten nullten Beugungsordnung auch die reflektierte nullte Beugungsordnung für die Echtheitsprüfung herangezogen werden kann. It is understood that in both test versions instead of the transmittier- th zero diffraction order and the reflected zeroth diffraction order can be used for authentication. Zurückkommend auf die Subwellenlängenstruktur der Fig. 2 ist die Flächenschicht 20 vorzugsweise durch eine Metallschicht aus Gold, Silber, Kupfer, Aluminium oder Chrom mit einer Dicke t zwischen 50 ran und 2 μm, im Ausführungsbeispiel durch eine Silberschicht einer Dicke von 200 nm, gebil- det. Returning to the subwavelength structure of FIG. 2, the surface layer 20 preferably t by a metal layer made of gold, silver, copper, aluminum or chrome having a thickness ran between 50 and 2 microns, gebil- by a silver layer having a thickness of 200 nm, in the embodiment det. Die Mikroperforationen 22 weisen einen Durchmesser d zwischen etwa 50 nm und 1 μm, im Ausführungsbeispiel von 200 nm, auf. The microperforations 22 have a diameter d between about 50 nm and 1 micron, in the embodiment of 200 nm. Der Abstand ao benachbarter Perforationen liegt vorzugsweise zwischen 400 nm und 2 μm, im Ausführungsbeispiel bei 900 nm. Für die Schärfe der Bereiche mit außergewöhnlicher Reflexion oder Transmission hat es sich als vorteilhaft heraus- gestellt, wenn das Verhältnis der Schichtdicke t zum Durchmesser d der Perforationen t/d zwischen 0,5 und 2, insbesondere bei etwa 1 liegt, wobei Werte außerhalb dieses Bereichs selbstverständlich nicht ausgeschlossen sind. The distance ao adjacent perforations is preferably between 400 nm and 2 microns, in the exemplary embodiment at 900 nm. For the sharpness of the areas with exceptional reflection or transmission, it has becoming apparent to be advantageous if the ratio of the layer thickness t to the diameter d of the perforations t / d is between 0.5 and 2, in particular at about 1, values are not excluded, of course, outside of this range.

Neben den bisher beschriebenen Gestaltungen mit zweidimensionaler Git- tersymmetrie kommen auch Sicherheitselemente mit eindimensionalen periodischen Gitterstrukturen infrage. In addition to the previously described designs with two-dimensional lattice tersymmetrie are also security elements with one-dimensional periodic lattice structures in question. So zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ein Sicherheitselement 50, bei dem auf eine Trägerfolie 52 eine Vielzahl paralleler, metallischer Gitterlinien 54 aufgebracht ist. Thus, Figure 5 shows the embodiment of FIG. 50, a security element in which on a carrier sheet 52 has a plurality of parallel metal grid lines 54 is applied. Während bei der in Fig. 2 gezeigten Gestaltung die Gitterelemente durch die Mikroperforationen 22, also durch nichtleitende Bereiche in einer ansonsten hochleitenden Schicht gebildet sind, sind die Gitterelemente bei der Gestaltung der Fig. 5 umgekehrt durch hochleitende Gitterlinien 54 gebildet, zwischen denen, also in den Zwischenräumen, nichtleitende Bereiche vorliegen. While in the design shown in FIG. 2, the grid elements are formed by the microperforations 22, that is by non-conductive spaces in an otherwise highly conductive layer, the grid elements in the design of FIG. 5 inversely formed by highly conductive grid lines 54, between which, that is in the intermediate spaces, non-conducting areas are present. Bei der Ausführungsform der Fig. 5 wird die hochleitfähige Schicht demnach durch die hochleitenden Gitterlinien 54 gebildet. In the embodiment of FIG. 5, the highly conductive layer is thus formed by the highly conductive grid lines 54. Die mittels der Vektoren e;i und e 2 festgelegte Ebene E dieses Sicherheitselements umfasst eine hochleitfähige Schicht, die im Wesentlichen nur in Richtung des Vektors e2 eine sehr hohe Leitfähigkeit im Sinne der Erfindung aufweist. The means of the vectors e; fixed i and e 2 E level of this security element comprises a highly conductive layer having a very high conductivity in the context of the invention essentially only in the direction of the vector e2. Die sehr hohe Leitfähigkeit in Richtung β2 korrespondiert bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform demnach mit der Vielzahl an Gitterlinien 54, die in Richtung des Vektors e2 orientiert sind und die die hochleitfähige Schicht bilden. The very high conductivity in the direction β2 corresponds in the embodiment shown in Fig. 2, therefore, with the plurality of grid lines 54 which are oriented in the direction of the vector e2 and forming the high conductive layer.

Die Breite b der Gitterlinien 54 und/ oder die Gitterperiode ao liegen erfindungsgemäß unterhalb der Wellenlänge des für die Echtheitsprüfung eingesetzten Lichts 56. Wird die Gitterstruktur der Fig. 5 unter einem Einfallswinkel θo mit p-polarisiertem Licht 56 beaufschlagt, dessen elektrischer Feldvektor 58 senkrecht auf den Gitterlinien 54 steht, so können nach der weiter oben gegebenen Erläuterung bei optischen Wellenlängen λ, die größer als The width b of the grating lines 54 and / or the grating period ao are according to the invention below the wavelength of light used for the authenticity check 56. If the lattice structure of Fig. 5 at an incident angle θo charged with p-polarized light 56 whose electric field vector 58 perpendicular to the grid lines 54 is, as can according to the explanation given above at optical wavelengths λ which is greater than

X 0 = ao*(l + I sin θo I ) X 0 = ao * (l + i sin θo I)

sind, nur die nullte reflektierte bzw. transmittierte Beugungsordnung pro- pagieren. are pagieren only the zeroth diffraction order reflected or transmitted pro. Die ersten evaneszenten Ordnungen regen in der Gitterstruktur Oberflächenpolaritonen an, wenn die Bedingung The first evanescent orders of rain in the lattice structure of Oberflächenpolaritonen if the condition

Figure imgf000024_0001

erfüllt ist, wobei ksp den reellen Teil des Wellenvektors des Oberflächenpola- ritons, ko den Wellenvektors des einfallenden Lichts im Vakuum und G = 2π/ao einen reziproken Gittervektor bezeichnet. is satisfied, where ksp the real part of the wave vector of the Oberflächenpola- ritons, ko the wave vector of the incident light in vacuum and G = 2π / ao denotes a reciprocal lattice vector.

Eindimensionale Gitterstrukturen können innerhalb einer Periode auch eine Unterstruktur aufweisen, wie anhand von Fig. 6 veranschaulicht. One-dimensional grid structures within one period can also comprise a sub-structure, such as illustrated by reference to Fig. 6. Fig. 6(a) zeigt zunächst eine einfache Gitterstruktur 60 mit einem Schlitz 62 der Breite d innerhalb der Periodenlänge ao. Fig. 6 (a) first shows a simple grid structure 60 having a slot 62 the width d within the period length ao. Die Breite b der Gitterlinien 64 ist in diesem Fall durch b = ao - d gegeben. The width b of the grid lines 64 in this case is by b = ao - where d. Die Figuren 6(b) und (c) zeigen Gestaltungen mit drei bzw. fünf Schlitzen 62 gleicher Breite d innerhalb einer Perio- denlänge, also mit einer Unterstruktur innerhalb einer Periodenlänge, wobei selbstverständlich auch eine andere Anzahl an Schlitzen bzw. unterschiedliche Schlitzbreiten in Betracht kommen. Figures 6 (b) and (c) show configurations of three or five slots 62 of equal width d within a periodicity denlänge, so having a substructure within a period length, of course, a different number of slots or different slot widths considered come.

Die Schlitzbreiten d sind dabei so gewählt, dass sie kleiner als die Wellenlänge des für die Echtheitsprüfung eingesetzten Lichts sind. The slit widths d are chosen so that they are smaller than the wavelength of light used for authentication. Je nach den Materialparametern, der Breite und Anzahl der Schlitze, können Sicherheitselemente mit derartigen Gitterstrukturen eine erhöhte Transmission bei bestimmten Resonanzwellenlängen oder auch schmale Senken innerhalb von Bereichen resonant überhöhter Transmission aufweisen. Depending on the material parameters, width and number of slots, security elements having such grating structures can have an increased transmittance at certain resonant wavelengths or narrow depressions within ranges resonant excessive transmission. Diese charakteristisch erhöhte bzw. reduzierte Transmission kann dann, wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert, zur Echtheitsprüfung der Sicherheitselemente eingesetzt werden. This characteristic increased or reduced transmission can then, as already explained in connection with FIG. 4, are used for testing the authenticity of the security elements.

Gitterstrukturen mit eindimensionaler Periodizität eröffnen daneben eine weitere Möglichkeit zur Echtheitsprüfung erfindungsgemäßer Sicherheitselemente. Lattice structures with one-dimensional periodicity open beside another way of validating inventive security elements. Die Anregung von Oberflächenpolaritonen in Gittern mit eindimensionaler Periodizität bewirkt nämlich nach gegenwärtigem Kenntnisstand bei geeigneten Einfallsbedingungen eine Drehung der Polarisations- ebene des gebeugten Lichts gegenüber dem Polarisationsvektor des einfallenden Lichts. The excitation of Oberflächenpolaritonen in lattices with one-dimensional periodicity is namely the current knowledge of the incident at suitable conditions, a rotation of the polarization plane of the diffracted light with respect to the polarization vector of the incident light. Diese Polarisationskonversion kann beispielsweise durch Prüfvorrichtungen, wie in Fig. 7 schematisch gezeigt, nachgewiesen werden. This polarization conversion, for example by testers, as shown in Fig. 7 schematically shown.

Bei der auf eine Messung der Polarisationskonversion in Reflexion ausgeleg- ten Prüfvorrichtung der Fig. 7(a) wird das einfallende Licht 72 vor der Beaufschlagung des zu prüfenden Sicherheitselements 70 durch einen ersten Polarisator 74 p-polarisiert. When ausgeleg- on a measurement of the reflection polarization conversion in th test device of FIG. 7 (a), the incident light 72 to be tested before application of the security element 70 through a first polarizer 74 is p-polarized. Das von dem Sicherheitselement 70 reflektierte Licht 76 gelangt über einen in Sperrrichtung zum ersten Polarisator orientier- ten zweiten Polarisator 78 zu einem Detektor 75, der die Intensität des durch den zweiten Polarisator 78 transmittierten s-polarisierten Lichts erfasst. The light reflected by the security element 70 light 76 passes via a reverse direction to the first polarizer ori- th second polarizer 78 to a detector 75 that detects the intensity of the light transmitted through the second polarizer 78 s-polarized light.

Enthält das zu prüfende Sicherheitselement 70 eine erfindungsgemäße Sub- Wellenlängenstruktur mit eindimensionaler Periodizität, so ergibt sich aufgrund der beschriebenen Polarisationskonversion ein erhöhtes Detektorsignal, wobei die maximale Signalstärke erreicht wird, wenn der Gittervektor der Gitterstruktur im 45° Winkel zur Einfallsebene 72, 76 des Lichts verläuft. Does the test safety element 70 an inventive sub-wavelength structure with one-dimensional periodicity, the result is due to the described polarization conversion increased detector signal, the maximum signal strength is achieved when the grating vector of the lattice structure at a 45 ° angle to the plane of incidence 72, 76 of the light passes , Bei einem gegenüber einem Schwellwert erhöhten Intensitätssignal kann daher auf Anregung von Oberflächenpolaritonen und damit auf Echtheit des geprüften Sicherheitselements geschlossen werden. In one compared to a threshold increased intensity signal can therefore be concluded at the suggestion of Oberflächenpolaritonen and so on authenticity of the checked security element.

Statt in Reflexion kann die Polarisationskonversion auch in Transmission geprüft werden, wie in Fig. 7(b) gezeigt. Instead of in reflection, the polarization conversion can be tested also in transmission, as shown in Fig. 7 (b). Das einfallende Licht 82 läuft dabei durch einen ersten Polarisator 84 und das zu prüfende Sicherheitselement 80. Das transmittierte Licht 86 gelangt über einen zweiten in Sperrrichtung zum ersten Polarisator orientierten Polarisator 88 zum Detektor 85. Auch hier, kann aus einem erhöhten Detektorsignal bei entsprechender Stellung des Sicherheitselements 80 auf die Anregung von Oberflächenpolaritonen und damit auf die Echtheit des zu prüfenden Sicherheitselements 80 geschlossen werden. The incident light 82 passes thereby through a first polarizer 84 and the test security element 80. The transmitted light 86 passes via a second reverse direction to the first polarizer oriented polarizer 88 to the detector 85. Here, too, may be selected from an increased detector signal at a corresponding position of the are security element 80 is closed at the instigation of Oberflächenpolaritonen and thus on the authenticity of the test security element 80.

Citazioni di brevetti
Brevetto citato Data di registrazione Data di pubblicazione Candidato Titolo
WO2004069560A2 *20 gen 200419 ago 2004Kurz Leonhard FaSecurity document comprising at least one security element
WO2004077468A2 *24 feb 200410 set 2004Giesecke & Devrient GmbhSafety element
WO2005037570A2 *8 set 200428 apr 2005Giesecke & Devrient GmbhSecurity element with a liquid crystalline material
WO2006066803A1 *16 dic 200529 giu 2006Giesecke & Devrient GmbhCard-shaped data carrier
DE19651101A1 *9 dic 199610 giu 1998Giesecke & Devrient GmbhVorrichtung und Verfahren zur Detektion von fluoreszentem und phosphoreszentem Licht
DE102005030288A1 *29 giu 20054 gen 2007Giesecke & Devrient GmbhBanknotes verifying method, involves determining change of polarization of light derived from banknotes and closing light in presence of window based on occurrence of change of polarization, where polarization change is caused by banknotes
EP0466119A2 *9 lug 199115 gen 1992GAO Gesellschaft für Automation und Organisation mbHApparatus and method for checking documents
US20040229022 *16 mag 200318 nov 2004Eastman Kodak CompanySecurity device with specular reflective layer
Citazioni diverse da brevetti
Riferimento
1 *See also references of EP2134551A1
Classificazioni
Classificazione internazionaleB42D15/10, G07D7/12, B42D15/00
Classificazione cooperativaB42D25/29, B42D25/00, G07D7/124
Classificazione EuropeaB42D15/00C, B42D15/10, G07D7/12P
Eventi legali
DataCodiceEventoDescrizione
6 ott 2009NENP
Ref country code: DE
9 apr 2009DPE1
26 mar 2009DPE1
26 nov 2008121
Ref document number: 08734745
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Kind code of ref document: A1