CN101421117A - 秘密文件和/或重要文件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含发光材料的用机器可读的秘密元素(3)的重要文件和/或秘密文件(2)，其特征为，至少两种不同的和发射不同波长(5a、5b、5c)的发光材料被设置在重要文件和/或秘密文件(2)的表面的不同位置并构成一个发光材料图形，其中每个发射波长(5a、5b、5c)分别对应一个字符(A、B、C)，且每个位置对应一个字符位置，从而通过不同发光材料的选择结合其位置组成一个机器可读的第一字符串。
Description
技术领域
本发明涉及一种含发光材料的用机器可读出的秘密元素的重要文件和/或秘密文件、这种文件的制造方法、机器可读的秘密元素的读出方法以及这种文件有效性的检验方法。
背景技术
对重要文件和/或秘密文件的防伪原则上已提出了不同的方法，例如只能有机器读出的秘密标志即属于这类方法。
重要文件和/或秘密文件的典型检验包括机器可读的秘密标志的读出和读出的秘密标志与该文件上的人眼可读的和/或机器可读的信息进行比较。
例如文献WO 03/05 16 43 A1提出将单个像素在喷墨打印机的范围内这样进行控制，使其产生一种由点组成的秘密的和用肉眼不能看出的图案，该图案可用合适的仪器例如放大仪读出。但制造图案相当费力，因为需要喷墨打印头的单个喷嘴的特殊控制。除了喷墨打印以外，估计别的打印方法不能使用或只有在付出相当高的代价才可使用。
文献WO 03/05 20 25 A1提出了含有不同荧光团纳米粒子的油墨。
原则上总是需要改进的机器可读的秘密标志，但秘密标志的制作应尽可能简单地包括在正常的制作过程中。
发明内容
所以本发明的技术课题在于提出这样的秘密标记，它一方面具有高度的安全性尤其是用肉眼不能识别，但另一方面，它制作简便并可用常规的制作过程。特别是这种秘密标记可用全部一般的印刷技术制作。
为了解决这个技术课题，本发明在重要文件和/或秘密文件的表面的不同位置设置至少两种不同的和用不同发射波长发射的发光材料并构成一个发光材料图形，其中每个位置对应一个字符位置，从而通过选用不同的发光材料结合其位置构成一个机器可读的第一字符串。
用本发明提出的秘密标记一方面不容易用肉眼识别出来，因为发光材料具有相同的可见光区，即在用肉眼观察时(可)具有相同的(发射)颜色；另一方面，多种发光材料混合成常规的色素和/或颜料可进一步减少用人眼区分的可能性，如果需要的话。
但在使用合适的能量输入来激发发光的情况下，可形成一种用机器识别的不同发光材料的不同发射波长的图形，该图形用于信息编码，该信号在译码后可与重要文件和/或秘密文件的其他信息进行比较，以确定其有效性。
特别有利的是，本发明的秘密标记实际上无须改变原来的印刷过程即可实现。原则上，任意一种常用的印刷过程都可使用。
此外，本发明提出了一种本发明重要文件和/或秘密文件的制作方法。该方法的特征用下列步骤表示：a1)提出一种编码矩阵，其中，不同发光材料的不同的发射波长对应不同的字符，且不同的字符位置对应重要文件和/或秘密文件表面上的不同位置，或a2)使用一种编码矩阵，其中，不同的发光材料的不同的发射波长对应不同的字符，且不同的字符位置对应重要文件和/或秘密文件表面上的不同位置；b)字符串对应一种重要文件和/或秘密文件；c)步骤b)的字符串用步骤a)的矩阵变换成一个发光材料图形；d)把步骤c)的发光材料图形涂敷到步骤b)的重要文件和/或秘密文件上。
其次，本发明提出了一种由本发明重要文件和/或秘密文件组成的机器可读的第一字符串的读出方法，该方法的特征用下列步骤表示：a)发光材料被激发发射；b)既按波长选择又按位置分辨率相对于重要文件和/或秘密文件测定发光材料发出的辐射，并由此产生辐射波长/位置的测量值对；c)将步骤b)得出的辐射波长/位置的测量值对与编码矩阵进行比较，在该编码矩阵中，不同的发射波长对应不同的字符，不同的字符位置对应不同的位置，在这种情况下产生第一字符串，该字符串用于发光材料图形的编码；d)在显示装置上显示出步骤c)得出的字符串。
最后，本发明提出一种本发明重要文件和/或秘密文件的有效性的检验方法，该方法的特征用下列步骤表示：a)发光材料被激发发射；b)即按波长选择又按位置分辨率相对于重要文件和/或秘密文件测定发光材料的发射辐射，并由此产生发射波长/位置的测量值对；c)将步骤b)得出的发射波长/位置的测量值对与编码矩阵进行比较，在该编码矩阵中，不同的发射波长对应不同的字符，不同的字符位置对应不同的位置，并由此产生一个字符串，发光材料图形对该字符串编码；d1)对该字符串单独进行有效性检验，或d2)检验该字符串与同一重要文件和/或秘密文件的别的字符串的有效的相关性；e)根据步骤d1)或d2)之一的比较，鉴定重要文件和/或秘密文件的有效或无效。
定义
重要文件和/或秘密文件的定义主要包括身份证、旅游护照、识别卡、出入证、签证、印花税、票证、驾驶执照、机动车证件、钞票、支票、邮票、***和股票(例如用于产品担保)。
重要文件和/或秘密文件的衬底是一种载体结构，在其上涂敷尤其是印刷信息、图形等等。然后衬底的表面可设置一层通常为透明的保护层。作为衬底的材料可用纸基和/或塑料基的全部专用的材料。
机器可读性的定义在本发明范围内指的是用肉眼不能或不能足够清楚地觉察出秘密标志来识别出通过该秘密标志表示的信息。确切地说，必须用机器才能识别。对于识别通过该秘密标志所表示的或编码的信息同样需要辅助仪器才有可能。
发光的定义指的是在一种原子或分子电子***的张弛过程中从一种激发状态到一种基本状态的电磁辐射的发射，特别是红外线范围、可见光范围或紫外线范围的辐射发射。在这种情况下，早先的激发可通过电能或电势(电致发光)、电子轰击(阴极发光)、光子轰击(光致发光)、热作用(热致发光)或摩擦(摩擦发光)来实现。发光特别包括磷光和荧光。
荧光是激发状态的辐射钝化，这时从激发状态到基本状态的过渡是允许自旋的。在激发状态的停留时间一般约为10～8秒，亦即荧光辐射的发射在激发的电能输入中止后立即停止。而磷光则是激发状态通过内部复合过程的禁止自旋的钝化。所以张弛过程微弱而缓慢。激发状态的保持时间为几毫秒到几小时，并可相应长时间地观察到荧光辐射的发射。
发光材料的发射波长是用来表征所用的颜料特性的并由激发状态和基本状态之间的能量差来决定。发射光谱中的最大发射强度叫做发射波长。
发光材料含有可发光的原子、分子或粒子。用一种发光材料可制备一种发光颜料或发光油墨，这种发光颜料或油墨含有专业上常用的颜料或油墨的其他成分，例如粘合剂、渗透剂、控制剂、二糖苷、表面活性剂、缓冲物质、溶剂(水和/或有机溶剂)、填料、颜料、有效颜料、防沫剂、防沉剂、紫外线稳定剂，等等。各种印刷方法的合适的油墨配方是一般业内人士从现有技术中所熟知的。而本发明所用的发光材料则是混合材料，以代替常规的颜料。
一种文件上的不同位置的表示叫做该文件的表面(主表面之一)上的不同面积区域或该文件衬底表面的不同表面区域。不同的表面区域不得重复，而是只能相互邻接。这指的是具有横向分辨率。
一个图形表示重要文件和/或秘密文件上的全部图形单元即该文件或该衬底表面上的面积分布的总和。图形单元是用同一种发光材料基本上均匀涂敷的面积区域。
一个字符串是具有预定读出方向的单个字符的空间的和/或时间的串联排列，例如字母数字字符的、但也可能是符号和/或图像的串联排列。
编码矩阵是一种二维的对应表，从该表可看出第一排的元素对应第二排的元素。
如果两个字符串在开头、在顺序上，以及在末尾都是一致的，则这两个字符串完全相同，特别是完全相同的字符串具有相同的字符数。如果一个字符串的至少两个依序排列的字符与另一个字符串的部分序列是一致的，则该字符串与另一个字符串部分相等。否则，字符串具有不同的长度。
任何一种辐射一般都具有激发发光的功能，如果这种辐射的波长小于发光辐射的波长的话。但具有较高波长的辐射也可具有这种功能，如果相应的发光材料有能力进行所谓UP-转化过程的话。
相对于重要文件和/或秘密文件的位置分辨的概念是，通过该文件上的一个图形元素的排列可获得一种信息。这不需要用位置分辨的探测***来实现。确切地说，一种文件也可在没有位置分辨探测***的情况下按规定的方式进行，在这种情况下，根据规定的运动，测定值的时间顺序可不困难地转换成位置信息。所以，作为探测***可用二维的位置分辨探测器或一维的位置分辨探测器(例如探测器行)，在后一种情况中，文件的规定的平移必须在该探测器下方进行。不言而喻，该文件对一个探测器的唯一对应必须按规定的、总是相同的方式对准，或按规定的、总是相同的方式相对于该探测器运动。
本发明的重要文件和/或秘密文件的一种实施方式的特征是，发光材料图形至少包括两个图形单元，其中每个图形单元都均匀地涂敷一种发光材料，并具有至少100微米2、最好至少10000微米2的面积。特别是一个图形单元也可能是一种印刷图像的人可读出的字符。通过图形单元做成相同的宏观像素便可使用全部常用的印刷技术而无须任何匹配。只需要相应的颜色通过发光材料按适当的方式改变。所以，可实现特别简单的、尤其是在制作过程中无须改变印刷过程参数的制作。
发光材料最好为荧光颜料。合适的荧光颜料例如可参阅文献WO03/05 20 25 A，WO 02/05 36 77 A，EP 0147252 A，GB 2 258 659和《Zerox Discloser Journal》1992年17卷第3期161～162页。此外，合适的有机荧光颜料例如有萘二甲酰亚氨基、香豆素、呫吨、噻吨、萘酚(Naphtolactame)、二氢唑酮、次甲基、嗪或噻嗪，这例如可参阅文献《Ullmann’s工业化学百科全书》Schwander等撰写的“荧光颜料”，Wily-VCH GmbH & Co.KGaA出版社2002年版。
不同的发光材料的不同的发射波长最好对应不同的字母或数字；其次，重要文件和/或秘密文件最好附加带有一个机器可读的和/或人可读的第二字符串，该字符串与第一字符串相关，最好完全相同或部分相同。这样，通过发光材料的选择就可隐密地重复一个简直象密码的人可读的字符串。这个人可读的字符串特别可由本发明所用的发光材料构成。在这种情况下，这个字符串的每个字符一方面是人可读的，另一方面通过发射波长的确定和属于测出的发射波长的字符对应又是机器可读的并可通过人(在机器读出的字符串显示在显示器上后)或机器(在人可读的字符串扫描后)进行直接比较。
理想的情况是，不同的发光材料在可见光的波长范围内基本上具有相同的或相似的发射性能和/或吸收性能。在这种情况下，不同的发光材料对人眼显现相同的颜色，因而不能区别。所以，例如可用掺铕的不同发光颜料，这些颜料全部产生一种红的色感，但在发射光谱中可区别出最大荧光的位置。当然，也可用具有不同发射性能和吸收性能的发光材料，这时，这些发光材料对人眼显现不同的颜色。
在本发明方法的范围内，发光材料图形最好印制到重要文件和/或秘密文件上或其衬底上。业内人士所熟知的凸版印刷、凹版印刷、平版印刷和渗透印刷都适合作为发光材料印制到任意衬底上所用的印刷方法。例如可用跳点凹印(Stich-(tiefdruck))、网目凹印、活版印刷、胶版印刷或丝网印刷。此外，根据发光材料的性能，数字印刷方法例如加热凸转印、喷墨印刷或升华转印都是适用的。
在涂敷发光材料图形之前、之后或同时，可附加设置一个机器可读的和/或人可读的第二字符串，该字符串与第一字符串相关。特别是人可读的字符串可借助发光图形构成，其中，该发光材料图形在可见光的范围内对人眼显现均匀的颜色分布。
在本发明的范围内，可用一个具有下列组成部分的装置：
重要文件和/或秘密文件的一个支承面；一个辐射源，其辐射用于激发发光材料的发光并对准支承面的方向；相对于重要文件和/或秘密文件的辐射的位置分辨的和波长选择的测量装置，该装置探测支承面的范围或其部分范围；分析装置，该装置连接到辐射的位置选择和波长选择的测量装置上并具有一个处理器单元以及一个与之连接的存储器单元，编码矩阵存储在该存储器单元内；和测出字符串或其有效/无效的显示装置。上述的这个装置是本发明的一个独立的方面，本发明的这个装置可附加具有一个用于探测字符串的扫描仪。
本发明的一个方案的特征是，发光材料是一种磷光材料。这时可用不同的磷光材料，这类磷光材料不必区别发射波长、但可区别发射波长，而且(也)可区别发射持续时间。这样就可进行发射强度的时间变化过程的测量来代替发射波长的测量。原则上对位置和波长的全部上述说明也类似地适用于位置和持续时间。发射强度的时间变化过程的确定通过时间分辨率的强度分布的测量和发射持续时间的探测和/或增长时间常数/衰减时间常数来实现。发射持续时间例如可通过在发射峰值的测量和发射衰减到该发射峰值的一定分数例如10％之间所经历的时间来确定。增长时间常数/衰减时间常数则按专业上常用的方式从发射强度的时间变化过程中算出。
附图说明
下面借助实施方式示出的附图来详细说明本发明。附图表示：
图1 带有本发明秘密标志的旅游护照；
图2 图1所用的荧光颜料的发射光谱；
图3 秘密标志的本发明读出装置；
图4 图3装置的一种方案。
具体实施方式
在图1中首先可以看出旅游护照2的示出的表面1上用原色涂敷一个可见的均匀的面积3。通过这个面积3构成一个机器可读的秘密元素。虚线表示对人眼均匀显现的秘密元素3由三个不同的图形单元4a、4b、4c组成。其中，每个图形单元4a、4b、4c在本实施例中都由一种不同的荧光颜料构成。这些图形单元4a、4b、4c分别具有一个明显超过100微米2的面积；其尺寸最好为1毫米2以上。
但图形单元4a、4b、4c也可由字符6a、6b、6c构成。对此可参看图1b。
图2示出了图形单元4a、4b、4c所用的发光颜料的光谱。其中x轴表示频率，y轴表示强度。图形单元4a所用的荧光颜料具有发射波长5a，图形单元4b所用的荧光颜料具有发射波长5b，图形单元4c所用的荧光颜料具有发射波长5c。但原则上相邻的图形单元4a、4b、4c也可含有相同的荧光颜料，即如果相同的字符用来编码的话，如稍后所述的那样。其中，字符“A”对应发射波长5a，字符“B”对应发射波长5b，字符“C”对应发射波长5c。从而构成一个编码矩阵。因此，产生第一字符串“ABC”，该字符串例如可表示ICAO(国际民用航空组织)的国别码。这个第一字符串用肉眼不能识别，而是例如只能用稍后述及的装置才可读出。
在图1中还可看出在秘密元素3上印有第二个由字符6a、6b、6c组成的字符串。这第二字符串同样可表示ICAO的国别码，只是在这里用肉眼即可读出。
通过例如用下列装置之一读出第一字符串并将其显示在显示装置9上即可进行有效鉴定。即：检验人员对示出的第一字符串和直接读出的第二字符串进行比较，在一致时，该文件被认为有效，而在不一致时，则该文件至少暂时被认为无效，且其载体须经受单独的检验。
从图3可看出一种本发明装置。该装置由一组光学镜7、一个与之连接的处理单元8和一个显示单元9组成。该光学单元具有一个用于旅游护照2的支承面10，其中至少设置有一个未详细示出的边缘或支承线，旅游护照2的一个规定的边放置在该边缘上。此外，光学单元7具有一个辐射源11例如一个紫外线灯、发光二极管或闪光灯。其光线通过第一镜片12例如第一透镜12、通过一个二色镜13以及通过第二镜片14例如第二透镜14聚焦到旅游护照2上。也可用纤维光学。光导体称为纤维光学，纤维光学比较灵活。秘密元素3被激发产生荧光，这时图形单元4a、4b、4c的荧光颜料分别发射出它们的发射波长5a、5b、5c。荧光辐射通过第二镜片14并经二色镜13和第三镜片15引到一个散色元件16例如一个光栅、反射光栅或棱镜到达具有空间分辨率的探测器17上。作为探测器17可用CCD摄像机或CMOS摄像机。在所示实施例中，这些元件是这样设计的，即照明和采光以直线的形式来实现，该直线可触及全部图形单元4a、4b、4c。光学镜片优选采用圆柱形透镜。处理单元8连接到探测器17上，该处理单元探测由探测器17测出的发射波长5a、5b、5c用空间对应作为发射波长/位置的测量值对并与存储的编码矩阵进行比较，在该编码矩阵中，采用图2的对应。然后，这样确定的第一字符串作为“ABC”被显示在显示单元9上。这样，操作人员可将显示出的第一字符串与人可读的第二字符串进行比较并确定相同或部分相同或不一致。
本发明装置的一种方案示于图4中。主要区别在于，第一镜片12和第三镜片15共聚焦，且镜13和第二镜14是多余的。
本发明装置的上述方案也可改成探测器17不用位置分辨率进行工作。这样，镜12、15就可不聚焦到一条线上，而是聚焦到一个点或一个圆面积上。位置分辨率是这样获得的，使旅游护照2和镜组7按规定的方式相互运动(或者镜组7静止和旅游护照2平移，或旅游护照2静止和镜组7平移)。
为清楚起见，附图中未示出在镜组7和处理单元8范围内可设置的扫描仪，该扫描仪可按一般方式读出第二字符串并将其有选择地显示在显示单元9上。
在使用不同发射长度的磷光材料的情况下，可附加地或不确定发射波长5a、5b、5c，而是确定发射强度的时间变化过程。这时，可沿用类似于发射波长5a、5b、5c所述的方式。在这种情况下，通过测定时间分辨率的强度分布和探测发射持续时间和/或增长时间常数/衰减时间常数来确定发射强度的时间变化过程。发射持续时间例如可通过在发射峰值的测量和发射衰减到该发射峰值的一定分数例如20％之间所经历的时间来确定。衰减时间常数则按专业上常用的方式从发射强度的时间变化过程中算出。通过使用既具有不同发射波长又具有不同发射持续时间的发光材料可提高第一字符串的可能字符的可区别性和/或变异范围，从而也可使违法复制的可能性变得困难。
Claims (13)
1.重要文件和/或秘密文件(2)带有一个机器可读的秘密元素(3)，该秘密元素含有一种发光材料，其特征为：
至少两种不同的和发射不同发射波长(5a、5b、5c)的发光材料被设置在重要文件和/或秘密文件(2)的表面的不同位置并构成一个发光材料图形；
其中每个发射波长(5a、5b、5c)分别对应一个字符(A、B、C)，且每个位置对应一个字符位置，从而通过不同发光颜料的选择结合其位置组成了一个机器可读的第一字符串。
2.按权利要求1的重要文件和/或秘密文件(2)，其特征为，该发光材料图形包括至少两个图形单元(4a、4b、4c)，其中每个图形单元(4a、4b、4c)最好均匀涂敷一种发光材料或含有该发光材料，且一个图形单元(4a、4b、4c)具有至少100微米2、最好至少10000微米2的面积。
3.按权利要求1或2的重要文件和/或秘密文件(2)，其特征为，发光材料为荧光材料或磷光材料。
4.按权利要求1至3任一项的重要文件和/或秘密文件(2)，其特征为，不同发光材料的不同发射波长(5a、5b、5c)对应不同的字母或数字。
5.按权利要求1至4任一项的重要文件和/或秘密文件(2)，其特征为，不同发光材料在可见光波长范围基本上具有相同的或相似的发射性能和/或吸收性能。
6.按权利要求5的重要文件和/或秘密文件(2)，其特征为，该文件附加带有一个机器可读的和/或人可读的第二字符串，该字符串与第一字符串相关，最好相同或部分相同。
7.按权利要求1至6任一项的重要文件和/或秘密文件(2)的制作方法，其特征用下列步骤表示：
a1)制备一个编码矩阵，其中不同的发光材料的不同发射波长(5a、5b、5c)对应不同的字符(A、B、C)，且不同的字符位置对应文件(2)的表面上的不同位置，或
a2)使用一种编码矩阵，其中不同发光材料的不同发射波长(5a、5b、5c)对应不同字符(A、B、C)，且不同的字符位置对应该重要和/或秘密文件(2)的表面上的不同位置；
b)第一字符对应一种重要文件和/或秘密文件(2)；
c)步骤b)的字符用步骤a)的矩阵变换成一个发光材料图形；
d)把步骤c)得出的发光材料图形涂敷在步骤b)的重要文件和/或秘密文件(2)上。
8.按权利要求7的方法，其特征为，将该发光材料图形印刷到重要文件和/或秘密文件(2)上或重要文件和/或秘密文件(2)的衬底上。
9.按权利要求7或8的方法，其中，在发光材料图形的涂敷之前、之后或同时，附加地设置一个机器可读的和/或人可读的第二字符串，该字符串与第一字符串相关。
10.从按照权利要求1至6任一项的重要文件和/或秘密文件(2)中读出机器可读的第一字符串的方法，其特征用下列步骤表示：
a)发光材料被激发发射；
b)既按波长选择又按位置分辨率相对于重要文件和/或秘密文件(2)测定发光材料的发射辐射，并由此产生发射波长/位置的测量值对；
c)将步骤b)得出的发射波长/位置的测量值对与编码矩阵进行比较，在该编码矩阵中，不同的发射波长(5a、5b、5c)对应不同的字符(A、B、C)，且不同的字符位置对应不同的位置，并由此产生第一字符串，对该字符串进行发光材料图形编码；
d)在显示装置(9)上显示出步骤c)得出的第一字符串。
11.权利要求1至6任一项的重要文件和/或秘密文件(2)的有效性的检验方法，其特征用下列步骤表示：
a)发光材料被激发发射；
b)既按波长选择又按位置分辨率相对于重要文件和/或秘密文件(2)测定发光材料的发射辐射，并由此产生发射波长/位置的测量值对；
c)将步骤b)得出的发射波长/位置的测量值对与编码矩阵进行比较，在该编码矩阵中，不同的发射波长(5a、5b、5c)对应不同的字符(A、B、C)，且不同的字符位置对应不同的位置，并由此产生第一字符串，对该字符串进行发光材料图形编码；
d1)对该字符串本身进行有效性检验，或
d2)检验该字符串与同一重要文件和/或秘密文件(2)的别的字符串的有效相关性；
e)根据步骤d1)或d2)之一的比较，鉴定重要文件和/或秘密文件(2)的有效或无效。
12.按权利要求10或11的方法，在步骤b)中使用一种具有下列组成部分的装置：
重要文件和/或秘密文件(2)的一个支承面(10)；
一个辐射源(11)，其辐射用来激发发光材料的发光并对准支承面(11)的方向；
相对于重要文件和/或秘密文件(2)的辐射的位置分辨的和波长选择的测量装置，该装置探测支承面(11)的范围或其部分范围；
分析装置(8)，该装置连接到辐射的位置选择和波长选择的测量装置(7)上并具有一个分析单元(8)以及一个与之连接的存储单元，在该存储单元内存储编码矩阵；和
测出的字符串的或其有效/无效的显示装置(9)。
13.按权利要求12的方法，该装置附加具有一个探测字符串的扫描仪。
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