DE10000233A1

DE10000233A1 - Verfahren zum Datenaustausch und Datenaufzeichnungsträger zu dessen Durchführung

Info

Publication number: DE10000233A1
Application number: DE2000100233
Authority: DE
Inventors: Joergen Brosow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2001-07-12

Abstract

Ein Verfahren zum Datenaustausch mit einem flachen Datenaufzeichnungsträger (1) beruht erfindungsgemäß darauf, die Betriebsenergie für einen auf dem Datenträger (1) vorgesehenen Schaltkreischip (2) trägerfrequent einzustrahlen, wogegen für den Schaltkreischip (2) bestimmte Empfangsdaten über einen mit den Empfangsdaten modulierten Lichtstrahl auf ein an dem Datenaufzeichnungsträger (1) vorgesehenes lichtempfindliches Element (3) eingestrahlt werden, während Sendedaten des Schaltkreischips (2) trägerfrequenzmoduliert ausgestrahlt oder von einem mit den Sendedaten modulierten Flüssigkristallabschnitt optisch ausgelesen werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Daten austausch mit einem eine elektronische Schaltungseinrichtung und ein damit verbundenes lichtempfindliches Element aufwei senden flachen Datenaufzeichnungsträger, bei dem die Daten und die Betriebsenergie für die Schaltungseinrichtung kon taktlos übertragen werden, sowie auf einen Datenaufzeich nungsträger zur Durchführung dieses Verfahrens.

Beispielsweise sind flache Datenaufzeichnungsträger in der Form von Chipkarten weithin verbreitet. Diese Chipkarten bestehen zumeist aus einer kartenförmigen Kunststoffplatte, in die ein elektronischer Schaltkreischip eingebettet ist.

Durch Datenaustausch mit dem Schaltkreischip der Chipkarte werden beispielsweise für Zugangskontrollen, Geldgeschäfte (Bankautomatenkarten), Berechtigungs- und Echtheitsprüfungen oder dgl. erforderliche Informationen gewonnen. Hierfür be darf es des Datenaustausches mit einer auf den Datenaufzeich nungsträger zugreifenden externen Verarbeitungseinheit. Fer ner ist es erforderlich, daß die Verarbeitungseinheit die be nötigte elektrische Betriebsenergie für den Schaltkreischip an den Datenaufzeichnungsträger überträgt. Eine Möglichkeit besteht darin, in bei Transponderchips bekannter Weise sowohl die Übertragung der Daten als auch die Übertragung der Be triebsenergie mit Hilfe trägerfrequenter elektromagnetischer Wellen auszuführen. Alternativ ist es auch bekannt, die Be triebsenergie und die Daten optisch mit Hilfe von Lichtstrah len zu übertragen, indem photoempfindliche Elemente vorgese hen werden, welche die Umwandlung zwischen der optischen Lichtstrahlung und entsprechenden elektrischen Signalen bzw. elektrischer Energie bewirken. Alle diese bekannten Verfahren sind jedoch mit gewissen Beschränkungen und Nachteilen behaf tet, die aus der nachstehenden Beschreibung der mit der Er findung erzielten Vorteile erkennbar werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbesser tes Verfahren zum Datenaustausch der eingangs genannten Art zu schaffen und einen zur Durchführung des Verfahrens geeig neten flachen Datenaufzeichnungsträger zur Verfügung zu stel len.

Da die die Betriebsenergie einstrahlende trägerfrequente elektromagnetische Welle räumlich ausgedehnt ist, wird der Datenaufzeichnungsträger schon beim Eintritt in den ausge dehnten Raumbereich der elektromagnetischen Welle mit Be triebsenergie versorgt und dadurch für den anschließenden Da tenaustausch energiemäßig vorbereitet. Insbesondere kann ein ganzer Stapel von nacheinander zu bearbeitenden Datenauf zeichnungsträgern gemeinsam und gleichzeitig energiemäßig er regt werden. Dennoch besteht beim Datenaustausch kein Kollisionsrisiko zwischen nahe benachbarten Datenaufzeichnungsträ gern, weil die an die Datenaufzeichnungsträger zu übertragen den Empfangsdaten für deren Schaltungseinrichtungen durch den modulierten Lichtstrahl übertragen werden, der sich räumlich sehr genau begrenzen läßt. Selbst wenn sich eine ganze Anzahl von Datenaufzeichnungsträgern in einem Stapel genau überdec ken, spricht nur der dem Lichtstrahl zugewandte äußerste Da tenaufzeichnungsträger des Stapels auf die eingestrahlten Empfangsdaten an. Die räumliche Begrenzung des durch den mo dulierten Lichtstrahl gebildeten optischen Empfangssignals führt gleichzeitig zu einer hohen Abhörsicherheit für den Dialog zwischen dem Datenaufzeichnungsträger und seinem ex ternen Verarbeitungsgerät, weil das optische Empfangssignal wegen seiner räumlichen Begrenzung im Unterschied zu einer trägerfrequenten elektromagnetischen Welle nicht in einem räumlich ausgedehnten Gebiet zugänglich ist. Dadurch sind je denfalls die durch das Empfangssignal zum Datenaufzeichnungs träger übertragenen Empfangsdaten gegen Abhören geschützt.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß von der Schaltungseinrichtung ausgegebene Sendedaten auf einer mit den Sendedaten modulierten trägerfrequenten elek tromagnetischen Welle ausgesendet werden. Zweckmäßig ist die Trägerfrequenz der mit den Sendedaten modulierten elektroma gnetischen Welle von der Frequenz des zur Energieübertragung verwendeten unmodulierten Trägers verschieden. Es besteht dann eine vollständige kanalmäßige Trennung zwischen dem op tischen Empfangssignal der Schaltungseinrichtung, ihrer trä gerfrequenten Energieversorgung und ihrem trägerfrequenten Sendesignal.

Eine zweckmäßige Alternative zur Übertragung der Sende daten der Schaltungseinrichtung besteht darin, daß ein an dem Datenaufzeichnungsträger vorgesehener Flüssigkristallanzeige abschnitt mit von der Schaltungseinrichtung ausgegebenen Sen dedaten angesteuert und die dadurch bedingte Modulation der optischen Eigenschaften des Flüssigkristallanzeigebereichs mit einem darauf eingestrahlten Leselichtstrahl erfaßt wird. Ein Vorteil dieser Alternative besteht darin, daß der Ener giebedarf für den Betrieb des Flüssigkristallanzeigeabschnit tes sehr gering ist.

Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter flacher Datenaufzeichnungsträger mit einer elek tronischen Schaltungseinrichtung, einem damit verbundenen lichtempfindlichen Element und einer Einrichtung zur kontakt losen Übertragung der Betriebsenergie für die Schaltungsein richtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Einrichtung zur kontaktlosen Energieübertragung als Empfänger für eine eingestrahlte trägerfrequente elektromagnetische Welle und deren Umwandlung in die elektrische Betriebsenergie ausgebildet und das lichtempfindliche Element als Empfänger für einen mit Empfangsdaten modulierten Lichtstrahl und die Erzeugung eines den Empfangsdaten entsprechenden elektrischen Signals geschaltet ist.

Neben den in den Ansprüchen 5 bis 8 angegebenen Ausge staltungsmöglichkeiten ist die in den Ansprüchen 9 und 10 an gegebene Ausgestaltung des Datenaufzeichnungsträgers von be sonderer Bedeutung, da sie insbesondere seine Ausbildung als Chipkarte betrifft. Insbesondere im Falle einer Chipkarte ist die zusätzliche Maßnahme, den Flüssigkristallanzeigeabschnitt mit einem Klartextanzeigebereich auszubilden, zweckmäßig. Dies kann beispielsweise durch die Ausbildung als Sieben- Segment-Anzeige erfolgen, in der durch selektive Ansteuerung der sieben Segmente alphanumerische Anzeigen erzeugbar sind. Der Benutzer kann auf diese Weise eine Klartextnachricht ab lesen, die beispielsweise seinen derzeitigen Kontostand oder andere Daten wiedergibt. Diese Klartextanzeige ist so lange möglich, wie der Chip mit Betriebsenergie versorgt ist. Dar über hinaus kann auf bekannte Weise auch nach dem Ende der Einstrahlung von Betriebsenergie eine zeitlich begrenzte Nachwirkung der Klartextanzeige erreicht werden, so daß der angezeigte Klartext für eine zur Wahrnehmung durch den Benut zer ausreichend lange Zeit zur Verfügung steht.

Anspruch 11 beinhaltet eine andere Ausgestaltung von hervorragender Bedeutung, bei der das Trägermaterial Papier ist. Der solchermaßen ausgebildete Datenaufzeichnungsträger kann als Sicherheitspapier für alle Arten von Werturkunden, insbesondere Geldscheine, Schecks, Identifikationsausweise und dgl., dienen. In diesem Fall sind ein die Schaltungsein richtung bildender elektronischer Schaltkreischip und das vorzugsweise auf dem Halbleitersubstrat des Schaltkreischips ausgebildete lichtempfindliche Element in bekannter Weise der Dicke des Papiers entsprechend dünn ausgebildet.

Zur Echtheitssicherung dient ein in die elektronische Schaltungseinrichtung eingespeicherter Identifikationskode, der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Datenaustauschverfahrens erfaßt wird. Zusätzlich zu diesem permanent eingespeicherten Sicherheitsmerkmal kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ver fahrens eine zusätzliche Datenspeicherung erfolgen, welche beispielsweise den Laufweg der Werturkunde verfolgen läßt. Derartige Möglichkeiten sind bereits in den früheren Patent anmeldungen DE 198 33 746 vom 27. Juli 1998, DE 198 49 762 vom 28. Oktober 1998 und PCT/EP 99/05390 vom 27. Juli 1999 be schrieben worden, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Be zugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen wird.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfin dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der die Erfindung beispielhaft in Anwendung auf einen Geldschein be schrieben ist.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt eine Aufsicht auf einen Geldschein 1 aus Banknotenpapier, in das ein elektroni scher Schaltkreischip 2 eingebettet ist. Auf dem entsprechend der Papierdicke dünn geschliffenen Halbleitersubstrat des Schaltkreischips 2 ist zusätzlich zu der elektronischen Schaltung des Schaltkreischips 2 ein lichtempfindliches Element 3 ausgebildet. Bei dem lichtempfindlichen Element 3 kann es sich beispielsweise um eine Siliziumphotodiode mit einer Flä che in der Größenordnung von 4 × 4 mm handeln.

Weiter ist an dem Bankenpapier ein dipolförmiges Anten nenmuster aus zwei geradlinigen Dipolzweigen 4, 5, die an ih ren einander zugewandten Enden an den Schaltkreischip 2 ange schlossen sind, ausgebildet. Die beiden Dipolzweige 4, 5 kön nen beispielsweise auf einem in die Papiermasse des Bank notenpapiers eingebetteten dünnen, flexiblen Kunststoffstrei fen aufmetallisiert sein, der auf einer unmetallisierten Stelle den Schaltkreischip 2 trägt und in die Papiermasse des Banknotenpapiers eingebettet ist.

Auf den solchermaßen ausgebildeten Geldschein 1 oder ein ganzes Bündel derartiger Geldscheine 1 wird von einem nicht dargestellten Verarbeitungsgerät eine unmodulierte trägerfre quente elektromagnetische Welle eingestrahlt. Diese wird von dem Antennenmuster 4, 5 des Geldscheins oder der Geldscheine 1 empfangen und von einer in dem Schaltkreischip 2 vorgesehe nen Einrichtung in elektrische Betriebsenergie umgewandelt. Der dadurch mit Betriebsenergie versorgte Schaltkreischip 2 ist sodann bereit, das elektrische Ausgangssignal der daran angeschlossenen Photodiode 3 zu verarbeiten. Auf die Photo diode 3 wird von dem nicht dargestellten Verarbeitungsgerät ein entsprechend lokalisierter Lichtstrahl eingestrahlt, der mit Empfangsdaten für den Schaltkreischip 2 moduliert ist.

Ansprechend auf das von dem lichtempfindlichen Element 3 zugeführte, den Empfangsdaten entsprechende elektrische Si gnal stellt der Schaltkreischip 2 Sendedaten zur Verfügung und strahlt diese Sendedaten mittels eines in dem Schalt kreischip 2 ausgebildeten Senders über das Antennenmuster 4, 5 auf einer mit den Sendedaten modulierten trägerfrequenten elektromagnetischen Welle aus. Die mit den Sendedaten modu lierte Trägerwelle wird in dem nicht dargestellten Verarbeitungsgerät empfangen und demoduliert, wodurch die Sendedaten in dem Verarbeitungsgerät erfaßt werden.

Eine nicht dargestellte Alternative zur Übertragung der Sendedaten vom Schaltkreischip 2 zum Verarbeitungsgerät be steht darin, daß an dem Geldschein 1 ein von dem Schalt kreischip mit den Sendedaten angesteuerter Flüssigkristallab schnitt ausgebildet ist. Die durch die Sendedaten modulierten optischen Eigenschaften dieses Flüssigkristallabschnitts wer den durch einen von dem nicht dargestellten Verarbeitungsge rät ausgesendeten Leselichtstrahl erfaßt, wodurch die Sende daten des Schaltkreischips 2 in dem Verarbeitungsgerät ver fügbar gemacht werden.

Bei den von dem Verarbeitungsgerät optisch eingestrahl ten Empfangsdaten kann es sich beispielsweise um Befehlsdaten handeln, die den Schaltkreischip 2 dazu veranlassen, einen darin abgespeicherten Identifikationskode als Sendedaten an die Verarbeitungseinrichtung zu übertragen. Auf diese Weise kann die Echtheit des Geldscheins 1 geprüft werden. Zusätz lich oder alternativ können die von der Verarbeitungseinrich tung an den Schaltkreischip 2 übertragenen Empfangsdaten eine in den Schaltkreischip 2 einzuspeichernde Information kodie ren, die ansprechend auf die optische Einstrahlung entspre chender Sendebefehlsdaten den Schaltkreischip 2 zur Aussen dung dieser zusätzlichen eingespeicherten Information veran lassen. Auf diese Weise kann der Geldschein 1 beispielsweise an jeder Zählstelle mit derartiger zusätzlicher Information markiert und daher sein Laufweg von Zählstelle zu Zählstelle verfolgt werden. Hierdurch werden die Möglichkeiten einer Si cherheitsüberprüfung weiter erhöht.

Verzeichnis der Bezugszeichen

1

Geldschein

2

Schaltkreischip

3

lichtempfindliches Element, Photodiode

4

,

5

Dipolzweige

Claims

1. Verfahren zum Datenaustausch mit einem eine elektro nische Schaltungseinrichtung und ein damit verbundenes licht empfindliches Element aufweisenden flachen Datenaufzeich nungsträger, bei dem die Daten und die Betriebsenergie für die Schaltungseinrichtung kontaktlos übertragen werden, da durch gekennzeichnet, daß die Betriebsenergie für die Schal tungseinrichtung aus einer eingestrahlten trägerfrequenten elektromagnetischen Welle gewonnen und die Empfangsdaten für die Schaltungseinrichtung durch einen mit den Empfangsdaten modulierten Lichtstrahl auf das lichtempfindliche Element eingestrahlt werden, das daraus ein den Empfangsdaten ent sprechendes elektrisches Signal bildet und an die Schaltungs einrichtung weiterleitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Schaltungseinrichtung ausgegebene Sendedaten auf einer mit den Sendedaten modulierten trägerfrequenten elek tromagnetischen Welle ausgesendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem Datenaufzeichnungsträger vorgesehener Flüssig kristallanzeigeabschnitt mit von der Schaltungseinrichtung ausgegebenen Sendedaten angesteuert und die dadurch bedingte Modulation der optischen Eigenschaften des Flüssigkristallan zeigebereichs mit einem darauf eingestrahlten Leselichtstrahl erfaßt wird.

4. Flacher Datenaufzeichnungsträger zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer elek tronischen Schaltungseinrichtung (2), einem damit verbundenen lichtempfindlichen Element (3) und einer Einrichtung (2, 4, 5) zur kontaktlosen Übertragung der Betriebsenergie für die Schaltungseinrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur kontaktlosen Energieübertragung (2, 4, 5) als Empfänger für eine eingestrahlte trägerfrequente elektromagnetische Welle und deren Umwandlung in die elektrische Be triebsenergie ausgebildet und das lichtempfindliche Element (3) als Empfänger für einen mit Empfangsdaten modulierten Lichtstrahl und die Erzeugung eines den Empfangsdaten ent sprechenden elektrischen Signals geschaltet ist.

5. Flacher Datenaufzeichnungsträger nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung (2) einen Sender zur Ausstrahlung einer mit von der Schaltungseinrich tung ausgegebenen Sendedaten modulierten trägerfrequenten elektromagnetischen Welle aufweist.

6. Flacher Datenaufzeichnungsträger nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß der Datenaufzeichnungsträger einen mit von der Schaltungseinrichtung ausgegebenen Sendedaten an gesteuerten Flüssigkristallanzeigeabschnitt aufweist.

7. Flacher Datenaufzeichnungsträger nach Anspruch 6, da durch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristallanzeigeabschnitt einen Klartextanzeigebereich aufweist.

8. Flacher Datenaufzeichnungsträger nach einem der An sprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungs einrichtung (2) mit einem an dem Datenaufzeichnungsträger ausgebildeten Antennenmuster (4, 5) für die trägerfrequenten elektromagnetischen Wellen verbunden ist.

9. Flacher Datenaufzeichnungsträger nach einem der An sprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungs einrichtung (2) und das lichtempfindliche Element (3) auf einem in ein Trägermaterial eingebetteten, gemeinsamen Halb leitersubstrat ausgebildet sind.

10. Flacher Datenaufzeichnungsträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial flächiger Kunststoff ist.

11. Flacher Datenaufzeichnungsträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial Papier ist.