验证带有形式为荧光印刷元件的安全特征的安全文件的方法和装置以及这种装置的应用

摘要

本发明涉及一种用于验证带有形式为至少一个荧光的转换发光材料的安全特征的安全文件的方法和装置，该转换发光材料能在第一波长范围的电磁辐射中激发，以便发射第二波长范围中的电磁辐射，其中，第一和第二波长范围处于可见的频谱范围内。该装置包括可自由编程的移动电话，该移动电话带有用于以第一波长范围内的可见光照射安全文件的检查区域的光源以及带有用于拍摄可见光的照片传感器。该移动电话配置为，用于将通过照片传感器拍摄的、由转换发光材料在第二波长范围内发射的辐射与预先给定的数据进行比较并且信号表示一致性。

说明书

本发明涉及一种用于验证带有形式为至少一个荧光的印刷元件的安全 特征的安全文件的方法和装置以及相应装置的应用。这种方法尤其可以通过 智能手机执行或者这种装置可以是智能手机的集成部件。

很早就由现有技术已知带有形式为发光物质的安全特征的安全文件，由 此使得该安全文件能防伪或可验证。安全文件根据本发明尤其是其中存在防 伪的需求的钞票、旅行护照、身份证、驾照、票或类似的文件或物体。

EP1673231B1描述了一种有价文件，带有具有用于检查有价文件的至 少两种不同的特征材料的有价文件基体。至少一种特征材料通过一种发光材 料或发光材料的混合物形成。特征材料能够用可见的或红外的辐射照射，其 中在红外的频谱范围内出现发射。基于检测到的发射进行真实性的检查。

EP0977670B1揭示了一种印刷的有价文件，带有形式为基于掺杂稀土 金属的基质晶格的发光物质的真实性特征。基质晶格几乎在整个可见的频谱 范围内吸收，使得所有的线在发光物质的可见的频谱范围内被压制。发光物 质的激发区域与强光源，如卤素灯、闪光灯等的照射区域重合。然而也可以 通过来自可见范围的光激发。

EP0991522B1包括一种带有发光物质的有价文件，其具有大体上位于 红外-频谱范围内的发射频谱，当所述发光物质以不改变所述文件的最大的 量混入到所述有价文件中时，所述发光物质只有在高的测量技术方面的开销 的情况下才能通过常用的检测器查证。提供基于掺杂钬的基质晶格的材料作 为恰当的物质。

EP0053183B1揭示了一种有价证券，具有形式为发光和吸收的物质的 真实性特征，所述物质可通过不可见的和/或可见的光激发并且仅在不可见的 光学频谱范围内发光。

此外还应参考EP0052624B1、EP0053124B1、EP0053148B1、EP0 975468B1和EP0975469B1，其中同样描述了带有发光的真实性特征的有 价文件。发光材料的激发既可以在可见的频谱范围也可以在不可见的频谱范 围中进行。作为附加的安全因素要指出的是，在可见的范围内应当尽可能不 出现发射。

为了验证安全文件通常需要专门的检测装置，这些检测装置大多数静止 地运行并且仅提供给有限的用户群。此外，在一段时间以来一直追求为移动 应用提供检测器。

WO2006/056268A1和DE102004056007A1包含了一种移动的验证装 置，用于检查旅行证件的真实性。验证装置包括用于识别合法用户的识别装 置、用于基于识别装置的信号开启验证装置的开启装置、用于读取包含在旅 行证件的页面上的图像或字母数字的信息的光学读取单元、用于根据预给定 的算法处理由光学的读取单元提供的信号的数据处理装置、用于显示读取的 数据以及验证结果的显示单元以及用于将读取的数据或验证结果加密传输 到中央站的通信单元。按照一种优选的实施形式，移动电话可以用作图形显 示单元、数据处理单元和通信单元。例如采用摄像头作为光学的读取单元， 其优选具有包括可调制的、尤其是可脉冲的光源，如LED或激光二极管的 照明装置。通过使用这种照明系统可以激发包含在印刷油墨的颜料中的安全 元件，并且在此获得的信号同样被用于检查真实性。

在CN1462010A中记载了一种借助于移动电话识别伪造的钞票的系统。 钞票借助于红外条形码加密。条形码被记录在中央计算机-数据库中。在钞 票进入流通之后，可以借助于通过恰当的软件实现的、移动电话的钞票识别 功能检查钞票的真实性。为此通过移动无线连接访问中央数据库。

CN101252612A揭示了一种移动电话，带有用于检查钞票真实性的系 统。该系统包括设置在移动电话上的CCD-摄像机以及光源，所述光源设置 在与CCD-摄像机相同的侧面上。光源优选包括红外线光源以及紫外线光源。 系统还可以具有红外线滤波器和紫外线滤波器，所述红外线滤波器和紫外线 滤波器可以借助于转送机构移动到所述红外线光源或紫外线光源。通过所述 的系统，在移动电话中通常使用的CCD-摄像头可以检测钞票的安全特征。 所述方案的缺点在于，需要在移动电话上进行额外的修改，如设置光源。

由US2006/0279732A1公开了带有集成式光谱学的传感器的移动电话。 光谱学的传感器包括光源和照片传感器其中，移动电话已经存在的闪光灯和 CMOS/CCD-图像-传感器被用作光源和照片传感器。借助于移动电话应当进 行物体，如钞票、珠宝等的真实性检查。然而没有详细描述所使用的辐射的 波长范围。

US2005/0100204A1揭示了用于检测荧光的颗粒以检查文件的真实性的 方法和装置。该装置包括带有集成式的光源和照片传感器的移动电话。

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于验证安全文件的装置、该 装置的应用和方法。按本发明的装置的特点应当尤其是，该装置由简单的、 可普遍获取的部件构成并且相比传统使用的验证装置廉价地实现。尤其追求 这样地构造用于验证这种安全文件的装置和方法，使得所述装置和方法可以 轻易地集成到移动电话、智能电话和类似的装置中。

按权利要求1所述的、用于验证安全文件的方法用于解决按本发明的技 术问题。按权利要求5所述的、用于验证安全文件的装置也用于解决按本发 明的技术问题。最后，本发明给出了一种按权利要求8所述的、这种用于验 证安全文件的装置的应用。

按本发明的、用于验证安全文件的方法包括下述步骤：首先借助于在可 见的频谱范围内发光的光源激发设置在安全文件的检查区域中的颜料状的 荧光印刷元件。如尤其是在现代移动电话中应用的那样，优选使用用作闪光 灯或拍照灯的LED-灯作为光源。然而，激发也可以通过连续的光源，如通 过氖管、卤素辐射器或LED-照明装置实现。激发同样也可以通过自然的太 阳光实现。为了激发优选使用的荧光印刷元件，通常蓝色的光就足够。由于 激发从荧光的印刷元件发射光线。通过照片传感器检测颜料状的荧光印刷元 件的发射并且接着评估。通过专门的应用程序进行评估，该应用程序也考虑 不同的光源。照片传感器优选是移动电话的图像传感器，而应用程序可以作 为所谓的APP安装在智能手机上。

在该评估中可以与安全文件的、没有设置荧光的印刷元件的其余表面 (比较区域)进行比较或者与未激发的荧光印刷元件的图像拍摄进行比较。比 较数据通常存储在数据库中，该数据库例如存放在移动电话中或者可在线获 取。然而也可以在方法过程中产生比较所需的数据，方式是借助于激发的光 源照亮安全文件的比较区域并且检测比较区域的发射。备选地，也可以在未 激发的状态检测荧光的印刷元件并且用于比较。

在最后的方法步骤中进行验证结果的输出，优选输出到移动电话的显示 屏上。在需要时，该验证结果可以由移动电话传输到远方的接收者。

借助于按本发明的方法验证的安全文件具有形式为至少一个颜料状的 荧光印刷元件的安全特征，其在电磁辐射的第一波长范围内可激发，以便发 射第二波长范围中的电磁辐射，其中，第一和第二波长范围处于可见的频谱 范围内。

特别优选的是，使用变化形式的细颗粒的、无机LED-转换发光材料作 为荧光的印刷元件，其加入到印刷颜料、印刷油墨或印泥中。在制造LED 时使用的转换发光材料属于这一组，以便为了产生白光将半导体在蓝色区域 中的发射的至少一部分转换到另一颜色区域中。

按本发明的装置包括可自由编程的移动电话，带有用于发射可见频谱范 围内的光线的光源和用于拍摄或测量可见频谱范围内的光线的照片传感器。 这样配置可自由编程的移动电话，使得该移动电话能够将通过照片传感器拍 摄或测量的由颜料状的荧光印刷元件发射的辐射与预定的数据进行比较并 且可以信号化表示一致或偏差，以验证检查的安全文件的安全特征。

按本发明的验证装置的一个重要优点在于，仅需要一个相应配置的移动 电话。因此为安全文件的真实性检验提供了一种简单并且廉价的方案。验证 装置可以提供给较广泛的用户群，其能够与地点无关地进行安全文件的检 查。

智能手机属于可自由编程的移动电话，其可以通过附加的程序(所谓的 App)由用户单独加装新的功能。验证所需的光源以及照片传感器是按标准存 在于智能手机中，因此不必改变现有的硬件。智能手机通常具有LED-光源， 用于实现闪光或照明功能。借助于这种所谓的LED-闪光可以对用作安全特 征的荧光印刷元件进行激发。智能手机-照片传感器，例如CCD-传感器、 CMOS-传感器或者Foveon-传感器配备有10ms至50ms范围内的快门系统， 尤其是33ms范围内的、波长范围在约360nm至1100nm的快门系统。这种 照片传感器通常构造有RGB-虑色器和IR-阻隔滤波器，因为该照片传感器直 至约1100nm都是敏感的并且尤其在780nm至1100nm的不可见的范围内具 有高度的敏感性。

本发明的一个重要的优点在于，通过用作安全特征的荧光印刷元件实现 在可见的频谱范围内的发射。因为这种发射处于可见的频谱范围内，所以这 种发射能够在低耗费并且没有专门的检测器的情况下被检测，例如通过智能 手机的彩色图像传感器检测。在由现有技术已知的方案中，替代前述方案通 常通过使用的发光材料导致不可见的范围中的发射，该发射的检测明显更耗 费。

按照一种有利的实施形式，用于激发荧光的印刷元件的第一波长范围在 380nm到500nm之间。第一波长范围的平均波长优选在可见的频谱范围内， 其中，其同样优选在380nm至500nm之间的波长范围内。对于一些实施形 式，在420nm至470nm之间的平均波长或者在450nm至470nm之间的平均 波长被证明是有利的。

荧光的印刷元件在第二波长范围内发光，其波长优选在可见的频谱范围 内。第二波长范围的波长或平均波长优选在490nm到780nm之间或者在 550nm到780nm之间的可见的频谱范围内。

安全特征通常通过印刷技术施加到安全文件上或者集成在安全文件中。 所使用的印刷颜料、印刷油墨或印泥优选具有聚合的粘结剂基质，在该粘结 剂基质中均匀地分散有荧光的印刷元件。印刷颜料、印刷油墨或印泥借助于 恰当的涂覆方法，如凹雕印刷、凹版印刷、胶印印刷、苯胺印刷、丝网印刷、 喷墨印刷、转印印刷、再转印印刷、激光-转印-印刷、柔性印刷或者编号装 置施加在安全文件上或者通过印刷内层和接下来的层压集成在安全文件中。

按照一种有利的实施形式，颜料状的荧光印刷元件具有在1μm至20μm 的d50颜料分布。d50-值是平均颜料大小的尺寸。d50表示50%的颜料小于 给定的值。在另一种实施形式中，d50颜料分布在μm以下的范围中，尤其 是在纳米级的范围内被证明是有利的。在此，d50颜料分布有利地在3nm至 30nm的范围内或者在100nm至500nm的范围内。

按照一种优选的实施形式，荧光的印刷元件通过发光材料形成，该发光 材料从下面的组中选出：

-掺杂铕的碱土金属正硅酸盐发光材料和掺杂铕的碱土金属硅酸盐发 光材料；

-氮化物的发光材料；

-掺杂铈的稀土金属-铝-镓-石榴石-发光材料；

-发红光的（Ca,Sr）S:Eu²⁺，和

-发绿光的SrGa₂S₄：Eu²⁺。

掺杂铕的碱土金属正硅酸盐发光材料或掺杂铕的碱土金属硅酸盐发光 材料优选按照一般化学式构造：

M^II₂SiO₄:Eu²⁺其中，M^II=Ca，Sr，Ba和/或

M^II₃SiO₅:Eu²⁺其中，M^II=Sr，Ba。在Eu²⁺-激活的正硅酸盐在激发时根 据具体的发光材料成分在蓝色频谱范围内宽频地以在500nm至620nm之间 的发射波长最大值发光时，在黄色或桔黄色的频谱范围内在550nm至610nm 之间发光的硅酸盐具有明显更小的半值宽度的发射频谱。

掺杂铈的稀土金属-铝/镓-石榴石-发光材料优选按照一般化学式构造： M^III₃(Al_1-xGa_x)₅O₁₂:Ce³⁺其中，MIII=Y，Gd,Tb,Lu并且0≤x≤1。这种发光 材料类的特征在于，通过改变稀土元素阳离子和Ce3+-含量以及通过在阴离 子部分晶格中的置换，也就是通过镓-铝置换，发射波长能够在可见频谱的 宽范围内也就是从500nm至600nm的范围内移动。

发红光的（Ca,Sr）S:Eu²⁺和发绿光的硫代镓酸锶SrGa₂S₄：Eu²⁺具有在约 650nm至约525nm范围内的λmax值。

尤其优选的是通过氮化物的发光材料形成荧光的印刷元件。该发光材料 优选掺杂Eu²⁺或Ce³⁺作为激活剂。该发光材料的基质晶格优选通过M-Si-N 结构的氮化硅酸盐、通过M-Si-O-N结构的硅基氧氮化物、通过M-Al-N结 构的铝氮化物、通过M-Si-Al-N结构的硅铝氮化物或者通过M-Si-Al-O-N结 构的硅铝氧氮化物构成。

特别优选的是，荧光的印刷元件由氮化物的发光材料构成，该发光材料 具有M-Si-N、M-Si-O-N、M-Al-N、M-Si-Al-N或M-Si-Al-O-N结构的基质 晶格并且掺杂Eu²⁺作为激活剂，或者具有M-Si-N、La-Si-N、M-Si-Al-N或 M-Si-Al-O-N结构的基质晶格并且掺杂Ce3⁺作为激活剂。在此，M表示金属， 该金属优选通过Ca，Sr和/或Ba构成。

在以下的表格1和2中归纳了掺杂Eu²⁺或Ce³⁺的氮化物发光材料的重要 代表，并且说明了其表明特征的发射波长。

表1

表格2

在此示例性地列举的各种发光材料应当不表示限制。也可以采用其它恰 当的发光材料，这些发光材料在激发之后在蓝色或可见的频谱范围内发射可 见光，以及采用不同发光材料的混合物。此外，一种优选的实施形式在于， 尤其是那些也被用于制造发白光的LED的转换发光材料以恰当的方式通过 改变晶格成分、激活剂浓度和/或通过共掺杂其它不同特性的稀土金属离子改 性并且以这种形式作为按本发明的荧光印刷元件使用。