WO2015193013A1 - Method and device for personalizing a document blank by means of a graphic - Google Patents

Method and device for personalizing a document blank by means of a graphic Download PDF

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WO2015193013A1
WO2015193013A1 PCT/EP2015/059194 EP2015059194W WO2015193013A1 WO 2015193013 A1 WO2015193013 A1 WO 2015193013A1 EP 2015059194 W EP2015059194 W EP 2015059194W WO 2015193013 A1 WO2015193013 A1 WO 2015193013A1
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graphic
brightness
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photosensitive layer
graphics
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PCT/EP2015/059194
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German (de)
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Thomas Kramer
Werner Richter
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Bundesdruckerei Gmbh
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    • B41M5/267—Marking of plastic artifacts, e.g. with laser

Definitions

  • the invention relates to a method for personalizing a document blank with a graphic for producing a document by means of an irradiation device and a device for personalizing a document blank.
  • a graphic such as a portrait of the document holder can be applied to the document for this purpose.
  • a graph The technique of laser engraving has proved its worth on a document.
  • color pigments are produced by bombarding a photosensitive material with laser light in the document blank.
  • a material conversion takes place in the photosensitive material, whereby individual pixels can be generated at the point of impact of the laser.
  • a graphic can first be rasterized, with the individual pixels of the graphic subsequently being transmitted to the document by individual laser pulses.
  • a polycarbonate layer or a polyvinyl chloride may be applied to the documents, to which an additive, which consists essentially of carbon chains, is added. If this layer is now bombarded with a laser pulse, individual molecular chains can break up and carbon can be released. This manifests itself in a blackening of the layer in the region of the region hit by the laser pulse. In general, the generated gray level depends on the pulse energy.
  • graphics are applied to a document line by line or column by column by laser engraving. It can come within a row or column to strong fluctuations in brightness between adjacent pixels. For a laser generating the pixels, this means that the emitted pulse energy has to be varied greatly from pixel to pixel. For example, this can lead to blurring of the contours of the graphics produced in low-cost fiber lasers, since the laser system can not follow the rapid jumps in the required pulse energy during the engraving of a line.
  • Known solutions to this problem include, for example, either the use of expensive solid-state laser systems or highly lossy fiber laser systems with downstream Q-switches, which can provide fast-variable pulse energy, or slowing down the imaging process so that there is sufficient time to properly tune the laser system to the required pulse energy is. While the former solution represents a significant increase in the cost of a laser engraving device, it the second solution is a considerable extension of the imaging time.
  • a document means paper-based and / or plastic-based documents, such as identity documents, in particular passports, identity cards, VISA and driver's licenses, vehicle registration documents, vehicle registration documents, company identity cards, health cards or other ID documents as well as chip cards, means of payment, in particular banknotes,
  • a data memory for storing at least one attribute can be integrated in it.
  • a "document” is understood to mean, in particular, a portable electronic device which has at least one data memory for storing an attribute and a communication interface for reading out the attribute.
  • the document has a secure memory area for storing the at least one attribute in order to prevent that the attribute stored in the memory area is altered in an unauthorized manner or read out without the authorization required for this purpose.
  • the invention relates to a method for personalizing a document blank with a graphic for producing a document by means of an irradiation device.
  • the document blank has a photosensitive layer, which is designed such that upon exposure of the photosensitive layer with electromagnetic radiation at least one optically detectable parameter of the photosensitive layer changes.
  • This may be, for example, a blackening or whitening of the photosensitive layer upon exposure to laser light.
  • the change in the parameter that is, for example, the brightening or blackening, scales with the energy introduced into the photosensitive layer by the electromagnetic radiation.
  • the electromagnetic radiation is provided by an irradiation device, wherein the intensity of the radiation provided by the irradiation device is adjustable.
  • the intensity of the irradiation can be adjusted step-by-step or in defined steps.
  • a monochrome output image is provided.
  • the source graphic may be a portrait of the future document owner, or a logo or other identifying feature.
  • the term "monochrome" in this case can mean that the monochrome output graphic has only gray values or different brightness values of a defined color Pixel can be assigned an information content of one byte, which corresponds to 255 different brightness values
  • the brightness values of the monochrome output graphics are now reduced to at least two brightness levels. All brightness values within a defined interval are assigned a uniform brightness value. The result of this method step is a reduced output graphic, which contains only pixels whose brightness value corresponds to one of the uniform brightness values of the brightness levels.
  • This reduced output graphic is subdivided into sub-graphics in a next method step, wherein each of the sub-graphics has only pixels of the same brightness. If, for example, five levels of brightness have been selected in the previous method step, then five subgraphs are also obtained accordingly.
  • each brightness level is assigned an energy to be introduced by the electromagnetic radiation into the photosensitive layer. Since each sub-graphic contains only pixels of the same brightness, that is to say pixels of a single brightness level, when imaging a sub-graphic, the photosensitive layer of the document blank is only exposed to the energy to be applied associated with the brightness level of the sub-graphic.
  • the method described above could have the advantage that during the application of a single partial graphic, the output power of the irradiation device does not have to be changed. This eliminates the usually necessary waiting times, which result from the conversion of the energy of the electromagnetic radiation emitted by the irradiation device.
  • irradiation devices can be used to implement the method according to the invention, which react only very slowly to a necessary change in the emitted energy, since such a conversion is only once, namely only necessary before the start of the imaging of a partial graphic. Subsequently, the entire partial graphic can be applied to the document blank with one and the same setting of the irradiation device.
  • a partial graphic does not necessarily have to be all pixels of a brightness level which are present in the entire reduced output graphic.
  • a partial graphic may also consist of all the pixels of a brightness level in a row of the reduced original graphic.
  • the irradiation device passes through an image line a plurality of times in succession, with only pixels of a partial graphic image, that is, a brightness level, being applied during a passage through the image line.
  • the radiation device can be a laser source.
  • the laser source is preferably configured so that it can deliver defined energy to laser pulses.
  • a laser pulse may be a light pulse of pulse energy between 0.01 mJ and 1 mJ and a pulse width of about 3ns to 250ns. In this case, such a pulse peak power of about 10kW to 50kW.
  • the wavelength of the light emitted in this case must be adapted to the requirements of the photosensitive layer.
  • wavelengths in the near infrared are common, for example at 1064 nm.
  • each pixel of an applied graphic can then be generated by applying a defined pulse to the photosensitive layer with a laser pulse.
  • a pulsed laser source When using a pulsed laser source, each pixel of an applied graphic can then be generated by applying a defined pulse to the photosensitive layer with a laser pulse.
  • the product must be adapted from the number of pulses and the energy of a single pulse of the energy to be introduced into the photosensitive material for the generation of the desired brightness level.
  • a single laser pulse would be necessary to generate a pixel of the first brightness level, while three pixels would be necessary to obtain a pixel of the desired brightness level for a pixel of the third brightness level.
  • the output power of the laser can remain constant for each pulse, regardless of the brightness level to be generated. It would be necessary to deliver different numbers of laser pulses to one pixel only at different brightness levels.
  • the blackening of photosensitive material is not additive in some cases, ie does not increase uniformly for each laser pulse absorbed, this is not possible with all photosensitive materials.
  • the laser source may be a fiber laser which consists, for example, of a pulse source and a downstream fiber amplifier.
  • a fiber laser which consists, for example, of a pulse source and a downstream fiber amplifier.
  • MOPA Master Oscillator Power Ampi ifier
  • the pump power at which the fiber amplifier is pumped can be kept constant.
  • the pulse source In order to generate a pixel of defined brightness at a certain point within a graphic, it is then only necessary to cause the pulse source to emit a single laser pulse. This is then amplified to the power level defined by the pumping power held constant and generates a pixel of defined brightness when hitting the photosensitive layer.
  • the use of such a fiber laser could have the advantage that the control of a device for carrying out the method according to the invention can be made very simple, since during the imaging of a partial graphic of the fiber amplifier used remains untouched and only the pulse source and the alignment of the laser radiation must be controlled on the document blank.
  • the at least two brightness levels of the reduced output graphics are defined individually for each graph to be applied or are selected the same for each graph.
  • the decision whether to adjust the brightness levels to the graphics to be applied, or to keep constant over a large number of graphics depends on the graphics to be applied. If, for example, a graphic is used in which the different brightness values of the individual pixels are distributed uniformly over the entire spectrum of possible brightness values, the brightness levels can be selected such that the number of pixels of the applied graphics is distributed uniformly over the brightness level. If, for example, the graphics are 1000 pixels and four levels of brightness have been selected, then in this embodiment the limits of the brightness levels should be selected such that 250 pixels fall in each brightness level.
  • the brightness levels may also be selected such that each brightness level includes the same number of brightness values. For example, as previously stated, a pixel may assume 255 different brightness values (1 byte). If one were to define four brightness levels for this embodiment, they would have to be selected such that 64 brightness values are contained within each brightness level, or 63 brightness values.
  • the two abovementioned possibilities of defining the brightness levels would be particularly suitable if a number of brightness levels is to be maintained for a plurality of graphics. As a result, the process time for generating a graphic could be reduced, since it is not necessary to determine the brightness levels individually for each graphic.
  • the brightness values of the pixels of a graphic do not distribute evenly over all available brightness values, but that, for example, accumulations of specific brightness values of the individual pixels occur.
  • the brightness levels used later can be adapted to brightness values at precisely these ascertained accumulations, for example by centering the interval of the brightness values associated with a brightness level with an accumulation and the brightness value associated with the brightness level corresponding to the maximum of the brightness level Accumulation is chosen.
  • the choice of the limits of a brightness level as well as the choice of the brightness value associated with the brightness level can also be adapted otherwise to the form of the clustering of the pixels. This could be necessary, for example, if accumulations do not follow a symmetrical distribution (Gaussian distribution) but are strongly asymmetrical.
  • the reduced output graphic may be rendered prior to subdividing into sub-graphics by dithering and / or posterization.
  • edges of the graphic that have occurred between the sub-images of the brightness levels that have occurred due to the previously performed reduction to the at least two brightness levels can be smoothed so that an improvement in the image quality is achieved compared to the original underlying the graphic.
  • the applied graphic is the negative of the underlying output graphic.
  • a photosensitive layer which does not become darker but lighter upon irradiation with electromagnetic radiation. This could have the advantage that after generation of the graphic no further changes to the graphics due to blackening of individual pixels can be made more.
  • a darker pixel can always be added to a graphic in the case of a positive, but it is not possible to blacken an already faded pixel in the case of a negative.
  • the counterfeiting security of the document produced could be improved by applying a negative.
  • electromagnetic radiation is applied to those areas of the photosensitive layer which lie outside the edges of the applied graphic, so that they fade. In this way it can be prevented that subsequently changes can be made in these marginal areas.
  • a positive of the graphic in addition to the negative of the graphic, can also be applied to the document blank. This could further increase the forgery security of the document, as it can be checked at any time whether the negative matches the positive shown or whether discrepancies between the two graphics can be established.
  • the document blank has a multilayer document body, wherein the layers may be plastic and / or paper and / or metal and / or polymer layers.
  • the document blank in one of the layers has a chip with a memory area and an interface, the interface allowing access to the memory area of the chip.
  • the output graphics applied to the document can be stored as part of the method, wherein, for example, when the document is inspected, the stored output graphics can be read out via the interface. In this way, the forgery-proofing of the document can be further increased since, in checking the authenticity of the document, the negative, the positive and the original of the graphic can be compared with one another.
  • the invention relates to a device for personalizing a document blank with a graphic for producing a document with an irradiation device for providing electromagnetic radiation.
  • the irradiation device is associated with a control device, by wel- the intensity of the radiation provided by the irradiation device can be adjusted.
  • the irradiation device is in turn designed to act on a document blank with a photosensitive layer with electromagnetic radiation.
  • the device comprises a data processing device with processor means, memory means and an interface, wherein the interface is adapted to read in a monochrome output image.
  • the processor means of the device are adapted to reduce the brightness values of the monochrome output graphics to at least two brightness levels to obtain a reduced output graphics subdivide the reduced output graphics into sub-graphics, each of the sub-graphics only pixels of the same brightness - the control means of the irradiation device so to control in that the individual partial graphics are each completely imaged on the document blank by exposing the photosensitive layer to electromagnetic radiation by the irradiation device.
  • the storage means in this case include an assignment of the brightness levels to an energy to be introduced into the photosensitive layer.
  • the processor means Before imaging a sub-graphic, the processor means access the memory means to determine the energy to be injected associated with the brightness level of a sub-graphic and subsequently control the control means of the irradiation device to apply the energy to be applied to the photosensitive layer.
  • the apparatus further includes a feeder and a stacker, wherein the feeder includes a plurality of document blanks and is adapted to feed the document blanks to the irradiation means for exposure to electromagnetic radiation and wherein the stacker is adapted to receive personalized document blanks.
  • the stacking device is further adapted to receive faulty documents separately from the personalized document blanks.
  • FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for personalizing a document blank with a graphic
  • Fig. 4 is a block diagram of a document according to the invention.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device 100 for personalizing a document blank 102 with a graphic.
  • the device 100 essentially consists of an irradiation device 104 and a conveyor 106.
  • the irradiation device 104 includes a laser source 108, wherein the laser source 108 is operatively connected to a laser control 1 10.
  • the irradiation device 104 includes processor means 1 12 as well as storage means 1 14 and an interface 16.
  • the laser control system 1 10 further includes a program module 1 18 containing machine-readable code, by the execution of which the laser control system 1 10 drives the laser source 108.
  • the laser source 108 is connected to a processing head 122 via coupling means, such as a fiber coupling 120.
  • the processing head 122 is designed to decouple the laser radiation generated by the laser source 108 and via the fiber coupling 120 to the processing head 122, so that a targeted beam 124 can be delivered to the card blank 102.
  • the orientation of the beam 124 can be effected, for example, by an arrangement of deflection mirrors whose alignment is controlled by piezoelectric or electro-actuated elements.
  • the light deflection system used in the processing head 122 may be a galvanometer scanner.
  • the document blank 102 can also be displaced relative to the machining head 122.
  • the processor means 1 12, the storage means 1 14 and the interface 1 16 need not necessarily be part of the irradiation device 104. It is also possible to disassemble these elements as long as they are operatively connected to the irradiation device 104.
  • the processor means 1 12, the memory means 1 14 and the interface 1 16 part of a separate computer system, which is wired or wirelessly connected to the irradiation device.
  • the output 16 is first of all connected via the interface 16.
  • the output graphics can be both a monochrome output graphic and an initially polychrome output graphic, which in the following is monochromatized.
  • Such an output graphic 202 is shown by way of example in FIG. 2a.
  • the output graphic 202 input via the interface 1 16 is first stored in the storage means 14.
  • the output image 202 is rendered by execution of a corresponding program by the processor means 212 so that it can be applied to the card blank 102.
  • at least two brightness levels of the monochrome output graphics 202 are first defined.
  • FIG. 2 b shows a gray-scale-reduced graphic 204.
  • the graphic 204 was further subjected to image enhancement after performing gray scale reduction by dithering.
  • each of the sub-graphics 206, 208, 210, and 212 each contains only Pixels of the same brightness level.
  • sub-graph 206 contains only pixels with a very light gray tone
  • sub-graph 208 only pixels with a medium gray tone
  • sub-graph 210 only pixels with a dark gray tone
  • sub-graph 212 contains only pixels that are black. Not shown here is the partial graphic which contains only white pixels.
  • the partial graphics 206, 208, 210 and 212 thus generated are subsequently stored in the memory 14.
  • the partial graphs 206, 208, 210 and 212 are sequentially transferred to the card blank 102 by the laser controller 1 10 correspondingly driving the laser source 108.
  • the beam 124 is successively aligned with the positions of the pixels to be formed on the card blank 102 by the processing head 122, and a laser pulse is delivered to the targeted pixel on the card blank 102 by driving the laser source 108 via the fiber coupling 120 and the processing head 122.
  • a pixel of the desired gray level is generated at the point of impact of the laser pulse on the photosensitive layer. This is done in succession for all pixels of the partial graphic to be imaged. Only when the partial graphic is completely displayed on the card blank 102, the next partial graphic is loaded and imaged analogously on the card blank. Since the next partial graphic is a graphic of different gray levels, the laser source is first adjusted in terms of its output power to the gray level of the pixels to be generated.
  • the output power of the laser must be correspondingly increased become.
  • the generated document can be removed from the processing area by the conveyor 106. Subsequently, a new document blank 102 can be positioned below the processing head 122 of the irradiation device 100 by the conveyor 106 so that the personalization process can be run through again.
  • the conveying device 106 can supply the already processed documents to a stacking device (not shown).
  • the conveyor 106 can be designed so that it supplies the processed document blank 102 to a different tray in the event of an erroneous mapping of the output graphic, as those document blanks 102, on which the image of the output graphics has been correctly vonstatten gone.
  • FIGS. 3a and 3b two possible brightness spectra of a graphic to be imaged are shown by way of example.
  • FIG. 3 a shows a brightness spectrum 302 of a graph in which the number of pixels which have a specific brightness value is uniformly distributed over all brightness values.
  • the brightness values of the individual pixels are shown in the brightness spectrum 302 on the x-axis, while the number of pixels per brightness value is plotted on the y-axis. Since this is an exemplary representation, another axis labeling has been dispensed with.
  • brightness levels must first be defined.
  • FIG. 3 a four exemplary intervals are shown, each of which corresponds to one brightness level.
  • Each pixel whose brightness value falls within one of the intervals is, according to the invention, assigned to the brightness assigned to the corresponding interval. assigned value.
  • the brightness value H1 is assigned to all pixels whose brightness width is in interval A, while all pixels whose brightness values lie in interval C, the brightness value H3 is obtained.
  • the selection of the brightness values H1, H2, H3 and H4 can be adjusted such that there is an optimized contrast of the generated image. If, as shown in FIG.
  • the number of pixels is distributed uniformly over the brightness values, for example, the brightness value H 1 of the interval A can be selected centered within the interval A. In some cases, however, the number of pixels is highly inhomogeneously distributed over the different brightness values. This is illustrated by way of example in FIG. 3b.
  • the brightness spectrum 304 in FIG. 3b may be the spectrum of a tricolor flag. In this case, it may be useful not to choose the brightness levels or the intervals for the brightness values equidistantly, but to adapt them to accumulations in the brightness spectra. Using the example of FIG.
  • each of the intervals includes one of the accumulation areas, which are represented by the sharp increase in the number of pixels per brightness value.
  • this brightness value corresponds to that by which the clustering of the pixels is to be observed. This is exemplified by the brightness values H5, H6 and H7.
  • the individual intervals differ greatly in their width and also the brightness value assigned to an interval is not centered within the interval.
  • the choice of the intervals underlying the brightness levels can always be adapted to the underlying output graphics such that the contrast and the image quality of the graphics generated on the document blank are optimized.
  • the document 400 includes a negative 402 and a Positive 404 an output graphic to be applied to the document.
  • the graphic may be the portrait of the document owner.
  • the document 400 contains a chip 406 with a memory area 408 and an interface 410. Via the interface 410, for example, the image underlying the positive 402 and the negative 404 can be stored in or read from the memory area 408 of the chip 406.
  • the negative 402 can be compared with the positive 404 and the original of the graphic stored in the memory area 408.

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Abstract

The invention relates to a method for personalizing a document blank (102) by means of a graphic in order to produce a document using an irradiation device (104), wherein the document blank has a photosensitive layer, wherein at least one optically detectable parameter of the photosensitive layer changes when electromagnetic radiation is applied, wherein the change in the parameter is proportionate to the amount of energy input into the photosensitive layer, wherein the irradiation device provides electromagnetic radiation, wherein the amount of energy in the radiation provided by the irradiation device can be adjusted, comprising the following steps: providing a monochrome starting graphic (202); reducing the brightness values of the monochrome starting graphic to at least two brightness levels in order to obtained a reduced starting graphic; dividing the reduced starting graphic into partial graphics, such that each of the partial graphics has only pixels of the same brightness; completely reproducing each of the individual partial graphics (206, 208, 210, 212) on the document blank by applying electromagnetic radiation to the photosensitive layer; wherein each brightness level is associated with an amount of input energy for the photosensitive layer, and wherein when the partial graphic is reproduced the amount of input energy associated with the brightness level of the partial graphic is applied.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Personalisierung eines Dokumentenrohlings mit einer Grafik  Method and device for personalizing a document blank with a graphic
B e s c h r e i b u n g Description
Die Erfindung betritt ein Verfahren zur Personalisierung eines Dokumentenrohlings mit einer Grafik zur Herstellung eines Dokuments mittels einer Bestrahlungseinrich- tung sowie einer Vorrichtung zur Personalisierung eines Dokumentenrohlings. The invention relates to a method for personalizing a document blank with a graphic for producing a document by means of an irradiation device and a device for personalizing a document blank.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Personalisierung eines Dokuments bekannt. Beispielsweise kann hierzu eine Grafik wie ein Porträt des Dokumenteninhabers auf das Dokument aufgebracht werden. Zum Aufbringen einer Gra- fik auf ein Dokument hat sich die Technik der Lasergravur bewährt. Dabei werden in dem Dokumentenrohling Farbpigmente durch Beschuss eines fotosensitiven Materials mit Laserlicht erzeugt. Dabei findet in dem fotosensitiven Material eine Materialumwandlung statt, wodurch am Auftreffpunkt des Lasers einzelne Bildpunkte er- zeugt werden können. Dabei kann beispielsweise eine Grafik zunächst gerastert werden, wobei anschließend die einzelnen Pixel der Grafik durch einzelne Laserpulse auf das Dokument übertragen werden. Hierzu kann auf den Dokumenten beispielsweise eine Polycarbonatschicht oder ein Polyvinylchlorid aufgebracht sein, dem ein Additiv, welches im Wesentlichen aus Kohlenstoffketten besteht, beige- mischt ist. Wird diese Schicht nun mit einem Laserpuls beschossen, können einzelne Molekülketten aufbrechen und Kohlenstoff freigesetzt werden. Dies manifestiert sich in einer Schwärzung der Schicht im Bereich der durch den Laserpuls getroffenen Region. Dabei ist im Allgemeinen die erzeugte Graustufe abhängig von der Pulsenergie. Various methods of personalizing a document are known in the art. For example, a graphic such as a portrait of the document holder can be applied to the document for this purpose. To apply a graph The technique of laser engraving has proved its worth on a document. In this case, color pigments are produced by bombarding a photosensitive material with laser light in the document blank. In the process, a material conversion takes place in the photosensitive material, whereby individual pixels can be generated at the point of impact of the laser. In this case, for example, a graphic can first be rasterized, with the individual pixels of the graphic subsequently being transmitted to the document by individual laser pulses. For this purpose, for example, a polycarbonate layer or a polyvinyl chloride may be applied to the documents, to which an additive, which consists essentially of carbon chains, is added. If this layer is now bombarded with a laser pulse, individual molecular chains can break up and carbon can be released. This manifests itself in a blackening of the layer in the region of the region hit by the laser pulse. In general, the generated gray level depends on the pulse energy.
Üblicherweise werden Grafiken Zeile für Zeile oder Spalte für Spalte durch Lasergravur auf ein Dokument aufgebracht. Dabei kann es innerhalb einer Zeile oder Spalte zu starken Helligkeitsschwankungen zwischen benachbarten Pixeln kommen. Für einen die Pixel erzeugenden Laser bedeutet dies, dass von Pixel zu Pixel die abgegebene Pulsenergie stark variiert werden muss. Dies kann beispielsweise bei kostengünstigen Faserlasern zu einem Verschmieren der Konturen der erzeugten Grafik führen, da das Lasersystem den schnellen Sprüngen in der erforderlichen Pulsenergie während des Gravierens einer Zeile nicht folgen kann. Bekannte Lösungen für dieses Problem bestehen beispielsweise entweder in der Verwendung teurer Festkörperlasersysteme oder stark verlustbehafteter Faserlasersysteme mit nachgeschalteten Güteschaltern, welche eine schnell veränderliche Pulsenergie bereitstellen können, oder in einer Verlangsamung des Abbildungsvorgangs, so dass genügend Zeit zur korrekten Einstellung des Lasersystems auf die erforderliche Pulsenergie vorhanden ist. Während die erstgenannte Lösung eine erhebliche Steigerung der Kosten für eine Lasergravurvorrichtung bedeutet, verur- sacht die zweitgenannte Lösung eine erhebliche Verlängerung der Abbildungsdauer. Usually, graphics are applied to a document line by line or column by column by laser engraving. It can come within a row or column to strong fluctuations in brightness between adjacent pixels. For a laser generating the pixels, this means that the emitted pulse energy has to be varied greatly from pixel to pixel. For example, this can lead to blurring of the contours of the graphics produced in low-cost fiber lasers, since the laser system can not follow the rapid jumps in the required pulse energy during the engraving of a line. Known solutions to this problem include, for example, either the use of expensive solid-state laser systems or highly lossy fiber laser systems with downstream Q-switches, which can provide fast-variable pulse energy, or slowing down the imaging process so that there is sufficient time to properly tune the laser system to the required pulse energy is. While the former solution represents a significant increase in the cost of a laser engraving device, it the second solution is a considerable extension of the imaging time.
Daher besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur Personalisierung eines Dokumen- tenrohlings mit einer Grafik, welches sich neben einer geringen Prozessdauer dadurch auszeichnet, dass eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens auch mit kostengünstigen Lasersystemen, welche eine träge Energieumschaltung aufweisen, gebildet werden kann. Diese Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Sofern nicht ausdrücklich Gegenteiliges zum Ausdruck gebracht wird, können Ausführungsformen der Erfindung frei miteinander kombiniert werden. Bei einem„Dokument" kann es sich um ein Wert- oder Sicherheitsdokument handeln. Unter einem Dokument werden erfindungsgemäß papierbasierte und/oder kunststoffbasierte Dokumente verstanden, wie zum Beispiel Ausweisdokumente, insbesondere Reisepässe, Personalausweise, VISA sowie Führerscheine, Fahrzeugscheine, Fahrzeugbriefe, Firmenausweise, Gesundheitskarten oder andere ID- Dokumente sowie auch Chipkarten, Zahlungsmittel, insbesondere Banknoten,There is therefore a need for a method for personalizing a document blank with a graphic which, in addition to a short process duration, is distinguished by the fact that a device for carrying out the method can also be formed using cost-effective laser systems which have a slow energy switchover. This object is achieved in each case with the features of the independent patent claims. Embodiments of the invention are indicated in the dependent claims. Unless expressly stated otherwise, embodiments of the invention may be freely combined with one another. According to the invention, a document means paper-based and / or plastic-based documents, such as identity documents, in particular passports, identity cards, VISA and driver's licenses, vehicle registration documents, vehicle registration documents, company identity cards, health cards or other ID documents as well as chip cards, means of payment, in particular banknotes,
Bankkarten und Kreditkarten, Frachtbriefe oder sonstige Berechtigungsnachweise. In diese kann nach Ausführungsformen ein Datenspeicher zur Speicherung zumindest eines Attributs integriert sein. Unter einem„Dokument" wird hier insbesondere auch ein tragbares elektronisches Gerät verstanden, welches zumindest einen Datenspeicher zur Speicherung eines Attributs und eine Kommunikationsschnittstelle zum Auslesen des Attributs aufweist. Vorzugsweise hat das Dokument einen gesicherten Speicherbereich zur Speicherung des zumindest einen Attributs, um zu verhindern, dass das in dem Speicherbe- reich gespeicherte Attribut in unerlaubter Weise verändert oder ohne die dafür erforderliche Berechtigung ausgelesen wird. In einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Personalisierung eines Dokumentenrohlings mit einer Grafik zur Herstellung eines Dokuments mittels einer Bestrahlungseinrichtung. Dabei weist der Dokumentenrohling eine fotosensitive Schicht auf, welche so ausgebildet ist, dass sich bei Beaufschlagung der fotosensi- tiven Schicht mit elektromagnetischer Strahlung mindestens ein optisch detektierba- rer Parameter der fotosensitiven Schicht verändert. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Schwärzung oder Aufhellung der fotosensitiven Schicht bei Beaufschlagung mit Laserlicht handeln. Die Veränderung des Parameters, also beispielsweise die Aufhellung oder Schwärzung skaliert hierbei mit der in die fotosensitive Schicht durch die elektromagnetische Strahlung eingetragenen Energie. Bank cards and credit cards, bills of lading or other credentials. According to embodiments, a data memory for storing at least one attribute can be integrated in it. In this case, a "document" is understood to mean, in particular, a portable electronic device which has at least one data memory for storing an attribute and a communication interface for reading out the attribute.Preferably, the document has a secure memory area for storing the at least one attribute in order to prevent that the attribute stored in the memory area is altered in an unauthorized manner or read out without the authorization required for this purpose. In one aspect, the invention relates to a method for personalizing a document blank with a graphic for producing a document by means of an irradiation device. In this case, the document blank has a photosensitive layer, which is designed such that upon exposure of the photosensitive layer with electromagnetic radiation at least one optically detectable parameter of the photosensitive layer changes. This may be, for example, a blackening or whitening of the photosensitive layer upon exposure to laser light. The change in the parameter, that is, for example, the brightening or blackening, scales with the energy introduced into the photosensitive layer by the electromagnetic radiation.
Die elektromagnetische Strahlung wird durch eine Bestrahlungseinrichtung bereitgestellt, wobei die Intensität der durch die Bestrahlungseinrichtung bereitgestellten Strahlung einstellbar ist. Dabei kann die Einstellung der BeStrahlungsintensität stu- fenlos oder in fest definierten Schritten erfolgen. The electromagnetic radiation is provided by an irradiation device, wherein the intensity of the radiation provided by the irradiation device is adjustable. The intensity of the irradiation can be adjusted step-by-step or in defined steps.
In einem ersten Schritt des Verfahrens wird eine monochrome Ausgangsgrafik bereitgestellt. Bei der Ausgangsgrafik kann es sich beispielsweise um ein Porträt des späteren Dokumenteninhabers handeln, oder um ein Logo oder ein anderes Identi- fikationsmerkmal. Neben der Bereitstellung einer Ausgangsgrafik die bereits monochrom ist, wäre es erfindungsgemäß auch möglich, eine zunächst polychrome Ausgangsgrafik in einem vorgeschalteten Verfahrensschritt zu monochromatisieren. Dabei ist festzuhalten, dass der Begriff„monochrom" in diesem Fall bedeuten kann, dass die monochrome Ausgangsgrafik nur Grauwerte aufweist oder aber verschie- dene Helligkeitswerte einer definierten Farbe. Beispielsweise kann eine Ausgangsgrafik also auch aus einer Vielzahl von Helligkeitswerten eines Blautons bestehen. Einem einzelnen Bildpunkt kann dabei ein Informationsgehalt von einem Byte zugeordnet sein, was 255 verschiedenen Helligkeitswerten entspricht. In einem folgenden Verfahrensschritt werden nun die Helligkeitswerte der monochromen Ausgangsgrafik auf mindestens zwei Helligkeitsstufen reduziert. Am Beispiel eines Graustufenbildes ist dieser Vorgang als Graustufenreduktion bekannt. Dabei wird allen Helligkeitswerten innerhalb eines definierten Intervalls ein einheitlicher Helligkeitswert zugeordnet. Das Resultat dieses Verfahrensschritts ist eine reduzierte Ausgangsgrafik, welche nur noch Bildpunkte enthält, deren Helligkeitswert einem der einheitlichen Helligkeitswerte der Helligkeitsstufen entspricht. In a first step of the method, a monochrome output image is provided. For example, the source graphic may be a portrait of the future document owner, or a logo or other identifying feature. In addition to providing an output graphic which is already monochrome, it would also be possible according to the invention to monochromatize an initially polychrome output graphic in an upstream method step. It should be noted that the term "monochrome" in this case can mean that the monochrome output graphic has only gray values or different brightness values of a defined color Pixel can be assigned an information content of one byte, which corresponds to 255 different brightness values In a following method step, the brightness values of the monochrome output graphics are now reduced to at least two brightness levels. All brightness values within a defined interval are assigned a uniform brightness value. The result of this method step is a reduced output graphic, which contains only pixels whose brightness value corresponds to one of the uniform brightness values of the brightness levels.
Diese reduzierte Ausgangsgrafik wird in einem nächsten Verfahrensschritt in Teilgrafiken unterteilt, wobei jede der Teilgrafiken nur Bildpunkte gleicher Helligkeit aufweist. Wurden beispielsweise in den vorhergegangenen Verfahrensschritt fünf Helligkeitsstufen ausgewählt, so erhält man dementsprechend auch fünf Teilgrafi- ken. This reduced output graphic is subdivided into sub-graphics in a next method step, wherein each of the sub-graphics has only pixels of the same brightness. If, for example, five levels of brightness have been selected in the previous method step, then five subgraphs are also obtained accordingly.
Diese einzelnen Teilgrafiken werden anschließend jeweils vollständig auf dem Dokumentenrohling abgebildet, indem die fotosensitive Schicht des Dokumentenrohlings mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt wird. Dabei ist jeder Hellig- keitsstufe eine durch die elektromagnetische Strahlung in die fotosensitive Schicht einzubringende Energie zugeordnet. Da jede Teilgrafik nur Bildpunkte gleicher Helligkeit, das heißt Bildpunkte einer einzigen Helligkeitsstufe beinhaltet, wird bei Abbilden einer Teilgrafik die fotosensitive Schicht des Dokumentenrohlings nur mit der der Helligkeitsstufe der Teilgrafik zugeordneten einzubringenden Energie beauf- schlagt. These individual partial graphics are then in each case completely imaged on the document blank by applying electromagnetic radiation to the photosensitive layer of the document blank. In this case, each brightness level is assigned an energy to be introduced by the electromagnetic radiation into the photosensitive layer. Since each sub-graphic contains only pixels of the same brightness, that is to say pixels of a single brightness level, when imaging a sub-graphic, the photosensitive layer of the document blank is only exposed to the energy to be applied associated with the brightness level of the sub-graphic.
Das zuvor beschriebene Verfahren könnte den Vorteil haben, dass während des Aufbringens einer einzelnen Teilgrafik die Ausgangsleistung der Bestrahlungseinrichtung nicht geändert werden muss. Somit entfallen die üblicherweise notwendi- gen Wartezeiten, welche durch die Umstellung der Energie der durch die Bestrahlungseinrichtung abgegebenen elektromagnetischen Strahlung entstehen. Gleichzeitig können zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Bestrahlungseinrichtungen verwendet werden, welche nur sehr träge auf eine notwendige Änderung der abgegebenen Energie reagieren, da eine solche Umstellung nur ein- mal, nämlich nur vor Beginn der Abbildung einer Teilgrafik notwendig ist. Anschließend kann die gesamte Teilgrafik mit ein und derselben Einstellung der Bestrahlungseinrichtung auf den Dokumentenrohling aufgebracht werden. Gleichzeitig könnte durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden, dass bei einem Sprung der Helligkeitsstufe von einem Pixel zu einem benachbarten Pixel ein Verschmier-Effekt aufgrund einer zu langsamen Reaktion der Bestrah- lungseinrichtung auf eine notwendige Veränderung der Ausgangsleistung auftritt. Somit könnte insgesamt durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein schärferes Bild bei Verwendung einer kostengünstigen Bestrahlungseinrichtung erzeugt werden. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass es sich bei einer Teilgrafik nicht zwingend um alle Bildpunkte einer Helligkeitsstufe handeln muss, die in der gesamten reduzierten Ausgangsgrafik vorhanden sind. Eine Teilgrafik kann beispielsweise auch aus allen Bildpunkten einer Helligkeitsstufe in einer Zeile der reduzierten Ausgangsgrafik bestehen. In diesem Fall durchläuft die Bestrahlungseinrichtung bei Abbildung der Teilgrafiken eine Bildzeile mehrfach nacheinander, wobei bei einem Durchlauf durch die Bildzeile nur Bildpunkte einer Teilgrafik, also einer Helligkeitsstufe aufgebracht werden. The method described above could have the advantage that during the application of a single partial graphic, the output power of the irradiation device does not have to be changed. This eliminates the usually necessary waiting times, which result from the conversion of the energy of the electromagnetic radiation emitted by the irradiation device. At the same time irradiation devices can be used to implement the method according to the invention, which react only very slowly to a necessary change in the emitted energy, since such a conversion is only once, namely only necessary before the start of the imaging of a partial graphic. Subsequently, the entire partial graphic can be applied to the document blank with one and the same setting of the irradiation device. At the same time, it could be avoided by the method according to the invention that when the brightness level jumps from one pixel to an adjacent pixel, a smearing effect occurs due to too slow a response of the irradiation device to a necessary change in the output power. Thus, overall, by using the method according to the invention, a sharper image could be generated using a low cost irradiation device. It should be noted at this point that a partial graphic does not necessarily have to be all pixels of a brightness level which are present in the entire reduced output graphic. For example, a partial graphic may also consist of all the pixels of a brightness level in a row of the reduced original graphic. In this case, when imaging the partial graphics, the irradiation device passes through an image line a plurality of times in succession, with only pixels of a partial graphic image, that is, a brightness level, being applied during a passage through the image line.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es sich bei der Be- Strahlungseinrichtung um eine Laserquelle handeln. Dabei ist die Laserquelle vorzugsweise so konfiguriert, dass sie Laserpulse definierte Energie abgeben kann. Beispielsweise kann es sich bei einem Laserpuls um einen Lichtpuls einer Pulsenergie zwischen 0,01 mJ und 1 mJ und einer Pulsbreite von etwa 3ns bis 250ns handeln. Dabei weist ein solcher Puls Spitzenleistungen von ca. 10kW bis 50kW auf. Die Wellenlänge des hierbei emittierten Lichts muss an die Anforderungen der fotosensitiven Schicht angepasst werden. Üblich sind bei Lasergravurverfahren Wellenlängen im nahen Infrarot, etwa bei 1064nm. Bei Verwendung einer gepulsten Laserquelle kann dann jeder Bildpunkt einer aufgebrachten Grafik durch Beaufschlagung der fotosensitiven Schicht mit einem Laserpuls definierter Energie erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es je nachdem, welches fotosensitive Material auf dem Dokumentenrohling aufgebracht ist, auch möglich, anstelle eines einzelnen Pulses definierter Energie mehrere Pulse gleicher Energie auf einen Bildpunkt zu lenken. Dabei muss das Produkt aus der Anzahl an Pulsen und der Energie eines einzelnen Pulses der in das fotosensitive Material einzubringenden Energie für die Erzeugung der gewünschten Helligkeitsstufe angepasst werden. Wurden beispielsweise bei der Festlegung der Helligkeitsstufen 5 Stufen gewählt, wäre um einen Bildpunkt der ersten Helligkeitsstufe zu erzeugen ein einzelner Laserpuls nötig, während bei einem Bildpunkt der dritten Helligkeitsstufe drei Laserpulse nötig wären um einen Bildpunkt der gewünschten Helligkeitsstufe zu erhalten. Dabei kann die Ausgangsleistung des Laser bei jedem Puls konstant bleiben, unabhängig von der zu erzeugenden Helligkeitsstufe. Es müssten lediglich bei verschiedenen Helligkeitsstufen unterschiedliche Anzahlen von Laserpulsen auf einen Bildpunkt abgegeben werden. Da die Schwärzung fotosensitiver Material jedoch in manchen Fällen nicht additiv ist, also nicht für jeden absorbierten Laserpuls gleichmäßig zunimmt, ist dies nicht bei allen fotosensitiven Materialien möglich. According to a preferred embodiment of the invention, the radiation device can be a laser source. In this case, the laser source is preferably configured so that it can deliver defined energy to laser pulses. For example, a laser pulse may be a light pulse of pulse energy between 0.01 mJ and 1 mJ and a pulse width of about 3ns to 250ns. In this case, such a pulse peak power of about 10kW to 50kW. The wavelength of the light emitted in this case must be adapted to the requirements of the photosensitive layer. In the case of laser engraving processes, wavelengths in the near infrared are common, for example at 1064 nm. When using a pulsed laser source, each pixel of an applied graphic can then be generated by applying a defined pulse to the photosensitive layer with a laser pulse. Alternatively or additionally, depending on which photosensitive material is applied to the document blank, it is also possible to direct a plurality of pulses of the same energy onto a pixel instead of a single pulse of defined energy. In this case, the product must be adapted from the number of pulses and the energy of a single pulse of the energy to be introduced into the photosensitive material for the generation of the desired brightness level. If, for example, 5 levels were selected when setting the brightness levels, a single laser pulse would be necessary to generate a pixel of the first brightness level, while three pixels would be necessary to obtain a pixel of the desired brightness level for a pixel of the third brightness level. The output power of the laser can remain constant for each pulse, regardless of the brightness level to be generated. It would be necessary to deliver different numbers of laser pulses to one pixel only at different brightness levels. However, since the blackening of photosensitive material is not additive in some cases, ie does not increase uniformly for each laser pulse absorbed, this is not possible with all photosensitive materials.
Bei der Laserquelle kann es sich nach einer Ausführungsform um einen Faserlaser handeln, der beispielsweise aus einer Pulsquelle und einem nachgeschaltetem Fa- serverstärker besteht. Solche Systeme sind im Stand der Technik als MOPA (Master Oscillator Power Ampi ifier) System bekannt. Bei Verwendung eines solchen Faserlasers kann während der vollständigen Abbildung einer Teilgrafik die Pumpleistung, mit der der Faserverstärker gepumpt wird, konstant gehalten werden. Um an einem bestimmten Punkt innerhalb einer Grafik ein Pixel definierter Helligkeit zu erzeugen, muss dann lediglich die Pulsquelle dazu veranlasst werden, einen einzelnen Laserpuls abzugeben. Dieser wird dann auf das durch die konstant gehaltene Pumpleistung definierte Leistungsniveau verstärkt und erzeugt bei Auftreffen auf die fotosensitive Schicht ein Pixel definierter Helligkeit. Damit könnte die Verwendung eines solchen Faserlasers den Vorteil haben, dass die Steuerung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr einfach gestaltet werden kann, da während der Abbildung einer Teilgrafik der verwendete Faserverstärker unangetastet bleibt und lediglich die Pulsquelle und die Ausrichtung der Laserstrahlung auf den Dokumentenrohling gesteuert werden muss. According to one embodiment, the laser source may be a fiber laser which consists, for example, of a pulse source and a downstream fiber amplifier. Such systems are known in the art as the MOPA (Master Oscillator Power Ampi ifier) system. When using such a fiber laser, during the complete imaging of a sub-graph, the pump power at which the fiber amplifier is pumped can be kept constant. In order to generate a pixel of defined brightness at a certain point within a graphic, it is then only necessary to cause the pulse source to emit a single laser pulse. This is then amplified to the power level defined by the pumping power held constant and generates a pixel of defined brightness when hitting the photosensitive layer. Thus, the use of such a fiber laser could have the advantage that the control of a device for carrying out the method according to the invention can be made very simple, since during the imaging of a partial graphic of the fiber amplifier used remains untouched and only the pulse source and the alignment of the laser radiation must be controlled on the document blank.
Nach einer Ausführungsform werden die mindestens zwei Helligkeitsstufen der re- duzierten Ausgangsgrafik für jede aufzubringende Grafik individuell definiert oder für jede Grafik gleich gewählt. Die Entscheidung, ob man die Helligkeitsstufen an die aufzubringende Grafik anpasst, oder über eine Vielzahl von Grafiken konstant hält, hängt von den aufzubringenden Grafiken ab. Handelt es sich beispielsweise um eine Grafik, bei der die verschiedenen Helligkeitswerte der einzelnen Bildpunkte gleichmäßig über das gesamte Spektrum von möglichen Helligkeitswerten verteilt sind, können die Helligkeitsstufen so gewählt sein, dass sich die Zahl der Bildpunkte der aufgebrachten Grafik gleichmäßig auf die Helligkeitsstufe verteilen. Handelt es sich beispielsweise um eine Grafik von 1000 Bildpunkten und wurden vier Helligkeitsstufen gewählt, so wären in dieser Ausführungsform die Grenzen der Hellig- keitsstufen so zu wählen, dass in jede Helligkeitsstufe 250 Pixel fallen. Alternativ hierzu können nach einer Ausführungsform die Helligkeitsstufen auch so gewählt sein, dass jede Helligkeitsstufe die gleiche Anzahl an Helligkeitswerten beinhaltet. Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, kann ein Pixel beispielsweise 255 verschiedene Helligkeitswerte annehmen (1 Byte). Würde man dieser Ausführungsform fol- gend vier Helligkeitsstufen definieren, so wären diese so zu wählen, dass innerhalb jeder Helligkeitsstufe 64, bzw. 63 Helligkeitswerte enthalten sind. According to one embodiment, the at least two brightness levels of the reduced output graphics are defined individually for each graph to be applied or are selected the same for each graph. The decision whether to adjust the brightness levels to the graphics to be applied, or to keep constant over a large number of graphics depends on the graphics to be applied. If, for example, a graphic is used in which the different brightness values of the individual pixels are distributed uniformly over the entire spectrum of possible brightness values, the brightness levels can be selected such that the number of pixels of the applied graphics is distributed uniformly over the brightness level. If, for example, the graphics are 1000 pixels and four levels of brightness have been selected, then in this embodiment the limits of the brightness levels should be selected such that 250 pixels fall in each brightness level. Alternatively, according to one embodiment, the brightness levels may also be selected such that each brightness level includes the same number of brightness values. For example, as previously stated, a pixel may assume 255 different brightness values (1 byte). If one were to define four brightness levels for this embodiment, they would have to be selected such that 64 brightness values are contained within each brightness level, or 63 brightness values.
Die beiden vorgenannten Möglichkeiten die Helligkeitsstufen zu definieren, wären insbesondere dann geeignet, wenn eine Zahl von Helligkeitsstufen für mehrere Gra- fiken beibehalten werden soll. Hierdurch könnte die Prozesszeit zur Erzeugung einer Grafik reduziert werden, da nicht für jede Grafik individuell eine Festlegung der Helligkeitsstufen getroffen werden muss. The two abovementioned possibilities of defining the brightness levels would be particularly suitable if a number of brightness levels is to be maintained for a plurality of graphics. As a result, the process time for generating a graphic could be reduced, since it is not necessary to determine the brightness levels individually for each graphic.
Es kann jedoch auch vorkommen, dass die Helligkeitswerte der Bildpunkte einer Grafik sich nicht gleichmäßig auf alle verfügbaren Helligkeitswerte verteilen, sondern dass es beispielsweise zu Häufungen bestimmter Helligkeitswerte der einzelnen Bildpunkte kommt. In diesem Fall kann es nach einer Ausführungsform der Er- findung vorteilhaft sein, zunächst ein Helligkeitsspektrum der Grafik zu erstellen, wobei in dem Helligkeitsspektrum die Zahl der in der Ausgangsgrafik vorhandenen Bildpunkte je Helligkeitswert abgebildet ist. Anschließend kann auf dieses Helligkeitsspektrum ein Clustering-Verfahren angewendet werden, um Häufungen in dem Helligkeitsspektrum zu ermitteln. Anschließend können die später verwendeten Helligkeitsstufen an eben dieser ermittelten Häufungen von Helligkeitswerten ange- passt werden, indem beispielsweise das Intervall der Helligkeitswerte, welche einer Helligkeitsstufe zugeordnet werden, um eine Häufung zentriert wird und der Helligkeitswert, welcher der Helligkeitsstufe zugeordnet ist, entsprechend des Maximums der Häufung gewählt wird. Alternativ kann die Wahl der Grenzen einer Helligkeitsstufe, sowie die Wahl des der Helligkeitsstufe zugeordneten Helligkeitswerts auch anderweitig an die Form der Häufungen der Bildpunkte angepasst werden. Dies könnte beispielsweise notwendig werden, wenn Häufungen keiner symmetrischen Verteilung (Gaußverteilung) folgen, sondern stark asymmetrisch ausgebildet sind. However, it may also happen that the brightness values of the pixels of a graphic do not distribute evenly over all available brightness values, but that, for example, accumulations of specific brightness values of the individual pixels occur. In this case, according to one embodiment of the invention, Be advantageous first to create a brightness spectrum of the graph, wherein in the brightness spectrum, the number of pixels present in the output graphics per brightness value is mapped. Subsequently, a clustering method can be applied to this brightness spectrum in order to determine clusters in the brightness spectrum. Subsequently, the brightness levels used later can be adapted to brightness values at precisely these ascertained accumulations, for example by centering the interval of the brightness values associated with a brightness level with an accumulation and the brightness value associated with the brightness level corresponding to the maximum of the brightness level Accumulation is chosen. Alternatively, the choice of the limits of a brightness level as well as the choice of the brightness value associated with the brightness level can also be adapted otherwise to the form of the clustering of the pixels. This could be necessary, for example, if accumulations do not follow a symmetrical distribution (Gaussian distribution) but are strongly asymmetrical.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann die reduzierte Ausgangsgrafik vor dem Unterteilen in Teilgrafiken durch Dithering und/oder Posterisation aufbereitet werden. Hierdurch können durch die zuvor durchgeführte Reduktion auf die mindestens zwei Helligkeitsstufen aufgetretene Kanten der Grafik zwischen den Teilbildern der Helligkeitsstufen geglättet werden, so dass sich eine Verbesserung der Bildqualität verglichen mit dem der Grafik zugrunde liegenden Original einstellt. According to a further embodiment, the reduced output graphic may be rendered prior to subdividing into sub-graphics by dithering and / or posterization. As a result, edges of the graphic that have occurred between the sub-images of the brightness levels that have occurred due to the previously performed reduction to the at least two brightness levels can be smoothed so that an improvement in the image quality is achieved compared to the original underlying the graphic.
Nach einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei der aufgebrachten Grafik um das Negativ der zugrundeliegenden Ausgangsgrafik. Hierzu kann beispielsweise eine fotosensitive Schicht verwendet werden, welche bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung nicht dunkler sondern heller wird. Dies könnte den Vorteil haben, dass nach Erzeugung der Grafik keine weiteren Änderungen an der Grafik durch Schwärzung einzelner Bildpunkte mehr vorgenommen werden können. So kann beispielsweise bei einem Positiv einer Grafik stets ein dunklerer Pixel hinzuge- fügt werden, es ist jedoch nicht möglich, bei einem Negativ einen bereits ausgeblichenen Pixel wieder zu schwärzen Somit könnte durch das Aufbringen eines Negativs die Fälschungssicherheit des erzeugten Dokuments verbessert werden. An die zuvor genannte Ausführungsform anschließend ist es nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass jene Bereiche der fotosensitiven Schicht, welche außerhalb der Ränder der aufgebrachten Grafik liegen, mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt werden, so dass diese ausbleichen. Hierdurch kann verhindert werden, dass in diesen Randbereichen nachträglich Veränderungen vorgenommen werden können. According to a further embodiment, the applied graphic is the negative of the underlying output graphic. For this purpose, it is possible, for example, to use a photosensitive layer which does not become darker but lighter upon irradiation with electromagnetic radiation. This could have the advantage that after generation of the graphic no further changes to the graphics due to blackening of individual pixels can be made more. Thus, for example, a darker pixel can always be added to a graphic in the case of a positive, but it is not possible to blacken an already faded pixel in the case of a negative. Thus, the counterfeiting security of the document produced could be improved by applying a negative. Following the aforementioned embodiment, according to a further embodiment, it is provided that electromagnetic radiation is applied to those areas of the photosensitive layer which lie outside the edges of the applied graphic, so that they fade. In this way it can be prevented that subsequently changes can be made in these marginal areas.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann zusätzlich zu dem Negativ der Grafik auch ein Positiv der Grafik auf den Dokumentenrohling aufgebracht werden. Dies könnte die Fälschungssicherheit des Dokuments weiter erhöhen, da jederzeit überprüft werden kann, ob das Negativ zu dem dargestellten Positiv passt oder ob sich Diskrepanzen zwischen den beiden Grafiken feststellen lassen. According to one embodiment of the invention, in addition to the negative of the graphic, a positive of the graphic can also be applied to the document blank. This could further increase the forgery security of the document, as it can be checked at any time whether the negative matches the positive shown or whether discrepancies between the two graphics can be established.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Dokumentenrohling einen mehrschichtigen Dokumentenkörper auf, wobei es sich bei den Schichten um Kunststoff und/oder Papier und/oder Metall und/oder Polymerschichten handeln kann. Insbesondere ist nach einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Dokumentenrohling in einer der Schichten einen Chip mit einem Speicherbereich sowie eine Schnittstelle aufweist, wobei die Schnittstelle einen Zugriff auf den Speicherbereich des Chips ermöglicht. In diesem Speicherbereich des Chips kann im Rahmen des Verfahrens die auf das Dokument aufgebrachte Ausgangsgrafik abgelegt werden, wobei beispielsweise bei einer Kontrolle des Dokuments die gespeicherte Ausgangsgrafik über die Schnittstelle ausgelesen werden kann. So kann die Fälschungssicherheit des Dokuments weiter erhöht werden, da bei einer Kontrolle der Echtheit des Dokuments das Negativ, das Positiv und das Original der Grafik miteinander verglichen werden können. According to a further embodiment, the document blank has a multilayer document body, wherein the layers may be plastic and / or paper and / or metal and / or polymer layers. In particular, according to one embodiment of the invention, it is provided that the document blank in one of the layers has a chip with a memory area and an interface, the interface allowing access to the memory area of the chip. In this memory area of the chip, the output graphics applied to the document can be stored as part of the method, wherein, for example, when the document is inspected, the stored output graphics can be read out via the interface. In this way, the forgery-proofing of the document can be further increased since, in checking the authenticity of the document, the negative, the positive and the original of the graphic can be compared with one another.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Personalisie- rung eines Dokumentenrohlings mit einer Grafik zur Herstellung eines Dokuments mit einer Bestrahlungseinrichtung zur Bereitstellung elektromagnetischer Strahlung. Der Bestrahlungseinrichtung ist eine Steuerungseinrichtung zugeordnet, durch wel- che die Intensität der durch die Bestrahlungseinrichtung bereitgestellten Strahlung eingestellt werden kann. Die Bestrahlungseinrichtung ist wiederum dazu ausgebildet, einen Dokumentenrohling mit einer fotosensitiven Schicht mit elektromagnetischer Strahlung zu beaufschlagen. Durch die Beaufschlagung mit elektromagneti- scher Strahlung verändert sich hierbei mindestens ein optisch detektierbarer Parameter der fotosensitiven Schicht, wobei die Veränderung des Parameters mit der in die fotosensitive Schicht eingetragenen Energie skaliert. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Datenverarbeitungseinrichtung mit Prozessormitteln, Speichermitteln und einer Schnittstelle, wobei die Schnittstelle dazu ausgebildet ist, eine monochrome Ausgangsgrafik einzulesen. Die Prozessormittel der Vorrichtung sind dazu ausgebildet die Helligkeitswerte der monochromen Ausgangsgrafik auf mindestens zwei Helligkeitsstufen zu reduzieren um eine reduzierte Ausgangsgrafik zu erhal- ten die reduzierte Ausgangsgrafik in Teilgrafiken zu unterteilen, wobei jede der Teilgrafiken nur Bildpunkte gleicher Helligkeit aufweist - die Steuerungseinrichtung der Bestrahlungseinrichtung so anzusteuern, dass die einzelnen Teilgrafiken jeweils vollständig auf dem Dokumentenrohling durch Beaufschlagen der fotosensitiven Schicht mit elektromagnetischer Strahlung durch die Bestrahlungseinrichtung abgebildet werden. Die Speichermittel beinhalten hierbei eine Zuordnung der Helligkeitsstufen zu einer in die fotosensitive Schicht einzubringenden Energie. Vor Abbilden einer Teilgrafik greifen die Prozessormittel auf die Speichermittel zu, um die der Helligkeitsstufe einer Teilgrafik zugeordnete einzubringende Energie zu ermitteln und die Steuerungseinrichtung der Bestrahlungseinrichtung anschließend so anzusteuern, dass die fotosensitive Schicht mit der der Helligkeitsstufe zugeordneten einzubringenden Energie beaufschlagt wird. Nach einer Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung weiter eine Zuführeinrichtung und eine Stapeleinrichtung, wobei die Zuführeinrichtung eine Vielzahl von Do- kumentenrohlingen beinhaltet und dazu ausgebildet ist, die Dokumentenrohlinge der Bestrahlungseinrichtung zur Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung zuzuführen und wobei die Stapeleinrichtung dazu ausgebildet ist, personalisierte Dokumentenrohlinge aufzunehmen. In a further aspect, the invention relates to a device for personalizing a document blank with a graphic for producing a document with an irradiation device for providing electromagnetic radiation. The irradiation device is associated with a control device, by wel- the intensity of the radiation provided by the irradiation device can be adjusted. The irradiation device is in turn designed to act on a document blank with a photosensitive layer with electromagnetic radiation. As a result of the application of electromagnetic radiation, at least one optically detectable parameter of the photosensitive layer changes, wherein the change in the parameter scales with the energy entered into the photosensitive layer. Furthermore, the device comprises a data processing device with processor means, memory means and an interface, wherein the interface is adapted to read in a monochrome output image. The processor means of the device are adapted to reduce the brightness values of the monochrome output graphics to at least two brightness levels to obtain a reduced output graphics subdivide the reduced output graphics into sub-graphics, each of the sub-graphics only pixels of the same brightness - the control means of the irradiation device so to control in that the individual partial graphics are each completely imaged on the document blank by exposing the photosensitive layer to electromagnetic radiation by the irradiation device. The storage means in this case include an assignment of the brightness levels to an energy to be introduced into the photosensitive layer. Before imaging a sub-graphic, the processor means access the memory means to determine the energy to be injected associated with the brightness level of a sub-graphic and subsequently control the control means of the irradiation device to apply the energy to be applied to the photosensitive layer. In one embodiment, the apparatus further includes a feeder and a stacker, wherein the feeder includes a plurality of document blanks and is adapted to feed the document blanks to the irradiation means for exposure to electromagnetic radiation and wherein the stacker is adapted to receive personalized document blanks.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Stapeleinrichtung ferner dazu ausgebildet, fehlerhafte Dokumente separat von den personalisierten Dokumentenrohlin- gen aufzunehmen. According to a further embodiment, the stacking device is further adapted to receive faulty documents separately from the personalized document blanks.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Personalisierung eines Dokumentenrohlings mit einer Grafik; In the following, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings. 1 is a block diagram of an apparatus for personalizing a document blank with a graphic;
Fig. 2 eine beispielhafte Darstellung der erfindungsgemäßen Bildbearbeitungsschritte; 2 shows an exemplary representation of the image processing steps according to the invention;
Fig. 3 schematische Darstellungen möglicher Verteilungen von Bildpunkten auf verschiedene Helligkeitswerte und die resultierende Einteilung in Helligkeitsstufen; und Fig. 4 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Dokuments. 3 shows schematic representations of possible distributions of pixels to different brightness values and the resulting classification into brightness levels; and Fig. 4 is a block diagram of a document according to the invention.
Im Folgenden werden einander ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 100 zur Personalisierung eines Dokumentenrohlings 102 mit einer Grafik. Die Vorrichtung 100 besteht im Wesentlichen aus einer Bestrahlungseinrichtung 104 und einer Fördereinrichtung 106. Dabei beinhaltet die Bestrahlungseinrichtung 104 eine Laserquelle 108, wobei die Laserquelle 108 operativ mit einer Lasersteuerung 1 10 verbunden ist. Ferner beinhaltet die Bestrahlungseinrichtung 104 Prozessormittel 1 12 sowie Speichernnittel 1 14 und eine Schnittstelle 1 16. Die Lasersteuerung 1 10 beinhaltet weiter ein Pro- grammmodul 1 18, welches maschinenlesbaren Code beinhaltet, durch dessen Ausführung die Lasersteuerung 1 10 die Laserquelle 108 ansteuert. Die Laserquelle 108 ist über Kopplungsmittel, wie beispielsweise eine Faserkopplung 120 mit einem Bearbeitungskopf 122 verbunden. Der Bearbeitungskopf 122 ist dabei dazu ausgebildet, die von der Laserquelle 108 erzeugte und über die Faserkopplung 120 den Bearbeitungskopf 122 zugeführte Laserstrahlung auszukoppeln, so dass ein zielgerichteter strahl 124 auf den Kartenrohling 102 abgegeben werden kann. Die Ausrichtung des Strahls 124 kann dabei beispielsweise durch eine Anordnung von Ablenkspiegeln, deren Ausrichtung durch piezoelektrische oder elektroaktorische Elemente gesteuert wird, erfolgen. Beispielsweise kann es sich bei dem in dem Bearbeitungskopf 122 verwendeten Lichtablenksystem um einen Galvanometerscanner handeln. Neben einer Ablenkung des Strahls 124 ist es auch möglich, den gesamten Bearbeitungskopf 122 in der Ebene des Dokumentenrohlings 102 zu verschieben, wie es beispielsweise bei ei- nem x-y-Schreiber (Plotter) üblich ist. Neben einer Verschiebung des Bearbeitungskopfes 122 kann auch der Dokumentenrohling 102 relativ zum Bearbeitungskopf 122 verschoben werden. Hereinafter, similar elements will be denoted by like reference numerals. FIG. 1 shows a block diagram of a device 100 for personalizing a document blank 102 with a graphic. The device 100 essentially consists of an irradiation device 104 and a conveyor 106. In this case, the irradiation device 104 includes a laser source 108, wherein the laser source 108 is operatively connected to a laser control 1 10. Furthermore, the irradiation device 104 includes processor means 1 12 as well as storage means 1 14 and an interface 16. The laser control system 1 10 further includes a program module 1 18 containing machine-readable code, by the execution of which the laser control system 1 10 drives the laser source 108. The laser source 108 is connected to a processing head 122 via coupling means, such as a fiber coupling 120. The processing head 122 is designed to decouple the laser radiation generated by the laser source 108 and via the fiber coupling 120 to the processing head 122, so that a targeted beam 124 can be delivered to the card blank 102. The orientation of the beam 124 can be effected, for example, by an arrangement of deflection mirrors whose alignment is controlled by piezoelectric or electro-actuated elements. For example, the light deflection system used in the processing head 122 may be a galvanometer scanner. In addition to a deflection of the beam 124, it is also possible to move the entire processing head 122 in the plane of the document blank 102, as is customary, for example, in the case of an xy plotter. In addition to a displacement of the machining head 122, the document blank 102 can also be displaced relative to the machining head 122.
Es sei an dieser Stelle festgehalten, dass die Prozessormittel 1 12, die Speichermittel 1 14 und die Schnittstelle 1 16 nicht zwingend Teil der Bestrahlungseinrichtung 104 sein müssen. Es ist auch möglich, diese Elemente auszugliedern, so lange sie mit der Bestrahlungseinrichtung 104 operativ verbunden sind. Beispielsweise können die Prozessormittel 1 12, die Speichermittel 1 14 und die Schnittstelle 1 16 Teil eines separaten Rechnersystems sein, welches kabelgebunden oder kabellos mit der Bestrahlungsvorrichtung verbunden ist.  It should be noted at this point that the processor means 1 12, the storage means 1 14 and the interface 1 16 need not necessarily be part of the irradiation device 104. It is also possible to disassemble these elements as long as they are operatively connected to the irradiation device 104. For example, the processor means 1 12, the memory means 1 14 and the interface 1 16 part of a separate computer system, which is wired or wirelessly connected to the irradiation device.
Um mit der Vorrichtung 100 den Dokumentenrohling 102 durch Aufbringen einer Grafik zu personalisieren, wird zunächst über die Schnittstelle 1 16 die Ausgangs- grafik eingelesen. Dabei kann es sich bei der Ausgangsgrafik sowohl um eine monochrome Ausgangsgrafik als auch um eine zunächst polychrome Ausgangsgrafik handeln, welche im Folgenden monochromatisiert wird. In der Fig. 2a ist eine solche Ausgangsgrafik 202 beispielhaft dargestellt. Die über die Schnittstelle 1 16 eingele- sene Ausgangsgrafik 202 wird in den Speichermitteln 1 14 zunächst abgelegt. Anschließend wird die Ausgangsgrafik 202 durch Ausführung eines entsprechenden Programms durch die Prozessormittel 212 aufbereitet, so dass sie auf den Kartenrohling 102 aufgebracht werden kann. Hierzu werden zunächst mindestens zwei Helligkeitsstufen der monochromen Ausgangsgrafik 202 definiert. Dies kann bei- spielsweise entweder dadurch geschehen, dass die Prozessormittel 1 12 auf die Speichermittel 1 14 zugreifen und dort abgelegte Parameter für anzuwendende Helligkeitsstufen abrufen, oder dass die Prozessormittel 1 12 die gespeicherte Ausgangsgrafik analysieren und eine individuelle Definition von Helligkeitsstufen für die aufzubringende Ausgangsgrafik vornehmen. Eine solche Auswahl von Helligkeits- stufen wird im Folgenden mit Bezug auf Fig. 3 näher erläutert werden. In order to personalize the document blank 102 with the device 100 by applying a graphic, the output 16 is first of all connected via the interface 16. graphic read in. In this case, the output graphics can be both a monochrome output graphic and an initially polychrome output graphic, which in the following is monochromatized. Such an output graphic 202 is shown by way of example in FIG. 2a. The output graphic 202 input via the interface 1 16 is first stored in the storage means 14. Subsequently, the output image 202 is rendered by execution of a corresponding program by the processor means 212 so that it can be applied to the card blank 102. For this purpose, at least two brightness levels of the monochrome output graphics 202 are first defined. This can be done, for example, either by the processor means 1 12 accessing the memory means 14 and retrieving there stored parameters for brightness levels to be used, or by the processor means 12 analyzing the stored output graphics and making an individual definition of brightness levels for the output graphics to be applied , Such a selection of brightness levels will be explained in more detail below with reference to FIG.
Nach Festlegung der Helligkeitsstufen werden anschließend alle Pixel der Ausgangsgrafik 202 aufgrund ihres Helligkeitswertes einer der Helligkeitsstufen zugeordnet und es wird allen Pixeln einer Helligkeitsstufe ein fester neuer Helligkeitswert zugeordnet. Dieser Vorgang ist im Kontext eines Graustufenbildes als Graustufenreduktion bekannt. Das Resultat dieses Vorgangs ist eine Grafik in welcher nur noch Bildpunkte einer definierten Zahl von Helligkeitswerten vorhanden sind. Beispielhaft ist in Fig. 2b eine graustufenreduzierte Grafik 204 dargestellt. Die Grafik 204 wurde ferner nach Durchführung der Graustufenreduktion durch Dithering einer Bildver- besserung unterzogen. After determining the brightness levels, all pixels of the output image 202 are then assigned to one of the brightness levels on the basis of their brightness value, and a fixed new brightness value is assigned to all pixels of a brightness level. This process is known as grayscale reduction in the context of a grayscale image. The result of this process is a graphic in which only pixels of a defined number of brightness values are available. By way of example, FIG. 2 b shows a gray-scale-reduced graphic 204. The graphic 204 was further subjected to image enhancement after performing gray scale reduction by dithering.
Dabei wurden in dem in Fig. 2b dargestellten Fall insgesamt fünf Graustufen definiert. Die graustufenreduzierte Grafik 204 wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt durch den Prozessor 1 12 in Teilgrafiken, welche in Fig. 2c exemplarisch dargestellt sind, zerlegt. Dabei enthält jede der Teilgrafiken 206, 208, 210 und 212 jeweils nur Bildpunkte ein- und derselben Helligkeitsstufe. So enthält beispielsweise die Teilgrafik 206 nur Bildpunkte mit einem sehr hellen Grauton, die Teilgrafik 208 nur Bildpunkte mit einem mittleren Grauton, die Teilgrafik 210 nur Bildpunkte mit einem dunklen Grauton, während die Teilgrafik 212 nur Bildpunkte enthält, die schwarz sind. Nicht dargestellt ist hierbei jene Teilgrafik, welche nur weiße Bildpunkte enthält. In this case, a total of five gray levels were defined in the case illustrated in FIG. 2b. The gray scale reduced graphic 204 is decomposed in a subsequent method step by the processor 1 12 in partial graphics, which are shown as an example in Fig. 2c. Each of the sub-graphics 206, 208, 210, and 212 each contains only Pixels of the same brightness level. For example, sub-graph 206 contains only pixels with a very light gray tone, sub-graph 208 only pixels with a medium gray tone, sub-graph 210 only pixels with a dark gray tone, while sub-graph 212 contains only pixels that are black. Not shown here is the partial graphic which contains only white pixels.
Die so erzeugten Teilgrafiken 206, 208, 210 und 212 werden anschließend im Speicher 1 14 abgelegt. Durch Ausführung des Programmoduls 1 18 werden die Teilgrafi- ken 206, 208, 210 und 212 nacheinander auf den Kartenrohling 102 übertragen, indem die Lasersteuerung 1 10 die Laserquelle 108 entsprechend ansteuert. Hierzu wird zunächst ermittelt, mit welcher Energie die fotosensitive Schicht des Kartenrohlings beaufschlagt werden muss um Bildpunkte der Graustufe der gerade aufzubringenden Teilgrafik 206 zu erzeugen. Liefert beispielsweise die Laserquelle 108 Pul- senergien zwischen 0,01 mJ und 1 mJ, könnte einem hellen Grau eine Pulsenergie von 0,1 mJ Watt entsprechen. The partial graphics 206, 208, 210 and 212 thus generated are subsequently stored in the memory 14. By executing the program module 1 18, the partial graphs 206, 208, 210 and 212 are sequentially transferred to the card blank 102 by the laser controller 1 10 correspondingly driving the laser source 108. For this purpose, it is first determined with which energy the photosensitive layer of the card blank must be applied in order to generate pixels of the gray level of the partial graphic 206 to be applied. If, for example, the laser source 108 supplies pulse energies between 0.01 mJ and 1 mJ, a light gray could correspond to a pulse energy of 0.1 mJ watt.
Anschließend wird durch den Bearbeitungskopf 122 der Strahl 124 nacheinander auf die Positionen der zu erzeugenden Pixel auf den Kartenrohling 102 ausgerichtet und es wird durch Ansteuerung der Laserquelle 108 über die Faserkopplung 120 und den Bearbeitungskopf 122 ein Laserpuls auf den anvisierten Bildpunkt auf dem Kartenrohling 102 abgegeben. Hierdurch wird an dem Auftreffpunkt des Laserpulses auf der fotosensitiven Schicht ein Bildpunkt der gewünschten Graustufe erzeugt. Dies wird nacheinander für alle Bildpunkte der abzubildenden Teilgrafik durchge- führt. Erst wenn die Teilgrafik vollständig auf dem Kartenrohling 102 abgebildet ist, wird die nächste Teilgrafik geladen und analog auf dem Kartenrohling abgebildet. Da es sich bei der nächsten Teilgrafik um eine Grafik von unterschiedlicher Graustufe handelt, wird dabei zunächst die Laserquelle in ihre Ausgangsleistung an die zu erzielende Graustufe der zu erzeugenden Pixel angepasst. Soll beispielsweise nach der zuvor aufgebrachten Teilgrafik nun eine Teilgrafik mit dunkleren Pixeln erzeugt werden, muss die Ausgangsleistung des Lasers entsprechend gesteigert werden. Durch Übertragen aller Teilgrafiken 206, 208, 210 und 212 kann auf diesem Wege die reduzierte Grafik 204 auf den Kartenrohling 102 übertragen werden. Subsequently, the beam 124 is successively aligned with the positions of the pixels to be formed on the card blank 102 by the processing head 122, and a laser pulse is delivered to the targeted pixel on the card blank 102 by driving the laser source 108 via the fiber coupling 120 and the processing head 122. As a result, a pixel of the desired gray level is generated at the point of impact of the laser pulse on the photosensitive layer. This is done in succession for all pixels of the partial graphic to be imaged. Only when the partial graphic is completely displayed on the card blank 102, the next partial graphic is loaded and imaged analogously on the card blank. Since the next partial graphic is a graphic of different gray levels, the laser source is first adjusted in terms of its output power to the gray level of the pixels to be generated. If, for example, a partial graphic with darker pixels is to be generated after the previously applied partial graphic, the output power of the laser must be correspondingly increased become. By transferring all partial graphics 206, 208, 210 and 212, the reduced graphic 204 can be transferred to the card blank 102 in this way.
Nachdem die Abbildung einer Grafik auf den Kartenrohling 102 abgeschlossen wur- de, kann das erzeugte Dokument durch die Fördereinrichtung 106 aus dem Bearbeitungsbereich entfernt werden. Anschließend kann durch die Fördereinrichtung 106 ein neuer Dokumentenrohling 102 unter dem Bearbeitungskopf 122 der Bestrahlungsvorrichtung 100 positioniert werden, sodass das Personalisierungsverfah- ren erneut durchlaufen werden kann. Die Fördereinrichtung 106 kann dabei die be- reits bearbeiteten Dokumente einer Stapeleinrichtung (nicht dargestellt) zuführen. Dabei kann die Fördereinrichtung 106 so gestaltet sein, dass sie im Falle einer fehlerhaften Abbildung der Ausgangsgrafik den bearbeiteten Dokumentenrohling 102 einer anderen Ablage zuführt, als jene Dokumentenrohlinge 102, auf weichen die Abbildung der Ausgangsgrafik korrekt vonstatten gegangen ist. After the mapping of a graphic onto the card blank 102 has been completed, the generated document can be removed from the processing area by the conveyor 106. Subsequently, a new document blank 102 can be positioned below the processing head 122 of the irradiation device 100 by the conveyor 106 so that the personalization process can be run through again. In this case, the conveying device 106 can supply the already processed documents to a stacking device (not shown). In this case, the conveyor 106 can be designed so that it supplies the processed document blank 102 to a different tray in the event of an erroneous mapping of the output graphic, as those document blanks 102, on which the image of the output graphics has been correctly vonstatten gone.
In den Figuren 3a und 3b sind exemplarisch zwei mögliche Helligkeitsspektren einer abzubildenden Grafik dargestellt. Beispielsweise ist in Fig. 3a ein Helligkeitsspektrum 302 einer Grafik dargestellt, in welcher die Zahl der Bildpunkte, welche einen bestimmten Helligkeitswert aufweisen, über alle Helligkeitswerte gleichmäßig verteilt ist. Dabei sind in dem Helligkeitsspektrum 302 auf der x-Achse die Helligkeitswerte der einzelnen Bildpunkte dargestellt, während auf der y-Achse die Zahl der Bildpunkte je Helligkeitswert aufgetragen ist. Da es sich um eine exemplarische Darstellung handelt, wurde auf eine weitere Achsenbeschriftung verzichtet. Um die der Fig. 3a zugrundeliegende Grafik im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einen Dokumentenrohling zu übertragen, müssen nun zunächst Helligkeitsstufen definiert werden. Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, kann dies beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Helligkeitsspektrum in gleich große Teilbereiche unterteilt wird. In Fig. 3a sind exemplarisch vier Intervalle dargestellt, die jeweils einer Helligkeitsstufe entsprechen. Jedem Bildpunkt, dessen Helligkeitswert in eines der Intervalle fällt, wird erfindungsgemäß der dem entsprechenden Intervall zugeordnete Hellig- keitswert zugeordnet. Beispielsweise wird allen Bildpunkten, deren Helligkeitsweit in Intervall A liegt, der Helligkeitswert H1 zugeordnet, während alle Bildpunkte deren Helligkeitswerte in Intervall C liegt, den Helligkeitswert H3 erhalten: Die Wahl der Helligkeitswerte H1 , H2, H3 und H4 kann dabei so angepasst werden, dass sich ein optimierter Kontrast des erzeugten Bildes ergibt. Ist wie in Fig. 3a dargestellt die Zahl der Bildpunkte gleichmäßig über die Helligkeitswerte verteilt, kann beispielsweise der Helligkeitswert H1 des Intervalls A innerhalb des Intervalls A zentriert gewählt werden. In manchen Fällen ist jedoch die Zahl der Bildpunkte stark inhomogen über die verschiedenen Helligkeitswerte verteilt. Dies ist exemplarisch in Fig. 3b dargestellt. Beispielsweise kann es sich bei dem Helligkeitsspektrum 304 in Fig. 3b um das Spektrum einer dreifarbigen Flagge handeln. In diesem Fall kann es sinnvoll sein, die Helligkeitsstufen bzw. die Intervalle für die Helligkeitswerte nicht äquidistant zu wählen, sondern an Häufungen in den Helligkeitsspektren anzupassen. Am Beispiel der Fig. 3b kann es sinnvoll sein, die Intervalle E, F, und G so zu wählen, dass jedes der Intervalle einen der Häufungsbereiche, welche durch die starke Zunahme der Zahl der Bildpunkte je Helligkeitswert dargestellt sind, beinhaltet. Bei der Wahl des Helligkeitswerts, welcher allen Bildpunkten innerhalb des Intervalls zugeordnet werden soll, wäre dann darauf zu achten, dass dieser Helligkeitswert jenem entspricht, um den die Häufung der Bildpunkte zu beobachten ist. Dies ist exemplarisch durch die Helligkeitswerte H5, H6 und H7 angedeutet. In FIGS. 3a and 3b, two possible brightness spectra of a graphic to be imaged are shown by way of example. For example, FIG. 3 a shows a brightness spectrum 302 of a graph in which the number of pixels which have a specific brightness value is uniformly distributed over all brightness values. In this case, the brightness values of the individual pixels are shown in the brightness spectrum 302 on the x-axis, while the number of pixels per brightness value is plotted on the y-axis. Since this is an exemplary representation, another axis labeling has been dispensed with. In order to transfer the graphic underlying FIG. 3a to a document blank within the scope of the method according to the invention, brightness levels must first be defined. As already stated above, this can be done, for example, by subdividing the brightness spectrum into subregions of equal size. In FIG. 3 a four exemplary intervals are shown, each of which corresponds to one brightness level. Each pixel whose brightness value falls within one of the intervals is, according to the invention, assigned to the brightness assigned to the corresponding interval. assigned value. For example, the brightness value H1 is assigned to all pixels whose brightness width is in interval A, while all pixels whose brightness values lie in interval C, the brightness value H3 is obtained. The selection of the brightness values H1, H2, H3 and H4 can be adjusted such that there is an optimized contrast of the generated image. If, as shown in FIG. 3 a, the number of pixels is distributed uniformly over the brightness values, for example, the brightness value H 1 of the interval A can be selected centered within the interval A. In some cases, however, the number of pixels is highly inhomogeneously distributed over the different brightness values. This is illustrated by way of example in FIG. 3b. For example, the brightness spectrum 304 in FIG. 3b may be the spectrum of a tricolor flag. In this case, it may be useful not to choose the brightness levels or the intervals for the brightness values equidistantly, but to adapt them to accumulations in the brightness spectra. Using the example of FIG. 3 b, it may be useful to select the intervals E, F, and G such that each of the intervals includes one of the accumulation areas, which are represented by the sharp increase in the number of pixels per brightness value. When selecting the brightness value which is to be assigned to all pixels within the interval, it should then be ensured that this brightness value corresponds to that by which the clustering of the pixels is to be observed. This is exemplified by the brightness values H5, H6 and H7.
Wie in der Fig. 3b angedeutet, ist es durchaus möglich, dass die einzelnen Intervalle sich in ihrer Breite stark unterscheiden und auch der einem Intervall zugeordnete Helligkeitswert nicht innerhalb des Intervalls zentriert ist. Grundsätzlich kann die Wahl der den Helligkeitsstufen zugrundeliegenden Intervalle stets so an die zugrundeliegende Ausgangsgrafik angepasst werden, dass der Kontrast und die Bildqualität der auf dem Dokumentenrohling erzeugten Grafik optimiert ist. As indicated in FIG. 3b, it is quite possible that the individual intervals differ greatly in their width and also the brightness value assigned to an interval is not centered within the interval. In principle, the choice of the intervals underlying the brightness levels can always be adapted to the underlying output graphics such that the contrast and the image quality of the graphics generated on the document blank are optimized.
Die Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Dokuments 400. Das Dokument 400 beinhaltet ein Negativ 402 sowie ein Positiv 404 einer auf das Dokument aufzubringenden Ausgangsgrafik. Beispielsweise kann es sich bei der Grafik um das Porträt des Dokumenteninhabers handeln. Ferner beinhaltet das Dokument 400 einen Chip 406 mit einem Speicherbereich 408 sowie eine Schnittstelle 410. Über die Schnittstelle 410 kann beispielsweise das dem Positiv 402 und dem Negativ 404 zugrundeliegende Bild in dem Speicherbereich 408 des Chips 406 abgelegt oder aus diesem ausgelesen werden. So kann beispielsweise bei einer Validitatskontrolle des Dokuments 400 das Negativ 402 mit dem Positiv 404 und dem in dem Speicherbereich 408 abgelegten Original der Grafik verglichen werden. 4 shows a block diagram of a document 400 generated by the method according to the invention. The document 400 includes a negative 402 and a Positive 404 an output graphic to be applied to the document. For example, the graphic may be the portrait of the document owner. Furthermore, the document 400 contains a chip 406 with a memory area 408 and an interface 410. Via the interface 410, for example, the image underlying the positive 402 and the negative 404 can be stored in or read from the memory area 408 of the chip 406. For example, in the case of a validation check of the document 400, the negative 402 can be compared with the positive 404 and the original of the graphic stored in the memory area 408.
Bezugszeichenl iste Numeral 1 iste
100 Vorrichtung 100 device
102 Dokumentenrohling 04 Bestrahlungseinrichtung 102 document blank 04 irradiation device
106 Fördereinrichtung106 conveyor
108 Laserquelle 108 laser source
110 Lasersteuerung  110 laser control
112 Prozessorm ittel 112 processor standard
114 Speicher 114 memory
116 Schnittstelle  116 interface
118 Programmmodul 118 program module
120 Faserkopplung 120 fiber coupling
122 Bearbeitungskopf 122 machining head
124 Laserstrahl 124 laser beam
202 Ausgangsgrafik 202 Source graphic
204 reduzierte Grafik204 reduced graphics
206 Teilgrafik 206 partial graphic
208 Teilgrafik  208 partial graphic
210 Teilgrafik  210 partial graphic
212 Teilgrafik  212 partial graphic
302 Helligkeitsspektrum 302 Brightness spectrum
304 Helligkeitsspektrum304 Brightness spectrum
400 Dokument 400 document
402 Negativ  402 negative
404 Positiv  404 Positive
406 Chip  406 chip
408 Speicherbereich 408 memory area
410 Schnittstelle 410 interface

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e  P a n t a n s p r e c h e
Verfahren zur Personalisierung eines Dokumentenrohlings mit einer Grafik zur Herstellung eines Dokuments mittels einer Bestrahlungseinrichtung, wobei der Dokumentenrohling eine fotosensitive Schicht aufweist, wobei sich bei Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung mindestens ein optisch detektierbarer Parameter der fotosensitiven Schicht verändert, wobei die Veränderung des Parameters mit der in die fotosensitive Schicht eingetragenen Energie skaliert, wobei die Bestrahlungseinrichtung elektromagnetische Strahlung bereitstellt, wobei die Energie der durch die Bestrahlungseinrichtung bereitgestellten Strahlung einstellbar ist, mit folgenden Schritten:A method for personalizing a document blank with a graphic for producing a document by means of an irradiation device, wherein the document blank has a photosensitive layer, wherein when exposed to electromagnetic radiation at least one optically detectable parameter of the photosensitive layer changes, wherein the change of the parameter with the in the scaled photostrictive layer, wherein the irradiation device provides electromagnetic radiation, wherein the energy of the radiation provided by the irradiation device is adjustable, with the following steps:
• Bereitstellen einer monochromen Ausgangsgrafik, Providing a monochrome output graphic,
• Reduzieren der Helligkeitswerte der monochromen Ausgangsgrafik auf mindestens zwei Helligkeitsstufen um eine reduzierte Ausgangsgrafik zu erhalten,  • reducing the brightness values of the monochrome output graphic to at least two brightness levels to obtain a reduced output graphic,
• Unterteilen der reduzierten Ausgangsgrafik in Teilgrafiken, wobei jede der Teilgrafiken nur Bildpunkte gleicher Helligkeit aufweist, • Divide the reduced source graphic into sub-graphics, each of the sub-graphics having only pixels of equal brightness,
• Jeweils vollständiges Abbilden der einzelnen Teilgrafiken auf dem Dokumentenrohling durch Beaufschlagen der fotosensitiven Schicht mit elektromagnetischer Strahlung, Completely mapping the individual partial graphics on the document blank by exposing the photosensitive layer to electromagnetic radiation.
wobei jeder Helligkeitsstufe eine in die fotosensitive Schicht einzubringende Energie zugeordnet ist und wobei bei Abbilden einer Teilgrafik die fotosensitive Schicht mit der der Helligkeitsstufe der Teilgrafik zugeordneten einzubringenden Energie beaufschlagt wird.  wherein each level of brightness is associated with an energy to be introduced into the photosensitive layer, and wherein, when imaging a partial graphic, the photosensitive layer is exposed to the energy to be introduced associated with the brightness level of the partial graphic.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei es sich bei der Bestrahlungseinrichtung um eine Laserquelle handelt, wobei die Laserquelle Laserpulse definierter Energie bereitstellt. 2. The method of claim 1, wherein the irradiation device is a laser source, wherein the laser source provides laser pulses of defined energy.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei jeder Bildpunkt der aufgebrachten Grafik durch Beaufschlagen der fotosensitiven Schicht mit einem Laserpuls definierter Energie erzeugt wird. 3. The method of claim 2, wherein each pixel of the applied graphic is generated by applying the photosensitive layer to a laser pulse of defined energy.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei es sich bei der Laserquelle um einen Faserlaser handelt und wobei während der vollständigen Abbildung einer Teilgrafik die Pumpleistung mit der der Faserlaser gepumpt wird konstant bleibt.. 4. The method of claim 2 or 3, wherein the laser source is a fiber laser, and wherein during the complete imaging of a sub-graph, the pump power with which the fiber laser is pumped remains constant.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Helligkeitsstufen der reduzierten, monochromen Ausgangsgrafik für jede aufgebrachte Grafik individuell definiert werden oder wobei die mindestens zwei Helligkeitsstufen der monochromen Ausgangsgrafik für jede Grafik gleich sind. 5. The method of claim 1, wherein the at least two brightness levels of the reduced monochrome output image are individually defined for each applied graphic or wherein the at least two brightness levels of the monochrome output image are the same for each graphic.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Helligkeitsstufen so gewählt sind, dass sich die Zahl der Bildpunkte der aufgebrachten Grafik gleichmäßig auf die Helligkeitsstufen verteilen. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the brightness levels are selected so that the number of pixels of the applied graph evenly distributed on the brightness levels.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 -5, wobei die Helligkeitsstufen so gewählt sind, dass jede Helligkeitsstufe die gleiche Anzahl an Helligkeitswerten beinhaltet. 7. The method of claim 1, wherein the brightness levels are selected such that each brightness level includes the same number of brightness values.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 -5, wobei das auswählen der Helligkeitsstufen beinhaltet: 8. The method of claim 1, wherein selecting the brightness levels includes:
• Ermitteln eines Helligkeitsspektrums, wobei das Helligkeitsspektrum die Zahl der in der Ausgangsgrafik vorhandenen Bildpunkte je Helligkeitswert abbildet,  Determining a brightness spectrum, the brightness spectrum representing the number of pixels present in the output graphic per brightness value,
• Anwenden eines Clusteringverfahrens um Häufungen in dem Helligkeitsspektrum zu ermitteln,  Applying a clustering method to determine clusters in the brightness spectrum
• Einteilen der Helligkeitsstufen, sodass jede Helligkeitsstufe eine Häufung umfasst. • Divide the brightness levels so that each level of brightness includes an accumulation.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Unterteilen der reduzierten Ausgangsgrafik in Teilgrafiken die reduzierte Ausgangsgrafik durch Dithering und/oder Posterisation aufbereitet wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein prior to dividing the reduced output graphics into sub-graphics, the reduced output graphics is processed by dithering and / or posterization.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der aufgebrachten Grafik um das Negativ der Ausgangsgrafik handelt. 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the applied graphic is the negative of the output graphic.
1 1 .Verfahren nach Anspruch 10, wobei sich die fotosensitive Schicht über eine größere Fläche des Dokumentenrohlings erstreckt als die aufgebrachte Grafik, wobei das Verfahren ferner das Beaufschlagen jener Bereiche der fotosensitiven Schicht mit elektromagnetischer Strahlung beinhaltet, welche außerhalb der Ränder der aufgebrachten Grafik liegen. 11. The method of claim 10, wherein the photosensitive layer extends over a larger area of the document blank than the applied graphic, the method further comprising exposing those portions of the photosensitive layer to electromagnetic radiation that are outside the edges of the applied graphic.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Veränderung optisch detektierbarer Parameter der fotosensitiven Schicht nichtlinear mit der eingetragenen Energie skaliert. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10-12, wobei zusätzlich zu dem Negativ der Grafik auch ein Positiv der Grafik auf den Dokumentenrohling aufgebracht wird. 12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the change optically detectable parameters of the photosensitive layer scales non-linearly with the registered energy. 13. The method according to any one of the preceding claims 10-12, wherein in addition to the negative of the graphic and a positive of the graphic is applied to the document blank.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dokumen- tenrohling einen mehrschichtigen Dokumentenkörper aufweist, wobei es sich bei den Schichten um Kunststoff- und/oder Papier- und/oder Metall- und/oder Polymer-Schichten handelt. 14. The method of claim 1, wherein the document blank has a multilayer document body, wherein the layers are plastic and / or paper and / or metal and / or polymer layers.
15 .Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dokumentenrohling einen Chip mit einem Speicherbereich, sowie eine Schnittstelle aufweist, wobei die Schnittstelle einen Zugriff auf den Speicherbereich des Chips ermöglicht, wobei das Verfahren ferner die Speicherung der Ausgangsgrafik in dem Speicherbereich des Chips beinhaltet. 15. The method according to claim 1, wherein the document blank has a chip with a memory area and an interface, wherein the interface has access to the memory area of the memory area Chips, the method further including storing the output graphics in the memory area of the chip.
16. Vorrichtung zur Personalisierung eines Dokumentenrohlings mit einer Grafik zur Herstellung eines Dokuments mit einer Bestrahlungseinrichtung zur Bereitstellung elektromagnetischer Strahlung, mit einer Steuerungseinrichtung für die Bestrahlungseinrichtung, wobei die Intensität der durch die Bestrahlungseinrichtung bereitgestellten Strahlung durch die Steuerungseinrichtung einstellbar ist, wobei die Bestrahlungseinrichtung dazu ausgebildet ist einen Dokumentenrohling mit einer fotosensitiven Schicht mit elektromagnetischer Strahlung zu beaufschlagen, wobei sich bei Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung mindestens ein optisch detektierbarer Parameter der fotosensitiven Schicht verändert, wobei die Veränderung des Parameters mit der in die fotosensitive Schicht eingetragenen Energie skaliert, wobei die Vorrichtung ferner eine Datenverarbeitungseinrichtung mit Prozessormitteln, Speichermitteln und einer Schnittstelle umfasst, wobei die Schnittstelle dazu ausgebildet ist eine monochrome Ausgangsgrafik einzulesen, wobei die Prozessormittel dazu ausgebildet sind: 16. A device for personalizing a document blank with a graphic for producing a document with an irradiation device for providing electromagnetic radiation, with a control device for the irradiation device, wherein the intensity of the radiation provided by the irradiation device is adjustable by the control device, wherein the irradiation device is adapted thereto irradiating a document blank with a photosensitive layer with electromagnetic radiation, wherein upon exposure to electromagnetic radiation, at least one optically detectable parameter of the photosensitive layer changes, whereby the change of the parameter scales with the energy introduced into the photosensitive layer, wherein the device further comprises a data processing device comprising processor means, memory means and an interface, the interface being adapted e eine monochrome output graphics, wherein the processor means are designed to:
• die Helligkeitswerte der monochromen Ausgangsgrafik auf mindestens zwei Helligkeitsstufen zu reduzieren um eine reduzierte Ausgangsgrafik zu erhalten,  • reduce the brightness values of the monochrome output graphic to at least two brightness levels to obtain a reduced output graphic,
• die reduzierte Ausgangsgrafik in Teilgrafiken zu unterteilen, wobei jede der Teilgrafiken nur Bildpunkte gleicher Helligkeit aufweist, • subdivide the reduced source graphic into subgraphics, each of the subgraphics having only pixels of equal brightness,
• die Steuerungseinrichtung der Bestrahlungseinrichtung so anzusteuern, dass die einzelnen Teilgrafiken jeweils vollständig auf dem Dokumentenrohling durch Beaufschlagen der fotosensitiven Schicht mit elektromagnetischer Strahlung durch die Bestrahlungseinrichtung abgebildet werden, To control the control device of the irradiation device in such a way that the individual partial graphics are respectively completely imaged on the document blank by applying the photosensitive layer with electromagnetic radiation through the irradiation device,
wobei die Speichermittel eine Zuordnung der Helligkeitsstufen zu einer in die fotosensitive Schicht einzubringenden Energie beinhalten, und wobei vor Abbilden einer Teilgrafik die Prozessormittel durch Zugriff auf die Speichermittel die der Helligkeitsstufe der Teilgrafik zugeordnete einzubringende Energie ermitteln und die Steuerungseinrichtung der Bestrahlungseinrichtung so ansteuern, dass die fotosensitive Schicht mit der der Helligkeitsstufe zugeordneten einzubringenden Energie beaufschlagt wird. 1 /.Vorrichtung nach Anspruch 16 mit einer Zuführeinrichtung und einer Stapeleinrichtung, wobei die Zuführeinrichtung eine Vielzahl von Dokumentenrohlingen beinhaltet und dazu ausgebildet ist, die Dokumentenrohlinge der Bestrahlungseinrichtung zur Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung zuzuführen und wobei die Stapeleinrichtung dazu ausgebildet ist personali- sierte Dokumentenrohlinge aufzunehmen. wherein the storage means include an assignment of the brightness levels to an energy to be introduced into the photosensitive layer, and wherein prior to imaging a partial graphic, the processor means, by accessing the storage means, inputs the energy associated with the brightness level of the partial graphic determine and control the control device of the irradiation device so that the photosensitive layer is applied to the brightness level associated with the input energy. 1 /.Vorrichtung according to claim 16 with a feed device and a stacking device, wherein the feed device includes a plurality of document blanks and is adapted to supply the document blanks of the irradiation device for exposure to electromagnetic radiation and wherein the stacking device is adapted to receive personalized document blanks.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Stapeleinrichtung ferner dazu ausgebildet ist fehlerhafte Dokumente separat von den personalisierten Dokumentenrohlingen aufzunehmen. 18. The apparatus of claim 17, wherein the stacker is further configured to receive erroneous documents separately from the personalized document blanks.
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