CN102858552B - 用于以高分辨率对有价-或安全文件进行标记的标记装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于有价-或安全文件(2)的标记装置(1)以及一种对有价-或安全文件(2)进行持久标记、特别是个性化标记的方法。用于对有价-或安全文件(2)进行持久标记的方法包括以下步骤：产生激光(6)并借助一光引导装置(8)引导激光(6)，从而使从光引导装置(8)中射出的激光(6′)定位在有价-或安全文件(2)上并且对有价-或安全文件(2)局部地标记，其中，产生激光脉冲的形式并且脉冲持续时间小于100ps的激光(6)。由此可以利用有价-或安全文件(2)的材料和激光(6′)之间的相互作用进行标记。此外在适当引导激光(6′)时可以实现更好的聚焦并且由此实现通过所述标记产生的图案的改善的分辨率。

Description

用于以高分辨率对有价-或安全文件进行标记的标记装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于对有价-或安全文件进行标记的方法以及一种标记装置，该标记装置被构造用于借助激光对有价-或安全文件进行持久标记。

背景技术

通过至少一个安全标志或安全元件进行标记以防止伪造和/或未经授权地复制的文件或物品被称为安全文件。代表一定价值的安全文件也被称为有价文件。安全文件包括例如证明文件、驾照或者机动车辆证和有价文件，这里的有价文件例如包括了钞票、邮票或者支票。

至少在一部分安全文件或者有价文件上有利的是，也可以永久地、最好是个性化地对这些文件进行标记。根据现有技术可以知道不同的方法，利用这些方法可以对有价-和/或安全文件进行个性化的标记。过去大部分的有价-和安全文件被印制在纸张上并且特别是借助印刷技术实现个性化，然而现代的安全文件和有价文件通常至少部分是由塑料材质制成的。现代的身份证和驾照例如作为层合体由多个塑料层制成并且如有必要会添加一层或者多层纸层。

为了对塑料进行永久的个性化的标记，在现有技术中开发了所谓的激光标记方法。为此向例如由聚碳酸酯制成的塑料层至少单个的层中添加特殊的色素材料，所述色素材料以后将利用激光器得到标记。这会以不被察觉或者对于使用者来说不被或几乎不被察觉的方式影响光学可见区域内的透明度。当利用激光以足够的强度照射一个这样的层时，在色素上产生对激光更强的吸收。由此可能的是，向一般情况下是透明的塑料中引入能量，之后通过这里存储的能量、例如通过加热和塑料材质的部分碳化引起局部变色。根据吸收的能量数量有目的地调整塑料的黑度。从单个的局部像点出发使图案特别是灰度图、笔法和其他的标记持久地标记在有价文件或安全文件中。

从DE10011486A1中可以知道一种卡片状的数据载体，该数据载体由至少一个层构成，在所述层中基于通过激光导致的不可逆的材料改变以改变光学特征的形式引入视觉上可视的信息，这里该薄层对于至少一种波长的吸收能力由于激光照射至少部分地降低。在这种方法中原本是彩色的或者不透明的层鉴于吸收产生了“退色”。

从DE3048733A1中可以得知一种证件卡和一种用于生产这种具有图案形式例如是字母、数字和/或图像的施加信息的证件卡的方法。该证件卡在至少一个表面上具有不同颜色的、上下重叠布置的层区域，所述层区域至少部分地由于视觉可视的个人数据中断。这里进行了设计，通过将调控过的激光作用在一个或多个重叠布置在一个塑料载体上的颜色层上来显示信息。因此借助激光照射使局部的颜色发生改变。

从DE69605788T2中可以知道一种用于产生一个具有一个彩色标记的物体的方法，这通过以该标记的形状利用激光照射该物体的表面实现，这里该物体至少在生成标记的区域内由塑料成分制成，该塑料成分具有至少三个组成色彩的部件，所述部件在激光的影响下丧失形成色彩的能力，该塑料材料按如下所述选择并具有如下的浓度，使得在400至700nm间的每个波长内吸收进入的光的至少一部分，为该标记选择一个或者多个颜色，之后将激光的波长确定为一个值，该值取决于所选的颜色，然后借助该激光对物体的表面进行照射。

从WO01/28778A2中可以知道一种用于利用激光系统将彩色的标记施加在最好由塑料制成的数据载体上的方法，这里引入到数据载体的至少一个表面层和/或一个表面附近的层中的隐藏色素由于能量激发引起吸收特性的改变，该色素在数据载体为该标记所设计的位置(该位置位于红外线和/或可视的区域内)上通过激光照射以下述方式由能量进行激发，使得在同一个色素内发生颜色变化，并且在受到激光照射的隐藏色素发生颜色改变后，未受激光照射而激发的隐藏色素借助位于紫外线波长范围内的光波进行照射产生能量激发，从而导致被这样照射的色素失去颜色。

从DE10053264A1中可以知道一种用于借助电磁辐射将数据、尤其是个人数据写入数据载体上和/或数据载体中的方法，在这种方法中可以提供任意的数据载体，在这种载体上和/或载体中至少局部地设置至少一种着色剂，并且借助至少一个波长范围内的电磁辐射对着色剂进行照射，从而在照射区域内通过漂白使着色剂的颜色发生改变，这里的颜色改变可以由机器和/或通过人眼确定。由此提高了数据载体的伪造安全性和复制安全性。

从DE19955383A1中可以知道一种用于将彩色信息施加在一个物体上的方法，这里的物体至少在一个靠近表面的层中具有至少两种不同配色的微粒，微粒在激光照射的影响下将改变该层的颜色，这里使用具有至少两个不同波长的激光辐射，为了改变该层的颜色，通过一个二坐标射流偏转装置和一个用于将激光束聚焦在物体的层上的聚焦装置来实现以矢量和/或扫描的方法将激光施加在物体上。设置至少一个射束引导装置，从而将一个具有波长λ₁的第一激光束和至少另一个具有波长λ₂(与第一激光束的波长不同)的激光束通过二坐标射流偏转装置和聚焦装置引导到物体的层上。建议用一个由两个绕着互相垂直的轴布置的转向镜组成的装置作为二坐标射流偏转装置。通过一个固定的平面光学装置实现聚焦。由于光不总是在光轴上穿过该平面光学装置，因此在聚焦装置中出现着色像差效应。特别是当使用不同颜色的激光束用于标记时，需要为此进行费事的补偿。

从DE102006014367A1中可以知道一种数据载体及其制造方法。该数据载体包括一个视觉或者机器可察觉的以图案形式如字母、数字或者图画的标记。在用于生产数据载体的方法中将提供具有数据载体衬底的数据载体并且将标记层施加在所述数据载体衬底上。该表征将借助短激光脉冲引入到标记层中。

从DE102005001443A1中可以知道一种位于透明的聚合物内的安全标记。该安全标记包括一个位于透明聚合物内部的视觉不可视的衍射结构，所述衍射结构在使用飞秒激光器的超短脉冲的情况下通过多光子吸收产生。该衍射结构在聚合体空间内通过折射率的变化产生。折射率改变的范围在亚微米数量级上。此外该结构可以通过多光子烧蚀产生，其范围同样也在亚微米内。衍射结构的读取利用低功率的激光器进行并且也能够以透射或反射进行。

从现有技术中可知的标记方法在视觉上可被觉察到，必须的是，至少只要有价文件或安全文件的表面材料不产生磨损，在加工过程中在待标记的塑料材料中或表面上加入颜色或者色素。在这种标记方法中通常向待烧蚀塑料层中掺入更易吸收激光的色素或者其他形式的添加剂。此外在这种根据现有技术的方法中，所产生的标记能达到的分辨率通常受到以下制约，即激光和有价文件或安全文件之间的相互作用以热效应作为基础。

发明内容

本发明以以下任务为基础，即提供一种改进的方法和一种改进的装置用于对有价文件或安全文件进行持久标记，同时克服或者减少现有技术的缺陷。

根据本发明，所述任务将通过本发明的的装置以及本发明的方法得到解决。本发明的有利的结构形式由其他描述得到。

本发明的基本思想在于，利用激光对有价-和/或安全文件进行标记，激光由一个短脉冲激光源产生。这意味着，单个用于标记的激光脉冲具有小于100皮秒、最好小于10皮秒的脉冲时间。使用短脉冲激光的一个优点是，利用这种光可以达到很高的光强度，同时也可以触发非线性的光学相互作用。此外例如还可以产生具有更高分辨率的标记，因为由此可以避免热学相互作用过程，该过程总是与周围区域内的热量消耗相联系并因此限制了分辨率。此外可能的是，对没有为激光标记进行特殊准备的材料进行标记，例如通过添加色素或诸如此类。这里将利用非线性效应。由此在标记时更大的材料非依赖性。同样的可以将衍射结构直接标记在文件内。需要强调的是，在所生成的标记附近的区域内没有视觉妨碍。特别有利的可以对激光进行聚焦，从而仅仅在焦点上产生与材料的相互作用。这样可以精确地垂直于文件表面引入标记。也可以重叠地、也就是在文件的不同平面中引入标记。利用这种标记可以生成从侧向能被观察出的图案。聚焦区域的高度例如最好大约是50μm。很小的损害也可以追溯到如下原因，即在与强度存在二次方关系(I²关系)的非线性过程中，位于焦点之外的相互作用很快衰弱。在表面附近生成的标记可以是被触知的，也就是被设计用于可以依靠触觉进行感知。

定义

安全元件是一种包括至少一个安全标志的结构单元。安全元件可以是独立的结构单元，它与一个也可能是有价文件的安全文件连接、例如粘在一起。但也可能是安全文件的整体组成部分。前者的例子是可以粘在钞票上的所谓的全息补片(具有全息图的补片，例如一个全息图胶片片段)或者可以粘在安全文件上的签证。后者的例子是在证件文件中压制出的衍射性表面浮雕。

安全特征是(相对于简单的复印)只有采用更大的耗费或者未经授权根本不能被制造或仿制的结构，或者使得伪造或者掺假可以通过视觉和/或机器被识别出。

作为安全文件只能是例如已提到过的个人证件、旅游护照、ID卡、准入证、签证、印花税票、门票、驾照、机动车辆证以及有价文件和任意的智能卡和附着标签(例如用于产品安全)，其中有价文件特别的包括钞票、支票、邮票和信用卡。代表一定价值的安全文件也可以被称为有价文件。通常不可能严格的区分这两个概念。例如信用卡是通过安全特征和安全元件防止仿造和伪造的受保护的安全文件，虽然从卡片单纯的材料价值来看并不代表直接的价值，但是可能是巨额财产的象征。

相对于连续-或CW激光器(其连续发射激光)，脉冲激光器是一种在一段受限制的时间段内(这被称为脉冲)发射激光的激光器。短脉冲激光器在此应理解为这样一种激光器，其产生脉冲持续时间小于100皮秒的光脉冲。在一些文献中有时也被称为超短激光脉冲，其中，为此没有统一的定义。脉冲持续时间小于10皮秒的脉冲被视为超短脉冲。

光导纤维是一种由透明材料制成的纤维，在其边界面上通过全反射可以使光在该纤维内部引导。

纤维激光器以这样一种激光器，其活跃介质是光导纤维，在所述活跃介质中进行由光感应出的电磁辐射的发射。

图案典型的由许多相邻排列的图案单元或像素点组成。图案的这些图案单元或像素点相互对应并且以已定义的方式互相横向布置，典型地位于一维和二维空间内，并且总的来看呈现一个图像，例如一幅图、一个符号、一个图标、一个字符(字母、数字、包括文字和数字的标记)或者一个编码(例如条形码)。个性化图案是用于实现个性化的图案。

如果一个图案对于一个人或者一个对象或者人或对象的最大总和中的一组人或对象来说是唯一的，则该图案是个性化的。用于一个国家的所有居民内的一个人群的个性化编码例如是居住地城市。用于某个人的个性化编码例如是个人证件的号码或者护照相片。用于所有钞票内的一组钞票的个性化编码是其价值。用于一张钞票的个性化编码是其序列号。非个性化指的是对于一个总体的所有元件完全相同的图案。对于钞票来说这例如是印刷在所有钞票上的一个徽章。

优选实施方式

特别是建议一种用于有价-或安全文件的标记装置，它包括至少一个激光源和光引导装置，该光引导装置与激光源相连，从而使得激光源的光可以受控制地定位在有价-或安全文件上，其中，激光源是短脉冲激光源，它产生脉冲持续时间小于100皮秒、最好小于10皮秒的激光脉冲。尤其需要强调的是，短激光脉冲通过与待标记有价-或安全文件的材料的非线性光学效应而互相影响。这里可实现透明的塑料材料的颜色变化，例如不同灰度级中的颜色加深。这里不再需要添加颜色色素以使得薄膜具有“激光器能力”，而这在现有技术中是必须的。因此不再由于所需的添加剂而一定出现视觉上的妨碍。一种优选的用于持续标记有价-或安全文件的方法因此包括以下步骤：产生激光并借助一个光引导装置引导激光，从而使从光引导装置中离开的激光定位在有价-或安全文件上并且局部地标记所述价-或安全文件，其中，以激光脉冲的形式生成激光，该激光脉冲的脉冲持续时间小于100皮秒，最好小于10皮秒。

特别有利的是借助一个纤维激光器产生脉冲持续时间在小于100皮秒范围内、最好在100皮秒至10皮秒范围内的短激光脉冲。相对于其他固体激光器，纤维激光器具有的优点是，其结构非常紧凑并具有高的电子光学效率。此外纤维激光器在调整和操作方面与大多数为人熟知的固体激光器相比要求低很多。

使用脉冲持续时间小于100皮秒、最好小于10皮秒的短激光脉冲的优点在于，当利用非线性光学相互作用效应来形成标记时，可以对激光和有价-或安全文件之间的相互作用区域进行非常精确的位置和空间限界。因此所述方法的一种优选的实施方式提出，通过非线性的光学效应在有价-或安全文件中形成标记。

在一种实施方式中提出，光引导装置包括一个相对于有价-和/或安全文件可运动地支承的光导纤维，所述光导纤维与至少一个驱动装置这样地耦合，使得光可以通过光导纤维的出射面在一个定位面内相对于有价-和/或安全文件的运动横向地定位在有价-或安全文件上。激光源的光因此借助光导纤维进行引导，而光在待标记的有价-或安全文件上的定位通过光导纤维的出射面相对于有价-或安全文件的运动实现。与现有技术相比存在以下优点，即当定位平面相对于有价-或安全文件的表面的取向合适时(最好是平行)，用于进行标记的光各自以相同的角度、最好是垂直照射在有价-和/或安全文件上，此外所走完的光程的行程长度相同，而与有价-和/或安全文件上被照亮的横向位置无关。由此可能的是，使所使用的光更强烈的聚焦，但是在有价-或安全文件的所有横向位置上在标记时使用相同的焦点范围。根据现有技术的引导装置中由于稍稍不同的入射方向而引起的为人熟知的问题就可以得到避免。

在另一种实施中进行了设计，使有价-和/或安全文件相对于光导纤维可运动地支承。其结构和使用与可运动的光导纤维相似。

在另一种实施方式中进行了设计，不仅光引导装置具有一个相对于有价-和/或安全文件可运动地支承的光导纤维，而且有价-和/或安全文件相对于光导纤维也可以运动。特别优选的是，有价-和/或安全文件可沿着输送方向运动，并且光导纤维在一个与输送方向垂直的方向上平行于有价-和/或安全文件待个性化的表面运动。

为了在标记时达到高的分辨率，良好的聚焦是很有利的。为此可以使用聚焦光学装置。优选将聚焦光学装置与光导纤维的相应出射面相连(如果使用了这样的聚焦光学装置)。这意味着，聚焦光学装置借助驱动装置与光导纤维的出射面一起运动。优点是，穿过聚焦光学装置的光程分别是同样的光程，而与有价-或安全文件上或中刚刚被标记过的位置无关。

在一种优选的方法中改变了焦点在文件中的位置。这意味着，只要文件具有表面浮雕或者其他的不平度，焦点位置沿着文件的平坦表面或者有价-或安全文件理想化为平坦的表面的法线，在有价-或安全文件的同一横向位置或者不同的横向位置上变化。因此可以在有价-或安全文件的不同平面中进行标记。这些标记可以互相重叠或者分别相对于优选构造为卡片状的有价-或安全文件的表面侧向错位地设置。

根据一种实施方式，在文件中套准地在不同的平面中生成标记。在一种实施方式中将所示标记的至少一部分垂直于有价-或安全文件的表面观察上下重叠地设置。

在与有价-或安全文件的表面平行的不同平面中标记在有价-或安全文件中的标记例如可以用来对于不同的观察方向表现不同的信息，这通过使不同平面中的标记在不同的观察方向上互相间完全或者部分覆盖来实现。此外，由此可将不同的层(所述有价-或安全文件必要时由所述层组合而成)能够以信息技术互相联系。因此在不改变由三维生成的标记所提供的总信息的前提下，单个的层可以很难被替换或者假造。

可以有不同的实现方法用于调节有价-或安全文件中的焦点位置。

在一种实施方式中借助克尔效应实现聚焦。这里由于电磁辐射与聚焦透镜材料之间的非线性相互作用，聚焦透镜材料的焦距发生改变。当辐射曲线是高斯形时，透镜的焦距与电磁辐射的强度成反比。

在一种借助光导纤维引导光的实施方式中进行了设计，除了定位平面内的运动外(通常其方向与平坦的安全文件的表面平行)，还可能存在光导纤维的出射面的运动，从而改变出射面和文件表面之间的光程。由此可以改变有价-或安全文件内的焦点位置。这样的距离改变可以例如在一种实施方式中通过下述方式实现，即除了定位平面内平行于有价-或安全文件表面的运动外，出射面可以垂直于该定位平面或有价-或安全文件的表面运动，光从所述出射面出发沿直线被引导到文件表面上。

在其他的实施方式中，出射面例如与成像-和/或聚焦光学装置一起在定位平面内运动，从而使射出的光横向定位在有价-或安全文件表面上，通过使光波引导器可附加地相对于成像和/或聚焦光学装置的元件、例如转向镜在定位平面内相对运动，可以例如在一些实施方式中实现光程的改变。因此一方面可以通过使出射面与成像和/或聚焦光学装置一起运动而横向定位在文件上，并且另一方面通过出射面相对于成像和/或聚焦光学装置在定位平面内的相对运动使焦点位置垂直于有价-或安全文件的表面改变。

在另一实施方式中聚焦光学装置由压电材料组成。通过提供电压可以使这种材料变形从而调整材料的焦距。

在一种优选的实施方式中将激光源集成进光导纤维中。由此减少了耦合入光纤时可能的耦合损失。因此可以使结构更紧凑且更简单。与固体激光器、例如钛蓝宝石激光器相比，光纤激光器系统不需要费事地进行冷却并且能达到高的电子光学效率。此外可以通过与相同的硬件进行参数协调而产生不同波长的激光。这在光纤激光器的情况下是很有效的。

为了可以快速的对有价-或安全文件进行标记，在本发明的改进中进行了设计，使光引导装置具有至少一个另外的、最好甚至多个另外的可运动地安装的光导纤维。由此可以同时在多个位置上或者同时利用不同的波长在有价-或安全文件上或者有价-或安全文件中生成标记。当使用不同的激光波长时，则每个光导纤维都配备有一个与相应激光波长相适应的聚焦光学装置。这里需要注意的是，当脉冲持续时间大于10ps时也可以被称为一个已定义的波长。当脉冲长度小于10ps时，由于海森堡测不准原理传播变得非常重要。脉冲持续时间为10ps时的不精确度大约为0.41meV，这在波长为620nm(2eV)时大致相应于0.12nm。脉冲持续时间为10fs时的不精确度大约为0.41eV，这在波长为620nm(2eV)时意味着带宽为至少125nm。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述至少一个的光导纤维的出射面可以相对于至少一个另外的光导纤维或者如有必要相对于多个光导纤维的多个出射面定位在所述定位平面内。特别优选的是所述多个光导纤维或它们的出射面在所述定位平面内被分别驱动并且可相对彼此定位。对于专业人员来说可以理解的是，这里存在机械上的局限性，因为光导纤维互相间不能穿透并且从而不能被同时布置在一个相同的位置中。

在本发明的一种实施方式中这样地选择光导纤维的数量，使得当光导纤维总体沿着一个空间方向进行相对运动时，整个有价-或安全文件或者有价-或安全文件的至少一条带可以被标记上一个二维/三维的图案。这里光导纤维可以沿着直线或者按照其他任意的布置方式彼此相对刚性地设置。

在一种实施方式中进行了设计，使光学改变元件与所述至少一个光导纤维耦合或者集成进光导纤维中，通过所述改变元件可以调节耦合输出的光的频率和/或强度。当光引导装置包含多个另外的光导纤维时，这尤其有利。它们最好同样具有一个分别配置给所述纤维之一的光学改变元件。

因为由激光源产生的光能量通常已经足够用于在多个位置处同时对文件进行标记，因此在一种实施方式中进行了设计，将所述一个激光源的光耦合到所述至少一个光导纤维和所述至少一个另外的或者如有必要多个另外的光导纤维中。在这样一种实施方式中也有利的是，给单个光导纤维分别配置一个光学改变元件。可以理解的是，包括多个激光源的实施方式也是有利的，所述激光源的光分别耦合输入到所述多个另外的光波导体中的一个或者多个中。

当存在多个光导纤维时，则在一种实施方式中可以对于所述多个光导纤维沿着有价-或安全文件表面的法线个别地调节有价-或安全文件内的焦点位置。对此可以有针对性地在不同的平面或者说层中(有价-或安全文件由这些平面或层接合而成)生成需要的标记。最好可以对此进行控制。

发明方法的特征具有与发明标记装置的相应特征相同的优点。

附图说明

下面参考附图通过优选的实施例进一步阐述本发明。这里展示了：

图1用于有价-或安全文件的标记装置的示意图；；

图2标记装置的一种其他的实施方式；

图3标记装置的另一种其他的实施方式；

图4光导纤维相对待标记的的有价-和/或安全文件的出射面的布置示意图；

图5a，5b用于改变焦距的成像-和聚焦光学装置

图6焦点中的射束曲线示意图；和

图7有价-或安全文件的示意图，在其上在不同的面中生成标记。

具体实施方式

在图1中以示意图的方式展示了一种用于永久标记有价-或安全文件2的标记装置1。该有价文件2被安置在一个支架3上。可以将有价-或安全文件2借助一个输送装置4输送至这个支架和/或从这个支架送走。在一些实施例中可能的是，输送装置4形成了所述支架3。不同的用于输送有价-或安全文件的装置已经被专业人员所熟知。通常在有价-或安全文件2为将要生成的标记做好准备后，才进行标记。但是同样也可能的是，在有价-或安全文件2完全做好准备之前，例如在它从一个页张或一条带分离出来之前，就进行标记。

标记装置1包括一个激光源5。激光源5被设计用于产生激光6。激光源5是一个脉冲光源。例如可以是一个固体激光器，如钛蓝宝石激光器。为了对有价-或安全文件2进行标记，激光6必须有目的的定位于有价-或安全文件2上，也就是说定位在有价-或安全文件的表面7上或者该有价-或安全文件2里面。对此设计了一个光引导装置8。该光引导装置8在这里所述的实施方式中具有一个光导纤维9，激光6耦合输入到这个光导纤维9中。光导纤维9的一个出射面10在一个定位平面11内运动。定位平面11在一种优选的实施方式中被设计成与有价-或安全文件2的表面7平行。为了使出射面10可以在定位平面11内运动或者说定位，光导纤维9与一个驱动装置12耦合。该驱动装置12在已述的实施方式中包括一个X轴促动器13、一个Y轴促动器14和一个Z轴促动器15。它们按照如下方式互相连接和定向，使得X轴促动器引起光导纤维9的出射面10平行于X轴16运动，Y轴促动器14引起平行于Y轴17运动，Z促动器15引起平行于Z轴18运动。这里需要注意的是，平行于Z轴的运动会引起定位平面11的改变。因此通过驱动装置12可以使从出射面10射出的激光6′的定位点19的位置沿着有价-或安全文件2的表面7的法线进行定位。相反，出射面10在定位平面11内的运动引起从出射面10射出的激光6′或由此形成的聚焦点19向横向定向和定位。需注意的是，其他的实施方式可以具有和使用不同设计的光引导装置。

在一些实施方式中进行了设计，使一个成像和/或聚焦光学装置20与光导纤维9的出射面10耦合，它将与光导纤维的出射面10一起运动。在一些实施方式中对光导纤维的出射面10进行如下设计，即，使射出的激光6′实现聚焦而不需要或者需要一个附加的聚焦光学装置。通过在相应位置上引入到有价-或安全文件中的能量的大小可以调整标记的形式，例如灰度方面的变深，这里能量的大小例如可以通过脉冲强度或者在该位置上引入的激光脉冲的数量改变。通过驱动装置12能够以矢量的(但是拆分成单个的像素(标记点))或者网格的方式进行标记。

定位平面11与表面7或者说有价-或安全文件2的距离27在许多使用场合下在标记时不需要被改变。因此一个仅包括X轴促动器13和Y轴促动器14的定位装置8就已经足够。对于专业人员可以理解的，也可以使用一套促动器用于在定位平面11内对光导纤维9的出射面10进行定位，其不引起平行于坐标轴的运动，但是当共同作用时能使出射面10在定位平面11中横向面状地定位在不同的位置上。

对于专业人士来说可以理解的是，光出射面10在定位平面11内不需要在所有的实施方式中都定位得使文件表面上的所有位置都可以利用射出的光6′照亮。激光仅仅需要能定位在有价-或安全文件上希望进行标记的那些位置上。当仅设计了有价-或安全文件的有限的区域用于标记时，则一个适配于该区域的定位区域26也就足够了，在这个定位区域26内可以定位光导纤维9的出射面10。

为了控制光强度或者激光波长度，在一些实施方式中将一个改变元件集成进光导纤维9中或者与之耦合。这个改变元件21可以例如被设计成电子-光学或者声-光调节器或开关。因此可以个别地与由激光器提供的脉冲能量无关地控制局部输入的能量并且由此例如控制灰度中的加深。

标记装置的单个部件通过一个控制器22控制，从而使标记自动进行。只有包含了用于标记的图案的信息才会被提供给控制器22，从而以相应的激光强度照射有价-或安全文件2的相应区域，以在有价-或安全文件2中产生相应的标记。

根据图1的实施方式的特征在于，所产生的激光6作为脉冲激光具有小于100ps、最好小于10ps的短脉冲持续时间。由此可以利用非线性光学效应用于在有价-或安全文件上或中生成标记。

通过使用用于将激光6′引导到有价-或安全文件2上或中的光导纤维9可以使光引导装置8和有价-或安全文件2之间的行程长度27保持很小。这可以在互相接触直至几厘米、优选是0.2至10mm之间的范围内选择。由此可以使辐射非常发散，而聚焦非常锐利。因此不仅在横向于光束方向(传播方向)而且在沿着光束的方向上都可以实现非常窄的聚焦。

当选择合适的强度和合适的射束曲线时可以仅仅在激光束的焦点上的一个“核心区域”内实现非线性相互作用。由此达到一个与几何光聚焦相比还要窄的光聚焦。这样不仅在横向上(即横向于激光6′的入射方向)而且在纵向上(也就是在激光6′的传播方向上)在标记时实现改善的分辨率。例如可以实现具有几微米范围内的标记大小的微型文字。

在图6中在焦点中示意性示出了一个所谓的的射束曲线61。这里展示了光强度I相对横向于传播方向(图1中的z方向)的位置r的关系。(r被选取为例如平行于根据图1的x轴)。这里假设激光6′(根据图1)的射束曲线61在焦点19(根据图1)中具有一个高斯截面。因为非线性相互作用取决于激光强度的平方I²62，也就是所谓的I²关系，当选择合适的脉冲强度时非线性相互作用仅仅在核心区域63内发生，在该核心区域内射束曲线61的强度的平方I²62超过一个临界值64。由此标记的焦点伸展尺寸由核心区域63的伸展尺寸65决定而不是由激光6′的焦点19的伸展尺寸66(对应于射束曲线61的伸展尺寸)决定。

通过也有可能在激光6′的传播方向(图1中的z方向)上实现很好的聚焦，通过焦点位置的改变、例如通过改变光导纤维9的出射面10与有价-或安全文件2或其表面7之间的距离27，可以在不同的面中进行高分辨率的标记。这里的出发点是所述平面与表面7平行地取向。例如在卡片状的有价-或安全文件的情况下(其垂直于表面7具有一个500μm至1000μm的伸展尺寸)，可以沿着平面7的面法线72套准地标记多个互相分离的标记71′和71″。同样，标记71可以在不同的平面73-79内，但是相对于有价-或安全文件2的表面7横向错位地在其中进行布置，正如图7的示意图所示。互相间垂直叠置的并且互相分离设计的标记71′和71″可以通过相同的表面7进行标记并且例如布置在不透明平面77的上方。

除了由有价-或安全文件内的变色产生标记之外，也可以由其他的材料改变实现标记，所述材料改变例如引起位于紫外线和/或可见光和/或红外线波长范围内的光的散射或衍射。

在图2中示意性示出了一个标记装置1的一种其他的实施方式。技术上作用相同的特征以相同的附图标记表示。所示的实施方式与图1中的区别在于，光引导装置8在这种实施方式中具有两个光导纤维9、9′。它们相应地分别与一个驱动装置8以及8′耦合，这里的驱动装置与根据图1的驱动装置8类似。这种实施方式的优点在于，可以同时或者几乎同时在多个部位上对有价-或安全文件2进行标记。

激光源5在这种实施方式中以示意图的形式被表示为具有一个种子激光器24和一个加强环25的纤维激光器23。对于专业人员来说可以理解的是，也可以有另外的激光源与这个实施方式一起使用。同样的也可以在根据图1的实施方式中使用光纤激光器23作为激光源5。

从激光源5中发出的光6或者通过一个光分离器(未表示出)进行分离并同时耦合输入到光导纤维9、9′中或者通过一个电子-光学或电子-声学开关交替的耦合输入到光导纤维9、9′中。由于出射面10、10′通过驱动装置8、8′的机械运动速度通常受到限制，因此可在适当选择激光6、6′的重复速度时即使在出射面10、10′的最大运动速度的情况下也进行有价-或安全文件的标记，尽管每第两个激光脉冲都被耦合输入到相应另外的光导纤维9、9′中。在这种情况下，标记也总是被视作同时的或者几乎同时的。

在图3中以示意图的方式展示了一个标记装置1的另一种其他的实施方式。在这种实施方式中设计了两个激光源5、5′。由此可以以简单的方式在不同的位置上以不同的重复速度、波长等在有价-或安全文件2上或中进行标记。

在图4中以示意图的方式展示了一个标记装置的另一种实施方式的出射面10，这里，多个光导纤维9能够互相耦合地通过一个驱动装置一起相对于有价-或安全文件2运动。在一个这样的实施方式中可以在短时间内完成大面积的标记。在这种实施方式中最好每个光导纤维9也与一个改变元件(未示出)耦合，从而可以通过每个光导纤维9控制相应耦合输入的激光强度和/或激光频率。与使用固体激光器、例如钛蓝宝石激光器相比，利用纤维激光器系统可以达到更高的电子光学效率。因此可以显著减少所需的能量。总结构可以非常紧凑，从而更容易安装进生产线或者设备。由于纤维激光器系统需要更少的维护耗费和安装耗费，因此激光器标记系统也可以分散(或非中心)地设置。

图5a和5b中展示了一种实施方式，在这种实施方式中，焦点定位、即聚焦点的定位平行于Z轴，与根据图1所述的几何结构类似。这种实施方式包括一个成像-和聚焦光学装置20。该成像-和聚焦光学装置包括一个聚焦透镜31和一个转向镜32。此外设计了一个聚焦促动器33。通过该聚焦促动器可以引起转向镜32和光导纤维9的出射面10之间的相对运动。由此使得聚焦点沿着Z轴改变。总的来看成像和聚焦装置20与光导纤维的出射面10一起在定位平面11内运动，该定位平面与XY平面重合，以便使激光6′横向定位在有价-和安全文件上。此外通过聚焦促动器33同样引起光出射面10在定位平面11内的运动，但是该运动仅仅改变与转向镜32的距离并且由此改变垂直于定位平面的聚焦位置。

附图标记单

1标记装置

2有价-或安全文件

3支架

4输送装置

5激光源

6、6′激光

7表面

8、8′光引导装置

9、9′光导纤维

10、10′出射面

11定位平面

12、12′驱动装置

13、13′X轴促动器

14、14′Y轴促动器

15、15′Z轴促动器

16X轴

17Y轴

18Z轴

19聚焦点

20成像-和/或聚焦光学装置

21改变元件

22控制器

23纤维激光器

24种子激光器

25加强环

26定位区域

27距离

31透镜

32转向镜

33聚焦促动器

61射束曲线

62强度的平方(I²)

63核心区域

64临界值

65核心区域的伸展尺寸

66焦点的伸展尺寸

71标记

72面法线

73-79平面

Claims (16)

1.用于有价-或安全文件的标记装置(1)，其包括至少一个激光源(5)、与所述激光源耦合的光引导装置，从而使得所述激光源的激光(6)能够受控制地定位在一有价-或安全文件(2)上，所述激光源(5)是短脉冲激光源，其产生脉冲持续时间小于100ps的激光脉冲，其特征在于，焦点位置能够垂直于所述有价-或安全文件(2)的表面(7)在所述有价-或安全文件(2)中改变，以便在所述有价-或安全文件(2)中套准地在不同平面(72-78)中产生标记(71)。

2.根据权利要求1的标记装置(1)，其特征在于，所述激光源(5)是纤维激光器(23)。

3.根据权利要求1或2的标记装置(1)，其特征在于，所述光引导装置(8)包括相对于所述有价-或安全文件(2)可运动地被支承的光导纤维(9)，所述光导纤维与至少一个驱动装置(12)这样地耦合，使得激光(6′)能够通过光导纤维(9)的出射面(10)在一定位面(11)中的运动而横向定位在所述有价-或安全文件(2)上。

4.根据权利要求3的标记装置(1)，其特征在于，所述光导纤维(9)的出射面(10)能够相对于所述有价-或安全文件(2)的表面(17)这样地运动，使得所述激光(6′)的焦点位置(19)能够在所述有价-或安全文件(2)的内部改变。

5.根据权利要求1或2的标记装置(1)，其特征在于，所述激光(6)具有高斯形式的射束曲线并且聚焦透镜借助于克尔效应实现聚焦，其中，由于电磁辐射与聚焦透镜材料之间的非线性相互作用，聚焦透镜材料的焦距与电磁辐射的强度成反比地改变。

6.根据权利要求4的标记装置(1)，其特征在于，所述焦点位置能够垂直于所述有价-或安全文件(2)的表面(7)在所述有价-或安全文件(2)中改变，以便将至少两个被设计成互相分离的标记(71)垂直于所述有价-或安全文件(2)的表面(7)重叠地通过相同的表面(7)标记到所述有价-或安全文件(2)中。

7.根据权利要求5的标记装置(1)，其特征在于，所述焦点位置能够垂直于所述有价-或安全文件(2)的表面(7)在所述有价-或安全文件(2)中改变，以便将至少两个被设计成互相分离的标记(71)垂直于所述有价-或安全文件(2)的表面(7)重叠地通过相同的表面(7)标记到所述有价-或安全文件(2)中。

8.用于对有价-或安全文件(2)进行持久标记的方法，包含以下步骤：

产生激光(6)，并且

借助一光引导装置(8)引导所述激光(6)，从而将从光引导装置中射出的激光(6′)定位在所述有价-或安全文件(2)上，并且

对所述有价-或安全文件(2)局部地进行标记，

产生激光脉冲形式并且脉冲持续时间小于100ps的激光(6)，

其特征在于，所述激光(6′)的焦点位置(19)能够在所述有价-或安全文件(2)的内部改变，以便在所述有价-或安全文件(2)中套准地在不同平面(72-78)中产生标记(71)。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，借助一光导纤维(9)引导所述激光(6)并且所述激光(6′)在待标记的所述有价-或安全文件(2)上的定位通过所述光导纤维(9)的出射面(10)相对于所述有价-或安全文件(2)的运动实现。

10.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述激光(6)以高斯形式的射束曲线产生并且聚焦透镜借助于克尔效应实现聚焦，其中，由于电磁辐射与透镜材料之间的非线性相互作用，聚焦透镜材料的焦距与电磁辐射的强度成反比地改变。

11.根据权利要求9或10的方法，其特征在于，借助一光纤激光器(23)产生所述激光(6)。

12.根据权利要求9或10的方法，其特征在于，套准地在不同的平面中形成的标记(71)通过所述有价-或安全文件(2)中的颜色改变被标记。

13.根据权利要求9或10的方法，其特征在于，通过非线性光学效应在所述有价-或安全文件(2)中触发标记(71)。

14.根据权利要求9或10的方法，其特征在于，将至少两个被设计成互相分离的标记(71)垂直于所述有价-或安全文件(2)的表面(7)重叠地通过相同的表面(7)标记到所述有价-或安全文件(2)中。

15.根据权利要求9或10的方法，其特征在于，将标记(71)作为衍射和/或散射的结构引入到所述有价-或安全文件(2)中。

16.根据权利要求15的方法，其特征在于，借助所述激光(6)引起所述有价-或安全文件(2)的材料折射率的局部改变，以便引入衍射和/或散射的结构。