DE102008052248B4 - Method and device for checking lens structures - Google Patents
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Abstract
Prüfverfahren für die Überprüfung einer Linsenstruktur (14) eines an einer Oberfläche einer transparenten Schicht (17) eines Datenträgers (13) angeordneten Linsenrasters (18) zur Erzeugung eines Kippbildes, während der Datenträgerherstellung, zur Qualitäts- und/oder Funktionalitätskontrolle der Linsenstruktur (14), gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Beleuchten (2) eines Flächenausschnittes des Linsenrasters (18) mit mindestens einer Beleuchtungsquelle (10) in einem zur Orthogonalen (19) der Oberfläche ersten Winkel (12); – Beobachten (3) eines ersten Bildes (22, 24, 26) des beleuchteten Flächenausschnittes mit mindestens einer optischen Detektionseinheit (16) in demselben ersten Winkel (12); – Beobachten (4) eines zweiten Bildes (21, 23, 25) des beleuchteten Flächenausschnittes mit der optischen Detektionseinheit (16') in einem zweiten Winkel (12'), der dem an der Orthogonalen (19) gespiegelten ersten Winkel (12) entspricht oder in dem ersten Winkel (12), sofern hierfür die Beleuchtungsquelle (10) in dem zweiten Winkel (12') angeordnet wird; – Vergleichen (5) des ersten und des zweiten Bildes (22, 24, 26; 21, 23, 25) hinsichtlich Unterschieden in der Bildhelligkeit; und – Ausschließen hinsichtlich der Linsenstruktur (14) fehlerhafter Datenträger-Teilprodukte aus der weiteren Datenträgerherstellung.Test method for checking a lens structure (14) of a lens raster (18) arranged on a surface of a transparent layer (17) of a data carrier (13) for generating a tilt image during data carrier production for quality and / or functionality control of the lens structure (14) characterized by the following steps: - illuminating (2) a surface section of the lenticular grid (18) with at least one illumination source (10) in a first angle (12) to the orthogonal (19) of the surface; - observing (3) a first image (22, 24, 26) of the illuminated surface section with at least one optical detection unit (16) at the same first angle (12); - observing (4) a second image (21, 23, 25) of the illuminated surface section with the optical detection unit (16 ') at a second angle (12') corresponding to the first angle (12) mirrored at the orthogonal (19) or at the first angle (12), provided that the illumination source (10) is arranged at the second angle (12 ') for this purpose; Comparing (5) the first and second images (22, 24, 26, 21, 23, 25) for differences in image brightness; and - with regard to the lens structure (14) of defective data carrier sub-products from further data carrier production.
Description
Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren sowie eine Prüfvorrichtung für die Überprüfung von Linsenstrukturen eines an einer Oberfläche einer transparenten Schicht eines Datenträgers angeordneten Linsenrasters zur Erzeugung eines Kippbildes, gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 8.The invention relates to a test method and to a test device for checking lens structures of a lens grid arranged on a surface of a transparent layer of a data carrier for producing a tilt image, according to the preambles of patent claims 1 and 8.
Es sind Datenträger bekannt, beispielsweise in Form von Personalisierungsdokumenten, wie Ausweise, Reisepässe, Kreditkarten, Bankkarten, Barzahlungskarten und dergleichen, welche zunehmend Sicherheitsmerkmale aufweisen, um eine Fälschung dieser Dokumente zu vermeiden. Beispielsweise wird ein Papiersubstrat mit einer Laminierfolie versehen, wobei die als Kunststoffschicht ausgebildete Laminierfolie zusätzlich ein Linsenraster aufweist, um durch den hierdurch erhaltenen Lentikulareffekt ein Kippbild und gegebenenfalls auch einen dreidimensionalen räumlichen Eindruck zu erhalten. Dies vermeidet ein bloßes Abfotografieren der darunterliegenden auf dem Papiersubstrat aufgebrachten Personalisierungsdaten und der restlichen bildlichen und farblichen Ausgestaltungen des Personalisierungsdokumentes. Hierdurch sollen derartige Personalisierungsdokumente gegen Fälschung und Verfälschung zusätzlich geschützt werden.Data carriers are known, for example in the form of personalization documents, such as identity cards, passports, credit cards, bank cards, cash cards and the like, which increasingly have security features in order to avoid counterfeiting of these documents. By way of example, a paper substrate is provided with a laminating film, wherein the laminating film designed as a plastic layer additionally has a lenticular grid in order to obtain a tilted image and possibly also a three-dimensional spatial impression by the lenticular effect obtained thereby. This avoids merely photographing the underlying personalization data applied to the paper substrate and the remaining pictorial and color designs of the personalization document. As a result, such personalization documents against counterfeiting and falsification are additionally protected.
Ein Verfahren zur Herstellung derartiger Personalisierungsdokumente wird in
Bei geeigneter Wahl der Laserintensität kann gleichzeitig mit der Beschriftung des Inletts eine dazu kongruente Kennzeichnung im Volumen der Deckfolie bis hin zu deren Oberfläche erreicht werden. Zusätzlich kann die Deckfolienoberfläche eine Reliefstruktur bzw. eine Linsenstruktur aufweisen, die in einfacher Weise auch manuell prüfbar ist. Sie stellt damit ein Echtheitsmerkmal dar und erschwert somit in hohem Maße jede Manipulation bzw. den Versuch, eine derartige Karte durch eine Eindrucksfälschung nachzuahmen.With a suitable choice of the laser intensity can be achieved at the same time with the inscription of the inlets a congruent marking in the volume of the cover sheet up to the surface. In addition, the cover film surface may have a relief structure or a lens structure, which can also be tested manually in a simple manner. It thus represents an authenticity feature and thus hampers to a great extent any manipulation or the attempt to imitate such a card by imitation counterfeiting.
Herkömmlicherweise werden die Laserstrahlen in der zumeist zylinderförmig ausgebildeten Linsenstruktur, wobei es sich jeweils um im Querschnitt halbkreisförmige Zylinder handelt, die auf der bzw. an der Oberfläche einer derartigen Kunststoffschicht aufgebracht sind, von dem Laserstrahl in einem bestimmten Winkel getroffen, um hierdurch den Kippbildeffekt zu erhalten. Hierfür ist es wichtig, dass der einfallende Lichtstrahl des Lasers derart ausgerichtet ist, dass er innerhalb der Linsenstruktur einen gemeinsamen Sammelpunkt bzw. Brennpunkt des Lichtes derart trifft, dass hierdurch ein scharfes Schriftbild auf dem Barunterliegenden Substrat, wie beispielsweise ein Papiersubstrat, sichergestellt ist. Dies hat zur Folge, dass ein Betrachter, der das darunterliegende Schriftbild im gleichen Winkel betrachtet, als den Kippbildeffekt ausnutzt, das Schriftbild mit der notwendigen Schärfe sieht, wohingegen bei einer Betrachtung aus einem anderen Winkel das einfallende Licht keinen Barunterliegenden Sammelpunkt bzw. Brennpunkt trifft und somit gestreut wird. Hierdurch wird ein unscharfes Bild erhalten.Conventionally, the laser beams in the mostly cylindrically shaped lens structure, each of which is a semicircular cylinder in cross-section, which are deposited on the surface of such a plastic layer, are struck by the laser beam at a certain angle to thereby give the tilt image effect receive. For this, it is important that the incident light beam of the laser is oriented to strike a common focal point of light within the lens structure such that a sharp typeface on the underlying substrate, such as a paper substrate, is ensured. As a result, a viewer who views the underlying typeface at the same angle as the tilt image effect sees the typeface with the necessary sharpness, whereas when viewed from another angle, the incident light does not hit a baring focal point or focus thus scattered. This will give a blurred image.
Zur Überprüfung derartiger Linsenstrukturen, die erforderlich sind, um ein fälschungssicheres Personalisierungsdokument zur Verfügung zu stellen, wurden bisher die bereits mit dem Laser behandelten Personalisierungsdokumente nach erfolgter Beschriftung des darunterliegenden Substrates durch eine Betrachtung derjenigen in den jeweiligen Winkel auf ihre Qualität hin dadurch überprüft, dass das Schriftbild auf die Schärfe geprüft wurde. Dies hat zur Folge, dass bei Auffinden einer defekten Linsenstruktur des Linsenrasters bereits eine Personalisierung des Personalisierungsdokumentes mittels des Laserstrahles erfolgt ist und somit dieses Personalisierungsdokument vernichtet und ein gleiches Dokument nochmals hergestellt werden muss. Dies verringert den Durchsatz einer Maschine zur Herstellung von Personalisierungsdokumenten.To check such lens structures, which are required to provide a tamper-proof personalization document, the personalization documents already treated with the laser have been checked for their quality after the inscription of the underlying substrate by viewing those in the respective angle, that the Typeface was checked for sharpness. As a result, when a defective lens structure of the lens raster is found, personalization of the personalization document has already taken place by means of the laser beam and thus this personalization document has been destroyed and a similar document has to be produced again. This reduces the throughput of a personalization document making machine.
Aus der
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Überprüfung von Linsenstrukturen eines Linsenrasters für Datenträger zur Verfügung zu stellen, welches/welche eine schnelle Überprüfung während stattfindender oder vor stattgefundener Aufbringung von Daten auf den Datenträger zulässt.Accordingly, it is the object of the present invention to provide a method and a device for checking lens structures of a lens raster for data carriers, which permit rapid checking during or prior to application of data to the data carrier.
Diese Aufgabe wird verfahrensseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und vorrichtungsseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 8 gelöst.This object is procedurally by the features of claim 1 and Device side solved by the features of claim 8.
Kerngedanke der Erfindung ist es, dass bei einem Prüfverfahren für die Überprüfung von Linsenstrukturen eines an einer Oberfläche einer transparenten Schicht eines Datenträgers angeordneten Linsenrasters zur Erzeugung eines Kippbildes die im Anspruch 1 definierten Schritte angewendet werden.The core idea of the invention is that, in a test method for checking lens structures of a lens grid arranged on a surface of a transparent layer of a data carrier to generate a tilt image, the steps defined in claim 1 are applied.
Durch ein derartiges erfindungsgemäßes Verfahren und durch eine derartige erfindungsgemäße Vorrichtung wird ermöglicht, dass ohne das zuvor gemäß dem Stand der Technik erforderliche Erkennen einer Bildschärfe bzw. der Schärfe eines Schriftbildes nach Aufbringen desjenigen auf den Datenträger bereits vor dem Aufbringen derartiger Schriftbilder und sonstiger Bildbestandteile sowie gegebener Farbanteile eine Überprüfung der Linsenstrukturen auf ihre Fehlerfreiheit innerhalb der Struktur und an deren Oberfläche erfolgen kann. Denn es wird anhand der Unterschiede in der Bildhelligkeit ermöglicht, dass das Kippbild auf seine Funktionsweise hin geprüft werden kann.Such a method according to the invention and such a device according to the invention make it possible, without the prior recognition of image sharpness or the sharpness of a typeface after application of the same on the data carrier, before the application of such typefaces and other pictorial components as well as given Color components can be a review of the lens structures on their accuracy within the structure and on the surface. Because it is possible on the basis of the differences in image brightness that the tilting image can be tested for its functioning.
Sofern bei einer Beobachtung des ersten Bildes aus der gleichen Richtung, wie die Beleuchtung erfolgt ist, welches ein eingeblendeter Zustand ist, festgestellt wird, dass ein hoher Bildhelligkeitswert in der optischen Detektionseinheit, die auch ein menschliches Auge darstellen kann, mit den notwendigen scharfen Umrissen ankommt, findet eine Bündelung der einfallenden Lichtstrahlen von der Beleuchtungseinheit innerhalb der Linsenstruktur an einem gemeinsamen Sammelpunkt und/oder Brennpunkt statt und lässt das Licht wieder in gleicher Richtung ausfallen. Dies bewirkt den Kippbildeffekt, nämlich dass nur in einem bestimmten Winkel das darunterliegende Schriftbild bzw. Bild schart gesehen werden kann. Im ausgeblendeten Zustand hingegen, also wenn die optische Detektionseinheit, die auch als menschliches Auge vorliegen kann, in einem bezüglich der Orthogonalen inversen Winkel angeordnet ist, darf das Licht von der Beleuchtungseinheit nicht als ausfallendes Licht an dieser ankommen. Vielmehr muss ein inverser Zustand dieser Flächeneinheit in ihrer Bildhelligkeit geschaffen werden, also eine dunkle Fläche und keine helle Fläche, wie im eingeblendeten Zustand, wiedergegeben werden. Je größer der Unterschied zwischen der dunklen und der hellen Fläche ist, desto defektfreier ist die Linsenstruktur und lässt somit einen Rückschluss auf die Qualität der Funktionsweise der Linsenstruktur und somit des Kippbildes zu.Insofar as the first image is observed from the same direction as the illumination, which is a superimposed state, it is determined that a high image brightness value in the optical detection unit, which can also represent a human eye, arrives with the necessary sharp outlines , a bundling of the incident light beams from the illumination unit within the lens structure takes place at a common collection point and / or focal point and causes the light to fall out again in the same direction. This causes the tilt image effect, namely that only at a certain angle, the underlying typeface or picture can be seen schart. By contrast, in the hidden state, that is to say when the optical detection unit, which can also be in the form of a human eye, is arranged at an angle which is inverse to the orthogonal, the light from the illumination unit must not arrive there as incident light. On the contrary, an inverse state of this surface unit must be created in terms of its image brightness, ie a dark surface and no bright surface, as in the superimposed state, are reproduced. The greater the difference between the dark and the light surface, the defect-free is the lens structure and thus allows a conclusion on the quality of the operation of the lens structure and thus the tilting image.
Im Gegensatz zu den bisherigen Überprüfungsverfahren wird bei dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren keine Notwendigkeit bestehen, zuvor den Datenträger drucktechnisch oder mittels Laserbeschriftung mit Personalisierungsdaten oder anderen Daten versehen zu haben. Somit kann eine derartige Überprüfung bereits vor Aufbringen der Personalisierungsdaten oder anderer Daten auf den Datenträger oder sogar während des Aufbringens erfolgen. Dies ermöglicht während der Datenträgerproduktion innerhalb einer Maschine zur Herstellung von Personalisierungsdokumenten bereits eine Qualitäts- und/oder Funktionalitätskontrolle der Linsenstruktur und damit des Linsenrasters. Fehlerhafte Teilprodukte hinsichtlich der Linsenstruktur werden somit aus dem weiteren Personalisierungsdokument-Herstellungsverfahren ausgeschlossen und ermöglichen somit eine unnötige nachträgliche Aussortierung des vollständig hergestellten Personalisierungsdokumentes und somit eine kostengünstige Produktion derartiger Datenträger, insbesondere Personalisierungsdokumente. Ebenso kann ein derartiges Prüfverfahren als Wareneingangsprüfverfahren bei Eingang von Kunststoffschichten mit der darauf angeordneten Linsenstruktur in Form eines Linsenrasters dienen.In contrast to the previous verification method, there will be no need for the test method according to the invention to have previously provided the data carrier with personalization data or other data by means of printing technology or laser marking. Thus, such a check can already be made prior to applying the personalization data or other data to the data carrier or even during the application. This allows during the production of data within a machine for the production of personalization documents already a quality and / or functionality control of the lens structure and thus the lens raster. Faulty partial products with regard to the lens structure are thus excluded from the further personalization document production method and thus allow an unnecessary subsequent sorting out of the completely produced personalization document and thus a cost-effective production of such data carriers, in particular personalization documents. Likewise, such a test method can serve as incoming goods inspection method when plastic layers with the lens structure arranged thereon are in the form of a lenticular grid.
Die daraus erhaltenen Messergebnisse, welche mittels der optischen Detektionseinheit gemessen wird, können direkt untereinander verglichen und bewertet werden. Es kann auch eine Auswertung derart erfolgen, dass zunächst eine Mehrzahl an Linsenstrukturen gemessen werden, um die hierfür erforderlichen Bildhelligkeitswerte als Referenzwerte abzuspeichern und dieses anschießend mit Bildhelligkeitswerten von neuen zu überprüfenden Linsenrastern und deren Linsenstrukturen zu vergleichen. Ebenso oder alternativ kann ein abgespeicherter Referenzwert für die Bildhelligkeitswert zu Vergleichszwecken dienen, um eine Aussortierung von Kunststoffschichten mit defekter Linsenstruktur zu ermöglichen. Hierfür ist der zusätzliche Schritt des Auswertens der Unterschiede in der Bildhelligkeit mittels vorbestimmbarer Bildhelligkeitswerte, die mit dem Bildhelligkeitswert des ersten und zweiten Bildes verglichen werden, vorhanden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierfür eine entsprechend ausgebildete Auswerteeinheit auf.The measurement results obtained therefrom, which are measured by means of the optical detection unit, can be directly compared and evaluated with one another. It is also possible to carry out an evaluation in such a way that first a plurality of lens structures are measured in order to store the image brightness values required as reference values and then to compare this with image brightness values of new lens grids to be checked and their lens structures. Likewise or alternatively, a stored reference value for the image brightness value can serve for comparison purposes, in order to enable a sorting out of plastic layers with a defective lens structure. For this purpose, the additional step of evaluating the differences in the image brightness by means of predeterminable image brightness values, which are compared with the image brightness value of the first and second image, is present. The device according to the invention has a correspondingly designed evaluation unit for this purpose.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Messungen zur Überprüfung der Linsenstruktur nicht durch darunterliegende oder an der Oberfläche angeordnete drucktechnische oder mittels Laserbeschriftung aufgebrachte Informationen beeinflusst werden und somit eine objektive Überprüfung der Linsenstruktur möglich ist.A further advantage of the invention lies in the fact that the measurements for checking the lens structure are not influenced by underlying information or printed or laser-inscribed information applied to the surface and thus an objective verification of the lens structure is possible.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Verfahren vor Stattfinden der Beobachtungsschritte den Schritt des Vorabbestimmens des ersten Winkels, bei dem in dem Kippbild ein maximaler Helligkeitswert des Bildes erhalten wird und den Schritt des Vorabbestimmens des zweiten Winkels, bei dem in dem Kippbild ein minimaler Helligkeitswert des Bildes erhalten wird, auf. Es wird demzufolge für das eingeblendete Licht, also für den eingeblendeten Zustand, bestimmt, bei welchem Beleuchtungswinkel die maximale Helligkeit des bestrahlten Flächenausschnittes detektiert werden kann. Ebenso wird derjenige Beleuchtungswinkel bei ausgeblendetem Licht, also im ausgeblendeten Zustand ermittelt, bei dem ein minimaler Helligkeitswert erhalten werden kann. Diese zu erwartenden Helligkeitswerte dienen als Referenzwerte, um sie mit den Helligkeitswerten des ersten und zweiten beobachteten Bildes zu vergleichen und somit bei Vorliegen von gleicher oder ähnlicher Bildhelligkeit eine Linsendefektfreiheit oder bei unterschiedlichen Bildhelligkeitswerten einen Linsendefekt festzustellen.According to a preferred embodiment, before taking the observation steps, the method according to the invention comprises the step of predetermining the first angle, in which a maximum brightness value of the image is obtained in the tilt image and the step of predetermining the second angle, in which a minimum brightness value of the Image is obtained on. Accordingly, it is determined for the displayed light, ie for the displayed state, at which illumination angle the maximum brightness of the irradiated area detail can be detected. Likewise, that illumination angle is determined when the light is hidden, that is to say in the blanked-out state, in which a minimum brightness value can be obtained. These expected brightness values serve as reference values in order to compare them with the brightness values of the first and second observed image and thus determine a lens defect freedom in the presence of identical or similar image brightness or a lens defect at different image brightness values.
Für das Vorabbestimmen des ersten und zweiten Winkels kann eine Bestimmungseinheit in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein.For the predetermining of the first and second angles, a determination unit may be provided in the device according to the invention.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:Advantages and expediencies can be found in the following description in conjunction with the drawing. Hereby show:
In
In einem Schritt
In
Der unter
Die Beleuchtungseinheit
Im eingeblendeten Zustand detektiert die optische Detektionseinheit
In
In
In
In
In
In
In
In
In dem Diagramm entspricht der dunkle Balken denjenigen Bildhelligkeitswerten, die bei einem eingeblendeten Zustand, also in einem Zustand, in dem der Beleuchtungs- und der Betrachtungswinkel identisch sind, erhalten worden sind. Der helle bzw. weiße Balken entspricht denjenigen Bildhelligkeitswerten, die bei unterschiedlichen Beleuchtungs- und Betrachtungswinkel erhalten worden sind, also am ausgeblendeten Zustand, in welchem die Größe des Beleuchtungswinkels und des Betrachtungswinkels identisch sind, jedoch bezüglich der Orthogonalen unterschiedliche Vorzeichen +/–; aufweisen.In the diagram, the dark bar corresponds to those image brightness values which have been obtained in a superimposed state, that is, in a state in which the illuminating angle and the viewing angle are identical. The white bar corresponds to those image brightness values which have been obtained at different illumination and viewing angles, that is to say in the blanked state, in which the size of the illumination angle and the viewing angle are identical, but with respect to the orthogonal, different signs +/-; exhibit.
Eine erste Möglichkeit des Auswertens dieser Messergebnisse liegt darin, dass für den eingeblendeten und den ausgeblendeten Zustand jeweils ein Referenzwert
In
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Schritt des VorbestimmensStep of predetermining
- 22
- Beleuchtenlight
- 3, 43, 4
- BeobachtenObserve
- 55
- Vergleichento compare
- 66
- AuswertenEvaluate
- 1010
- Beleuchtungsquellelighting source
- 1212
- erster Winkelfirst angle
- 12'12 '
- zweiter Winkelsecond angle
- 1313
- Datenträgerdisk
- 1414
- Linsenstrukturenlens structures
- 16, 16'16, 16 '
- optische Detektionseinheitoptical detection unit
- 1717
- transparente Schichttransparent layer
- 1818
- Linsenrasterlenticular
- 1919
- Orthogonaleorthogonal
- 21, 23, 2521, 23, 25
- zweites Bildsecond picture
- 22, 24, 2622, 24, 26
- erstes Bildfirst picture
- 30–3530-35
- BildhelligkeitswerteImage brightness values
- 30a, 31a, 32a30a, 31a, 32a
- maximaler Helligkeitswertmaximum brightness value
- 33a, 34a, 35a33a, 34a, 35a
- minimaler Helligkeitswertminimum brightness value
- 36, 37, 3836, 37, 38
- Referenzwertreference value
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