NO321947B1 - Fremgangsmate for gravering av bilder i et stralingsfolsomt sjikt ved hjelp av laser - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for inngravering av bilder ved bestråling av et strålingssensitivt sjikt, spesielt for laserinngravering, hvorved det strålingssensitive sjikt bestråles punktvis slik at det for hvert bildepunkt (P,) oppnås en forhåndsbestemt sverting. For å kunne anordne en relativt enkel strålingskilde, for eksempel et lasersystem hvis laserstråle er utsatt for forholdsmessig store fluktuasjoner, for inngravering av bilder, nærmere bestemt for laserinngravering, bestemmes den oppnådde sverting i hvert bildepunkt (P,), idet strålingsenergien ved den påfølgende bestråling av bildepunktet (P,) justeres avhengig av ønsket og oppnådd sverting.

Description

Teknikkens område

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for inngravering av bilder ved bestråling av et strålingssensitivt sjikt, nærmere bestemt for laserinngravering som angitt i ingressen til krav 1.

Bakgrunnsteknikk

Inngravering av bilder, for eksempel passbilder, un-derskrifter, grafiske mønstre og liknende, ved bestråling, nærmere bestemt laserbestråling, av et strålingssensitivt sjikt som øker forfalskningssikkerheten, er i dag allerede vidt utbredt ved tilvirkningen av identitetskort og identi-tetspapirer, så som for eksempel kredittkort, bankkort, be-talingskort, identitetsbevis, førerkort og pass. Før laserinngraveringen eller laserskriftpåføringen er identi-tetskortene eller de blad i pass som er ment for påskrift forsynt med et sjikt som er egnet for laserinngraveringen, for eksempel en folie gjort sensitiv ved hjelp av spesielle tilsetningsstoffer, eller et sensitivt lakksjikt gjort sensitivt for den anvendte stråling, slik at man ved bestråling av det strålingssensitive sjikt kan tilveiebringe en optisk og/eller haptisk forandring i sjiktet. Denne forandring betegnes i det følgende som sverting.

Innenfor patentlitteraturen finnes en rekke konkrete ek-sempler på skrivere. Det er blant annet fra EP 0 680 198 A kjent en skriver for å trykke et bilde på et substrat ved flere trinn som har en sensor for å se eksisterende bilde på substratet før utskriftsprosessen startes. Sensoren skanner bildet på substratet, og ved første skriving vil sensoren lese en blank overflate. Ved første skriving har bildene en lavere intensitet enn det ønskede bildet. Ved etterfølgende skrivinger av bildet vil differensen mellom bildepunktene og ønsket bilde være utgangspunktet for ut-regningen av korrigerende bildepunkter. Ved utreging av korrigerende bildepunkter utgjør de korrigerende bildepunkter en fraksjon av den totale differensen mellom bildepunktet som avleses av sensoren og det ønskede bildepunkt.

Det er videre fra publikasjonen US 5,151,910 A kjent en lysmengdekontrollanordning for bruk i laserstråleskrivere. Lysmengdekontrolleren består av en laserlysstrålegenerator, sensor for å registrere laserlysstrålens intensitet og en laserlysstråleintensitetskontroller. Laserlysstråleintensi-tetskontrolleren kontrollerer laserlystrålens intensitet generert av laserlysstrålegeneratoren og sammenligner dette mot en verdi fra en på forhånd gitt intensitet for laser-lysstråleintensiteten.

Enda vider angis i US 4,547,784 A et termisk skrivesystem for å skrive gråtonebilder på et transparent termisk føl-somt medium etter et elektronisk lagret bilde.

Til sist kan nevnes at det fra EP 0 203056A er et termisk fargeskriversystem der det anvendes et bånd med flere far-ger.

For å inngravere et bilde, for eksempel et portrettfoto, en eller annen slags skrifttype eller også et relieff i sjiktet, utsettes sjiktet punktvis for en laserstråle, idet strålingsenergien eller strålingsmengden i hvert bildepunkt reguleres slik at ønsket sverting oppnås. For å inngravere portrettfotoer av høy kvalitet i et strålingssensitivt sjikt, er det spesielt viktig at strålingsenergien for hvert bildepunkt kan justeres såpass nøyaktig at 64, 128 eller til og med 256 gråtoner kan tilveiebringes.

Derfor er det en fordel om den anvendte laser ikke bare har en høy effekt, nærmere bestemt pulseffekt, men også en høy tidsmessig stabilitet, slik at laserstrålestyrken eller pulshøyden også er konstant over lang tid.

Disse høye krav til laseren gjør imidlertid en laserskri-verenhet relativt dyr, slik at den bare er lønnsom ved pro-duksjon av store mengder identitetskort.

Med dette som utgangspunkt tar oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte av innledningsvis nevnte art som gjør det mulig å inngravere bilder av høy kvalitet og presisjon i et strålingssensitivt sjikt, uten at det herved kreves en høystabil strålekilde.

Sammendrag for oppfinnelsen

Dette oppnås ved fremgangsmåten angitt i krav 1. Fordelak-tige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendi-ge krav.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Ifølge oppfinnelsen bestemmes den oppnådde sverting i hvert bildepunkt, idet strålingsenergien ved den påfølgende bestråling av bildepunktene justeres avhengig av den ønskede og oppnådde sverting.

Mens bildet inngraveres punkt for punkt, sammenliknes den oppnådde sverting av de respektive bildepunkter med den ønskede sverting som strålingsenergien var justert for, idet en korrekturverdi av den ønskede og den oppnådde sverting tilveiebringes som tas hensyn til i de påfølgende bestrålingsomganger. På denne måte er det mulig å oppnå en inngravering av bilder i det strålingssensitive sjikt som har høy nøyaktighet og presisjon, selv når laserstrålestyrken eller laserpulshøyden fluktuerer.

En fordelaktig utførelse av oppfinnelsen kjennetegnes ved at hvert bildepunkt bestråles med en redusert strålingsenergi i en første bestrålingsomgang slik at den ønskede sverting i hvert bildepunkt tilsvarer en forhåndsbestemt brøkdel av den forhåndsbestemte sverting, idet hvert bildepunkt bestråles med en strålingsenergi i minst én ytterligere bestrålingsomgang som justeres ifølge forskjellen mellom den allerede oppnådde sverting og den ønskede sverting i denne omgang.

På denne måte reduseres svertingsfeil som skyldes statistiske fluktuasjoner eller tidsmessig drift i lasereffekten eller laserstråleeffekten i så stor grad at de ikke kan oppfattes. Selv om den relative svertingsfeil i hver bestrålingsomgang er forholdsvis stor, er det likevel mulig å gjøre den relative svertingsfeil for den oppnådde totalsverting i ett bildepunkt svært liten, spesielt hvis det bare behøves en ubetydelig ytterligere bestråling i den siste bestrålingsomgang.

Grunntanken ifølge foreliggende oppfinnelse er altså å måle den oppnådde sverting i ett bildepunkt, oppnådd ved inngravering eller påskrift av informasjon på et sjikt ved stråling, spesielt ved laserstråling, og å sammenlikne den oppnådde sverting med den ønskede sverting, slik at det ved den påfølgende bestråling av bildepunktene tas hensyn til det allerede oppnådde svertingsresultat ved å justere strålingsenergien, for at den ønskede sverting og dermed den ønskede bildekvalitet med høyere presisjon kan oppnås ved bruk av relativt enkle lasere. Dobbel- eller fleromgangs-bestrålingen har dessuten den fordel at det kan anvendes lasersystemer med vesentlig lavere utgangseffekt.

Ved en spesielt fordelaktig utførelse av oppfinnelsen justeres strålingsenergien i alle bestrålingsomganger, bortsett fra den siste, slik at den ytterligere ønskede sverting i gjeldende bestrålingsomgang tilsvarer den samme brøkdel som forskjellen mellom den foreliggende sverting og den forhåndsbestemte sverting av bildepunktet, idet strålingsenergien i siste bestrålingsomgang justeres slik at den forhåndsbestemte sverting av bildepunktet forsøkes oppnådd.

Ved den iterative fremgangsmåte gjøres forskjellen mellom den foreliggende sverting og den forhåndsbestemte sverting av bildepunktet meget raskt så liten at svertingsfeilene som oppstår i siste bestrålingsomgang ikke kan oppfattes.

Spesielt fordelaktig er det også at totalforskjellen mellom den ønskede sverting i siste bestrålingsomgang og den allerede oppnådde sverting er mindre enn det menneskelige øye kan oppfatte.

Ifølge en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen bestemmes den utstrålte strålingsmengde for å bestemme den oppnådde sverting i hvert bildepunkt.

Dermed er det spesielt fordelaktig at laserstråling anvendes for bestrålingen og at den oppnådde sverting i hvert bildepunkt bestemmes av strålingseffekten. Registreringen av den anvendte strålingseffekt ved bestrålingen av et bildepunkt egner seg spesielt til å oppnå en måling av den oppnådde sverting, idet den nødvendige bestråling for en bestemt sverting likeledes fortrinnsvis reguleres ved hjelp av strålingseffekten.

Ifølge et spesielt fordelaktig utførelseseksempel av oppfinnelsen anvendes det et lasersystem som gir en pulsert laserstråle og måler den oppnådde sverting i hvert bildepunkt ved hjelp av laserpulsens pulshøyde for det gjeldende bildepunkt.

Ifølge en andre utførelse av oppfinnelsen avbildes det strålingssensitive sjikt som skal svertes ved hjelp av laserinngravering på en fotomottakeranordning, for å bestemme den oppnådde sverting ved hjelp av totalverdier før og etter en bestråling av de enkelte bildepunkter, idet det for måling av svertingen hensiktsmessig anordnes et videokamera som mater bildesignaler til en dekoder i en styreanordning.

I det følgende anskueliggjøres utførelseseksempler ifølge oppfinnelsen under henvisning til tegningen. Figuren i tegningen viser et skjematisk blokkdiagram av en laserinn-graveringsanordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Tegningen av laserinngraveringsanordningen eller laserskri-ve r anordningen viser et lasersystem 10, en lukkeinnretning II og en stråleavbøyningsinnretning 12. En laserstråle 13 fra lasersystemet 10 går gjennom lukkeinnretningen 11, for eksempel en akusto-optisk koplingsblender, til stråleavbøy-ningsinnretningen 12 som avbøyer laserstrålen 13 i x- og y-retningen, slik at en skrivestråle 13' sverter ("avføler") bildeplanet B på en punktvis måte.

En styreinnretning 14 styrer lukkeinnretningen 11 og strå-leavbøyningsinnretningen 12 slik at strålingsenergien som er avgitt i hvert bildepunkt Pk,i på et strålesensitivt sjikt er så stor at bildepunktet oppnår en bestemt sverting.

I stedet for en lukkeinnretning 11 som er adskilt fra lasersystemet 10, kan lasersystemets 10 laserstråleutgangs-vindu brukes for innstillingen av stråleeffekten. Brukes for eksempel en kontinuerlig pumpet laser, nærmere bestemt en Neodym-YAG-laser, for å oppnå laserpulsenes bestråling av det strålingssensitive sjikt, kan utgangsvinduets åpning varieres individuelt for hver bestrålingsomgang for å inn-stille pulshøyden av hver laserpuls. Utgangsvinduets åpning kan dermed innstilles slik at det. for hver puls kan oppnås opptil 256 gråtoner eller til og med flere.

For å måle svertingen oppnådd i en bestrålingsomgang, er det anordnet en pulshøydeføler 15 som mottar en liten del av pulsenergien via et svakt delespeil 16 og viderefører et utgangssignal, tilsvarende laserpulsens pulsnøyde til sty-rings innretningen 14. Den registrerte pulshøyde har sammenheng med den oppnådde sverting, hvilken sammenheng er avhengig av det fotosensitive materiale og lasersystemet som anvendes. Denne sammenheng lar seg bestemme ved hjelp av en passende kalibrering, og er nødvendig for styringen av de enkelte bestrålingsomganger.

En annen mulighet for å bestemme svertingen oppnådd ved bestrålingen består for eksempel av å overvåke bildeplanet B via et delespeil 16 ved hjelp av et videokamera 15'. Selv om både pulshøydeføleren 15 og videokameraet 15' er vist i tegningen, er vanligvis bare én av innretningene for be-stemmelse av svertingen anordnet.

I stedet for den beskrevne måte å anordne videokameraet 15' på, er det også mulig å anordne videokameraet slik at det egner seg for en skrå overvåking av bildeplanet B, dvs at videokameraets optiske akse 0AK ikke faller sammen med lasersystemets optiske akse 0AL. Ved en slik skråstilt over-våkingsanordning kan delespeilet 16 utelates. Riktignok må det i så fall tas hensyn til en mulig forvrengning i video-bildets bildeplan ved bedømmelsen av bildesignalet. Ytterligere er det også mulig å anordne et videokamera 15 med en lineær, todimensjonal fotomottakeranordning, for eksempel en fotodiodedel eller bare en enkel, rask fotomotta-ker, hvorved det må anordnes en én- eller todimensjonal stråleavbøyningsinnretning for å kunne avføle hvert bildepunkt Pkfi i bildeplanet B.

For å inngravere et bilde, for eksempel et portrettfoto av en identitetskortinnehaver, en underskrift, ytterligere skrift, grafiske mønstre eller liknende i det strålingssensitive sjikt som er egnet for laserinngravering, reguleres lukkeinnretningen 11 slik at strålingsenergien som slipper gjennom for hvert bildepunkt bevirker en bestemt bestråling av hvert bildepunkt, noe som igjen fører til den ønskede sverting. For dette formål påvirkes den tilførte laserpulsens pulshøyde, dvs effekten, ved hjelp av lasersystemets 10 lukkeinnretning 11 eller styrte utgangsvindu. Dersom det oppstår fluktuasjoner i stråleeffekten eller laserstrålens strålestyrke, har dette den virkning at den oppnådde bestråling i et bildepunkt Pk,i ikke oppnår den ønskede sverting.

For å løse dette problem måles den faktisk oppnådde sverting ifølge en første utførelse av oppfinnelsen enten di-rekte eller fortrinnsvis ved den målte stråleeffekt eller pulshøyde, og sammenliknes med den forhåndsbestemte sverting for bildepunktet Pk,i> Dersom det for eksempel skal tilveiebringes en sverting i et bildepunkt tilsvarende en gråtone 100 av 265 gråtoner, reguleres lukkeinnretningen 11 på tilsvarende måte. Tilsvarer derimot den oppnådde sverting på grunn av statistiske fluktuasjoner i laserstrålens 13 strålestyrke bare gråtonen 90, slik at den oppnådde sverting er 10 gråtoner svakere enn den ønskede sverting, vil dette bli tatt hensyn til ved den påfølgende bestråling av bildepunktet Pk,i-

For å nyttiggjøre seg informasjonen om den til enhver tid oppnådde sverting i bildepunktet Pk,i, kan den ønskede sverting reduseres i en første bestrålingsomgang som følge av de statistiske fluktuasjoner i lasersystemets utgangseffekt i forhold til den forhåndsbestemte totalsverting for bildepunktet Pk,i« Dersom lasersystemet for eksempel fluktuerer 10%, forsøker man å oppnå bare 90% av den endelige sverting og deretter registreres den oppnådde sverting. I hvert bildepunkt ligger således den oppnådde sverting som følge av den faktisk oppnådde stråleeffekt eller pulshøyde på mellom 81 og 99% i forhold til den ønskede sverting i det ferdige bilde. I en andre bestrålingsomgang kan derfor den ønskede sverting for hvert bildepunkt oppnås med stor nøy-aktighet ved en bestråling som gir den nødvendige, ytterligere sverting i hvert bildepunkt. Da det maksimale avvik ved den oppnådde sverting i forhold til den endelige sverting som følge av en statistisk feil er på mellom 10% og 20% i første bestrålingsomgang, reduseres totalfeilen i det ferdige bilde til 2%.

Ifølge en andre utførelse av oppfinnelsen tilveiebringes først et inngravert bilde bildepunkt for bildepunkt, idet man for hvert bildepunkt imidlertid bare forsøker å oppnå en brøkdel av den ønskede sverting for dette bildepunkt. Dersom et bildepunkt Pk,i i et ferdig bilde for eksempel skal ha en sverting tilsvarende gråtonen 100, påvirkes laserstrålen 13 ved hjelp av lukkeinnretningen 11 slik at den for eksempel bare tilveiebringer 50 %, 60 % eller 70 % av den ønskede sverting i det ferdige bilde. Antar man at 60% av totalsvertingen skal oppnås i første bestrålingsomgang, forsøker man for et bilde med en endelig gråtone 100 å oppnå gråtonen 60 i første bestrålingsomgang. I andre bestrålingsomgang kan deretter en ytterligere sverting tilveiebringes som igjen utgjør 60% av forskjellen mellom den oppnådde sverting og den ønskede sverting på det endelige bildet. I foreliggende talleksempel tilsvarer dette en ytterligere sverting tilsvarende gråtonen 24 og en totalt oppnådd sverting etter andre bestrålingsomgang tilsvarende gråtonen 84. I tredje bestrålingsomgang tilveiebringes en ytterligere sverting tilsvarende gråtonen 10 og totalsvertingen 94. I fjerde og siste bestrålingsomgang behøves bare en ytterligere sverting tilsvarende gråtonen 6.

Dersom det etter den første bestrålingsomgang fastsettes at bildepunktet Pk,i i stedet for den ønskede sverting 60 bare har oppnådd svertingen 55, kan man forsøke å oppnå gråtonen 84 i andre bestrålingsomgang. På den annen side er det og-så mulig å oppnå en sverting tilsvarende 60% av forskjellen mellom den oppnådde sverting, dvs gråtonen 55, og den ønskede gråtone i det endelige bilde, dvs gråtonen 100. Dette tilsvarer en ytterligere sverting tilsvarende gråtonen 27 og en totalsverting etter andre bestrålingsomgang tilsvarende 82.

Ved denne iterative bestrålingsfremgangsmåte vil man havne i den situasjon at man i siste bestrålingsomgang bare må oppnå for eksempel 10% eller mindre av totalsvertingen. Dersom svertingen bare kan oppnås med en relativ feil på for eksempel 10% og den maksimale feil på 10% opptrer i siste bestrålingsomgang, så er den relative svertingsfeil i forhold til totalsvertingen bare 1%.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen muliggjør et lasersystem for laserinngravering av bilder, hvilket lasersystem har en strålestyrke som er utsatt for relativt store fluktuasjoner, som ved hjelp av den iterative bestråling av det strålingssensitive sjikt i flere bestrålingsomganger og bestem-melsen av den oppnådde sverting i etterfølgende bestrålingsomganger, kan korrigeres til den ønskede svertingsver-di, idet den relative totalsvertingsfeil reduseres dras-tisk.

En annen mulighet for å tilveiebringe svertingen i bildet i flere bestrålingsomganger omfatter det å sikte på 60% av totalsvertingen av det ferdige bilde i første bestrålingsomgang, det å sikte på 90% av totalsvertingen av det ferdige bilde i andre bestrålingsomgang og så bare 10% av totalsvertingen i den siste bestrålingsomgang.

Ved begge fremgangsmåter er det imidlertid spesielt fordelaktig hvis den ønskede ytterligere sverting i siste strå-lings omgang er så liten at totalsvertingen allerede ligger innenfor den ønskede oppløsning.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for inngravering av bilder ved bestråling av et strålingssensitivt sjikt, hvorved det strålingssensitive sjikt bestråles punktvis slik at det for hvert bildepunkt (Pk,i) oppnås en forhåndsbestemt sverting, karakterisert ved at - den oppnådde sverting i hvert bildepunkt (Pk.i) bestemmes ut fra strålingsmengden som er strålt ut for dette bildepunkt (Pk.i), og - strålingsenergien ved den påfølgende bestråling av bildepunktet (Pk,i) gjøres avhengig av ønsket og oppnådd sverting.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det strålingssensitive sjikt er spesielt tilpasset laserinngravering .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at - hvert bildepunkt (Pk,i) i en første bestrålingsomgang bestråles med en definert, redusert strålingsenergi, slik at den ønskede sverting i hvert bildepunkt (Pk,i) tilsvarer en fordelaktig brøkdel av den forhåndsbestemte sverting for dette bildepunkt, - den oppnådde sverting i hvert bildepunkt (Pk,i) bestemmes , og - hvert bildepunkt (Pk,i) i minst én ytterligere bestrålingsomgang bestråles med en strålingsenergi som justeres tilsvarende forskjellen mellom den allerede oppnådde sverting og den ønskede sverting i denne omgang.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at strålingsenergien i alle bestrålingsomganger bortsett fra den siste justeres slik at den ytterligere ønskede sverting i gjeldende bestrålingsomgang tilsvarer den samme brøkdel som forskjellen mellom den foreliggende sverting og den forhåndsbestemte sverting av bildepunktet (Pici) , og strålingsenergien i siste bestrålingsomgang justeres slik at den forhåndsbestemte sverting av bildepunktet (Pk.i) blir forsøkt oppnådd.

5. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av kravene 2-4, karakterisert ved at den ønskede ytterligere sverting i siste bestrålingsomgang tilsvarer en total forskjell som er mindre enn det menneskelige øyes oppfat-telsesevne .

6. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at den utstrålte strålingsmengde bestemmes for å fastsette den midlertidig oppnådde sverting for hvert bildepunkt (Pk,i) .

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1 til 6, karakterisert ved at laserstråler anvendes for bestrålingen og at den oppnådde sverting i hvert bildepunkt (Pk,i) bestemmes av den foreliggende strålingsef fekt.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at det anvendes et lasersystem (10) som gir en pulsert laserstråle og som måler den oppnådde sverting i hvert bildepunkt (Pk,i) ved hjelp av laserpulsens pulshøyde for det gjeldende bildepunkt (Pk,i) .

9. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 5, karakterisert ved at det strålingssensitive sjikt som skal svertes ved hjelp av laserinngravering, avbildes på en fotomottakeranordning for å bestemme den oppnådde sverting ved hjelp av totalverdier før og etter en bestråling av de enkelte bildepunkter (Pk,i) •

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det for måling av svertingen anordnes et videokamera (15) som mater bildesignaler til en bedømmelseskopling i en styreanordning (14).