WO2010043443A1 - Verfahren und vorrichtung für die überprüfung von linsenstrukturen - Google Patents

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WO2010043443A1
WO2010043443A1 PCT/EP2009/061324 EP2009061324W WO2010043443A1 WO 2010043443 A1 WO2010043443 A1 WO 2010043443A1 EP 2009061324 W EP2009061324 W EP 2009061324W WO 2010043443 A1 WO2010043443 A1 WO 2010043443A1
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WO
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image
angle
brightness
detection unit
optical detection
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/061324
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kathrin Schaaf
Michael Wanjek
Original Assignee
Mühlbauer Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mühlbauer Ag filed Critical Mühlbauer Ag
Publication of WO2010043443A1 publication Critical patent/WO2010043443A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation

Definitions

  • 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 5.
  • 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.
  • 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.
  • personalization documents against counterfeiting and falsification are additionally protected.
  • a method for producing such personalization documents is described in DE-PS 29 7 004 and DE 36 34 865.
  • personal data are written by means of a laser beam in the already completed, laminated card.
  • the card consists of a card insert that is inserted between transparent cover layers. is closing.
  • the labeling process takes place through the transparent cover film.
  • 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.
  • 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 provide the tilt image effect receive.
  • the incident light beam of the laser is aligned such that it encounters a common focal point or focal point of the light within the lens structure in such a way that a sharp typeface on the underlying substrate, such as a paper substrate, is ensured .
  • 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 a different angle, the incident light does not hit any underlying focal point or focus thus scattered. This will give a blurred image.
  • 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.
  • sonalization of the personalization document by means of the laser beam is done and thus destroyed this personalization document and a same document must be made again. This reduces the throughput of a personalization document making machine.
  • the core idea of the invention is that the following steps are used in a test method for checking lens structures of a lenticular screen arranged on a surface of a transparent layer of a data carrier for producing a tilted image:
  • a test device for checking lens structures of the lenticular grid arranged on the surface of the transparent layer of the data carrier for generating the tilting image has the at least one illumination source for illuminating the lenticular grid in the first angle to the orthogonal of the surface, the optical detection unit for observing the first Image of the illuminated surface section at the same first angle, the optical detection unit for observing the second image of the illuminated area section at the second angle corresponding to the orthogonal mirrored first angle and a comparing unit for comparing the first and second images for differences in image brightness.
  • 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 sharply.
  • the optical detection unit which can also be present as a human eye
  • the optical detection unit which can also be present as a human eye
  • the light from the illumination unit must not arrive there as incident light.
  • an inverse state of this surface unit must be created in terms of its image brightness, ie a dark surface and no light surface, as in the displayed state, are to be reproduced. The larger the difference between the dark and the light surface, the more defect-free the lens structure is, and thus allows a conclusion on the quality of the operation of the lens structure and thus of the tilting image.
  • test method can serve as incoming goods inspection method when plastic layers with the lens structure arranged thereon are in the form of a lens raster.
  • the measurement results obtained therefrom can be directly compared and evaluated with one another.
  • An evaluation can also be carried out 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.
  • 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.
  • 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.
  • the method according to the invention preferably comprises, prior to the observation steps, the step of predetermining the first angle, wherein a maximum brightness value of the image is obtained in the tilt image and the step of predetermining the second angle, wherein in the tilt image a minimum brightness value of the image is received. 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.
  • 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.
  • a determination unit may be provided in the device according to the invention.
  • Fig. 1a, b is a flow chart of the method according to the invention.
  • FIGS. 3a, b, c detect images or observed images for the faded-in and faded-out state, as obtained by the method according to the invention
  • 4 shows in a diagram the course of the brightness values as a function of the illumination angles in the case of plastic layers with different lens structures in the inserted state
  • FIG. 5 shows a diagram of the course of the image brightness values as a function of the illumination angles for different lens structures in the blanked-out state
  • Fig. 6 is a graph comparing image luminance values of the first and second images as shown in Fig. 3;
  • Fig. 7a, b is a comparative representation of the images of a lens structure with and without defect.
  • Fig. 1a, b the inventive method is shown in a flow chart.
  • a predetermination of the angles at which maximum and minimum brightness values arise as a function of a hidden and an inserted state takes place.
  • step 2 the illumination of the lens grid or lens structure takes place at the first angle.
  • step 3 the brightness of the first image is observed at a first angle.
  • step 4 shows the observation of the second image at a second angle.
  • step 5 results in a comparison of the measured brightness values of the first and the second image. Subsequently, an evaluation of the comparison data with predeterminable brightness values takes place in step 6.
  • step 7 determination is made as to whether or not there is a lens structure.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention in the inserted state and in the blanked-out state.
  • the state is indicated with the state in which an optical detection unit is arranged at the same angle as the one illumination unit.
  • the hidden state shows the state in which an optical detection unit in a mirrored or inverse Angle, relative to an orthogonal of the surface, is arranged at the angle of the illumination unit.
  • the hidden state shown in FIG. 2b therefore differs from the superimposed state shown in FIG. 2a only in that the optical detection unit 16 'is at an angle 12' of -15 ° and not at an angle 12 of + 15 ° the lighting unit 10 is arranged.
  • the illumination unit 10 radiates at least one light beam 11 which is at an angle 12 with respect to an orthogonal 19, which is arranged perpendicular to the surface of a plastic layer 17 of a data carrier 13, on a lens structure 14 having a plurality of semicircular and cylindrical lenses.
  • the lens structure for example, occupies a surface 18 on the surface of the plastic layer 17.
  • the optical detection unit 16 detects a collapsing light beam in the same direction as the incident light beam and obtains a first image with a high brightness value, provided the lens structure is not defective.
  • a light beam 15 that fails is detected in the optical detection unit 16 'with low image brightness values.
  • Fig. 2c the superimposed state, as shown in Fig. 2a, shown.
  • Fig. 2d a hidden state is shown, which differs from the hidden state shown in Fig. 2b in that not the detection unit 16 ', but the lighting unit 10 is arranged at an angle 12' of -15 °.
  • Fig. 3a, 3b and 3c are various image recordings, as they can be obtained by the device according to the invention and the inventive method reproduced.
  • the left-hand column shows the hidden state and the right-hand column the superimposed state.
  • a card substrate material with a plastic layer 21 lying thereon forms the surroundings into an illuminated area cutout, which is illuminated by means of the illumination unit 10 at an angle, as shown in FIG.
  • Fig. 3a the two images, so the first and the second image, reproduced for a defect-free lens structure.
  • the right column is a surface section 22 with a high image brightness value.
  • the same surface section 20 is shown with an opposite image brightness value, ie a very dark area.
  • the difference between the first image 22 and the second image 20 is very large in image brightness.
  • a good quality of the lens structure is determined by means of the evaluation unit.
  • FIG. 4 shows in a diagram the brightness values as a function of different illumination angles.
  • light from an illumination unit is incident on the lens structure at different angles in the inserted state and, given a functioning tilt image structure, should lead to a maximum brightness value being able to be determined at a specific angle.
  • a predetermination step of the maximum brightness value may be performed at a certain angle prior to the actual observation steps to thereby obtain reference values with respect to the brightness values of the image brightness values of the first image to be detected and, with reference to FIG. 5, the second image.
  • FIG. 4 a plurality of differently configured lens structures are measured in terms of brightness at different illumination angles in the superimposed state Service. It has been found that the different lens structures whose brightness values are shown as curves 30, 31 and 32 have their maximum brightness values 30a, 31a and 32a at different illumination angles.
  • these illumination angles, at which the brightness values maximum exist, are used both for the observation and for the illumination for carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 5 likewise shows in a diagram the brightness values over the illumination angles for a suppressed state, that is to say for the hidden light. This means that in the case of a non-defective lens structure, a brightness value minimum 33a, 34a and 35a has to be measured at a specific illumination angle if the optical detection unit is arranged in the orthogonal mirrored inverse angle, as already described above.
  • FIG. 6 is a graph showing image luminance values of the first and second images compared with each other as shown in FIGS. 3a, b and c.
  • the determination of the brightness values takes place by means of the detection unit, with 0% corresponding to a dark or black area and 100% to a light or white area respectively at the first and the second angle.
  • 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 illumination angle and the viewing angle are identical.
  • the light or white bar corresponds to those image brightness values which have been obtained at different illumination and viewing angles, ie at the hidden state, in which the size of the illumination angle and the viewing angle are identical but have different signs +/- with respect to the orthogonal ,
  • a first possibility of evaluating these measurement results is that a reference value 36, 37 is respectively defined for the displayed and the hidden state.
  • the lens structure of the lens grid is judged to be functional if, in the displayed state, the measured value is greater than or equal to the first reference value and / or in the blanked state the measured value is less than or equal to the second reference value 37.
  • a delta 38 between the displayed and the hidden state is defined as the reference value. The lens structure is then judged to be functional if a measured delta of the two measured values is greater than or equal to the reference value delta.
  • FIGS. 7a and 7b show first and second images with larger surface sections that have been illuminated and measured.
  • the first image for the displayed state is shown in the right column.
  • the left column shows the second image for the hidden state. It is possible to detect a virtually defect-free lens structure due to the high brightness differences.
  • Fig. 7b in the right-hand column for the faded-in state, the first image for a defective lens structure and in the left column the second image in the faded-out state are also shown for a defective lens structure.
  • a comparison of these two images reproduced in FIG. 7b reveals that no uniformly distributed brightness values are present within the area cut-out and thus irregularities in the lens structure must be present. This in turn leads to a smaller difference in the brightness values and thus to the result that a defective lens structure must be present.

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Abstract

Es wir ein Prüfverfahren und eine Prüfvorrichtung für die Überprüfung von Linsenstrukturen (14) eines an einer Oberfläche einer transparenten Schicht (17) eines Datenträgers (13) angeordneten Linsenrasters (18) zur Erzeugung eines Kippbildes mit folgenden Schritten: - 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, und - Vergleichen (5) des ersten und des zweiten Bildes (22, 24, 26; 21, 23, 25) hinsichtlich Unterschiede in der Bildhelligkeit.

Description

Verfahren und Vorrichtung für die Überprüfung von Linsenstrukturen
Beschreibung
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 5.
Es sind Datenträger bekannt, beispielsweise in Form von Personalisierungsdokumente, 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 Personalisierungsdoku- mentes. Hierdurch sollen derartige Personalisierungsdokumente gegen Fälschung und Verfälschung zusätzlich geschützt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung derartiger Personalisierungsdokumente wird in DE-PS 29 7 004 und DE 36 34 865 beschrieben. Hierbei werden personenbezogene Daten mittels eines Laserstrahls in die bereits fertig gestellte, kaschierte Karte eingeschrieben. Die Karte besteht aus einem Karteninlett, dass zwischen transparenten Deckschichten einge- schlössen ist. Der Beschriftungsvorgang erfolgt durch die transparente Deckfolie hindurch. Damit kann einerseits die Herstellung wesentlich vereinfacht werden, da unter anderem nach der Personalisierung keine weiteren Fertigungsschritte mehr erforderlich sind, und andererseits die Fälschungs- und Verfälschungssicherheit erhöht werden, da zum Beispiel die Daten aufgrund der durch den Laserstrahl bewirkten Materialzerstörung in einer nicht mehr veränderbaren Form vorliegen.
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 Relief struktur 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.
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 ausgerich- tet ist, dass er innerhalb der Linsenstruktur einen gemeinsamen Sammelpunkt bzw. Brennpunkt des Lichtes derart trifft, dass hierdurch ein scharfes Schriftbild auf dem darunterliegenden 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 keine darunterliegenden Sammelpunkt bzw. Brennpunkt trifft und somit gestreut wird. Hierdurch wird ein unscharfes Bild erhalten.
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 Per- sonalisierung 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.
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.
Diese Aufgabe wird verfahrensseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und vor- richtungsseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 5 gelöst.
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 folgende Schritte angewendet werden:
Beleuchten eines Flächenausschnittes des Linsenrasters mit mindestens einer Beleuchtungsquelle in einem zur Orthogonalen der Oberfläche ersten Winkel; - Beobachten eines ersten Bildes des beleuchteten Flächenausschnittes mit mindestens einer optischen Detektionseinheit in demselben ersten Winkel;
Beobachten eines zweiten Bildes des beleuchteten Flächenausschnitts mit der optischen Detektionseinheit in einem zweiten Winkel, der dem an der Orthogonalen gespiegelten ersten Winkel entspricht, und - Vergleichen des ersten und des zweiten Bildes hinsichtlich Unterschiede in der Bildhelligkeit.
Eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung für die Überprüfung von Linsenstrukturen des an der Oberfläche der transparenten Schicht des Datenträgers angeordneten Linsenrasters zur Er- zeugung des Kippbildes weist die mindestens eine Beleuchtungsquelle zum Beleuchten des Linsenraster in dem zur Orthogonalen der Oberfläche ersten Winkel, die optische Detektionseinheit zum Beobachten des ersten Bildes des beleuchteten Flächenausschnittes in demselben ersten Winkel, die optische Detektionseinheit zum Beobachten des zweiten Bildes des beleuchteten Flächenausschnittes in dem zweiten Winkel, der dem an der Orthogonalen gespiegelten ersten Winkel entspricht, und eine Vergleichseinheit zum Vergleichen des ersten und des zweiten Bildes hinsichtlich Unterschiede in der Bildhelligkeit auf.
Durch ein derartiges erfindungsgemäßes Verfahren und durch eine derartige erfindungsgemäße Vorrichtung wird ermöglicht, dass ohne das zuvor gemäß dem Stand der Technik er- forderliche 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.
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 scharf gesehen werden kann. Im ausge- blendeten 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 eingeblen- deten Zustand, wiedergegeben werden. Je größer der Unterschied zwischen der dunklen und der hellen Fläche ist, desto defektfreier ist die Linsenstruktur und lässt somit einen Rück- schluss auf die Qualität der Funktionsweise der Linsenstruktur und somit des Kippbildes zu. 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 Personalisierungsda- ten 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 Personalisierungsdokumen- te. Ebenso kann ein derartiges Prüfverfahren als Wareneingangsprüfverfahren bei Eingang von Kunststoffschichten mit der darauf angeordneten Linsenstruktur in Form eines Linsen- rasters dienen.
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 gemes- sen 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.
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. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise 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.
Für das Vorabbestimmen des ersten und zweiten Winkels kann eine Bestimmungseinheit in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:
Fig. 1a, b ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2a, b, c, d in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für den eingeblendeten und den ausgeblendeten Zustand;
Fig. 3a, b, c detektierte Bilder bzw. beobachtete Bilder für den eingeblendeten und ausgeblendeten Zustand, wie sie durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden; Fig. 4 in einem Diagramm der Verlauf der Helligkeitswerte in Abhängigkeit von den Beleuchtungswinkeln bei Kunststoffschichten mit unterschiedlichen Linsenstrukturen im eingeblendeten Zustand;
Fig. 5 in einem Diagramm den Verlauf der Bildhelligkeitswerte in Abhängigkeit von den Beleuchtungswinkeln bei unterschiedlichen Linsenstrukturen im ausgeblendeten Zustand;
Fig. 6 in einem Diagramm miteinander verglichene Bildhelligkeitswerte des ersten und zweiten Bildes, wie in Fig. 3 dargestellt; und
Fig. 7a, b eine vergleichsweise Darstellung der Bilder einer Linsenstruktur ohne und mit Defekt.
In Fig. 1a, b wird in einem Ablaufdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. In einem Schritt 1 findet eine Vorbestimmung der Winkel, bei denen maximale und minimale Helligkeitswerte in Abhängigkeit von einem ausgeblendeten und einem eingeblendeten Zustand entstehen, statt.
In einem Schritt 2 findet die Beleuchtung des Linsenrasters bzw. der Linsenstruktur mit dem ersten Winkel statt. In einem Schritt 3 wird die Helligkeit des ersten Bildes bei einem ersten Winkel beobachtet. Schritt 4 zeigt die Beobachtung des zweiten Bildes bei einem zweiten Winkel. Schritt 5 führt zu einem Vergleich der gemessenen Helligkeitswerte des ersten und des zweiten Bildes. Daraufhin findet in Schritt 6 eine Auswertung der Vergleichsdaten mit vorbestimmbaren Helligkeitswerten statt. In einem Schritt 7 findet die Bestimmung statt, ob eine Linsenstruktur vorliegt oder nicht.
In Fig. 2 wird in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im eingeblendeten Zustand und im aus- geblendeten Zustand wiedergegeben. Hierbei wird mit eingeblendetem Zustand derjenige Zustand bezeichnet, in dem eine optische Detektionseinheit in demselben Winkel, wie die eine Beleuchtungseinheit angeordnet ist. Der ausgeblendete Zustand hingegen zeigt denjenigen Zustand, bei dem eine optische Detektionseinheit in einem gespiegelten bzw. inversen Winkel, bezogen auf eine Orthogonale der Oberfläche, zu dem Winkel der Beleuchtungseinheit angeordnet ist.
Der unter Fig. 2b dargestellte ausgeblendete Zustand unterscheidet sich demzufolge von dem unter Fig. 2a dargestellten eingeblendeten Zustand lediglich darin, dass die optische Detektionseinheit 16' bei einem Winkel 12' von -15° und nicht bei einem Winkel 12 von +15°, wie die Beleuchtungseinheit 10 angeordnet ist.
Die Beleuchtungseinheit 10 strahlt mindestens einen Lichtstrahl 11 , der mit dem Winkel 12 bezüglich einer Orthogonalen 19, die senkrecht zu der Oberfläche einer Kunststoffschicht 17 eines Datenträgers 13 angeordnet ist, auf eine Linsenstruktur 14 mit mehreren halbkreisförmig und zylinderförmig ausgebildeten Linsen. Die Linsenstruktur nimmt hierbei beispielsweise eine Fläche 18 auf der Oberfläche der Kunststoffschicht 17 ein.
Im eingeblendeten Zustand detektiert die optische Detektionseinheit 16 einen ausfallenden Lichtstrahl in gleicher Richtung wie den einfallenden Lichtstrahl und erhält ein erstes Bild mit einem hohen Helligkeitswert, sofern die Linsenstruktur nicht defekt ist. Im ausgeblendeten Zustand hingegen wird ein ausfallender Lichtstrahl 15 in der optischen Detektionseinheit 16' mit geringen Bildhelligkeitswerten detektiert.
In Fig. 2c ist der eingeblendete Zustand, wie in Fig. 2a gezeigt, dargestellt. In Fig. 2d wird ein ausgeblendeter Zustand gezeigt, der sich von dem in Fig. 2b gezeigten ausgeblendeten Zustand dadurch unterscheidet, dass nicht die Detektionseinheit 16', sondern die Beleuchtungseinheit 10 bei einem Winkel 12' von -15° angeordnet ist.
In Fig. 3a, 3b und 3c sind verschiedene Bildaufnahmen, wie sie durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden können, wiedergegeben. In der linken Spalte ist der ausgeblendete Zustand und in der rechten Spalte der eingeblendete Zustand wiedergegeben. Ein Kartensubstratmaterial mit daraufliegender Kunststoff- schicht 21 bildet die Umgebung zu einem beleuchteten Flächenausschnitt, der mittels der Beleuchtungseinheit 10 mit einem Winkel, wie unter Fig. 2 dargestellt, beleuchtet wird.
In Fig. 3a werden die beiden Bilder, also das erste und das zweite Bild, für eine defektfreie Linsenstruktur wiedergegeben. In der rechten Spalte ist ein Flächenausschnitt 22 mit einem hohen Bildhelligkeitswert wiedergegeben. In der linken Spalte, also für den ausgeblendeten Zustand, ist der gleiche Flächenausschnitt 20 mit einem entgegengesetzten Bildhelligkeitswert, also einer sehr dunklen Fläche wiedergegeben. Demzufolge ist der Unterschied zwischen dem ersten Bild 22 und dem zweiten Bild 20 in seiner Bildhelligkeit sehr groß. Für ei- nen derart hohen Unterschied in der Bildhelligkeit, wie er in Fig. 6 unter 1 a wiedergegeben wird, wird mittels der Auswerteeinheit eine gute Qualität der Linsenstruktur festgestellt.
In Fig. 3b ist im eingeblendeten Zustand der Flächenausschnitt 24 und im ausgeblendeten Zustand der Flächenausschnitt 23 mit Bildhelligkeitswerten detektiert worden, die bereits einen geringeren Unterschied aufweisen. Hierbei handelt es sich um eine Linsenstruktur von mittelmäßiger Qualität. Dies deutet auf ein mittelmäßig funktionierendes Kippbild hin. Wiedergegeben wird dieser geringere Unterschied in Fig. 6 unter 1 b.
In Fig. 3c sind die beiden Flächenausschnitte 26 und 25 für den eingeblendeten und ausge- blendeten Zustand derart mit Bildhelligkeitswerten detektiert worden, dass diese Bildhelligkeitswerte so gut wie keinen Unterschied mehr aufweisen. Dieser geringfügige Unterschied wird in Fig. 6 unter 1 c wiedergegeben. Ein derartiger, mittels der Auswerteeinheit festgestellter geringer Unterschied in der Bildhelligkeit der Flächenausschnitte im eingeblendeten und ausgeblendeten Zustand führt dazu, dass Kunststoffschichten mit derartiger Linsenstrukturen sofort vom weiteren Verfahren ausgeschlossen werden, da es sich um eine nicht funktionierende Linsenstruktur und somit um ein nicht funktionierendes Kippbild handelt.
In Fig. 4 werden in einem Diagramm die Helligkeitswerte in Abhängigkeit von verschiedenen Beleuchtungswinkeln dargestellt. Hierbei fällt Licht aus einer Beleuchtungseinheit in ver- schiedenen Winkeln auf die Linsenstruktur im eingeblendeten Zustand und sollte bei einer funktionierenden Kippbildstruktur dazu führen, dass ein maximaler Helligkeitswert bei einem bestimmten Winkel ermittelt werden kann. Vorteilhaft kann ein derartiger Vorabbestim- mungsschritt des maximalen Helligkeitswertes bei einem bestimmten Winkel vor den eigentlichen Beobachtungsschritten durchgeführt werden, um hierdurch Referenzwerte bezüglich der Helligkeitswerte der zu detektierenden Bildhelligkeitswerte des ersten Bildes und, unter Bezugnahme auf Fig. 5, des zweiten Bildes zu erhalten.
In Fig. 4 ist im eingeblendeten Zustand eine Mehrzahl an unterschiedlich ausgebildeten Linsenstrukturen bei verschiedenen Beleuchtungswinkeln hinsichtlich der Helligkeit gemessen worden. Hierbei hat sich herausgestellt, dass durch die unterschiedlichen Linsenstrukturen, deren Helligkeitswerte als Kurven 30, 31 und 32 dargestellt sind, bei verschiedenen Beleuchtungswinkeln ihre maximalen Helligkeitswerte 30a, 31a und 32a aufweisen. Vorteilhaft werden bei der anschließend zu beobachtenden Linsenstruktur diese Beleuchtungswinkel, bei denen die Helligkeitswerte maximal existieren, sowohl für die Beobachtung als auch für die Beleuchtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angewendet.
In Fig. 5 sind ebenso in einem Diagramm die Helligkeitswerte über die Beleuchtungswinkel für einen ausgeblendeten Zustand, also für das ausgeblendete Licht, wiedergegeben. Dies bedeutet, dass bei einer nicht defekten Linsenstruktur ein Helligkeitswert-Minima 33a, 34a und 35a bei einem bestimmten Beleuchtungswinkel gemessen werden muss, sofern die optische Detektionseinheit in dem zur Orthogonalen gespiegelten inversen Winkel, wie oben bereits beschrieben, angeordnet ist.
Fig. 6 zeigt in einem Diagramm miteinander verglichene Bildhelligkeitswerte des ersten und zweiten Bildes, wie in Fig. 3a, b und c dargestellt. Die Bestimmung der Helligkeitswerte erfolgt mittels der Detektionseinheit, wobei 0% einer dunklen bzw. schwarzen Fläche und 100% einer hellen bzw. weißen Fläche jeweils bei dem ersten und dem zweiten Winkel entsprechen.
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 Be- trachtungswinkel 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.
Eine erste Möglichkeit des Auswertens dieser Messergebnisse liegt darin, dass für den ein- geblendeten und den ausgeblendeten Zustand jeweils ein Referenzwert 36, 37 festgelegt wird. Die Linsenstruktur des Linsenrasters wird als funktionsfähig beurteilt, wenn im eingeblendeten Zustand der Messwert größer oder gleich dem ersten Referenzwert und/oder im ausgeblendeten Zustand der Messwert kleiner oder gleich dem zweiten Referenzwert 37 ist. Eine weitere Möglichkeit der Auswertung besteht darin, dass als Referenzwert ein Delta 38 zwischen dem eingeblendeten und dem ausgeblendeten Zustand festgelegt wird. Die Linsenstruktur wird dann als funktionsfähig beurteilt, wenn ein gemessenes Delta der beiden Messwerte größer oder gleich dem Referenzwert-Delta ist.
In Fig. 7a und 7b sind erste und zweite Bilder mit größeren Flächenausschnitten, die beleuchtet und gemessen wurden, wiedergegeben. In Fig. 7a ist in der rechten Spalte das erste Bild für den eingeblendeten Zustand wiedergegeben. In der linken Spalte ist das zweite Bild für den ausgeblendeten Zustand wiedergegeben. Es lässt sich eine nahezu defektfreie Lin- senstruktur aufgrund der hohen Helligkeitsunterschiede erkennen.
In Fig. 7b ist in der rechten Spalte für den eingeblendeten Zustand das erste Bild für eine defekte Linsenstruktur und in der linken Spalte das zweite Bild im ausgeblendeten Zustand ebenso für eine defekte Linsenstruktur wiedergeben. Ein Vergleich dieser beiden in Fig. 7b wiedergegebenen Bilder lässt erkennen, dass keine gleichmäßig verteilten Helligkeitswerte innerhalb des Flächenausschnittes vorhanden sind und somit Unregelmäßigkeiten in der Linsenstruktur vorliegen müssen. Dies führt wiederum zu einem geringeren Unterschied der Helligkeitswerte und somit zu dem Ergebnis, dass eine defekte Linsenstruktur vorliegen muss.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste
1 Schritt des Vorbestimmens
2 Beleuchten
3,4 Beobachten
5 Vergleichen
6 Auswerten
10 Beleuchtungsquelle
12 erster Winkel zweiter Winkel 13 Datenträger
14 Linsenstrukturen
16,16' optische Detektionseinheit
17 transparente Schicht
18 Linsenraster
19 Orthogonale
21 ,23,25 zweites Bild
22,24,26 erstes Bild
30 - 35 Bildhelligkeitswerte
30a,31 a,32a maximaler Helligkeitswert
33a,34a,35a minimaler Helligkeitswert
36, 37, 38 Referenzwert

Claims

Verfahren und Vorrichtung für die Überprüfung von LinsenstrukturenPatentansprüche
1. Prüfverfahren für die Überprüfung von Linsenstrukturen (14) eines an einer Oberfläche einer transparenten Schicht (17) eines Datenträgers (13) angeordneten Linsenrasters (18) zur Erzeugung eines Kippbildes, g eken n ze ich n et d u rch 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, und
- Vergleichen (5) des ersten und des zweiten Bildes (22, 24, 26; 21, 23, 25) hinsichtlich Unterschiede in der Bildhelligkeit.
2. Verfahren nach Anspruch 1, g eken n ze ich n et d u rch den Schritt des Auswertens (6) der Unterschiede in der Bildhelligkeit mittels vorbestimmbarer Bildhelligkeitswerte (30 - 35), die mit den Bildhelligkeitswerten des ersten und zweiten Bildes (22, 24, 26; 21 , 23, 25) verglichen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, g eken n ze ich n et d u rch den Schritt des Vorbestimmens (1 ) des ersten Winkels (12), bei dem in dem Kippbild ein maximaler Helligkeitswert (30a, 31a, 32a) des Bildes erhalten wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, g eken n ze ich n et d u rch den Schritt des Vorbestimmens (1) des zweiten Winkels (12'), bei dem in dem Kippbild ein minimaler Helligkeitswert (33a, 34a, 35a) des Bildes erhalten wird.
5. Prüfvorrichtung für die Überprüfung von Linsenstrukturen (14) eines an einer Oberfläche einer transparenten Schicht (17) eines Datenträgers (13) angeordneten Linsenrasters (18) zur Erzeugung eines Kippbildes, g eken n ze ich n et d u rch - mindestens eine Beleuchtungsquelle (10) zum Beleuchten des Linsenrasters (18) in einem zur Orthogonalen (19) der Oberfläche ersten Winkel (12);
- eine optische Detektionseinheit (16) zum Beobachten eines ersten Bildes (22, 24, 26) des beleuchteten Flächenausschnittes in demselben ersten Winkel (12);
- die optischen Detektionseinheit (16') zum Beobachten eines zweiten Bildes (21, 23, 25) des beleuchteten Flächenausschnittes 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 ist, und
- eine Vergleichseinheit zum Vergleichen des ersten und des zweiten Bildes (22, 24, 26; 21 , 23, 25) hinsichtlich Unterschieden in der Bildhelligkeit.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, g eken n ze ich n et d u rch eine Auswerteeinheit zum Auswerten der Unterschiede in der Bildhelligkeit mittels vorbestimmbarer Bildhelligkeitswerte (30 - 35), die mit den Bildhelligkeitswerten des ersten und zweiten Bildes (22, 24, 26; 21 , 23, 25) vergleichbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, g eken n ze ich n et d u rch eine Bestimmungseinheit zum Vorbestimmen des ersten Winkels (12), bei dem in dem Kippbild ein maximaler Helligkeitswert (30a, 31a, 32a) des Bildes erhältlich ist und zum Vorbestimmen des zweiten Winkels (12') bei dem in dem Kippbild ein minimaler Helligkeitswert (33a, 34a, 35a) des Bildes erzeugbar ist.
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