DE102005054396A1

DE102005054396A1 - Markierung von Gegenständen mit Vielspiegelelementen

Info

Publication number: DE102005054396A1
Application number: DE102005054396A
Authority: DE
Inventors: Markus Erdmann; Georg Dr. Kruse; Otto Dr. Bernecker; Walter Dr. Dörfler
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2006-06-01

Abstract

Vorgeschlagen werden ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Beschriftung von Gegenständen (2), insbesondere von flachen, gewölbten oder unregelmäßig gestalteten Gegenständen, mittels eines Lichtbündels (4). Das Lichtbündel (4) wird auf ein Vielspiegelelement (5) mit einer Vielzahl matrixförmig angeordneter und individuell kippbarer Einzelspiegel (6) geleitet, die in Abhängigkeit von den beabsichtigten Bildinhalten und der vorher ermittelten individuellen Wirkung des auf den jeweiligen Einzelspiegel und seine Umgebung entfallenden Anteils des Lichtbündels (4) gesteuert werden. Befindet sich mindestens einer der Einzelspiegel (6) in Ein-Stellung, wird zumindest ein Teil (12) des Lichtbündels (4) an eine ausgewählte Stelle auf dem Gegenstand (12) gelenkt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Lichtbündel (4) vor dem Erreichen des Gegenstands (2) über mindestens einen beweglichen Spiegel (10, 11; 14) geleitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Markierungen auf Gegenständen, insbesondere flachen, gewölbten oder unregelmäßig gestalteten Gegenständen, unter Verwendung von fokussierbaren Lichtquellen wie Lasern oder Leuchtdioden oder anderen Lichtspendern mit geringer räumlicher Ausdehnung der Lichtquelle. Unter Markierung wird hier jede bleibende Veränderung des Gegenstands verstanden, die mit dem menschlichen Auge oder einem optischen Sensor, dessen Empfindlichkeitscharakteristik nicht mit der des menschlichen Auges übereinstimmen muß, erkannt werden kann. Von den Markierungen zu unterscheiden ist der Vorgang der Bilderzeugung. Darunter wird hier die kontrollierte Bereitstellung von Lichtenergie in Abhängigkeit vom Ort auf einer Fläche oder in einem räumlichen Volumen verstanden, die gleichzeitig oder in zeitlicher Abfolge bewerkstelligt wird. Jeder unterscheidbare Ort bildet dabei ein Bildelement, das nach Bewirken entsprechender örtlicher Veränderungen in dem Material oder der Oberfläche eines Gegenstands einem späteren Betrachter, also einem Menschen oder einer mit entsprechendem Bildsensor ausgestatteten Maschine, die der örtlichen Lichtmenge und Lichtart entsprechende Information liefert. Im Gegensatz zur Markierung ist die Bilderzeugung ein vorübergehender Vorgang.
Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen der Vorgang der Bilderzeugung benutzt wird, um Gegenstände zu markieren.
Beispiele für dieses Prinzip sind die Photographie und die Lithographie in allen ihren technischen Ausprägungen. In jüngerer Zeit, einhergehend insbesondere mit der Entwicklung der Lasertechnik, sind weitere Markierungsmechanismen bekannt geworden, die auf der besonderen chemischen oder physikalischen Wirkung intensiver Lichtstrahlung beruhen. Das Spektrum dieser bekannten Markierungsverfahren reicht von der Materialabtragung durch lokale Verdampfung bis zum Aufbrechen von Polymerketten durch mechanische Resonanz unter der Einwirkung der dem Licht entsprechenden elektromagnetischen Felder. Beispiele für einfache Markierungen dieser Art sind Kennzeichnungen von Lebensmittelbehältern mit dem Verfallsdatum oder die individuelle Beschriftung von Tastaturelementen. Anspruchsvollere Markierungen bekannter Art sind beispielsweise lasergenerierte einfarbige Bilder und Eintragungen auf Ausweiskarten oder mit mehrfarbigen Lasern ausbelichtete farbige Kinofilme mit Szenen, die durch Techniken der Computeranimation zunächst als digitaler Datensatz erzeugt wurden.
Für die Bilderzeugung steht ebenfalls eine Vielzahl bekannter Verfahren zur Verfügung. So die optische Projektion eines beleuchteten realen Objekts in eine Bildebene oder die auf Interferenzeffekten beruhende Technik der Holographie. Schließlich sind unterschiedliche sogenannte Scanverfahren bekannt, bei denen nach einer das jeweilige Bild definierenden Vorschrift in zeitlich aufeinander folgenden lokalen Belichtungsschritten die jeweils beabsichtigte Lichtenergie auf die unterschiedlichen Bereiche des zu erzeugenden Bilds gelenkt werden. Bei den Scanverfahren unterscheidet man hauptsächlich Raster-Scanverfahren und Vektor-Scanverfahren. Bei ersteren wird nacheinander, in systematischer Abfolge, jeder Bereich der Bildfläche oder des Bildvolumens mit der beabsichtigten Lichtenergie beaufschlagt. Bei den Vektor-Scanverfahren wird dagegen die Veränderung des Orts der Lichteinwirkung abhängig von den aktuell zu erzeugenden Bildelementen entlang beliebiger, aus Verschiebungsvektoren frei zusammensetzbarer Bahnen vorgenommen. Während die Raster-Scanverfahren bevorzugt für Bilddarstellungen mit flächigem Charakter, das heißt mit pro Bildelement unterschiedlichem Informationsinhalt, genutzt werden haben sich die Vektor- Scanverfahren vor allem im Zusammenhang mit solchen Bilddarstellungen bewährt, die überwiegend aus Strichen und Punkten zusammengesetzt sind, also nur in recht beschränkten Teilbereichen wesentliche Information enthalten. Um die volle Bedeutung der Scanverfahren für das Gebiet der Bilderzeugung zu verstehen muß man sich bewusst sein, daß zum einen die Aufeinanderfolge der Erzeugungsschritte häufig sehr rasch erfolgen kann, so daß etwa das menschliche Auge bei der Betrachtung eines so erzeugten Bilds wegen seiner beschränkten Möglichkeiten, zeitliche Abfolgen zu erkennen, das ganze Bild als augenblicklich entstanden empfindet, und daß zum anderen die zeitliche Abfolge für den Markierungsprozeß oft unerheblich ist, da nur das Endresultat von Belang ist. In vielen Fällen bringt die Rastertechnik sogar den Vorteil, daß nicht nur die auf ein Bildelement entfallende Gesamtenergie des Lichts frei gesteuert werden kann, sondern auch die Verteilung dieser Energie über den Zeitraum der Belichtung. Letzteres kann für die Anwendung einer Markierungsmethode entscheidend sein, zum Beispiel wenn die örtliche Materialtemperatur für einen vorgesehenen Markierungsprozeß von Bedeutung ist. Eine kurze, intensive Lichteinbringung wird nämlich wegen der üblichen Wärmeausgleichsvorgänge im Material eine lokal höhere Temperatur verursachen als eine längere Lichteinbringung bei geringerer Intensität.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere mit Verfahren der Bilderzeugung, bei denen die Bilderzeugung nicht anhand eines physikalisch vorhandenen Objekts wie einer Schablone, sondern mithilfe einer Vorrichtung zur Intensitätsmodulation des von einer Lichtquelle bezogenen Lichts entsprechend der jeweils aktuell gewünschten Bildinhalte erfolgt. Entsprechend dem in der Fachwelt allgemein bekannten Stand der Technik eignen sich für diesen Zweck im Zusammenhang mit Scanverfahren einfache, in den Strahlengang an geeigneter Stelle eingebrachte Modulationselemente, die auf akustischer Lichtbeugung, elektrooptischen Polarisationseffekten oder mechanischen Prinzipien beruhen, oder auch Maßnahmen, die zur direkten zeitabhängigen Variation der Intensität der Lichtquelle selbst führen. Diese Beschränkung auf eine rein sequenzielle Bilderzeugung wird in vielen Fällen aber als nachteilig angesehen, insbesondere wenn man wegen der hohen Zahl von in einem Bild enthaltenen Bildelementen an die Geschwindigkeitsgrenzen der Scanapparatur stößt und dabei die Bildelemente so klein sind, daß nicht mehr die ganze, von der Lichtquelle bereitgestellte Energie nutzbar ist. Ebenso nachteilig ist es, wenn die Fokussierbarkeit der Lichtquelle nicht hinreichend ist, um die gewünschten kleinen Bildpunkte zu erzeugen. Wünschenswert ist in solchen Fällen, das vorhandene Licht in mehrere Bündel aufzuteilen und jeweils parallel zu nutzen, d.h. sie jeweils separat einer Intensitätsmodulation zu unterziehen und zur Erzeugung unterschiedlicher Bildelemente heranzuziehen.

Aus der EP-A-570154 ist ein Verfahren bekannt, nach dem der Strahl eines Multimodelasers mit Hilfe eines akustischen Mehrkanalmodulators und einer nachgeschalteten Linsenanordnung zu einem flachen breiten Bündel verformt wird, mittels dessen in der Abbildungsebene eine definierte Markierung erzeugt wird.

Ebenfalls dem Stand der Technik zuzuordnen sind Verfahren, in denen durch flächige oder lineare Anordnung einer Mehrzahl mechanischer Spiegel im Lichtbündel einzelne Teilbereiche einer Fläche selektiv mit Anteilen der Strahlung versorgt werden können. Ein Verfahren dieser Art offenbart unter anderem die nur gemäß § 3 Abs.2 PatG zu berücksichtigende DE 103 39 472 A1 .

Ein Nachteil aller Verfahren, die mit Lasern bzw. allgemein mit Lichtspendern mit geringer räumlicher Ausdehnung der Lichtquelle arbeiten, ist, daß die genaue Aufteilung der vorhandenen Lichtintensität auf verschiedene Lichtbündel sehr schwierig ist. Zwar ist es bekannt, durch Verwendung von Lichtsensoren, auf die, zum Beispiel durch Verwendung teildurchlässiger Spiegel, ein Teil des Lichtbündels gelenkt wird, die zeitlichen Schwankungen der Lichtintensität zu detektieren und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, deren Effekt zu kompensieren. Jedoch ist das Problem der räumlichen Ungleichmäßigkeiten der Lichtintensität bisher nicht befriedigend gelöst. Zum einen ist es generell nicht ohne weiteres möglich, ein kohärentes Lichtbündel so zu formen, daß es eine fest umgrenzte Fläche genau ausleuchtet und dabei alle Teilelemente dieser Fläche mit gleicher Intensität pro Flächeneinheit versorgt. Die natürliche Flächenverteilung der Intensität in kontrollierten Laser-Strahlbündeln ist glockenförmig, besitzt mithin eine von einer Höchstintensität im Mittenbereich des Bündels ausgehende, langsam nach außen abfallende Verteilung. Im weniger kontrollierten sogenannten Multimode-Betrieb lassen sich steilere Flanken im Intensitätsprofil der Bündelgrenzen erreichen, jedoch zu Lasten der Gleichmäßigkeit der Verteilung im Inneren. Insbesondere wird die Gleichmäßigkeit der Verteilung durch Intensitätsschwankungen beeinträchtigt, die wegen Interferenzeffekten aufgrund der Kohärenz des Laserlichts entstehen. Die Verteilung eines Laserbündels auf eine Mehrzahl von Teilbündeln ist daher allgemein mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden.

Aus der erwähnten DE 103 39 472 A1 sowie aus der DE 198 08 334 A1 ist der Vorschlag bekannt, einen Laserstrahl großen Querschnitts zunächst durch eine Homogenisiereinheit von den genannten Intensitätsschwankungen zu befreien und danach mittels eines Vielspiegelelements so auf das zu bearbeitende Material zu lenken, daß einzelne Bildpunkte geschwärzt und andere Bildpunkte nicht geschwärzt werden. Hierzu wird vor der Einkopplung des Laserstrahls jeder der Einzelspiegel des Vielspiegelelements so angesteuert, daß die den zu schwärzenden Bildpunkten entsprechenden Einzelspiegel in eine Ein-Stellung gekippt und die den nicht zu schwärzenden Punkten entsprechenden Einzelspiegel in eine Aus-Stellung gekippt werden. Die beiden Schriften machen keine Angaben zur Realisierung einer Homogenisiereinheit. Diese dürfte praktisch jedoch mit einigen Problemen verbunden sein, wie nachfolgend noch näher ausgeführt wird. Sofern es gelingt, eine entsprechend effiziente Homogenisiereinheit zu realisieren könnten immerhin nach dem bekannten Verfahren effizient Beschriftungen auf Datenträger aufgebracht werden, da dann nicht mehr zeilenweise über den Datenträger gefahren und ein Bildpunkt nach dem anderen erzeugt werden muß, sondern mehrere Bildpunkte gleichzeitig erzeugt werden können. Dennoch blieben die Verfahren verbesserungswürdig. Es können nach der Lehre der DE 198 08 334 A1 nämlich z.B. unverändert keine einzelnen Bildpunkte mit Graustufen erzeugt und infolgedessen lediglich schwarz-weiß-Beschriftungen hergestellt werden. Weiter sind generell erhebliche Restinhomogenitäten des Lichtbündelquerschnitts zu befürchten, die sich nachteilig auf die Qualität der Markierung auswirken, so daß das Verfahren allenfalls für die Darstellung von Markierungen mit reduzierten Anforderungen an die Darstellungsqualität geeignet ist. Auch der nach der Lehre der DE 103 39 472 A1 einzusetzende Sensor zur Erfassung von Veränderungen der Strahlintensität ist, da nicht auf die Einzelanteile der Spiegel bezogen, nicht geeignet, das genannte Problem zu beheben. Im übrigen ist die Einschaltung einer Homogenisiereinheit notwendigerweise mit Verlust an verfügbarer Lichtenergie verbunden.

Die Realisierung einer Homogenisiereinheit ist aus der DE -A -10147 037 bekannt. Eine Homogenisierung wird danach durch eine Glasfaser bewirkt, die vom Lichtbündel zu durchlaufen ist. Verluste entstehen in diesem Fall insbesondere bei der Einkopplung des Lichts an der Eintrittsfläche der Faser und während des Wegs durch die Faser.

Um komplexere Bilddarstellungen und Markierungen effizient zu erzeugen, ist es wünschenswert, auch Beschriftungen mit Graustufen auf einem Gegenstand erzeugen zu können. Herkömmlicherweise werden Graustufen durch Punktdichtemodulation erzeugt, d.h. an sich gleich schwarze Punkte werden in unterschiedlicher Dichte und/oder Größe aufgebracht, so daß das menschliche Auge aufgrund seines beschränkten Auflösungsvermögens dies als entsprechenden Graustufenwert wahrnimmt. Es ist weiterhin bekannt, echte Graustufen, d.h. Bildpunkte in unterschiedlichen Schwärzungsgraden, zu erzeugen. Hierzu wird die Energieleistung des Laserstrahls moduliert, so daß unterschiedliche Energiebeträge in das zu beschriftende Material eingebracht werden und dementsprechend dessen thermischer bzw. chemischer Materialveränderungsprozeß unterschiedlich weit angestoßen wird. Weiterhin ergibt sich für spezielle Bilddarstellungen und Markierungen die Aufgabe, Bildelemente unterschiedlicher Größe zu erzeugen, beispielsweise zur Darstellung von mageren und fetten Schriftarten. Nach dem Stand der Technik ist die Variation des Querschnitts des Lichtbündels im Bildfeld durch Verwendung einer Fernrohroptik im Strahlengang der Lichtquelle möglich. Zur Veränderung des Strahlquerschnitts ist der Vergrößerungsmaßstab des Fernrohrs zu ändern, was bei entsprechender Auslegung der Optik durch Veränderung der Stellung von Einzellinsen im Fernrohr geschehen kann, von Hand oder durch Motorbewegung. Diese Einstellungsänderung ist ein sehr langsamer Vorgang, der deshalb in der Praxis kaum zum Einsatz kommt. Stattdessen wird heute in der Regel ein größeres Bildelement immer aus einer Mehrzahl von Standardbildelementen zusammengesetzt und die Fernrohroptik, soweit verwendet, wird lediglich zur Optimierung der Grundeinstellung herangezogen. Dies geht einher mit einem Effizienzverlust bei der Darstellung von größeren Bildelementen.

Eine weitere Anforderung, die an Bilderzeugungs- und Markierungssysteme gestellt wird, ist die Variation der Schärfentiefe, insbesondere bei Vorliegen von schräg gestellten, gewölbten oder unregelmäßig gestalteten Gegenständen. Nach dem Stand der Technik läßt sich der Tiefenbereich, in dem ein wohlfokussiertes Lichtbündel vorliegt, durch die Veränderung der Apertur der Abbildungsoptik anpassen. Hierbei geht jedoch die Erhöhung der Schärfentiefe mit einer generellen Vergröberung des Bilds, d.h. einer Vergrößerung der Bildelemente einher, was oft als Nachteil anzusehen ist. Weiterhin sind spezielle Optiken bekannt, die nach Wunsch gewölbte oder flache Bereiche der optimalen Schärfe liefern. Eine Veränderung der Form des Schärfenbereichs ist jedoch nicht oder nur durch mechanische und damit naturgemäß langsame Eingriffe zu erreichen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zur Erzeugung von Markierungen auf Gegenständen mit zufriedenstellender Gleichmäßigkeit der Markierungen über die gesamte Markierungsfläche anzugeben, durch die insbesondere eine schnellere und flexiblere Beschriftung, vorzugsweise mit echten Graustufen ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 13. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Aufgabe der Intensitätskorrektur und damit der Homogenisierung sowie die Aufgabe der Variation der Bildpunktgröße und der Bildfeldgestaltung durch eine geeignete Nutzung eines Vielspiegelelementes, gegebenenfalls in Verbindung mit nachgeschalteten Maßnahmen im Strahlengang, gelöst werden können.

Dazu werden in Unteransprüchen verschiedene Lösungen dargelegt, die einerseits auf die klassischen Möglichkeiten beugungsbegrenzter Optiken zurückgreifen, andererseits auf die erweiterten Möglichkeiten von neuartigen Vielspiegelelementen, die beide an sich selbst nicht als Gegenstand der Erfindung betrachtet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt im einfachsten Fall ein Vielspiegelelement, wie es prinzipiell aus der DE 198 08 334 A1 bekannt ist, sowie mindestens eine nachgeschaltete Optik, wobei die Ansteuerung der Vielspiegelelements so erfolgt, daß vorher ermittelte Abweichungen der Bildparameter vom Sollwert ausgeglichen werden.

Erfindungsgemäß wird die individuelle Wirkung des auf den Einzelspiegel (6) und seine Umgebung entfallenden Anteils des Lichtbündels (4) ermittelt, und das Kippen des Einzelspiegels (6) in die modifizierte Stellung in Abhängigkeit von der ermittelten Wirkung und den beabsichtigten Bildinhalten gesteuert.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zumindest ein Teil des Lichtstrahls auf einen Sensor geleitet, der die Intensität des Lichtstrahls sowie deren örtliche Variation vermißt. Das Ergebnis der Messung wird registriert und im Verlauf des Beschriftungsprozesses genutzt, um dafür zu sorgen, daß die Abweichungen vom Sollverlauf durch geeignete Maßnahmen korrigiert werden. In vielen Fällen sind die gemessenen Abweichungen über erhebliche Zeiträume nur geringfügigen Änderungen unterworfen. Dann kann die Messung einmalig zu Beginn einer längeren Betriebsphase erfolgen. Das registrierte Ergebnis wird während der gesamten Betriebsphase ohne weitere Kontrolle verwendet. In diesem Fall ist es zum Beispiel möglich, eine den zu belichtenden Gegenständen in der Gestalt ähnlich ausgelegte spezielle Sensorvorrichtung an die Stelle zu bringen, an der sich während des Betriebs die zu belichtenden Gegenstände befinden. Für Messungen zu beliebigen Zeitpunkten bietet es sich an, entweder einen Strahlteiler oder einen Umlenkspiegel in den Strahlengang aufzunehmen und damit die Möglichkeit zu schaffen, die Sensorvorrichtung dauerhaft in die Vorrichtung zu integrieren.

Eine besonders vorteilhafte Methode besteht darin, die Umschaltung der Spiegel des Vielspiegelelements zwischen Ein- und Aus-Stellung für den Meßvorgang zu benutzen. Die Sensorvorrichtung wird in diesem Fall so angeordnet, daß Spiegel in Aus-Stellung das Licht auf die Sensorvorrichtung lenken, während Spiegel in Ein-Stellung das Licht auf den Gegenstand lenken. Alle Einzelspiegel können z.B. dann in ihre Aus-Stellung gekippt werden, wenn der mindestens eine bewegliche Spiegel von einer Belichtungsposition in eine andere Belichtungsposition bewegt wird und/oder wenn ein neuer Gegenstand beschriftet werden soll. Abhängig von der mittels der Sensorvorrichtung gemessenen Intensität kann beispielsweise die Zeitdauer und/oder Anzahl der in die Ein-Stellung gekippten Einzelspiegel und/oder die Leistung des Lichtstrahls gesteuert werden. Durch die Steuerung der Leistung des Lichtstrahls können Leistungsschwankungen wie z.B. Alterungsprozesse oder kurzfristige Energieversorgungsschwankungen kompensiert werden. Die Sensorvorrichtung ist dabei dazu vorgesehen, die Lichtleistung bzw. im Falle eines impulsgesteuerten Lasers die Impulshöhe des Lasers zu messen. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren der Leistungssteuerung ist es dabei möglich, die Steuerung individuell pro Flächenelement zu gestalten. Ist mindestens einer der Einzelspiegel während der Leistungsmessung in Ein-Stellung, so kann die Beschriftung des Gegenstands auch während der Leistungsmessung erfolgen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden zusätzlich oder alternativ zu der vorstehend dargelegten Messung der durch die lokale Strahlintensität hervorgerufenen Wirkung weitere Parameter zur Bewertung herangezogen. So kann die Vorrichtung ergänzt werden mit Temperatursensoren, die in engem Kontakt mit dem zu markierenden Gegenstand stehen. Dies ist insbesondere in Fällen von Vorteil, in denen eine Temperaturabhängigkeit der Markierungsempfindlichkeit aufgrund der Natur des Gegenstands zu gewärtigen ist. So ist zum Beispiel bekannt, daß Kunststoffe bei Temperaturerhöhung aufgrund der damit einhergehenden Änderung des Zusammenhalts der Polymerketten untereinander eine deutliche Modifikation ihrer Markierungsempfindlichkeit erfahren. Auch bei der Verwendung von Temperatursensoren wird zweckmäßig die individuelle, spiegelbezogene Wirkung berücksichtigt, indem entweder die Temperaturmessung lokal und in Bezug zu den dem jeweiligen Flächenbereich zugeordneten Spiegeln erfolgt oder indem eine Kombination von lokal aufgelösten Sensorwerten, etwa für die Lichtintensität, und über den Gegenstand gemittelten Sensorwerten, etwa für die Temperatur, für die Ermittlung der lokalen Wirkung herangezogen wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung mit einem Sensor ausgestattet, der die von dem Gegenstand zurückgestreute Intensität mißt. Dabei bietet sich in analoger Form wie für den Temperatursensor geschildert„ wiederum, in für einen Fachmann offenkundiger Weise, die Heranziehung der Kombinationen verschiedener Sensorsignale zur Berechnung einer ortsbezogenen, mithin spiegelbezogenen Gesamtwirkung an.

In vorteilhafter Ausgestaltung enthält die Vorrichtung desweiteren mindestens einen zusätzlichen, nachgeschalteten, beweglichen Spiegel, wobei der von den Einzelspiegeln des Vielspiegelelements abgelenkte Lichtstrahl auf den mindestens einen beweglichen Spiegel auftrifft, wenn mindestens einer der Einzelspiegel in Ein-Stellung gekippt ist. Dabei erfolgt eine Markierung eines Gegenstandes, wenn sich mindestens einer der Einzelspiegel in Ein-Stellung befindet.

Die Einzelspiegel des Vielspiegelelementes werden individuell oder gruppenweise in Abhängigkeit von der gewünschten Graustufe des mit dem jeweiligen Einzelspiegel zu erzeugenden Bildpunktes verschieden lange und/oder verschieden oft in die Ein-Stellung bewegt. Die Graustufensteuerung der einzelnen Bildpunkte erfolgt also über die Einwirkzeit des Lichtstrahls auf den jeweiligen Bildpunkt, wobei die Einwirkzeit über das Kippen des betreffenden Einzelspiegels gesteuert wird. Hierdurch können echte Graustufen über verschieden lange Einwirkzeiten erreicht werden.

Der mindestens eine bewegliche Spiegel ist zwischen dem Vielspiegelelement und dem Gegenstand angeordnet, um den Lichtstrahl schrittweise oder kontinuierlich entlang einer gewünschten Bahn über den zu beschriftenden Gegenstand zu leiten. Der Lichtstrahl trifft dabei vorzugsweise nahezu senkrecht auf den Gegenstand. Die Querschnittform des auf das Wertdokument treffenden Lichtstrahls kann durch Kippen der Einzelspiegel in die Ein-Stellung und/oder mittels weiterer optischer Komponenten im Strahlengang beliebig variiert werden, von komplexen Bildmotiven über lineare Balken bis hin zur Punktform. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es daher insbesondere möglich, (Mikro-)Schriftzüge, Bilder und Fotos in unterschiedlicher Weise auf den Gegenstand zu übertragen. Da der Lichtstrahl über den mindestens einen beweglichen Spiegel auf den Gegenstand geleitet wird, können sowohl nebeneinander angeordnete Markierungen, wie etwa Schriftzeichen in fortlaufender Sequenz aufgebracht werden als auch größere graphische Darstellungen oder Fotos aus Teilbereichen nacheinander aufgebaut werden.

Entsprechend der geschilderten vorteilhaften Ausgestaltung wird somit in der Regel nicht das ganze Zielobjekt, sondern immer nur ein Teil des Zielobjekts nach dem anderen bestrahlt. Bei einer reduzierten Bestrahlungsfläche wird naturgemäß mehr Energie pro Flächeneinheit eingebracht. Die Lichteinwirkzeit ist somit um so kürzer, je weniger Fläche des Zielobjektes beschrieben werden soll. Denn Flächen auf dem Zielobjekt, die nicht bestrahlt werden sollen, werden durch den mindestens einen beweglichen Spiegel vorzugsweise gar nicht erst anvisiert. Hierdurch reduziert sich die Zeit für das Beschriften, insbesondere bei kleineren zu beschriftenden Flächen. Des weiteren wird durch den mindestens einen beweglichen Spiegel der Vorteil erreicht, daß die Vorrichtung im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen flexibler einsetzbar ist. Denn durch die Bewegung des Spiegels kann ein beliebiger Bereich des zu beschriftenden Gegenstands anvisiert und beschriftet werden.

In einer ersten Ausführungsform ist nur ein beweglicher Spiegel vorgesehen, um den von den Einzelspiegeln des Vielspiegelelements in Ein-Stellung abgelenkten Lichtstrahl auf den zu beschriftende Gegenstand zu leiten. Dabei ist der Spiegel in zwei Achsen beweglich, die vorzugsweise im rechten Winkel zueinander stehen.

In einer zweiten Ausführungsform sind zwei in unterschiedlichen Achsen bewegliche Spiegel vorgesehen, um den von den Einzelspiegeln in Ein-Stellung abgelenkten Lichtstrahl auf den zu beschriftende Gegenstand zu leiten. Wiederum stehen die beiden Achsen der zwei beweglichen Spiegel vorzugsweise senkrecht zueinander, um anhand kartesischer Koordinaten einen beliebigen Punkt auf dem Gegenstand ansteuern zu können.

Die Vorrichtung kann in an sich bekannter Weise eine Optik umfassen, welche den Lichtstrahl aufweitet und gegebenenfalls in seinem Profil verändert oder homogenisiert, bevor er auf das Vielspiegelelement trifft. Dies ist insbesondere bei großen Vielspiegelelementen mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln zu empfehlen, damit alle Einzelspiegel vom Lichtstrahlquerschnitt erfaßt werden und die Korrekturmaßnahmen auf ein sinnvolles Maß reduziert werden können.

Vorzugsweise umfaßt der Sensor eine Vielzahl von Sensorelementen, wobei jedes Sensorelement vorgesehen ist, einen anderen Strahl oder eine andere Gruppe der Vielzahl der vom Vielspiegelelement reflektierten Strahlen zu messen. Zur Anpassung des Strahlenganges und der Abbildungsparameter sind nach Bedarf an sich bekannte optische Elemente wie Linsen oder Spiegel einsetzbar. Mit der individuellen Messung der Leistung der einzelnen Strahlen oder Strahlgruppen ist es möglich, unterschiedliche Leistungen einzelner Strahlen oder Strahlgruppen zu erkennen und durch individuelle zeitliche Steuerung der Einzelspiegel auszugleichen.

Verschiedene Methoden bieten sich gemäß der Erfindung für die Anpassung der die jeweiligen Bildelemente erreichenden Lichtmenge an den Sollwert, abhängig von der Apertur der verwendeten Optik und der Betriebsart der verwendeten Lichtquelle. Bei Lichtquellen mit gepulster Strahlung, beispielsweise bei Riesenimpulslasern, kann die Anpassung durch Mehrfachbelichtungen erfolgen. Je nach Bedarf wird pro Einzelspiegel des Vielfachspiegelelements die Ein-Stellung für eine individuell festgelegte Auswahl der Pulse einer Serie angesteuert. Dabei können die Pulse einer Serie so ausgelegt werden, daß sie allesamt die gleiche Energie pro Puls liefern, oder es kann durch Modulation der Lichtquelle dafür gesorgt werden, daß innerhalb einer Serie unterschiedliche Einzelenergien pro Puls geliefert werden. Im letzteren Fall ist zwar eine kompliziertere Ansteuerung der Lichtquelle erforderlich, dafür kann aber mit einer kleineren Anzahl von Pulsen ein größerer Präzisionsgrad in der Steuerung der pro Spiegelelement gelieferten Gesamt-Lichtenergie erreicht werden. Im dem Fall einer Lichtquelle, die eine konstante Lichtleistung liefert, ist zu bedenken, daß der Schaltvorgang der einzelnen Spiegelelemente nicht in den Dunkelperioden erfolgen kann und die Auswirkung von Zwischenpositionen der Spiegel, zwischen der Ein-Stellung und der Aus-Stellung nicht unberücksichtigt bleiben darf. Bei Optiken gut angepaßter Apertur ist dies in der Regel problemlos möglich. Entscheidend ist, daß die Apertur so ausgelegt wird, daß sie bei beugungsbe grenzter Auflösung ein Auflösungsvermögen in der Größenordnung der Einzelspiegelabmessung liefert. Die Verwendung von Optiken größerer Apertur ist in diesem Fall nicht sinnvoll. Optiken mit kleinerer Apertur können unter bestimmten Randbedingungen verwendet werden, die darauf hinauslaufen, daß der Kippwinkel der Spiegel von Ein- in Ausstellung so ausgelegt sein muß, daß sich keine positive Interferenz der Teilstrahlen in Richtung der Apertur der Optik ergibt.

Optiken großer Apertur eröffnen allerdings eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung der Lichtintensität, die aber nur im Zusammenhang mit den weiter unten geschilderten fortschrittlichen Vielspiegelelementen mit variabler Stellung der Spiegel genutzt werden können.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Gegenstand durch geeignete Mittel in Bezug auf den Einfallwinkel des Lichtstrahls in unterschiedlichen Richtungen bewegt werden. Beispielsweise kann der Gegenstand seitlich gekippt werden, so daß der Lichtstrahl nicht mehr nahezu senkrecht sondern unter einem Winkel auf den Gegenstand trifft. So können z.B. Kippbilder auf einer Identifikationskarte eingebracht werden, entsprechend der Lehre der Schrift EP 0 219 012 , um die Fälschungssicherheit der Karte zu erhöhen. Durch das Kippen des Gegenstands können zwar Bildverzerrungen entstehen, welche aber durch entsprechend verändertes Ansteuern der Einzelspiegel korrigiert werden können. Beispielsweise können entsprechende Einzelspiegel des Vielspiegelelements in Aus-Stellung gekippt werden, damit das Bild in der gewünschten Größe auf dem Gegenstand abgebildet wird.

In einer anderen Weiterbildung kann der Gegenstand durch geeignete Mittel drehbar angeordnet sein, so daß der Lichtstrahl bei Drehung des Gegen stands auf eine andere Seite des Gegenstands trifft. Durch Drehung des Gegenstands ist es möglich, auch dessen Rückseite zu markieren.

Falls der Gegenstand durch geeignete Mittel kipp- und/oder drehbar montiert ist, kann der mindestens eine bewegliche Spiegel auch fixiert oder aber weggelassen werden. Möglich ist andererseits auch eine Bewegung sowohl des mindestens einen beweglichen Spiegels wie des Gegenstands.

Desweiteren kann eine zusätzliche Optik zwischen dem mindestens einen beweglichen Spiegel und dem Gegenstand vorgesehen sein, welche so variiert bzw. gezoomt werden kann, daß die Größe des Strahlenquerschnitts des auf den Gegenstand geleiteten Lichtstrahls verändert wird. Dies wird durch ein optisches Zoom erreicht. Vorteilhafterweise werden die Einzelspiegel während des Zoomens der Optik in ihre Aus-Stellung gebracht, um ein fehlerhaftes oder unsauberes Beschriften des Gegenstands zu verhindern. Beispielsweise kann durch Verkleinern der Bestrahlungsfläche auf dem Gegenstand die Energie pro Fläche so weit erhöht werden, daß die Beschriftung bereits nach kurzer Zeit zu der gewünschten Schwärzung führt. Dadurch kann insbesondere einem hohen Qualitätsanspruch genügt werden. Des weiteren kann bei einer höheren Energiedichte pro Fläche billigeres und langlebigeres Material verwendet werden, welches z.B. unempfindlicher gegenüber den UV-Anteilen der Sonne ist. Außerdem kann ein einfacherer, d.h. billigerer, Typ von Lichtquelle verwendet werden, da die erhöhte Energie zur Beschriftung des Gegenstands durch entsprechende Steuerung der Linsen erreicht werden kann.

Durch eine reduzierte bestrahlte Fläche wird aber auch die Auflösung des gesamten Motivs erhöht, da die Anzahl der Einzelspiegel auf dem Vielspie gelelement gleich bleibt. D.h. bei einer Verkleinerung der bestrahlten Fläche ist die Anzahl der Punkte, die durch die Einzelspiegel definiert werden, pro Fläche höher als bei einer größeren bestrahlten Fläche. Dadurch ist es insbesondere möglich, detailliertere Abbildungen, wie z.B. Mikroschrift, auf dem Gegenstand abzubilden.

Andererseits kann die Abbildungsfläche durch Variierung der zusätzlichen Optik auch so weit vergrößert werden, daß möglichst viel Fläche des Zielobjekts abgedeckt wird. Eine solche Vergrößerung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Gegenstand großflächig mit geringer Auflösung beschriftet werden soll, da die zur Beschriftung erforderliche Belichtungszeit unter diesen Bedingungen entsprechend reduziert werden kann. Die Fläche kann auch so weit gezoomt werden, daß Fotos (z.B. von Personen) oder Bilder in reduzierter Größe vollständig auf den Gegenstand übertragen werden können. Dies ist mit der konventionellen Belichtung von Fotopapier in einem Fotolabor vergleichbar. Hier wird auch das Foto im Ganzen auf das Fotopapier gebracht. Gegebenfalls kann auch nur ein Teil des Fotos oder Bildes auf das Zielobjekt gebracht werden.

Außerdem kann mit der eben beschriebenen zusätzlichen Optik die auf den Gegenstand auftreffende Energie gezielt so erhöht werden, daß eine Schwellenenergie erreicht wird, welche überhaupt erst eine Reaktion, z.B. Schwärzung, auf dem Gegenstand hervorruft. Andererseits kann die auf den Gegenstand auftreffende Energie auch wieder gezielt so weit reduziert werden, daß unerwünschte Reaktionen am Gegenstand ausbleiben. Insgesamt betrachtet ist die Vorrichtung durch den Einsatz dieser Optik flexibler einsetzbar und kann beispielsweise an bestimmtes Kartenmaterial angepaßt wer den, ohne daß sonstige Veränderungen, wie beispielsweise Änderungen am Laser, nötig sind.

Der Zoomfaktor kann während des Beschriftungsprozesses je nach Art des abzubildenden Motivs auch mehrfach angepaßt werden. Beispielsweise können mit einem ersten Zoomfaktor einzelne Zeichen in die Oberfläche des Gegenstands eingebracht werden, während mit einem anderen Zoomfaktor an der selben Stelle oder an anderer Stelle des Gegenstands Teile oder ganze Bilder in die Oberfläche eingebracht werden. Zusätzlich oder unabhängig davon können stark zu verändernde, z.B. schwarze, Bereiche der Oberfläche mit einer erhöhten Belichtungsdauer bearbeitet werden, während die anderen Bereiche mit einer entsprechend geringeren Belichtungsdauer bearbeitet werden. Dadurch ergibt sich eine Optimierung der Gesamtdauer zur Beschriftung des Gegenstands.

Eine einfache Methode zur Beeinflussung der Größe der Bildelemente auf dem Gegenstand ist ferner die Veränderung der Apertur der dem Vielspiegelelement nachgeordneten Optik. Dies kann durch eine einfache Blende bewerkstelligt werden, die gegebenenfalls auch variabel gestaltet werden kann. Auch für manchen Fachmann dürfte der Befund überraschen, daß die Verwendung einer Blende in diesem Fall zu keinem Intensitätsverlust führt, sofern nämlich die Ansteuerung des Vielspiegelelements so erfolgt, daß mehrere Spiegel, deren Flächenüberdeckung jeweils in etwa den kleinsten von der aktuellen Apertur der Optik auflösbaren Strukturen entspricht, gleichzeitig geschaltet werden. In diesem Fall ergänzen sich die von den einzelnen Spiegeln ausgehenden Lichtbeiträge nämlich so, daß sich die außerhalb der Blende entfallenden Einzelbeiträge gegenseitig durch Interferenz auslöschen.

Über die geschilderten Möglichkeiten der Optimierung des Bilderzeugungs- und Markierungsvorgangs hinaus ist zu erwarten, daß künftig weitere Möglichkeiten zur Verfügung stehen. Diese Möglichkeiten hängen von der Verfügbarkeit von Vielspiegelelementen mit kontinuierlich veränderbarer Kipprichtung beziehungsweise Standhöhe der Einzelspiegel ab. An verschiedenen Forschungsinstitutionen wird an der Entwicklung solcher Vielspiegelelemente gearbeitet, so an der Cornell Research Foundation, wie dies durch die US-Patentschrift 6,794,217 belegt wird. Solche Elemente können zukünftig kontrollierte Spiegelkippungen um eine oder auch zwei perpendikuläre Achsen ermöglichen.

In einer besonderen Ausführungsform kann, unter Nutzung des geschilderten, zu erwartenden technischen Fortschritts, das Vielspiegelelement die Wirkung eines Hohlspiegels entfalten, indem nämlich alle Spiegel des Vielspiegelelements genau so gekippt werden, daß ihr jeweiliger Einzelbeitrag in einer gedachten Fokusebene maximiert wird. Bei entsprechender Anordnung aller Elemente der Vorrichtung, liegt der Punkt, an dem die von den Einzelspiegeln in unterschiedliche Richtungen abgelenkten Teile des Lichtbündels zusammentreffen, direkt auf dem zu beschriftenden Gegenstand. Dadurch wird die auftreffende Energie erhöht und die Bestrahlungsdauer dementsprechend verringert. Soll beispielsweise nur eine im Vergleich zur Gesamtfläche des Gegenstands geringe Fläche des Gegenstands punktförmig beschriftet werden, ist ein als Hohlspiegel wirkendes Vielspiegelelement besonders vorteilhaft, da der Gegenstand flexibel mit hoher Energie an unterschiedlichen Stellen markiert werden kann. Beispielsweise können dann Schriftzüge vergleichbar wie mit einem Plotter geschrieben werden, mit dem z.B. Schriftzüge auf einen Gegenstand übertragen werden. Es ist auch möglich, eine Mehrzahl von Markierungsstellen gleichzeitig zu bearbeiten, indem das Vielspiegelelement in unterschiedliche Bereiche aufgeteilt wird und diese unabhängig voneinander angesteuert werden. Die vorerwähnte Zoomoptik kann unter diesen Voraussetzung überflüssig werden oder ausschließlich zur Voreinstellung von Grobwerten benutzt werden. Dieser neuartige Einsatz von Vielspiegelelementen ermöglicht somit die bisher langwierige und umständliche Anpassung der Bildelementgröße ohne jede Verzögerung während des Bilderzeugungsvorgangs zu bewerkstelligen.

Zwar läßt sich auch mit Hilfe der Ein- bzw. Aus-Stellung der Einzelspiegel insbesondere ein beliebiger Strahlenquerschnitt (quadratisch, kreisförmig) einstellen, jedoch immer mit dem Verlust der auf die ausgeblendeten Teile entfallenden Lichtenergie verbunden. Durch gezielte Variation der Kippwinkel der Einzelspiegel des Vielspiegelelements der genannten fortschrittlichen Art lassen sich jedoch Ausblendungen vermeiden. Die Gestalt des Strahlquerschnitts im Fokusbereich und sogar die Lage des Fokus lassen sich systematisch ohne Verlust von Energieanteilen des Lichts gezielt beeinflussen. Dazu sind lediglich vorberechnete Sollorientierungen der Spiegel als Ein-Stellung anzuwählen, und entsprechend andere Orientierungen der Aus-Stellung zuzuordnen. Somit können z.B. gezielt scharfe oder weiche Ränder der Markierungsspur auf dem Gegenstand erzeugt werden. Der Wechsel ist schnell möglich, da die Einzelspiegel des Vielspiegelelements schnell arbeiten und unter Verwendung integrierter elektronischer Steuerelemente umgestellt werden können. Es lassen sich beispielsweise besondere Grauabstufungen erzeugen, indem im Rasterbetrieb die einzelnen Punkte unterschiedlich groß dargestellt werden. Bei geeignetem Abstand der einzelnen Punkte, wie z.B. bei Fotos in einer Tageszeitung, wird der Eindruck er reicht, daß Graustufen vorhanden sind. Unterschiedlich lange Bestrahlungsdauern für die einzelnen Punkte sind in diesem Fall unnötig.

Vorteilhafterweise kann mittels der Vorrichtung zwischen einer punktförmigen und einer flächigen Bestrahlung umgeschaltet werden. Dann können beispielsweise bei der Beschriftung einer Bankkarte (z.B. Maestro-Karte) mittels punktförmiger Bestrahlung der Name und die Kontonummer des Karteninhabers als Markierung eingebracht werden, wobei durch die flächige Bestrahlung eine Grafik (z.B. Personenfoto) auf die Karte gebracht werden kann.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform kann das Vielspiegelelement die Wirkung einer Zylinderlinse entfalten, wodurch sich im Fokus ein strichförmiger Strahlquerschnitt ergibt. In diesem Fall konzentrieren sich alle Teile des Lichtbündels, welche auf in einer gemeinsamen Zeile angeordnete Einzelspiegel treffen, in einem Punkt. Alle Zeilen der Einzelspiegel des Vielspiegelelements ergeben dann in ihrer Summe den Strich auf dem Zielobjekt. Es ist natürlich auch möglich, das Zusammenspiel der Einzelspiegel in anderer Kombination zu organisieren, etwa so, daß die Beiträge aller in einer gemeinsamen Spalte angeordneten Einzelspiegel einen Punkt ergeben, so daß alle Spalten der Einzelspiegel in ihrer Summe den Strich auf dem Gegenstand ergeben. Auf diese Weise können auch Linien oder komplexere Formen in beliebig gedrehter Winkelorientierung erzeugt werden. Dieser Strich oder diese beliebige geometrische Figur kann dann durch entsprechende Bewegung des mindestens einen beweglichen Spiegels über den Gegenstand geführt werden, um diesen zu beschriften, wobei der Strich oder die Figur bei diesem Belichtungsvorgang je nach den momentan zu schwärzenden Stellen des Gegenstands durch Ein- und Auskippen einzelner Einzel spiegel an der ein oder anderen Stelle mehr oder weniger lange Unterbrechungen haben kann.

Der punktförmige oder anderweitig vorgeformte Strahl kann bei Bedarf auch erzeugt werden, indem vor und/oder nach dem mindestens einen beweglichen Spiegel eine entsprechende Optik, wie beispielsweise eine speziell geformte Linse, vorgesehen ist. In diesem Fall kann sich der Beitrag der Einzelspiegel auf die Intensitätskorrektur oder kleinere geometrische Korrekturen beschränken.

In einer Ausgestaltung kann das Licht von der Lichtquelle mit Hilfe eines flexiblen Lichtwellenleiters zur Spiegelanordnung geführt werden, wodurch eine kompaktere Bauweise der Vorrichtung möglich ist.

In der Regel wird es erforderlich sein, bei der Ansteuerung der Einzelelemente des Vielspiegelelements die Befunde der vorangegangenen oder simultanen Lichtleistungsmessung zu berücksichtigen. Während ein Vielspiegelelement nach dem Stand der Technik durch einen Spezialprozessor gesteuert wird, der selbst von einer übergeordneten Steuereinheit mit einem Standardsteuersignal in Abhängigkeit von den gewünschten Spiegelstellungen und Schaltzeitpunkten versorgt wird, kommt im Fall der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein zusätzlicher Befunddatensatz zur Anwendung. Dieser Befunddatensatz kann im Wesentlichen auf drei Weisen im Steuerablauf berücksichtigt werden. Die erste und einfachste Methode ist anwendbar, wenn nur ein beschränkter, vordefinierter Satz von Bildern und Symbolen für die Markierung verwendet werden soll. In diesem Fall kann in einem Vorverarbeitungsprozeß der entsprechende Satz einer gezielten Verfremdung unterzogen werden, die sich gegen die bei der Messung vorgefunde nen Abweichungen kompensiert. Die zweite Methode nutzt die Rechenkapazität der übergeordneten Steuereinheit, die unter Zugriff auf den Befunddatensatz und in Anwendung eines geeigneten Algorithmus eine individuelle Vorveränderung der jeweiligen Steuersignale gegenüber den Standardsignalen vornimmt und diese an den Spezialprozessor weitergibt. Die dritte Methode schließlich nutzt den Spezialprozessor selbst, um die empfangenen Standardsteuersignale in einer durch den Befunddatensatz bestimmten Weise zu verändern. Die Maßnahmen zur Veränderung können in der Vergrößerung oder Verkleinerung von Bildelementen, in der Verlängerung oder Verkürzung der Dauer der Ein- und Aus-Stellungen der Spiegel oder in der Variation der Kippwinkel einzelner Spiegel des Vielspiegelelements bestehen.

Von nicht unerheblicher Bedeutung könnte die Verwendung der genannten Vorrichtung in allen ihren oder einigen ihrer dargestellten Ausprägungsformen für die Markierung von Wertgegenständen sein. Die Markierung von Wertgegenständen erfolgt generell mit dem Anliegen, die Markierung so einzigartig und unnachahmlich zu gestalten, daß eine genaue Nachbildung der Markierung mit dem Ziel der Nachahmung oder Verfälschung des Wertgegenstands nur unter unrealistisch hohem Aufwand möglich ist. Die Vielfalt der Variationsmöglichkeiten der Markierungen unter Einsatz der geschilderten Maßnahmen und die Tatsache, daß aus dem Resultat nicht ohne weiteres auf die spezielle Maßnahme rückschließbar ist, macht das erfindungsgemäße Verfahren besonders attraktiv für den genannten Zweck. Zu den hier angesprochenen Wertgegenständen sind insbesondere Ausweis- und Bankkarten, Pässe und sonstige Objekte und Papiere zur Zertifizierung des Status oder der Eigenschaften von Personen oder Sachen zu zählen, ebenso wie alle Gegenstände deren Reproduktion verhindert werden muß, wie Banknoten, Münzen, Aktien und Wertgutscheine jeder Art oder auch Schmuck, Kunstobjekte oder vor Fälschung und Verfälschung zu schützende Markenartikel oder Gegenstände bei denen ein Herkunftsnachweis von Belang ist. Unabhängig davon bringt die Möglichkeit der Beeinflussung der Fokustiefe und Fokusgröße durch künftige Ausführungsformen von Vielspiegelelementen als entscheidende Fortschritte für die Markierung von schräg gestellten, gewölbten oder unregelmäßig gestalteten Gegenständen. Auch für diesen Zweck ist die Auslegung des Verfahrens und der Vorrichtung entsprechend der Merkmale der unabhängigen Ansprüche höchst vorteilhaft wenn nicht unumgänglich, um die speziellen Gegebenheiten der individuellen Aufgabe und die variablen Parameter jeder individuell aufgebauten Vorrichtung in optimaler Weise zu berücksichtigen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung verschiedener, erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele und Ausführungsalternativen im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen. Darin zeigen:
1 eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Markierungen auf einem Gegenstand;
2 die Vorrichtung nach 1, zusätzlich umfassend zwei bewegliche Spiegel und eine weitere Optik zur Anpassung des Lichtbündels;
3 die Vorrichtung nach 2, wobei die zwei beweglichen Spiegel durch einen einzigen Spiegel ersetzt sind;
4 einen Ausschnitt der Vorrichtung nach 3;
5A und 5B einen Ausschnitt der Vorrichtung nach 3 mit in verschiedenen Richtungen drehbaren Gegenständen,
6A bis 6D einen Ausschnitt der Vorrichtung nach 3 und die Durchführung einer Beschriftung eines Gegenstandes damit,
7A bis 7D einen Ausschnitt der Vorrichtung nach 3 und die Durchführung einer Beschriftung eines Gegenstandes damit;
8A und 8B einen Ausschnitt der Vorrichtung nach 3 und einen Gegenstand in Draufsicht.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Beschriftung eines Gegenstandes 2, die zur besseren Erläuterung der Gesamtanordnung zunächst ohne erfindungsgemäße bewegliche Spiegel beschrieben wird. Die Vorrichtung 1 umfaßt eine erste Optik 3 zur Aufweitung eines Lichtbündels 4, wobei das aufgeweitete Lichtbündel 4 auf ein Vielspiegelelement 5 mit einer Vielzahl von individuell kippbaren Einzelspiegeln 6 geleitet wird, einen Sensor 7 zur Messung der Lichtleistung und eine zweite Optik 8 zur Anpassung des vom Vielspiegelelement 5 abgelenkten Lichtbündels 4 auf den zu beschriftenden Gegenstand 2. Das Lichtbündel 4 stammt von einem Lichtspender mit geringer räumlicher Ausdehnung, vorzugsweise aus einer gut fokussierbaren Lichtquelle in Gestalt eines Lasers oder einer Leuchtdiode. Bei dem Gegenstand 2 kann es sich um einen flachen Gegenstand, etwa in Gestalt eines tragbaren Datenträgers, aber auch um einen gewölbten oder unregelmäßig gestalteten Gegenstand handeln. Der Gegenstand 2 kann auch ein Wertgegenstand, etwa eine Banknote sein.
Die Einzelspiegel 6 des Vielspiegelelements 5, das in 1 nur eine einzige Reihe von Einzelspiegeln 6 besitzt, sind in eine Ein- bzw. Aus-Stellung kippbar. Dadurch ist es möglich, alle oder einen Teil 12 der Einzelstrahlen des aufgeweiteten Lichtbündels 4 entweder zur zweiten Anpassungsoptik 8 (Einzelspiegel in Ein-Stellung) oder auf den Sensor 7 (Einzelspiegel in Aus-Stellung) zu leiten. Wird zumindest ein Teil 12 des Lichtbündels 4 auf den Sensor 7 geleitet, kann die Leistung des Lichtbündels 4 mittels des Sensors 7 gemessen und ggf. angepaßt werden. Alternativ oder zusätzlich kann abhängig von der gemessenen Leistung an unterschiedlichen Stellen des Bündelquerschnitts die Steuerung des oder der zugehörigen Einzelspiegel 6 beeinflußt werden. Beispielsweise kann mittels des Sensors 7 eine zu geringe Leistung des Lichtbündels 4 festgestellt werden, so daß entweder eine Leistungserhöhung der Lichtquelle erforderlich ist und/oder entsprechende Einzelspiegel 6 bei der Bestrahlung des Gegenstands 2 länger in der Ein-Stellung verbleiben müssen, um eine gewünschte Beschriftungsqualität zu gewährleisten.
Der Sensor 7 ermöglicht eine lokal aufgelöste Erfassung der Wirkung des auf den zu markierenden Gegenstand 2 gelenkten Anteil des Lichtbündels 4. Intensitätsverteilung. Er besteht dazu beispielsweise aus einer Matrix von Einzelsensorelementen. Die Einzelsensorelemente sind so angeordnet, daß die von ihnen gelieferten Meßwerte zu den von einzelnen Spiegeln bereitgestellten Anteilen der Lichtstrahlung in Bezug stehen. Daraus kann auf die durch den jeweiligen Anteil zu erwartende Markierungswirkung geschlossen werden. Der Zusammenhang zwischen Wirkung und Intensität ist in der Regel vom Material des zu markierenden Gegenstandes 2 abhängig. Die Gesetzmäßigkeit dieses Zusammenhangs wird nach gängigem Stand der Technik aus Experimenten ermittelt und dann bei der Durchführung des Markierungsvorgangs durch darauf abgestimmte Regelprozesse berücksichtigt, zum Beispiel durch rechnerische Ermittlung der Wirkung, wobei auf sogenannte Materialtabellen zurückgegriffen wird. Die Ermittlung der Wirkung muß zum Erreichen des erfindungsgemäßen Zwecks individuell für die auf einzelne Spiegelelemente oder Gruppen von Spiegelelementen entfallenden Strahlenanteile erfolgen, was aber bei Verwendung von leistungsfähigen modernen digitalen elektronischen Prozessoren in kostengünstiger Weise bewerkstelligt werden kann. Die Signale der Sensoren werden dazu entsprechend dem Stand der Technik bereits in der Sensorvorrichtung oder in einer nachgeordneten Signalaufbereitungsstufe in digitale Form umgewandelt.
Allerdings gibt es weitere Parameter, die die Empfindlichkeit des Materials beeinflussen. Insbesondere können dabei die Temperatur des Gegenstands oder das individuelle Licht-Rückstreuvermögen der zu markierenden Fläche eine Rolle spielen. Vorzugsweise wird die vom Sensor 7 bereitgestellte Information daher durch weitere oder alternative Messmittel ergänzt.
Zur Steigerung der Präzision des Markierungsverfahrens können weiter Mittel zur Erfassung der Temperatur des Gegenstandes 2 vorgesehen sein, die insbesondere so ausgelegt sein können, daß sie ein örtlich aufgelöstes Temperaturprofil liefern. Diese, für sich nicht neuen und daher in den Figuren nicht gesondert dargestellten Temperatursensoren stehen in engem Kontakt mit dem Gegenstand 2. Durch Kombination der lokal aufgelösten oder der über den Gegenstand 2 gemittelten Temperaturmessung mit den lokal aufgelösten Meßwerten für die Lichtintensität wird dann die Wirkung bestimmt.
Anstelle oder zusätzlich zur Temperatur können weitere Verfahrensparameter erfaßt und in die Bestimmung der Wirkung einbezogen werden. Beispielsweise kann die von dem zu markierenden Gegenstand 2 zurückgestreute Intensität erfaßt werden. Diese Information kann durch einen Sensor gewonnen werden, der im wesentlichen wie der Sensor 7 funktioniert. Im einfachsten Fall kann eine digitale Kamera benutzt werden, die auf die Oberfläche des Gegenstands gerichtet ist und so angeordnet ist, daß die zurückgestreute Strahlung von ihrem Objektiv erfaßt wird: Auch solche Sensoren sind an sich nicht neu und daher der Übersichtlichkeit halber nicht in den Figuren berücksichtigt.
In einer Ausgestaltung kann der Sensor 7 unmittelbar mit dem Gerät oder dem Lichtspender verbunden sein, das Quelle für das Lichtbündel 4 ist, um einen Ist-Wert des von dem Gerät bzw. dem Lichtspender erzeugten Lichtbündels 4 mit dem mittels des Sensors 7 gemessenen Teil-Lichtbünde 12 zu vergleichen und bei Bedarf an den Sollwert anzupassen. Die Sollwertanpassung wird sich, um die Komplexität der Apparatur nicht zu sehr zu steigern, in der Regel auf die Gesamtintensität der von der Lichtquelle erzeugten Strahlung beschränken. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, auf diese Weise eine unerwünschte Veränderung von Positition und/oder Bündelform der Strahlung zu messen und durch steuernde Eingriffe zu stabilisieren.
Durch die zweite Anpassungsoptik 8 ist es möglich, den von den in Ein-Stellung befindlichen Einzelspiegeln 6 abgelenkten Strahlquerschnitt des Lichtbündels 4 auf verschiedene Weise anzupassen. Beispielsweise kann die Optik 8 ein Zoomen des Strahlquerschnitts ermöglichen. Dabei bedeutet Zoomen das Vergrößern bzw. Verkleinern des Strahlquerschnitts. Im Falle einer nicht beweglichen zweiten Optik 8 trifft das Lichtbündel 4 immer im gleichen Winkel auf den Gegenstand 2. Der Gegenstand 2 ist deshalb in 1 zumindest in der Richtung x1 beweglich, um durch Bewegen an der Optik 8 vorbei den gesamten Gegenstand 2 beschriften zu können. Da der Gegenstand 2 bewegt und der Strahlquerschnitt mittels der zweiten Anpassungsoptik 8 vergrößert oder verkleinert werden kann, ist es möglich, die gesamte Oberfläche des Gegenstands 2 zu beschriften. So können ein einzelner Buchstabe aber auch ein Bild im Ganzen erzeugt werden, wenn das Vielspiegelelement 5 eine Vielzahl von Reihen an Einzelspiegeln 6 besitzt. Weist das Vielspiegelelement 5, wie in 1, lediglich eine einzige Reihe von Einzelspiegeln 6 auf, müssen sowohl der Gegenstand 2 im Verhältnis zum Lichtbündel 4 bewegt als auch die Einzelspiegel 6 abhängig von der momentanen Lage des Gegenstands 2 und des an der betreffenden Stelle des Gegenstandes 2 als Markierung einzubringenden Musters in Ein- und Ausstellung gebracht werden, um einen Buchstaben, ein Wort oder ein Bild auf den Gegenstand 2 aufzubringen. Die Vorrichtung 1 kann selbstverständlich auch so eingerichtet sein, daß der Gegenstand 2 in einer Richtung senkrecht zur Richtung x1 bewegt wird, wodurch sich die Beschriftungsrichtung entsprechend ändert.
2 zeigt die grundsätzlich gleiche Vorrichtung 1 wie in 1, die nun aber in Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich zwei bewegliche Spiegel 10, 11 aufweist. Wie beschrieben, wird das Lichtbündel 4 mittels der ersten Optik 3 aufgeweitet, bevor es auf das Vielspiegelelement 5 trifft. Das Vielspiegelelement 5 besitzt im Vergleich zu 1 jetzt mehrere Reihen von Einzel spiegeln 6. Wie zuvor können die Einzelspiegel 6 jeweils in eine Ein- bzw. Aus-Stellung gekippt werden; die beiden Stellungen werden im folgenden nun jedoch auch als modifizierte Stellung bzw. Grundstellung bezeichnet. Weiterhin kann eine dritte Anpassungsoptik 9 vorgesehen sein, um alle von den Einzelspiegeln 6 in Ein-Stellung abgeleiteten Strahlen parallel auszurichten. Das Lichtbündel 4 trifft nach der dritten Anpassungsoptik 9 auf den ersten, in einer Achse A beweglichen Spiegel 10, um die Richtung des Lichtbündels 4 zu ändern und auf einen zweiten Spiegel 11 zu leiten. Der zweite Spiegel 11 ist um eine zur ersten Achse A senkrechte Achse B bewegbar. Durch die Bewegung der Spiegel 10, 11 ist es möglich, einen beliebigen Punkt auf dem Gegenstand 2 anhand kartesischer Koordinaten x1, y1 anzusteuern, ohne den Gegenstand zu bewegen. Dadurch wird vor allem die Flexibilität der Vorrichtung 1 erhöht und der konstruktive Aufwand verringert. Insbesondere ist es technisch weniger aufwendig, zwei Spiegel 10, 11 zu drehen, als einen Gegenstand 2 in einer Belichtungsebene hin und her zu bewegen, so daß im Endeffekt auch die Bearbeitungsgeschwindigkeit gesteigert werden kann.
Das Lichtbündel 4 wird vom zweiten beweglichen Spiegel 11 in einem bestimmten Winkel abgelenkt und trifft vorzugsweise senkrecht auf den Gegenstand 2 auf. Davor kann das Lichtbündel 4 noch die zweite Anpassungsoptik 8 durchlaufen, die, wie in 2 gezeigt, zwischen dem zweiten Spiegel 11 und dem Gegenstand 2 angeordnet ist. Die zweite Anpassungsoptik 8 kann das Lichtbündel 4 wiederum auf verschiedene Weise anpassen, wie es schon in Bezug auf 1 erläutert wurde. Auch wenn bereits durch eine entsprechende Bewegung der beweglichen Spiegel 10, 11 die gesamte Oberfläche des Gegenstands 2 mit dem Lichtbündel 4 überstrichen werden kann, kann die Vorrichtung 1 dazu eingerichtet sein, den Gegenstand 2 zusätzlich in der Richtung x1 und/oder der Richtung y1 zu bewegen. Dadurch kann die Beschriftungsdauer weiter reduziert werden.
3 zeigt die Vorrichtung 1 der 2, wobei jedoch die zwei beweglichen Spiegel 10, 11 durch einen einzigen Spiegel 14 ersetzt sind. Dieser Spiegel 14 ist um zwei zueinander senkrechte Achsen A, B beweglich und kann in einem Rahmen 15 befestigt sein. Die Funktionsweise und der Strahlenverlauf der Vorrichtung 1 entsprechen prinzipiell denen der in 2 beschriebenen Vorrichtung 1. Auch hier kann das Lichtbündel 4 auf einen beliebigen Bereich der Oberfläche des Gegenstands 2 geleitet werden.
4 zeigt einen Ausschnitt der zuvor beschriebenen Vorrichtungen 1, nämlich die zweite Anpassungsoptik 8 und den Gegenstand 2. Das Lichtbündel 4 trifft dabei wie beschrieben in einem bestimmten, möglichst steilen und vorzugsweise senkrechten Winkel auf den Gegenstand 2, um dadurch Verzerrungen zu vermeiden. Der, Winkel ist dabei abhängig von der Einstellung der beweglichen Spiegel 10, 11; 14. Durch – nicht gezeigte – geeignete Mittel ist es nun möglich, den Gegenstand 2 in eine Richtung Kx zu kippen. Das Kippen des Gegenstands 2 ist vor allem dann notwendig, wenn ein Kippbild in ein Oberflächenprofil des Gegenstands 2 eingebracht werden soll. Kippbilder sind beispielsweise bei Identifikationskarten gewünscht, um die Fälschungssicherheit der Karten zu erhöhen. Der Gegenstand 2 kann auch weiterhin in den oben beschriebenen Richtungen x1 und y1 bewegt werden. Durch Kippen des Gegenstands 2 kann eine Bildverzerrung auftreten, wobei diese Verzerrung durch entsprechend verändertes Ansteuern der Einzelspiegel 6 des Vielspiegelelements 5 korrigiert werden kann. Das heißt, in diesen Fällen wird im Grunde ein verzerrtes Bild mit den Einzelspiegeln erzeugt, wobei die Verzerrung dadurch ausgeglichen wird, daß der Strahlquerschnitt schräg auf den Gegenstand 2 projiziert wird.
5A zeigt wie 4 einen Ausschnitt einer Vorrichtung 1, nämlich die zweite Anpassungsoptik 8 und den Gegenstand 2. In 5A ist eine alternative oder zusätzliche Ausführungsform der Vorrichtung 1 beschrieben, bei der der Gegenstand 2 durch – nicht gezeigte – geeignete Mittel gedreht werden kann. Dabei ist in 5A durch Pfeile die Drehung um eine Querachse des Gegenstands 2 und in 5B die Drehung um eine dazu senkrechte Längsachse gezeigt. Durch geeignete Mittel ist entweder eine der gezeigten oder sind beide Drehrichtungen des Gegenstands 2 realisierbar. Mittel zum Drehen des Gegenstands 2 werden insbesondere dann vorgesehen, wenn der Gegenstand 2 nicht nur auf einer seiner Seiten beschriftet werden soll, sondern beispielsweise auch auf seiner Rückseite.
6A zeigt wieder den Ausschnitt der Vorrichtung 1 der 3. Mittels der zweiten Anpassungsoptik 8 wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Querschnitt des Lichtbündels 4 gezoomt, d.h. vergrößert oder verkleinert. Durch die Strichlinien in 6A wird der ursprüngliche Strahlengang des Lichtbündels gezeigt. Die durchgehenden Linien zeigen den Strahlengang des Lichtbündels, wenn die zweite Anpassungsoptik 8 justiert ist, den Querschnitt des Lichtbündels zu verkleinern. Bleibt die Anzahl der Einzelspiegel 6 in Ein-Stellung im Vergleich zum Fall ohne modifizierter zweiter Anpassungsoptik 8 unverändert, so wird die bestrahlte Fläche 16 auf dem Gegenstand 2 mittels der zweiten Anpassungsoptik 8 verkleinert und die Ortsauflösung entsprechend erhöht. Gleichzeitig ist der örtliche Energieeintrag auf dem Gegenstand 2 wesentlich höher, woraus eine kürzere Bestrahlungsdauer resultiert.
6B zeigt den bestrahlten Gegenstand 2 der 6A in Draufsicht. Das größere Viereck zeigt die bestrahlte Fläche 16 des Gegenstands 2, wenn sich die zweite Anpassungsoptik 8 in ihrer neutralen Stellung befindet, wobei diese Fläche 16 aus dem in 6A durch die Strichlinien angedeuteten Strahlengang resultiert. Das kleinere Viereck 17 auf dem Gegenstand 2 zeigt dagegen den mittels der zweiten Anpassungsoptik 8 verkleinerten bestrahlten Bereich, welcher durch den in 6A mit durchgehenden Linien angedeuteten verkleinerten Strahlenquerschnitt resultiert. Komplementär zur Verkleinerung kann Querschnitt des Lichtbündels 4 durch eine andere Justierung der zweiten Anpassungsoptik 8 auch vergrößert werden. Dann ist es beispielsweise möglich, die gesamte Oberfläche des Gegenstands 2 auf einmal zu beschriften.
6C zeigt einen Gegenstand 2 nach 6B, während er beschriftet wird. Im dargestellten Fall ist die bestrahlte Fläche 18 mittels der zweiten Anpassungsoptik 8 so eingestellt, daß immer genau ein Buchstabenfeld dargestellt werden kann. In 6C wird gerade der Buchstabe "e" zur Darstellung gebracht. Das gezeigte Kästchen ist gleich der Fläche 18, die die Vorrichtung 1 auf einmal bestrahlt. Wie bereits beschrieben, kann diese Fläche 18 durch Änderung der Anpassungsoptik 8 entsprechend variiert werden. 6C soll insbesondere deutlich machen, daß mit der Erfindung sukzessive Buchstabe für Buchstabe auf den Gegenstand 2 übertragen werden können. Ist etwa der Buchstabe "e" fertig dargestellt, wird das Kästchen 18 mit Hilfe der – nicht gezeigten – beweglichen Spiegel auf dem Gegenstand 2 weiter nach links wandern, und der nächste Buchstabe kann in Angriff genommen werden. Das Endresultat, nämlich der Schriftzug "Hello (Zeilenumbruch) World! ", ist in 6D gezeigt.
7A zeigt wieder ebenfalls als Ausschnitt der Vorrichtung 1 nach 3 die zweite Anpassungsoptik 8 und den Gegenstand 2. Dargestellt ist eine Ausführungsvariante, in der das Lichtbündel als Strich 20 auf den Gegenstand 2 auftrifft. Dazu kann entweder der Strahlquerschnitt durch die erste Optik 3 und/oder die zweite Optik 8 entsprechend angepaßt werden oder das Vielspiegelelement 5 besonders ausgerichtet sein, beispielsweise zur Bewirkung eines zylindrischen Linseneffekts. Reduziert sich die bestrahlte Fläche, wie in 7A gezeigt, von einem Viereck 16 (strichlinierter Strahlengang) auf einen Strich 20 (durchgezogener Strahlengang), so erhöht sich die Energie auf der bestrahlten Fläche entsprechend, wodurch sich die notwendige Bestrahlungsdauer der bestrahlten Fläche bei unveränderter Lichtleistung entsprechend reduziert. 7B zeigt den Gegenstand 2 der 7A in Draufsicht. Dabei wird durch den Pfeil 23 angedeutet, daß das ursprüngliche Viereck 16 mittels der Optik 8 auf einen Strich verkleinert wurde.
7C zeigt den Gegenstand 2 der 7B während der Beschriftung. Auf dem Gegenstand 2 soll der Schriftzug "Hello (Zeilenumbruch) World!" aufgebracht werden. Wie bereits beschrieben, trifft das Lichtbündel 4 in diesem Ausführungsbeispiel als Strich 20 auf dem Gegenstand 2 auf. Der Strich 20 kann durch entsprechende Ansteuerung der Einzelspiegel 6 Unterbrechungen aufweisen. Dementsprechend wird der Gegenstand 2 Schritt für Schritt oder vorzugsweise kontinuierlich durch Bewegen des in geeigneter Weise unterbrochenen, sich ständig verändernden Strichs 20 beschriftet. Die Bewegung des Lichtbündels über das Wertdokument wird durch die Bewegung der – nicht gezeigten – beweglichen Spiegel und/oder durch Bewegen des Gegenstands 2 erreicht. Die Bewegungsrichtung während der Beschrif tung des Gegenstands 2 ist in 7C durch Pfeile 21 angedeutet. Das Lichtbündel kann natürlich auch in umgekehrter Richtung geführt werden.
7D zeigt eine weitere Möglichkeit der Beschriftung des Gegenstands 2, wenn das Lichtbündel als ein sich über die gesamte Breite des Gegenstands 2 erstreckender Strich 20 auf dem Gegenstand 2 auftrifft. So ist es möglich, beide Zeilen des gewünschten Schriftzugs "Hello (Zeilenumbruch) World!" auf einmal zu schreiben. Die Beschriftungsmöglichkeiten sind dabei nicht auf Zeichen oder Ziffern beschränkt, sondern es können auf diese Weise auch Bilder, Fotos oder Logos auf dem Gegenstand 2 aufgebracht werden. Das auf dem Gegenstand 2 als Strich 20 auftreffende Lichtbündel 4 kann durch entsprechende Anpassung der Vorrichtung auch in einer Richtung schräg oder senkrecht zur gezeigten Richtung auf dem Gegenstand 2 auftreffen. Dann könnte das Lichtbündel 4 so angepaßt werden, daß es die gesamte oder einen Teil der Länge des in 7D gezeigten Gegenstands 2 überdeckt. Dementsprechend würde während der Beschriftung des Gegenstands 2 das Lichtbündel nicht wie gezeigt seitlich über den Gegenstand sondern schräg oder senkrecht dazu geführt werden.
8A zeigt eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Dabei wird das Lichtbündel so angepaßt, daß es punktförmig 22, das heißt in der Größe der fokalen Abmessung des unbeeinflußten Lichtbündels, auf dem Gegenstand 2 auftrifft. Da das punktförmige Lichtbündel 22 im Vergleich zu einer flächigen oder strichförmigen Bestrahlung mit wesentlich höherer Energie auf dem Gegenstand auftrifft, verkürzt sich die Bestrahlungsdauer entsprechend. Diese Variante ist vor allem dann vorteilhaft, wenn Mikroschriften und/oder kleine Markierungen auf den Gegenstand aufgebracht werden sollen. Je nach Positionierung von Einzelspiegeln des Vielfachspiegelelements in Ein- oder Aus-Stellung erscheinen die Buchstaben der Mikroschrift oder die kleinen Markierungen als Substruktur innerhalb des Auftreffpunkts des Lichtbündels. Wird das punktförmige Lichtbündel 22 beispielsweise mittels der beweglichen Spiegel (nicht gezeigt) über den Gegenstand 2 bewegt, können komplette Textpassagen in Mikroschrift oder auch mit Substrukturen versehene Vektorschriften realisiert werden. Zusätzlich können durch Variation der Dauer der Bestrahlung Grauabstufungen der Beschriftung erzeugt werden. Durch Zoomen 23 kann der Punkt, während er sich über den Gegenstand bewegt, im Querschnitt verändert, insbesondere vergrößert und verkleinert, werden. 8B zeigt den Gegenstand 2 der 8A in Draufsicht. Der durch eine entsprechende Anpassung der Vorrichtung 1 erreichte Zoomfaktor 23 wird durch das Kästchen 16, welches die ursprüngliche Bestrahlungsfläche andeutet, und den Punkt 22 deutlich.

Claims

Verfahren zur Markierung eines Gegenstandes unter Verwendung einer fokussierbaren Lichtquelle wie einem Laser, einer Leuchtdiode oder einem anderen Lichtspender mit geringer räumlicher Ausdehnung der Lichtquelle, umfassend die folgenden Schritte: – Leiten eines von der Lichtquelle ausgehenden Lichtbündels (4) auf eine Vielzahl matrixförmig angeordneter und individuell kippbarer Einzelspiegel (6) eines Vielspiegelelements (5), – individuelles Kippen mindestens eines Einzelspiegels (6) zwischen einer Grundstellung und einer modifizierten Stellung, um den auf den jeweiligen Einzelspiegel (6) entfallenden Anteil des Lichtbündels (4) auf den Gegenstand (2) zu lenken, dadurch gekennzeichnet, daß – die individuelle Wirkung des auf den Einzelspiegel (6) und seine Umgebung entfallenden Anteils des Lichtbündels (4) ermittelt wird, und – das Kippen des Einzelspiegels (6) in die modifizierte Stellung in Abhängigkeit von der ermittelten individuellen Wirkung und den beabsichtigten Bildinhalten erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtbündel (4) über mindestens einen in die modifizierte Stellung gekippten Einzelspiegel (6) sowie mindestens einen nachgeordneten, beweglichen Spiegel (10, 11; 14) dem Gegenstand (2) zugelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Spiegel (14) in zwei Achsen bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtbündel (4) durch zwei in unterschiedlichen Achsen bewegliche Spiegel (10, 11) dem Gegenstand (2) zugelenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der individuellen Wirkung zumindest ein Teil (12) des Lichtbündels (4) in der Grundstellung mindestens eines Einzelspiegels (6) auf einen Sensor (7) geleitet wird, der die Intensität des Lichtbündels mißt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der individuellen Wirkung ein vergleichsweise geringer Anteil der Intensität des Lichtbündels durch einen teildurchlässigen Spiegel auß einen Sensor geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der individuellen Wirkung die von dem Gegenstand zurückgeworfene Intensität der einzelnen Anteile des Lichtbündels gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der individuellen Wirkung eine Temperaturmes sung an den von einzelnen Anteilen des Lichtbündels getroffenen Orten durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippen der Einzelspiegel des Vielspiegelelements (5) in die modifizierte Stellung und/oder die Leistung des Lichtbündels (4) in Abhängigkeit der ermittelten Wirkung gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung unterschiedlicher Teile (12) des Lichtbündels (4) mit unterschiedlichen Sensorelementen eines Sensors (7) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (2) in Bezug auf einen Einfallwinkel des Lichtbündels (4) in unterschiedlichen Richtungen (Kx) gekippt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (2) gedreht wird, um das Lichtbündel (4) von einer Seite auf eine andere Seite des Gegenstands (2) zu leiten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtbündel (4) mittels einer ersten Optik (3) aufgeweitet oder anderweitig geformt wird, bevor er auf das Vielspiegelelement (5) trifft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Strahlquerschnitts des auf den Gegenstand (2) geleiteten Lichtbündels (4) mittels einer zweiten, zwischen dem Vielspiegelelement (5) und dem Gegenstand (2) angeordneten Optik (8) variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest Teile (12) des Lichtbündels (4) durch eine dritte, zwischen dem Vielspiegelelement (5) und dem mindestens einem beweglichen Spiegel (10, 11; 14) angeordnete Optik (9) parallel ausgerichtet werden.
Vorrichtung (1) zur Erzeugung einer Markierung auf einem Gegenstand (2) unter Verwendung einer fokussierbaren Lichtquelle wie einem Laser, einer Leuchtdiode oder eines anderen Lichtspenders mit geringer räumlicher Ausdehnung der Lichtquelle, umfassend ein Vielspiegelelement (5) mit einer Vielzahl matrixförmig angeordneter und individuell kippbarer Einzelspiegel (6) und eine Steuerungseinheit zum individuellen Kippen der Einzelspiegel (6) zwischen einer Grundstellung und einer modifizierten Stellung, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippen individueller Einzelspiegel (6) in die modifizierte Stellung in Abhängigkeit von den beabsichtigten Bildinhalten und der vorher ermittelten individuellen Wirkung des auf den jeweiligen Spiegel (6) und seine Umgebung entfallenden Anteils des Lichtbündels (4) erfolgt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen beweglichen Spiegel (10, 11, 14) aufweist, der den von mindestens einem in die modifizierte Stellung gekipptem Einzelspiegel (6) abgelenkten Anteil des Lichtbündels (4) auf den Gegenstand (2) lenkt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine bewegliche Spiegel (14) in zwei Achsen bewegbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 18 , dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine bewegliche Spiegel zwei bewegliche Spiegel (10, 11) umfaßt, die in unterschiedlichen Richtungen bewegbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, gekennzeichnet durch einen Sensor (7) zur Messung der Intensität des Lichtbündels (4), wobei der Sensor (7) in der Grundstellung zumindest einzelner Einzelspiegel (6) des Vielspiegelelements (5) zur Erfassung zumindest eines Teils (12) des Lichtbündels (4) eingerichtet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein vergleichsweise geringer Anteil der Intensität des Lichtbündels durch einen teildurchlässigen Spiegel auf einen Sensor geleitet wird.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Gegenstand zurückgeworfene Intensität der einzelnen Anteile des Lichtbündels gemessen wird.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturmessung an den von einzelnen Anteilen des Lichtbündels getroffenen Orten durchgeführt wird.
Vorrichtung (1) einem der Ansprüche 20 bis 23, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung, die eingerichtet ist, das Kippen der Einzelspiegel (6) in die modifizierte Stellung abhängig von der ermittelten Wirkung steuern.
Vorrichtung (1) einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Sensorelementen die Wirkung jeweils unterschiedlicher Teile (12) des Lichtbündels (4) ermitteln.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 25, gekennzeichnet durch eine zweite Optik (8) zur Festlegung des Strahlquerschnitts des auf den Gegenstand (2) geleiteten Lichtbündels (4).
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 26, gekennzeichnet durch Mittel, um den Gegenstand (2) in Bezug auf das ihm zugelenkte Lichtbündel (4) in unterschiedliche Winkellagen zu kippen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 27, gekennzeichnet durch Mittel zum drehbaren Anordnen des Gegenstands (2), so daß das Lichtbündel (4) bei Drehung des Gegenstands (2) auf eine andere Seite des Gegenstands (2) trifft.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 28, gekennzeichnet durch eine erste Optik (3) zum Aufweiten oder anderweitigen Formen des Lichtbündels(4), bevor dieses auf das Vielspiegelelement (5) trifft.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 29, gekennzeichnet durch eine dritte Optik (9) zur parallelen Ausrichtung des Lichtbündels (4), welche zwischen dem mindestens einen beweglichen Spiegel (10, 11; 14) und dem Gegenstand (2) angeordnet ist.