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DE102012021725A1 - Quality inspection of a tilting image of a lens structure - Google Patents

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DE102012021725A1
DE102012021725A1 DE102012021725.0A DE102012021725A DE102012021725A1 DE 102012021725 A1 DE102012021725 A1 DE 102012021725A1 DE 102012021725 A DE102012021725 A DE 102012021725A DE 102012021725 A1 DE102012021725 A1 DE 102012021725A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lens structure
image
holder
test pattern
carrier
Prior art date
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Ceased
Application number
DE102012021725.0A
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German (de)
Inventor
Dr. Kruse Georg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient Mobile Security GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
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 Giesecke and Devrient GmbH filed Critical Giesecke and Devrient GmbH
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Priority to PCT/EP2013/003168 priority patent/WO2014072021A1/en
Priority to EP13782973.5A priority patent/EP2917897B1/en
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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur 4, welche auf einem Träger 2 angeordnet ist, welche sich dadurch auszeichnet, dass der Träger 2 auf einer Halterung 6 befestigt wird, wobei die Halterung 6 von einem Motor 8 gedreht wird. Eine Lichtquelle 10 beleuchtet die Linsenstruktur 4 während eine optische Aufnahmevorrichtung 12 mindestens ein Bild von der Linsenstruktur 4 während der Drehung der Halterung 6 aufnimmt. Eine Datenverarbeitungseinrichtung 14 wertet das mindestens eine aufgenommene Bild der Linsenstruktur 4 hinsichtlich seiner Farbwerte aus und steuert den Motor 8.The present invention discloses an apparatus and a method for checking the quality of a tilted image of a lens structure 4, which is arranged on a support 2, which is characterized in that the support 2 is mounted on a holder 6, wherein the holder 6 from a motor 8 is turned. A light source 10 illuminates the lens structure 4 while an optical pickup 12 receives at least one image from the lens structure 4 during rotation of the holder 6. A data processing device 14 evaluates the at least one recorded image of the lens structure 4 with regard to its color values and controls the motor 8.

Description

Die Erfindung offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur, welche sich auf einem Träger, z. B. ein tragbarer Datenträger, befindet.The invention discloses an apparatus and method for checking the quality of a tilted image of a lens structure which is placed on a support, e.g. As a portable data carrier is located.

Zur Beschriftung eines Trägers mittels Laser nutzt man über eine elektrische Ansteuerung bewegliche Ablenkspiegel. Der Abstand zwischen Träger und Laser ist in der Regel relativ groß. Folglich ist solch ein Verfahren sehr empfindlich gegenüber Störungen.For labeling a carrier by means of a laser, one uses movable deflection mirrors via an electrical control. The distance between carrier and laser is usually relatively large. Consequently, such a method is very sensitive to disturbances.

Während einer Laserbeschriftung zur Darstellung von Bildern wird üblicherweise im Rastermodus gearbeitet, d. h. das Bild wird mittels eines gepulst betriebenen Lasers in serieller Abarbeitung Punkt für Punkt zeilen- oder spaltenweise in wohldefinierten und gleichförmigen Abstand zueinander geschrieben.During a laser inscription for the representation of images is usually worked in raster mode, d. H. the image is written line by line or column by column in well-defined and uniform distance by means of a pulsed laser in serial processing.

Das Auge des Betrachters sieht auf der fertig beschrifteten Karte dann nicht mehr die einzelnen Rasterpunkte, sondern je nach Punktgröße und Abstand zu einander und je nach Verhältnis von schwarzen Punkten zu hellem Hintergrund ein mehr oder weniger kräftiges Grau.The eye of the beholder no longer sees the individual halftone dots on the finished label, but depending on the size of the dots and the distance to each other and depending on the ratio of black dots to a light background, a more or less strong gray.

Wird nun während einer Laserbeschriftung entweder der Laser oder der Spiegel oder der Träger, z. B. eine Karte, irregulär bewegt, z. B. durch Einkopplung von mechanischen Schwingungen oder Erschütterungen, so verändert sich der Abstand der Rasterpunkte entsprechend. Je nach Art und Dauer der Störung ergeben sich dann dunkle, d. h. ein kleinerer Punktabstand, oder helle, d. h. ein größerer Punktabstand, Streifen im gelaserten Bild.If now during a laser inscription either the laser or the mirror or the carrier, z. As a card, irregular moves, z. B. by coupling of mechanical vibrations or vibrations, so the distance of the grid points changed accordingly. Depending on the nature and duration of the disturbance then dark, d. H. a smaller dot pitch, or bright, d. H. a larger dot pitch, stripes in the lasered image.

Entsprechend können sich Streifenstrukturen ergeben, wenn eine elektrische Einkopplung, z. B. ein 50-Hz-Brumm, die Ansteuer- bzw. Positionierlogik der Ablenkspiegel stört.Accordingly, stripe structures can result if an electrical coupling, z. B. a 50 Hz hum, the Ansteuer- or positioning logic disturbs the deflection mirror.

Weitere Effekte, die zu Streifenstrukturen im Laserbild führen können, sind z. B. Laserleistungsschwankungen, d. h. Punktgrößenänderungen, während der Laserbeschriftung.Other effects that can lead to stripe structures in the laser image, z. B. laser power fluctuations, d. H. Dot size changes during laser marking.

Zusätzlich zu Streifen gibt es Qualitätsmängel in Form von mehr oder weniger punktförmigen bzw. fleckenhaften dunklen oder hellen Strukturen im Bereich gelaserter Bilder bzw., in schweren Fällen, auch im Bereich von gelaserten Buchstaben. Die Ursachen dafür sind in der Regel eher komplex und können zum Einen durch lokal begrenzte Einschlüsse in der Karte, z. B. Fusseln erklärt werden, gehen über Abhängigkeit von der/den verwendeten Druckfarbe(n) incl. UV-Druck bis hin zu Kurzzeit-Effekten im Bereich des Lasers wie z. B. fehlerhaft eingestellte Erstpuls-Unterdrückung etc..In addition to stripes, there are quality defects in the form of more or less punctiform or patchy dark or light structures in the area of lasered images or, in severe cases, also in the area of lasered letters. The causes are usually rather complex and can be due to locally limited inclusions in the map, z. As lint be explained, go on dependence on the / the used ink (s) incl. UV printing to short-term effects in the laser range such. B. incorrectly set first-pulse suppression etc.

Entsprechende qualitätsmindernde Effekte, die zur Streifenbildung oder Fleckenbildung führen, gibt es auch bei Personalisierungsverfahren die mit Drucktechnik arbeiten (z. B. ink jet Druck).Corresponding quality-reducing effects that lead to banding or staining are also found in personalization processes that use printing technology (eg inkjet printing).

Innerhalb einer laufenden Kartenpersonalisierung unter Produktionsbedingungen besteht nun die Herausforderung festzustellen, ob eine personalisierte Karte bzw. ein Paß ein Gut- oder ein Schlecht-(”Reject-”)Dokument ist. Als Kriterium dafür kann man z. B. Anzahl und jeweilige Größe der Störungen bestimmen. Übersteigt nun Anzahl oder Größe der Störungen ein vorher festgelegtes Maß, so wird das entsprechende Dokument (Karte, Paß) als Reject ausgesteuert.Within ongoing card personalization under production conditions, the challenge now is to determine if a personalized card or passport is a good or a bad ("reject") document. As a criterion for this can be z. B. Determine the number and size of the disturbance. If the number or size of the disturbances now exceeds a predetermined amount, the corresponding document (card, passport) is rejected as a reject.

Die Prüfung der Qualität von darzustellenden Informationen in einem Datenträger, welche in Form eines Kippbildes einer Linsenstruktur in einem tragbaren Datenträger ausgeführt sind, erfolgt durch eine subjektive visuelle Prüfung und Bewertung z. B. des Kontrastes, des Kippverhaltens oder der Gesamtintensität.The examination of the quality of information to be displayed in a data carrier, which are executed in the form of a tilted image of a lens structure in a portable data carrier, is carried out by a subjective visual examination and evaluation z. As the contrast, the tilting behavior or the total intensity.

Für einen Träger kommen alle geeigneten Träger in Frage. Insbesondere werden tragbare Datenträger als Träger verwendet. Linsenstrukturen werden auf tragbare Datenträger, wie z. B. Kreditkarten, Gesundheitskarten, Passen, Personalausweisen, Visum, Geldscheinen, Eintrittskarten, SIM-Karten etc. aufgebracht.For a carrier, all suitable carriers come into question. In particular, portable data carriers are used as carriers. Lens structures are on portable data carriers, such as. As credit cards, health cards, passports, identity cards, visa, bills, tickets, SIM cards, etc. applied.

Nachteilig an der subjektiven Prüfung ist, dass weder überhaupt eine objektive Bewertung der Qualität der darzustellenden Information möglich ist noch ein objektiver Vergleich zwischen zwei Linsenstrukturen, welche jeweils ein Kippbild darstellen, möglich ist.A disadvantage of the subjective examination is that neither an objective evaluation of the quality of the information to be displayed is possible nor an objective comparison between two lens structures, which each represent a tilted image, is possible.

WO 2010/043443 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Überprüfung von Linsenstrukturen. Hier werden die von einer Linsenstruktur dargestellten Helligkeitswerte bzw. Farbwerte unter zwei verschiedenen Winkeln ohne eine eingebrachte Beschriftung geprüft. Damit können beispielsweise Defekte in oder nahe der Linsenoberfläche festgestellt werden. Prinzipiell ist es so möglich, vor einer Beschriftung von Karten mit Linsenstrukturen, die Karten auszusortieren, welche schlechte Linsen aufweisen. Die Kosten zur Herstellung der Karten sind dann allerdings bereits entstanden. Ein Rückschluss auf das die Qualitätsminderung verursachende Problem ist in den meisten Fällen in diesem Stadium nicht mehr möglich. Eine Prüfung der Darstellungsqualität von in die Linsenstruktur eingebrachter Information unter Berücksichtigung des Kippverhaltens ist hier nicht möglich. WO 2010/043443 A1 discloses a method and apparatus for inspection of lens structures. Here, the brightness values or color values represented by a lens structure are tested at two different angles without an inscription being applied. Thus, for example, defects in or near the lens surface can be detected. In principle, it is possible to sort out cards which have bad lenses before labeling cards with lens structures. However, the costs for producing the cards have already been incurred. A conclusion on the problem causing the quality reduction is in most cases no longer possible at this stage. An examination of the quality of representation of introduced into the lens structure information, taking into account the tilting behavior is not possible here.

Um die Ausformung und Ausführung von Linsenstrukturen zu prüfen und zu bewerten werden die Linsenparameter mittels geometrischer Vermessung der Linsenparameter, z. B. mittels eines Höhentasters vermessen. Dieses Prüfverfahren prüft allerdings nur die geometrischen bzw. optischen Eigenschaften der Linsenstrukturen und liefert keine Aussage über das Kippverhalten und die Qualität der Darstellung von eingeschriebenen Informationen. Kippverhalten, Darstellungsqualität, Schärfe und Kontrast werden allerdings über ein komplexes Zusammenspiel zwischen Linsenparametern, Ausführung der Beschriftung, z. B. Auflösung, Farbe, und Kartenaufbau bestimmt. Ein abschließende Beurteilung der Qualität des Kippverhaltens der Linsenstrukturen bzw. die Qualität der durch das Kippverhalten der Linsenstruktur dargestellten Information ist deshalb erst am Endprodukt, d. h. am bereits hergestellten Träger mit aufgebrachter Linsenstruktur möglich. In order to examine and evaluate the shaping and execution of lens structures, the lens parameters are determined by geometrical measurement of the lens parameters, e.g. B. measured by means of a height sensor. However, this test method only checks the geometric or optical properties of the lens structures and provides no information about the tilting behavior and the quality of the representation of inscribed information. However, tilting behavior, display quality, sharpness and contrast are influenced by a complex interplay between lens parameters, design of the inscription, eg. As resolution, color, and card design determined. A final assessment of the quality of the tilting behavior of the lens structures or the quality of the information represented by the tilting behavior of the lens structure is therefore only possible on the end product, ie on the carrier already produced with an applied lens structure.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Lösung zur Überwindung der Nachteile des Stands der Technik zu finden.The object of the invention is to find a solution for overcoming the disadvantages of the prior art.

Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung eine Lösung zu finden, um eine objektive Beurteilung der Darstellungsqualität des Kippeffekts einer Linsenstruktur zu ermöglichen.In particular, it is an object of the invention to find a solution to allow an objective assessment of the quality of presentation of the tilting effect of a lens structure.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch den unabhängigen Anspruch und den nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object of the invention is achieved by the independent claim and the independent claim. Advantageous embodiments are described in the dependent claims.

Die Erfindung offenbart zur Lösung der Aufgabe eine Vorrichtung zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur, welche auf einem Träger angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst

  • – eine Halterung, zur Befestigung des Trägers,
  • – einen Motor, um die Halterung zu drehen,
  • – einer Lichtquelle, um die Linsenstruktur zu beleuchten,
  • – eine optische Aufnahmevorrichtung, um mindestens ein Bild von der Linsenstruktur während der Drehung der Halterung aufzunehmen,
  • – eine Datenverarbeitungseinrichtung, um das mindestens eine von der optischen Aufnahmevorrichtung aufgenommene Bild hinsichtlich seiner Farbwerte auszuwerten und um den Motor zu steuern.
In order to achieve the object, the invention discloses a device for checking the quality of a tilted image of a lens structure, which is arranged on a carrier, characterized in that it comprises the device
  • A holder for fixing the carrier,
  • A motor to rotate the mount,
  • A light source to illuminate the lens structure,
  • An optical pick-up device for picking up at least one image of the lens structure during rotation of the holder,
  • - A data processing means for evaluating the at least one image taken by the optical pickup device with respect to its color values and to control the motor.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Motor ein Schrittmotor ist, um die Halterung schrittweise um einen definierten Winkel zu drehen.An advantageous embodiment is characterized in that the motor is a stepping motor to rotate the holder gradually by a defined angle.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die optische Aufnahmevorrichtung eine Kamera ist.Another advantageous embodiment is characterized in that the optical recording device is a camera.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung eine Abschirmung gegen Fremdlicht aufweist.A further advantageous embodiment is characterized in that the device has a shield against extraneous light.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens die Halterung und/oder die Lichtquelle und/oder die optische Erfassungseinrichtung so eingerichtet sind, dass ein Abstand und/oder ein Winkel zur Linsenstruktur variabel einstellbar sind.A further advantageous embodiment is characterized in that at least the holder and / or the light source and / or the optical detection device are set up such that a distance and / or an angle to the lens structure can be variably adjusted.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die optische Erfassungseinrichtung ein Mikroskop ist.Another advantageous embodiment is characterized in that the optical detection device is a microscope.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtquelle ein weißes oder ein farbiges Licht erzeugt.Another advantageous embodiment is characterized in that the light source generates a white or a colored light.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Träger ein tragbarer Datenträger ist.Another advantageous embodiment is characterized in that the carrier is a portable data carrier.

Die Erfindung offenbart ferner zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur, welche auf einem Träger angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst

  • – befestigen des Trägers auf einer Halterung,
  • – drehen der Halterung mittels eines Motors,
  • – beleuchten der Linsenstruktur mit einer Lichtquelle,
  • – aufnehmen mindestens eines Bildes von der Linsenstruktur während der Drehung der Halterung mittels einer optischen Aufnahmevorrichtung,
  • – auswerten des mindestens einen von der optischen Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Bilds hinsichtlich seiner Farbwerte und steuern des Motors mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung.
The invention further discloses, in order to achieve the object, a method for checking the quality of a tilted image of a lens structure which is arranged on a support, characterized in that the method comprises at least the following steps
  • - fixing the carrier on a holder,
  • Turning the holder by means of a motor,
  • Illuminate the lens structure with a light source,
  • Receiving at least one image from the lens structure during rotation of the holder by means of an optical recording device,
  • Evaluating the at least one image recorded by the optical recording device with respect to its color values and controlling the motor by means of a data processing device.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein zu vermessendes Feld in der zu prüfenden Linsenstruktur definiert wird.An advantageous embodiment is characterized in that at least one field to be measured is defined in the lens structure to be tested.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass bei mindestens zwei zu vermessenden Feldern, die Felder gleich oder unterschiedlich groß sind.A further advantageous embodiment is characterized in that at least two fields to be measured, the fields are the same or different sizes.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Testmuster in die Linsenstruktur eingebracht wird.Another advantageous embodiment is characterized in that at least one test pattern is introduced into the lens structure.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Testmuster mindestens zwei Flächen umfasst, welche gleiche oder unterschiedliche Farbwerte haben. A further advantageous embodiment is characterized in that the test pattern comprises at least two surfaces which have the same or different color values.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Testmuster mindestens zwei Flächen umfasst, welche gleich oder unterschiedlich groß sind.A further advantageous embodiment is characterized in that the test pattern comprises at least two surfaces which are the same or different in size.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Testmuster mittels Laser in die Linsenstruktur eingebracht wird.Another advantageous embodiment is characterized in that the test pattern is introduced into the lens structure by means of a laser.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass über alle Bilder, welche während einer Drehung der Halterung von der Linsenstruktur aufgenommen werden, für mindestens eine zu messende Fläche und/oder Testmuster die Farbwerte ausgewertet werden.A further advantageous embodiment is characterized in that the color values are evaluated for all the images which are taken by the lens structure during rotation of the holder for at least one surface and / or test pattern to be measured.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Bild von der Linsenstruktur pro einer zu bestimmenden Winkelstellung während der Drehung aufgenommen wird.A further advantageous embodiment is characterized in that at least one image is taken of the lens structure per an angular position to be determined during the rotation.

Die vorliegende Erfindung stellt ein objektives Messverfahren zur Verfügung, das es ermöglicht die Qualität der Darstellung von Information mittels Kippeffekt einer Linsenstruktur objektiv zu beurteilen.The present invention provides an objective measuring method which makes it possible to objectively judge the quality of the presentation of information by means of the tilting effect of a lens structure.

Das Messverfahren kann beispielsweise mittels entsprechend vorbereiteter zu prüfender Träger mit Linsenstruktur durchgeführt werden, mit dem die Beurteilung einer zu erwartenden Qualität eines Produktionsloses durchgeführt werden kann.The measuring method can be carried out, for example, by means of suitably prepared carriers having a lens structure, with which the assessment of an expected quality of a production batch can be carried out.

Ferner ermöglicht die Erfindung zum einen die Prüfung der Qualität von linsenerzeugenden Produktionsmitteln, wie z. B. Kaschierblechen. Im Umkehrschluss ermöglicht die Erfindung ein Aussortieren von ungeeigneten Produktionsmitteln.Furthermore, the invention makes it possible, on the one hand, to check the quality of lens-producing production means, such as e.g. B. laminating sheets. Conversely, the invention allows a sorting out of inappropriate production means.

Zum anderen können Kartenaufbauten, wie z. B. Foliendicken, Folienschichtungen, etc., auf ihre prinzipielle Eignung zur Darstellung von Kippeffekten geprüft werden.On the other card structures, such. As film thicknesses, film coatings, etc., are tested for their principal suitability for the presentation of tilting effects.

Bisher wurden Träger mit Linsenstrukturen mit Kippeffekt geprüft, indem ein Träger mit Linsenstruktur mit der Hand relativ zu einer feststehenden Lichtquelle positioniert wurde. Der Träger wurde um die Querachse gekippt und mit dem bloßen Auge das Kippbild der Linsenstruktur auf ein Wegkippen hin geprüft.Heretofore, carriers having tilting lens structures have been tested by positioning a lens-structured carrier by hand relative to a fixed light source. The carrier was tilted about the transverse axis and tested with the naked eye, the tilting image of the lens structure on a tilting out.

Zum Prüfen wird erfindungsgemäß eine zu prüfende Linsenstruktur auf einen Träger, wie z. B. eine Kreditkarte oder eine Passseite, aufgebracht. Optional kann in die Linsenstruktur ein Testmuster z. B. mittels Laser eingebracht werden. Anschließend wird die zu prüfende Linsenstruktur mit oben beschriebener Vorrichtung und oben beschriebenen Verfahren vermessen und geprüft. Der ermittelte Farbwert wird dann in Abhängigkeit vom Winkel, in welchem die optische Erfassungseinrichtung von der Linsenstruktur Bilder aufgenommen hat, dargestellt. Eine Messkurve, welche den Verlauf der Farbwerte in Abhängigkeit vom Winkel, welcher zwischen der gedrehten Halterung und der optischen Erfassungseinrichtung liegt, zeigt, wird anhand festgelegter Kriterien beurteilt. In der Regel hat die Messkurve eine sogenannte Gauss-Form. Eine breite und flache Kurve bedeutet eine schlechte Qualität. Eine schmale und hohe Kurve bedeutet eine gute Qualität.For testing according to the invention to be tested lens structure on a support such. As a credit card or passport page applied. Optionally, in the lens structure, a test pattern z. B. be introduced by laser. Subsequently, the lens structure to be tested is measured and tested with the device described above and the method described above. The determined color value is then displayed as a function of the angle at which the optical detection device has taken pictures from the lens structure. A measurement curve showing the course of the color values as a function of the angle which lies between the rotated holder and the optical detection device is assessed on the basis of defined criteria. As a rule, the trace has a so-called Gaussian shape. A broad and flat curve means poor quality. A narrow and high curve means a good quality.

Das erfindungsgemäße Testmuster besteht aus unterschiedlich hell- bis dunkelgrauen Flächen. Alternativ können die Flächen auch schwarz oder weiss oder jede andere geeignete Farbe aufweisen. Ferner können auch sogenannte Graukeile im Testmuster enthalten sein. Ein Graukeil weist einen stufenlosen Verlauf vom Hellen ins Dunkel auf, z. B. von Schwarz nach Weiß. Das erfindungsgemäße Testmuster wird mittels Laser in die Linsenstruktur eingebracht. Beim Einbringen wird eine sogenannte kalibrierte Laseranlage verwendet, welche eine definierte Laserleistung bzw. einen definierten Farbwert, z. B. einen Grauwert, aufweist. Beispielsweise ist auch ein sogenannter Dot-per-Inch-Wert (dpi-Wert) definiert. Das Testmuster liegt beispielsweise mittig innerhalb der Linsenstruktur. Das Testmuster hat eine Skalierung von beispielsweis 1:1. Das bedeutet, dass ein Raster aus beispielsweise viereckigen Flächen eine Fläche von 0,64 × 0,64 Quadratmillimeter groß ist. Dies kann beispielsweise zur Vermessung oder zur Kontrolle der Linsenbreite verwendet werden.The test pattern according to the invention consists of different light to dark gray areas. Alternatively, the surfaces may also be black or white or any other suitable color. Furthermore, so-called gray wedges may be included in the test pattern. A gray wedge has a stepless progression from the light to the dark, z. From black to white. The test pattern according to the invention is introduced into the lens structure by means of a laser. When introducing a so-called calibrated laser system is used, which has a defined laser power or a defined color value, for. B. a gray value has. For example, a so-called dot-per-inch value (dpi value) is defined. For example, the test pattern is centered within the lens structure. The test pattern has a scaling of, for example, 1: 1. This means that a grid of, for example, quadrilateral areas has an area of 0.64 x 0.64 square millimeters. This can be used, for example, to measure or control the lens width.

Zur Prüfung des Trägers mit einer Linsenstruktur mit Kippeffekt wird der Träger auf einer Halterung befestigt. Die Halterung wird über einen Motor gedreht. Vorteilhafterweise wird ein Schrittmotor verwendet. Ein Schrittmotor hat den Vorteil, dass die Halterung schrittweise gedreht wird, wobei jeder Schritt einem bestimmten Winkel entspricht. Der Winkel kann eingestellt werden. Je kleiner der Winkel ist, desto besser ist die Genauigkeit der auszuwertenden Daten. Eine optische Aufnahmeeinrichtung nimmt mindestens ein Bild von der Linsenstruktur während der Drehung auf. Vorteilhafterweise wird für jeden Winkelschritt, um den die Halterung gedreht wird, mindestens ein Bild aufgenommen. Nach der Aufnahme der Bilder für zumindest eine teilweise Drehung wird zumindest eine in den Bildern zu messende Fläche, sogenannte „Regions of interest (ROI)” definiert. Vorteilhafterweise werden mehrere ROI's definiert. Hier empfiehlt es sich zumindest eine ROI für eine helle, z. B. weiße, und eine dunkle, z. B. schwarze, Fläche im Bild zu definieren. Die ROIs haben vorteilhafterweise gleiche Flächengröße. Vor Auswertung der aufgenommen Bilder wird kontrolliert, ob die ROIs für jeden gemessenen Winkel bzw. eines jeden Bilds richtig positioniert sind.To test the carrier with a lens structure with tilting effect, the carrier is mounted on a holder. The holder is rotated by a motor. Advantageously, a stepping motor is used. A stepper motor has the advantage that the holder is rotated stepwise, with each step corresponding to a certain angle. The angle can be adjusted. The smaller the angle, the better the accuracy of the data to be evaluated. An optical pickup device captures at least one image of the lens structure during rotation. Advantageously, at least one image is taken for each angular step by which the holder is rotated. After taking the images for at least a partial rotation, at least one surface to be measured in the images, so-called "regions of interest (ROI)" is defined. Advantageously, multiple ROIs are defined. Here it is recommended at least a ROI for a bright, z. B. white, and a dark, z. For example, to define black areas in the image. The ROIs advantageously have the same area size. Before evaluating the captured images, it is checked whether the ROIs are correctly positioned for each measured angle or image.

Für jede ROI wird dann der Farbwert, z. B. Grauwert, Schwarzwert, Weißwert, etc., für jeden Winkel der Drehung des Halters mit der Linsenstruktur bestimmt. Aus diesen Werten wird dann vorteilhafterweise ein Mittelwert über alle Bilder für die jeweilige ROI bestimmt, z. B. einen mittleren Grauwert oder einen mittleren Weißwert für das jeweilige ROI. Die ermittelten Farbwerte werden über den Winkel in ein Diagramm eingetragen und ausgewertet, wie dies oben beschrieben wurde. For each ROI then the color value, z. Gray value, black level, white level, etc., for each angle of rotation of the holder with the lens structure. From these values, an average over all images for the respective ROI is then advantageously determined, for. B. an average gray value or a mean white value for each ROI. The color values determined are entered into a diagram via the angle and evaluated, as described above.

Somit ist eine objektive Qualitätsprüfung eines Kippbildes einer Linenstruktur mit der vorliegenden Erfindung möglich.Thus, an objective quality inspection of a tilted image of a line structure is possible with the present invention.

Ein großer Vorteil der Erfindung ist, dass eventuelle qualitätsmindernde Effekte frühzeitig beispielsweise bereits vor einer Massenproduktion erkannt werden, da die Qualitätsprüfung anhand von entsprechend vorbereiteten sogenannten Prüflingen durchgeführt wird, welche entsprechende Träger mit Linsenstruktur mit Kippeffekt sind.A great advantage of the invention is that any quality-reducing effects are detected early, for example, even before mass production, since the quality inspection is carried out on the basis of appropriately prepared so-called test specimens, which are corresponding carriers with lens structure with tilting effect.

Das Verfahren kann dazu benutzt werden, um die Ursache von qualitätsmindernden Effekten im Zusammenhang mit Kippbildern festzustellen. So lassen sich beispielsweise kritische Kaschierbleche überprüfen und gegebenenfalls ersetzen.The method can be used to determine the cause of quality degrading effects associated with tilting images. For example, critical laminating sheets can be checked and replaced if necessary.

Nach Behebung der Ursache für eine Qualitätsminderung wird die Ausschussrate gesenkt und entsprechende Kosten werden vermieden.After eliminating the cause of a quality reduction, the reject rate is reduced and the associated costs are avoided.

Die Vorrichtung und das Verfahren sind erweiterbar. So können z. B. die Positionen von Linsen, ihre Radien oder die Winkeltreue von in die Linsenstruktur eingeschriebenen beispielsweise rechteckigen Strukturen geprüft und vermessen werden. Weitere Erweiterungen sind beispielsweise die Prüfung der Darstellungsqualität von metallischen Strukturen im Datenträger wie beispielsweise eines Hologramms oder eines Kinegramms oder eines Sicherheitsfadens.The device and method are expandable. So z. B. the positions of lenses, their radii or the angular accuracy of inscribed in the lens structure, for example, rectangular structures are checked and measured. Further extensions are, for example, the examination of the quality of representation of metallic structures in the data carrier, such as a hologram or a kinegram or a security thread.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.In the following, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigenShow it

1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 the basic structure of a device according to the invention,

2 beispielhafte Messkurven für erfindungsgemäß bestimmte Farbwerte, hier Grauwerte, von zwei Mustern, welche über den Winkel bei der Aufnahme des Bildes aufgetragen sind, 2 exemplary measuring curves for color values determined according to the invention, in this case gray values, of two patterns which are plotted over the angle when taking the picture,

3 ein erfindungsgemäßes Testmuster, 3 an inventive test pattern,

4 zeigt ein erfindungsgemäßes Bild einer Linsenstruktur mit einer erfindungsgemäßen zu messenden Fläche, sogenannte Region of Interest (ROI). 4 shows an inventive image of a lens structure with an inventive surface to be measured, so-called region of interest (ROI).

1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur 4, welche auf einem Träger 2 angeordnet ist, umfasst eine Halterung 6, zur Befestigung des Trägers 2. Die Halterung 6 wird durch einen Motor 8 gedreht. Eine Lichtquelle 10 beleuchtet die Linsenstruktur 4. Eine optische Aufnahmevorrichtung 12 nimmt mindestens ein Bild von der Linsenstruktur 4 während der Drehung der Halterung 6 auf. Eine Datenverarbeitungseinrichtung 14 wertet das mindestens eine von der optischen Aufnahmevorrichtung 12 aufgenommene Bild hinsichtlich seiner Farbwerte aus und steuert den Motor 8. Die Datenverarbeitungseinrichtung 14 ist über geeignete kontaktgebundene und/oder kontaktlose Kommunikationsverbindungen mit dem Motor 8, der Lichtquelle 10 und der optischen Aufnahmevorrichtung 12 verbunden. 1 shows the basic structure of a device according to the invention. The device according to the invention for checking the quality of a tilted image of a lens structure 4 which are on a support 2 is arranged, comprises a holder 6 , for fixing the carrier 2 , The holder 6 is by a motor 8th turned. A light source 10 illuminates the lens structure 4 , An optical recording device 12 take at least one picture of the lens structure 4 during rotation of the bracket 6 on. A data processing device 14 evaluates the at least one of the optical recording device 12 recorded image in terms of its color values and controls the engine 8th , The data processing device 14 is via suitable contact-bound and / or contactless communication links with the engine 8th , the light source 10 and the optical pickup device 12 connected.

Der Motor 8 ist vorteilhafterweise ein Schrittmotor, um die Halterung 6 schrittweise um einen definierten Winkel zu drehen.The motor 8th is advantageously a stepper motor to the holder 6 gradually to rotate by a defined angle.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Abschirmung gegen Fremdlicht auf. Die Abschirmung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Abschirmung besteht dazu aus einem lichtundurchlässigen Material. Vorteilhafterweise kann die Abschirmung geöffnet und geschlossen werden, um einen zu prüfenden Träger 2 mit Linsenstruktur 4 in die Halterung 6 einzusetzen bzw. aus dieser zu entnehmen.The device according to the invention has a shield against extraneous light. The shield is not shown for reasons of clarity. The shield consists of an opaque material. Advantageously, the shield can be opened and closed to a carrier to be tested 2 with lens structure 4 in the holder 6 to insert or remove from this.

Mindestens die Halterung 6 und/oder die Lichtquelle 10 und/oder die optische Erfassungseinrichtung 12 sind so eingerichtet, dass ein Abstand und/oder ein Winkel zur Linsenstruktur 4 variabel einstellbar sind.At least the holder 6 and / or the light source 10 and / or the optical detection device 12 are set to have a distance and / or angle to the lens structure 4 are variably adjustable.

Die optische Aufnahmevorrichtung 12 ist vorteilhafterweise ein Mikroskop oder eine Kamera. Vorteilhafterweise umfasst die optische Aufnahmevorrichtung 12 eine Kombination aus einem Mikroskop und einer Kamera. Die optische Aufnahmevorrichtung 12 ist in der Lage Einzelbilder und/oder eine Aufnahme von kontinuierlichen Bildern in Form eines Films aufzunehmen.The optical recording device 12 is advantageously a microscope or a camera. Advantageously, the optical recording device comprises 12 a combination of a microscope and a camera. The optical recording device 12 is capable of capturing still images and / or a continuous motion picture in the form of a movie.

In der optischen Aufnahmevorrichtung 12 befinden sich vorteilhafterweise Positionierungshilfen, um z. B. ein Zielkreuz, einen Rahmen, ein Gitter oder ähnliches in das aufzunehmende Bild einzublenden.In the optical recording device 12 are advantageously positioning aids to z. B. a target cross, a frame, a grid or the like in the image to be recorded.

In einem der Aufnahme eines Bildes vorgeschalteten Schritt kann eine Eichung der optischen Aufnahmevorrichtung 12 durchführt werden, mit dem Ziel statt einer Skala von einer Anzahl von Pixeln eine mm-Skala zu erhalten. Dazu bringt man beispielsweise an Stelle eines zu prüfenden Trägers 2 eine mm-Skala an und nimmt diese mit der optischen Aufnahmevorrichtung 12 auf, sogenanntes ”Teachen/Anlernen” der optischen Aufnahmevorrichtung 12. Zur mm-Skala gelangt man dann über einfache Umrechnung. Die so ermittelte Skala kann dann in das aufgenommene Bild eingeblendet werden und bleibt solange gültig, wie sich an der Fokussierung und dem Arbeitsabstand der optischen Aufnahmevorrichtung 12 zum zu prüfenden Träger 2 nichts ändert.In a step preceding the recording of an image, a calibration of the optical recording device 12 be carried out with the Target instead of a scale of a number of pixels to get a mm scale. For this purpose, for example, instead of a carrier to be tested 2 a mm scale and takes them with the optical recording device 12 on, so-called "teaching / learning" of the optical recording device 12 , The mm scale can then be accessed by simple conversion. The scale thus determined can then be faded into the recorded image and remains valid as long as the focus and the working distance of the optical recording device 12 to the carrier to be tested 2 nothing changes.

Prinzipiell kann man auch ein Referenzbild wie z. B. einen Graukeil dem aufgenommenen Bild überlagern.In principle, you can also use a reference image such. B. overlay a gray wedge the captured image.

Mittels Bildverarbeitung können insbesondere bestimmte Farbwerte, Helligkeit, etc. unterdrückt oder verstärkt werden.By means of image processing in particular certain color values, brightness, etc. can be suppressed or enhanced.

Weiterhin kann man über eine Bildfilterung, z. B. mittels Sobel-Filter, etc., z. B. Kanten hervorheben, um z. B. ein maschinell auswertbares Kriterium zu erhalten. Damit lässt sich die vollautomatische Vermessung beispielsweise eines auf einem Träger 2 aufgebrachten Testmusters 16 oder die Detektion/Vermessung von Druckmarken realisieren.Furthermore, you can use a picture filtering, z. B. Sobel filter, etc., z. B. highlight edges to z. B. to obtain a machine evaluable criterion. This allows the fully automatic measurement, for example, one on a support 2 applied test pattern 16 or realize the detection / measurement of print marks.

Die Lichtquelle 10 erzeugt ein weißes oder ein farbiges Licht oder ein Licht einer geeigneten Wellenlänge, wie z. B. infrarot oder ultraviolett. Ferner ist das erzeugte Licht gleichmäßig und diffus.The light source 10 produces a white or a colored light or a light of a suitable wavelength, such. As infrared or ultraviolet. Furthermore, the generated light is uniform and diffuse.

Der Träger 2 ist ein tragbarer Datenträger, wie z. B. eine Chipkarte, ein Reisepass, ein Personalausweis, ein Führerschein, eine Kreditkarte, eine Gesundheitskarte, ein Visum, ein Wertdokument, ein Geldschein etc..The carrier 2 is a portable data carrier, such. B. a smart card, a passport, an identity card, a driver's license, a credit card, a health card, a visa, a document of value, a bill, etc.

Die vorliegende Erfindung offenbart ferner ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur 4, welche auf einem Träger 2 angeordnet ist. Dafür wird mindestens eine zu vermessende Fläche 26, sogenannte „Region of Interest”, abgekürzt mit ROI, in der zu prüfenden Linsenstruktur 4 definiert. Bei mindestens zwei zu vermessenden Flächen 26, sind die Flächen 26 gleich oder unterschiedlich groß. Ferner kann optional mindestens ein Testmuster 16 in die Linsenstruktur 4 eingebracht wird. Das Testmuster 16 umfasst mindestens zwei Flächen, welche gleiche oder unterschiedliche Farbwerte haben. Darüber hinaus umfasst das Testmuster 16 mindestens zwei Flächen, welche gleich oder unterschiedlich groß sind. Das Testmuster 16 wird vorteilhafterweise mittels Laser in die Linsenstruktur 4 eingebracht wird.The present invention further discloses a method for checking the quality of a tilt image of a lens structure 4 which are on a support 2 is arranged. For this, at least one area to be measured 26 , so-called "region of interest", abbreviated to ROI, in the lens structure to be tested 4 Are defined. For at least two surfaces to be measured 26 , are the surfaces 26 the same or different sizes. Furthermore, optionally at least one test pattern 16 into the lens structure 4 is introduced. The test pattern 16 comprises at least two surfaces which have the same or different color values. In addition, the test pattern includes 16 at least two surfaces which are equal or different in size. The test pattern 16 is advantageously by means of laser in the lens structure 4 is introduced.

Während oder im Anschluss an eine Drehung der Halterung 6 werden über alle Bilder, welche von der Linsenstruktur 4 aufgenommen wurden, für das gesamte und/oder mindestens eine zu messende Fläche 26 und/oder Testmuster 16 die Farbwerte ausgewertet. Die Farbwerte können hinsichtlich der Helligkeit und/oder der Farbinformation ausgewertet werden. Vorteilhafterweise wird mindestens ein Bild von der Linsenstruktur 4 pro einer zu bestimmenden Winkelstellung während der Drehung aufgenommen. Wenn der Motor 8 ein Schrittmotor ist und die Halterung 6 beispielsweise in Schritten von drei Grad dreht, dann wird für jeden Schritt von drei Grad mindestens ein Bild von der Linsenstruktur 4 von der optischen Aufnahmevorrichtung 12 aufgenommen.During or following a rotation of the bracket 6 Be aware of all the pictures taken by the lens structure 4 recorded for the entire and / or at least one surface to be measured 26 and / or test patterns 16 evaluated the color values. The color values can be evaluated with regard to the brightness and / or the color information. Advantageously, at least one image of the lens structure 4 recorded per one angular position to be determined during the rotation. If the engine 8th a stepper motor is and the holder 6 For example, in three degree increments, then for each three degree step, at least one image of the lens structure will be made 4 from the optical pickup device 12 added.

Nach der Aufnahme der Bilder durch die optische Aufnahmevorrichtung 12, werden die Bilder ausgewertet.After taking the pictures through the optical recording device 12 , the images are evaluated.

In der einfachsten Ausführungsform wird nur eine zu vermessende Fläche 26 oder ein Teilbereich jedes Bildes einer Folge von aufgenommenen Bildern ausgewertet. Die zu vermessende Fläche 26 (ROI) wird für alle Bilder der Folge gleich positioniert, so daß die zu vermessende Fläche 26 für jede zu vermessende Winkelstellung komplett innerhalb dem Testmuster 16 liegt. In Abhängigkeit vom Winkel ergeben sich für die Bilder einer Folge unterschiedliche Farbwerte.In the simplest embodiment, only one surface to be measured 26 or a portion of each image of a sequence of captured images. The area to be measured 26 (ROI) is positioned the same for all images of the sequence, so that the area to be measured 26 for each angular position to be measured completely within the test pattern 16 lies. Depending on the angle, different color values result for the pictures of a sequence.

Alternativ können mehrere Teilbereiche jedes Bildes einer Folge ausgewertet werden. Wertet man für jedes Bild mehrere unterschiedlich positionierte zu vermessende Flächen 26 aus und vergleicht die Ergebnisse jedes Bildes untereinander, so kann man z. B. Aussagen bzgl. der Gleichmäßigkeit der zu prüfenden Linsenstruktur 4 gewinnen.Alternatively, several subregions of each image of a sequence can be evaluated. If one evaluates for each picture several differently positioned surfaces to be measured 26 and compares the results of each image with each other, so you can z. B. statements regarding the uniformity of the lens structure to be tested 4 win.

Mittels jeweils einer zu vermessenden Fläche 26 im weißen und im schwarzen Bereich des in die Linsenstruktur 4 eingeschriebenen Testmusters 16 eines jeden Bildes einer Folge kann, beispielsweise durch Differenzbildung der ermittelten Grau- bzw. Farbwerte, ein sogenannter Weißabgleich für die optische Aufnahmevorrichtung 12 erzielt werden. Dies ist dann sinnvoll, wenn die verwendete optische Aufnahmevorrichtung 12 über keinen manuellen Weißabgleich verfügt.By means of a surface to be measured 26 in the white and in the black area of the lens structure 4 inscribed test pattern 16 of each image of a sequence, for example by subtraction of the determined gray or color values, a so-called white balance for the optical recording device 12 be achieved. This is useful if the optical recording device used 12 does not have a manual white balance.

Mit dem hier beschriebenen Verfahren ist es außerdem möglich, Effekte herauszurechnen, die sich z. B. durch eine ungleichmäßige Ausleuchtung der zu prüfenden Linsenstruktur 4 während der Bildaufnahme bzw. der Bildfolge ergeben.With the method described here, it is also possible to calculate effects that z. B. by an uneven illumination of the lens structure to be tested 4 during the image acquisition or the image sequence.

Beispielsweise kann die Erfindung verwendet werden, um Personalisierungsanlagen für tragbare Datenträger, wie z. B. Kreditkarten, Personalausweise, etc., zu qualifizieren. Dies kann einerseits bei der Erstabnahme solcher Anlagen geschehen, kann aber andererseits auch in der laufenden Produktion eingesetzt werden, um eventuelle Qualitätsmängel bei der Personalisierung festzustellen. Entsprechende Tests werden außerdem nach Instandsetzung einer Anlage durchgeführt, um vor Wiederaufnahme der Produktion den Nachweis einer erfolgreichen Reparatur bzw. Justage führen zu können.For example, the invention can be used to personalization systems for portable data carriers, such. As credit cards, identity cards, etc., to qualify. This can on the one hand in the However, on the other hand, it can also be used in ongoing production to detect possible quality defects in the personalization. Corresponding tests are also carried out after a plant has been repaired in order to prove that it has been successfully repaired or adjusted before resuming production.

Dazu wird ein vorbereitetes und geometrisch definiertes Testmuster 16, z. B. ein Testgitter, und eine wohldefinierte Karte, z. B. aus Referenzmaterial, welche Maße und Eigenschaften entsprechend ISO 7810 aufweist, benutzt.This will be a prepared and geometrically defined test pattern 16 , z. A test grid, and a well-defined map, e.g. B. from reference material, which dimensions and properties accordingly ISO 7810 has used.

Die zu qualifizierende Anlage schreibt das Testmuster 16 auf einen Träger 2, z. B. eine Kreditkarte. Dieses Testmuster 16 wird dann auf korrekte Größe, Verkippung, Verzerrung etc. kontrolliert.The system to be qualified writes the test pattern 16 on a carrier 2 , z. For example, a credit card. This test pattern 16 is then checked for correct size, tilt, distortion, etc.

Ein weiterer Prüfschritt bei der Qualifizierung bzw. Abnahme von Personalisierungsanlagen ist die Kontrolle der Grauwertkalibrierung, insbesondere bei Laseranlagen, bzw. der Farbkalibrierung, insbesondere bei Personalisierungsanlagen mit Drucktechnik.A further test step in the qualification and acceptance of personalization systems is the control of the gray value calibration, in particular in laser systems, or the color calibration, especially in personalization systems with printing technology.

Dabei wird überprüft, ob die Personalisierungsanlage den vollen Umfang aller Grauwerte zwischen schwarz und weiß, bzw. bei Farbwerten den vollen Farbumfang, darstellen kann und ob die Darstellung der Grauwerte, insbesondere der Farbwerte, stabil, d. h. ohne Drift, z. B. über einen ganzen Produktionstag möglich ist.It is checked whether the Personalisierungsanlage the full extent of all gray values between black and white, and color values can represent the full color gamut, and whether the representation of the gray values, in particular the color values, stable, d. H. without drift, z. B. over a whole day of production is possible.

Außerdem können damit mehrere Anlagen gleichen Typs auf gleiche Qualität justiert werden.In addition, several systems of the same type can be adjusted to the same quality.

Die Überprüfung einer Grauwertkalibrierung kann z. B. durchgeführt werden, indem ein mit einem sogenannten Graukeil 20 beschriebener Träger 2 mit Linsenstruktur 4 gegen eine Referenzkarte, welche aus dem gleichen Kartenmaterial besteht, wobei hier ein Referenzmaterial nötig ist, verglichen wird. Ein Graukeil 20 ist ein stufenloser Verlauf von einer hellen zu einer dunklen Farbe, z. B. ein stufenloser Verlauf von Schwarz nach Weiß. Ein Vergleich mittels visueller Überprüfung ist üblich, aber ungenau. Ein Vergleich mittels Densitometer ist demgegenüber zwar genau, aber sehr aufwendig und wird nur in Ausnahmefällen durchgeführt. Mit der hier beschriebenen Erfindung ist es möglich, einen solchen Vergleich schnell, einfach und objektiv durchzuführen.The verification of a gray value calibration can, for. B. be performed by a with a so-called gray wedge 20 described carrier 2 with lens structure 4 against a reference card, which consists of the same map material, in which case a reference material is necessary, is compared. A gray wedge 20 is a continuous gradient from a light to a dark color, z. B. a stepless progression from black to white. Comparison by visual inspection is common but inaccurate. In contrast, a comparison by densitometer, while accurate, but very expensive and is carried out only in exceptional cases. With the invention described herein, it is possible to perform such a comparison quickly, easily and objectively.

2 zeigt beispielhafte Messkurven von zwei Mustern für erfindungsgemäß bestimmte Farbwerte, hier Grauwerte, welche über den Winkel bei der Aufnahme des Bildes aufgetragen sind. Die Messkurve von Muster 1, deren Messpunkte mit Vierecken gekennzeichnet sind, ist schmal und hoch und gibt eine gute Qualität an. Entsprechend zeigt die Messkurve von Muster 2, deren Messpunkte mit Kreisen gekennzeichnet sind, einen breiten und niedrigen Verlauf und somit eine schlechtere Qualität als die Messkurve von Muster 1. 2 shows exemplary measurement curves of two patterns for color values determined according to the invention, here gray values, which are plotted over the angle when taking the image. The measurement curve of pattern 1, whose measuring points are marked with squares, is narrow and high and indicates a good quality. Accordingly, the trace of Pattern 2, whose measurement points are marked with circles, shows a broad and low gradient and thus a lower quality than the trace of Pattern 1.

Zur Darstellung und Interpretation der Messpunkte trägt man die jeweils gemessenen Farbwerte, z. B. Helligkeit, über dem jeweiligen Winkel auf, bei dem die optische Aufnahmevorrichtung 12 die Linsenstruktur 4 aufgenommen hat. Es ergibt sich eine Kurve, die für eine typische Linsenstruktur 4 in etwa einer Gauss'schen Glockenkurve mit einer, bei mehrstufigen Kippbildern entsprechend mehreren, ausgeprägten Spitze/n entspricht. Bereiche weit außerhalb des Winkels, unter dem das Testmuster 16, d. h. eine ”schwarze” Fläche, eingeschrieben wurde, haben üblicherweise eine große Helligkeit, d. h. kleine Grauwerte, Bereiche innerhalb des Winkels, unter dem das Testmuster 16 eingeschrieben wurde, haben eine geringe Helligkeit, also große Grauwerte.For the representation and interpretation of the measuring points one carries the respectively measured color values, z. As brightness, above the respective angle at which the optical recording device 12 the lens structure 4 has recorded. The result is a curve that represents a typical lens structure 4 in about a Gaussian bell curve with one, in multi-level tilting images corresponding to several, pronounced peak / s. Areas far outside the angle under which the test pattern 16 , ie a "black" area, has been written in, usually having a high brightness, ie small gray values, areas within the angle below which the test pattern is written 16 has been written in, have a low brightness, ie large gray values.

Die Bewertung des zu prüfenden Trägers 2 mit Linsenstruktur 4 erfolgt relativ zu vorher festzulegenden Schwellenwerten für den Kontrast, d. h. den Unterschied zwischen den hellen und dunklen Bereichen, entsprechend der Höhe der Spitze, sowie den Kontrastverlauf, d. h. die Breite der Spitze. Messwerte unterhalb dieser Schwelle ergeben schlechte, oberhalb dieser Schwelle gute Qualität. Genauer gesagt bedeutet eine hohe Spitze eine gute Qualität und eine flache Spitze eine schlechte Qualität.The rating of the wearer to be tested 2 with lens structure 4 is done relative to previously set thresholds for the contrast, ie the difference between the light and dark areas, according to the height of the top, as well as the contrast, ie the width of the top. Measured values below this threshold give poor quality above this threshold. More specifically, a high tip means good quality and a flat tip means poor quality.

Bei einer schmalen Spitze findet eine große Änderung des Kontrasts bei geringer Änderung des Betrachtungswinkels statt. Bei einer breiten Spitze ändert sich der Kontrast auch bei größerer Änderung des Betrachtungswinkels nur wenig, die Linsenstruktur 4 zeigt nur eine geringe Reaktion. Entsprechend bedeutet eine schmale Spitze eine gute, eine breite Spitze eine schlechte Qualität.With a narrow tip, a large change in contrast occurs with little change in the viewing angle. At a broad peak, the contrast changes only slightly, even with a larger change in the viewing angle, the lens structure 4 shows only a small reaction. Correspondingly, a narrow tip means a good, a wide tip a bad quality.

Bei mehrstufigen Kippbildern kann man außerdem durch Auswertung der Maxima und Minima der Kurve eine Trennschärfe zwischen den einzelnen Kippbildern bestimmen.In the case of multi-level tilt images, it is also possible to determine a selectivity between the individual tilt images by evaluating the maxima and minima of the curve.

Testergebnisse zeigen, daß für deutlich unterschiedliche Linsenradien auch die Form der gemessenen Kurve unterschiedlich ist. Demnach ist das Qualitätskriterium für eine gute bzw. eine schlechte Linsenstruktur 4 für unterschiedliche Linsenradien verschieden.Test results show that for significantly different lens radii, the shape of the measured curve is different. Accordingly, the quality criterion for a good or a bad lens structure 4 different for different lens radii.

Weitere Qualitätskriterien können eine Gleichförmigkeit bzw. Stetigkeit der Messkurve sowie eine jeweilige Standardabweichung der Grauwerte sein. Unstetige bzw. verrauschte Kurven deuten dabei auf Störungen innerhalb der zu messenden Fläche 26 hin, die nur unter bestimmten Winkeln sichtbar sind, also z. B. Linseneinschlüsse, Luftblasen oder unvollständig ausgeformte Linsen, z. B. Kaschierflecken. Eine große Standardabweichung, also eine geringe Messgenauigkeit weist auf stark verrauschte Grauwerte hin, hervorgerufen z. B. durch eine ungleichmäßige Linsenoberfläche.Further quality criteria may be a uniformity or continuity of the measurement curve as well as a respective standard deviation of the gray values. Unsteady or noisy curves indicate disturbances within the surface to be measured 26 out, which are visible only at certain angles, so z. As lens inclusions, air bubbles or incompletely shaped lenses, e.g. B. laminating stains. A large standard deviation, ie a low accuracy of measurement indicates strongly noisy gray levels, caused z. B. by an uneven lens surface.

Im Folgenden sollen weitere Möglichkeiten zur Auswertung von aufgenommenen Bildern beschrieben werden. Nimmt man pro Winkelstellung mehr als ein Bild auf, eine sogenannte Subsequenz von Bildern, so kann man innerhalb einer Subsequenz z. B. die Position der zu messenden Fläche 26 variieren und/oder auch Blende, Fokus, Verschlusszeit etc. der Kamera verändern und folglich mit Methoden, die aus der digitalen Bildverarbeitung bekannt sind, die jeweilige zu vermessende Fläche 26 erweitern, z. B. um höhere Schärfentiefe oder größere Helligkeitsdynamik zu erzielen, sogenannte Focus Stacking-Technik oder High Dynamic Range-Technik.In the following, further possibilities for evaluating recorded images will be described. If one takes more than one picture per angle position, a so-called subsequence of pictures, then one can within a subsequence z. B. the position of the surface to be measured 26 vary and / or aperture, focus, shutter speed, etc. of the camera and thus change with methods that are known from digital image processing, the respective surface to be measured 26 expand, z. B. to achieve higher depth of field or greater brightness dynamics, so-called focus stacking technique or high dynamic range technology.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zunächst als eigenständige Vorrichtung zu verwenden. Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Vorrichtung aber auch in Form eines Modules in Personalisierungsanlagen eingebaut und dann zur Prozesskontrolle bzw. Qualitätssicherung verwendet werden.The device according to the invention is initially to be used as a separate device. In principle, however, the device according to the invention can also be installed in the form of a module in personalization systems and then used for process control or quality assurance.

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Testmuster 16. 3 shows a test pattern according to the invention 16 ,

Das Testmuster 16 umfasst vier Bereiche 18, welche jeweils schwarze und weiße Quadrate umfassen. Horizontal verläuft jeweils ein Graukeil 20, wobei der Graukeil 20 außen dunkel ist und zur Mitte des Testmusters 16 heller wird. In der Mitte des Testmusters 16 befinden sich ein schwarzer Streifen 22 und ein weißer Streifen 24, wobei beide Streifen 22 und 24 senkrecht angeordnet sind.The test pattern 16 includes four areas 18 which each comprise black and white squares. Horizontally a gray wedge runs in each case 20 , where the gray wedge 20 outside is dark and towards the middle of the test pattern 16 brighter. In the middle of the test pattern 16 There is a black stripe 22 and a white stripe 24 where both stripes 22 and 24 are arranged vertically.

Das Testmuster 16 besteht im einfachsten Fall aus einer schwarzen Fläche mit einer gewissen Größe, z. B. 5 × 5 Quadratmillimeter. Prinzipiell gilt, dass je größer die zu vermessende Fläche 26 des Testmusters 16 ist, desto geringer ist der Messfehler. Das Testmuster 16 liegt beispielsweise in Form einer Datei z. B. als JPG- oder TIF-codiertes Bild vor.The test pattern 16 in the simplest case consists of a black area of a certain size, e.g. B. 5 × 5 square millimeters. In principle, the larger the surface to be measured 26 of the test pattern 16 is, the lower the measurement error. The test pattern 16 is for example in the form of a file z. As a JPG or TIF encoded picture.

Ein zu prüfender Träger 2 mit Linsenstruktur 4 wird in einem der eigentlichen Messung vorausgehenden Schritt unter definierten Bedingungen, wie z. B. festgelegte Druckfarbe bzw. definierte Laserleistung, dpi-Wert etc., mit einem Testmuster 16 beschrieben, bedruckt oder belasert. Das Testmuster 16 wird dabei z. B. mittels Laserstrahl unter einem Winkel in einen Bereich des zu prüfenden Trägers 2 in die Linsenstruktur 4 eingeschrieben. Dadurch wird im einfachsten Fall ein einstufiges Kippbild erzeugt, welches für das hier beschriebene Messverfahren ausreicht.A carrier to be tested 2 with lens structure 4 is in a the actual measurement preliminary step under defined conditions, such. As specified ink or laser power defined, dpi value, etc., with a test pattern 16 described, printed or lasered. The test pattern 16 is z. B. by means of laser beam at an angle in an area of the carrier to be tested 2 into the lens structure 4 enrolled. As a result, in the simplest case, a single-stage tilt image is generated, which is sufficient for the measuring method described here.

In einer erweiterten Ausführungsform kann das Testmuster 16 mit weißen oder grauen Flächen ergänzt werden. Damit wird z. B. die Einstellung der Laserleistung für den Beschriftungsvorgang erleichtert.In an extended embodiment, the test pattern 16 be supplemented with white or gray areas. This is z. B. facilitates the adjustment of the laser power for the labeling process.

Enthält das Testmuster 16 geometrisch definierte Elemente, wie z. B. quadratische oder kreisrunde Flächen oder auch schachbrettartige Muster, so kann damit auch auf Verzeichnung, Winkeltreue der Personalisierung oder Absolutmaß der Linsenstruktur 4 geprüft werden.Contains the test pattern 16 geometrically defined elements, such. As square or circular surfaces or even checkerboard pattern, so it can also distortion, angle accuracy of personalization or absolute size of the lens structure 4 being checked.

In einer weiteren Ausführungsform werden mehrere, ggf. unterschiedliche Testmuster 16 definiert, die unter unterschiedlichen Winkeln in den zu prüfenden Träger 2 eingeschrieben werden und ganz oder teilweise überlappen. Dadurch ergibt sich ein Mehrfach-Kippeffekt, der mit dem hier beschriebenen Verfahren ebenfalls geprüft werden kann.In a further embodiment, several, possibly different test patterns 16 defined at different angles in the carrier to be tested 2 be written in and overlap in whole or in part. This results in a multiple tilt effect, which can also be tested with the method described here.

Prinzipiell kann ein entsprechendes Testmuster 16 auch vor einer Kaschierung eines zu prüfenden Trägers 2 in Form eines Kartennutzens per Drucktechnik während eines Aufbringen eines Designdrucks aufgebracht werden. Auf diese Weise werden auch andersartige Kippbilder erzeugt.In principle, a corresponding test pattern 16 also before lamination of a test carrier 2 be applied in the form of a card benefit by printing technique during application of a design print. In this way, different types of tilting images are generated.

4 zeigt ein Foto eines Ausschnitts einer Linsenstruktur 4 mit einer erfindungsgemäß zu messenden Fläche 26, einer sogenannten Region of Interest (ROI). 4 shows a photo of a detail of a lens structure 4 with a surface to be measured according to the invention 26 , a so-called Region of Interest (ROI).

Die zu vermessende Fläche 26 kann jede geeignete Form annehmen. Hier wurde eine viereckige Form gewählt. Eine runde oder mehreckige oder asymmetrische Form kann für die zu vermessende Fläche 26 ebenfalls gewählt werden, wenn dies den Anforderungen an eine durchzuführende Messung entspricht.The area to be measured 26 can take any suitable form. Here a square shape was chosen. A round or polygonal or asymmetrical shape can be used for the area to be measured 26 also be selected if this meets the requirements for a measurement to be performed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Trägercarrier
44
Linsenstrukturlens structure
66
Halterungbracket
88th
Motorengine
1010
Lichtquellelight source
1212
optische Aufnahmevorrichtungoptical recording device
1414
DatenverarbeitungseinrichtungData processing device
1616
Testmustertest pattern
1818
Bereich mit schwarzen und weißen QuadratenArea with black and white squares
2020
Graukeilwedge
2222
schwarzer Streifenblack stripe
2424
weißer Streifenwhite stripe
2626
zu vermessende Fläche, Region of Interest (ROI)area to be measured, region of interest (ROI)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2010/043443 A1 [0014] WO 2010/043443 A1 [0014]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • ISO 7810 [0076] ISO 7810 [0076]

Claims (16)

Vorrichtung zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur (4), welche auf einem Träger (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst – eine Halterung (6), zur Befestigung des Trägers (2), – einen Motor (8), um die Halterung (6) zu drehen, – einer Lichtquelle (10), um die Linsenstruktur (10) zu beleuchten, – eine optische Aufnahmevorrichtung (12), um mindestens ein Bild von der Linsenstruktur (4) während der Drehung der Halterung (6) aufzunehmen, – eine Datenverarbeitungseinrichtung (14), um das mindestens eine von der optischen Aufnahmevorrichtung (12) aufgenommene Bild hinsichtlich seiner Farbwerte auszuwerten und um den Motor (8) zu steuern.Device for checking the quality of a tilted image of a lens structure ( 4 ) mounted on a support ( 2 ), characterized in that the device comprises - a holder ( 6 ), for fixing the carrier ( 2 ), - a motor ( 8th ) to the bracket ( 6 ), - a light source ( 10 ) to the lens structure ( 10 ), - an optical recording device ( 12 ) to at least one image of the lens structure ( 4 ) during the rotation of the holder ( 6 ), - a data processing device ( 14 ) to at least one of the optical pickup device ( 12 ) evaluated image with regard to its color values and the engine ( 8th ) to control. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (8) ein Schrittmotor ist, um die Halterung (6) schrittweise um einen definierten Winkel zu drehen.Device according to claim 1, characterized in that the engine ( 8th ) is a stepper motor to the bracket ( 6 ) gradually to rotate by a defined angle. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Abschirmung gegen Fremdlicht aufweist.Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the device has a shield against extraneous light. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Halterung (6) und/oder die Lichtquelle (10) und/oder die optische Aufnahmevorrichtung (12) so eingerichtet sind, dass ein Abstand und/oder ein Winkel zur Linsenstruktur (4) variabel einstellbar sind.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least the holder ( 6 ) and / or the light source ( 10 ) and / or the optical recording device ( 12 ) are arranged so that a distance and / or an angle to the lens structure ( 4 ) are variably adjustable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Aufnahmevorrichtung (12) ein Mikroskop ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the optical recording device ( 12 ) is a microscope. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10) ein weißes oder ein farbiges Licht erzeugt.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the light source ( 10 ) produces a white or a colored light. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) ein tragbarer Datenträger ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the carrier ( 2 ) is a portable data carrier. Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur (4), welche auf einem Träger (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst – befestigen des Trägers (2) auf einer Halterung (6), – drehen der Halterung mittels eines Motors (8), – beleuchten der Linsenstruktur (4) mit einer Lichtquelle (10), – aufnehmen mindestens eines Bildes von der Linsenstruktur (4) während der Drehung der Halterung (6) mittels einer optischen Aufnahmevorrichtung (12), – auswerten des mindestens einen von der optischen Aufnahmevorrichtung (12) aufgenommenen Bilds hinsichtlich seiner Farbwerte und steuern des Motors (8) mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung (14).Method for checking the quality of a tilted image of a lens structure ( 4 ) mounted on a support ( 2 ), characterized in that the method comprises at least the following steps - fixing the carrier ( 2 ) on a holder ( 6 ), - turning the holder by means of a motor ( 8th ), - illuminate the lens structure ( 4 ) with a light source ( 10 ), - take at least one image of the lens structure ( 4 ) during the rotation of the holder ( 6 ) by means of an optical recording device ( 12 ), - evaluating the at least one of the optical recording device ( 12 ) with regard to its color values and controlling the motor ( 8th ) by means of a data processing device ( 14 ). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zu vermessendes Feld (26) in der zu prüfenden Linsenstruktur (4) definiert wird.Method according to claim 8, characterized in that at least one field to be measured ( 26 ) in the lens structure to be tested ( 4 ) is defined. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens zwei zu vermessenden Feldern (26), die Felder (26) gleich oder unterschiedlich groß sind.Method according to one of claims 8 to 9, characterized in that at least two fields to be measured ( 26 ), the fields ( 26 ) are equal or different in size. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Testmuster (16) in die Linsenstruktur (4) eingebracht wird.Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that at least one test pattern ( 16 ) into the lens structure ( 4 ) is introduced. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Testmuster (16) mindestens zwei Flächen umfasst, welche gleiche oder unterschiedliche Farbwerte haben.Method according to claim 11, characterized in that the test pattern ( 16 ) comprises at least two surfaces which have the same or different color values. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Testmuster (16) mindestens zwei Flächen umfasst, welche gleich oder unterschiedlich groß sind.Method according to claim 11, characterized in that the test pattern ( 16 ) comprises at least two surfaces which are the same or different in size. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Testmuster (16) mittels Laser in die Linsenstruktur (4) eingebracht wird.Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that the test pattern ( 16 ) by means of a laser into the lens structure ( 4 ) is introduced. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass über alle Bilder, welche während einer Drehung der Halterung (6) von der Linsenstruktur (4) aufgenommen werden, für mindestens eine zu vermessende Fläche (26) und/oder Testmuster (16) die Farbwerte ausgewertet werden.Method according to one of claims 8 to 14, characterized in that over all images which during a rotation of the holder ( 6 ) of the lens structure ( 4 ) for at least one surface to be measured ( 26 ) and / or test patterns ( 16 ) the color values are evaluated. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bild der Linsenstruktur (4) pro einer zu bestimmenden Winkelstellung während der Drehung aufgenommen wird.Method according to one of claims 8 to 15, characterized in that at least one image of the lens structure ( 4 ) is recorded per one angular position to be determined during the rotation.
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