專利名稱：在數(shù)據(jù)載體,尤其是塑料卡上產生縮微文字的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在數(shù)據(jù)載體，尤其是塑料卡上產生縮微文字的方法。
單個文字符號最大高度約為240微米的文件稱為縮微文字?？s微文字是如此之小，使得它不能用裸眼辨認。為辨讀縮微文字至少需要一個放大鏡或一個顯微鏡。已經公開的信用卡具有作為安全標記的縮微文字。其中縮微文字以膠版印刷的方法印在卡的表面上，并且所有的卡印有相同的縮微文字。
然而這里存在兩個缺點。第一個缺點是膠版印刷可達到的分辨率差。其原因在于在膠版印刷中不能產生或只能非常昂貴地產生具有小于50微米的直徑的線寬或點。在僅有240微米的縮微文字高度的情況下，于是只有4或5個點可用來表示文字符號，因此分辨率差。第二個缺點是在膠版印刷中不可能以縮微文字形式印刷卡的個性化數(shù)據(jù)(如卡號、卡主姓名等)，這是因為對每張卡獨立形成一個印刷模板并裝入印刷機是不經濟的。
另一種在塑料卡上書寫的方法是例如激光書寫(見例如DE3151407C1)。這種文字以改變塑料材料的光學性能的形式，基于不可逆的由激光射線產生的材料變化(例如炭化)而可以看見。按照DE3151407C1，一個Nd-YAG-激光器的激光射線被應用，它具有1064納米的波長。
DE3314327C1也公開了使用激光射線書寫到塑料卡上的縮微文字。應用激光器產生縮微文字具有以下優(yōu)點在應用一個二座標偏轉裝置時也可以書寫卡的個性化數(shù)據(jù)。
DE4429110C2公開了一種用于證件卡的激光書寫設備，其中也采用具有1064納米波長的Nd-YAG-激光器。激光射線通過一個所謂的平面場物鏡聚焦到書寫平面上。為了可用矢量-或柵格方法進行書寫，激光射線通過一個二座標偏轉裝置在被書寫平面的X、Y方向上偏轉。二座標-偏轉裝置由兩個偏轉鏡構成，它們可以通過一個電流計-旋轉電機被旋轉。從激光器射出的射線的直徑約為0.9毫米。為了在偏轉鏡上每個平面上的射線強度不太高，射線首先被擴展到約3至5毫米。這樣避免了燒毀鏡面。二座標偏轉裝置盡可能安裝在靠近平面場物鏡處，使得偏轉鏡對卡邊緣區(qū)域書寫時的大偏轉情況下，激光射線也在平面場物鏡的光軸上行進。電流計-旋轉電機的旋轉角范圍是受限制的(典型值±10°或者對于光學偏轉射線±20°)。這又限制了所用平面場的鏡物焦距。為了可以書寫ISO-格式(長度為85毫米，寬度為55毫米)的卡的全部區(qū)域，平面場物鏡需要至少110毫米的焦距。所用平面場物鏡的焦距在100和160毫米之間。然而用這種設備產生激光-縮微文字是不令人滿意的，因為它只能達到一個低的激光-縮微文字分辨率。不可能實現(xiàn)直徑小于50微米的單個縮微文字點或線。
本發(fā)明的目的在于給出一種在數(shù)據(jù)載體，尤其是塑料卡上產生高分辨率激光-縮微文字的方法。
上述任務由權利要求1所述特征完成。其它權利要求給出本發(fā)明有優(yōu)點的實施形式。
在研究領域對更好的激光-縮微書寫-方法的研究已經證實在應用小于至今通常使用的1064納米的激光波長時可以獲得特別高的分辨率的縮微文字。此外也證實特別有優(yōu)點的是，激光射線在聚焦前被擴展到前面提到過的5毫米以上，這對于避免偏轉鏡被燒毀是必要的。此外特別好的書寫效果通過采用高斯形-射線剖面而獲得。
應用近似高斯形狀的射線剖面對于縮微文字的分辨率是特別有優(yōu)點的，如果對數(shù)據(jù)載體添加一種材料的話，此材料從激光強度的某個門限值(IS)開始通過材料變化獲得光學性能的變化，其中這個門限值應大于激光射線的強度(IMAX/e2)，它與聚焦在數(shù)據(jù)載體上的激光射線(21)的高斯形射線剖面有關。從而只有被聚焦激光束的高斯形射線剖面的中間區(qū)域對書寫起作用，這樣實現(xiàn)了縮微文字點的尺寸的進一步縮小。激光-縮微文字點的直徑對應于焦點中強度分布高于材料變化門限部分的直徑。通過適當選擇激光強度，縮微文字點的寬度可在近似0至所謂聚焦激光射線的1/e2-寬度的范圍內變化。
在本發(fā)明條件下有特別好的縮微書寫結果可以說明如下，考慮到被平面場聚焦的激光射線的直徑(D)不是任意小，而是符合以下公式D＝(C*λ*f)/D2其中λ為用于激光書寫的激光射線的波長，f為平面場物鏡的焦距，D2為聚焦前被擴展的激光射線的射線直徑，C為一個常數(shù)。
由此可見，應用波長小于1064納米的激光射線，并且在聚焦前射線被擴展到大于5毫米，可以用比現(xiàn)有技術更小的焦點產生激光書寫點，從而獲得更小的縮微文字點。
下面借助附圖詳細說明本發(fā)明。附圖中

圖1示出用于在塑料卡上產生激光-縮微文字的激光書寫設備，圖2示出被聚焦在塑料卡上的激光射線的射線剖面，圖3示出具有激光-縮微文字的一個塑料卡頂視圖，圖4以放大的可讀的形式示出縮微文字。
圖5示出縮微文字的一個符號的高分辨率表示。
圖1示出一個用于在塑料卡上產生激光-縮微文字(MS)的激光書寫設備。它使用一個具有近似高斯形-射線剖面(參見圖2)的激光射線2，它以一個射線直徑D1由作為射線源的激光器1射出。具有高斯形-射線剖面的激光射線2可特別好地被聚焦。在聚焦前激光射線2在二座標-射線偏轉裝置4之前通過第一個光學裝置3被擴展，以在后面更好地聚焦，并且在擴展后激光射線2的直徑是D2(D2＞D1)。一個透鏡或一個透鏡系統(tǒng)被用來作為擴展激光射線2的光學裝置。然后被擴展的激光射線2通過二座標-射線偏轉裝置4和第二個光學裝置5抵達數(shù)據(jù)載體6上。這里第二個光學裝置5聚焦被擴展的激光射線到數(shù)據(jù)載體6的表面上，并從而產生具有直徑D(D＜D1＜D2)的激光書寫點21。一個具有焦距f的平面場物鏡被用作聚焦激光射線2的光學裝置(5)。
最好應用一個Nd-YAG-激光器1作為射線源，其波長相對于1064納米的基波波長通過一個所謂的倍頻器被二分。從而使用波長為532納米的激光射線。然而也可以應用一個Nd-YAG-激光器1，其波長相對于1064納米的基波波長通過一個倍頻器被三分。在此情況下用355納米的波長完成激光-縮微文字。為此所需的倍頻器是專業(yè)人員所熟悉的。
在上述兩種情況下按照本發(fā)明數(shù)據(jù)載體6的材料與所用的相對于基波波長減小了的波長相適應，即必須選擇數(shù)據(jù)載體材料，它在用小于1064納米——最好是532納米——波長的激光射線照射時，從一個確定的門限強度開始具有一個由材料變化引起的光學性能變化。如果數(shù)據(jù)載體材料不具有此性能，它應被添加某些激光添加劑。
圖3示出制成芯片卡的數(shù)據(jù)載體6的頂視圖，其上印有激光——縮微文字(MS)。圖4示出用放大鏡放大的激光-縮微文字(MS)。圖5是縮微文字的一個符號的高分辨率圖形。
在應用具有532納米波長和高斯形射線剖面的激光射線2時，它以0.4毫米的直徑D1從激光器1射出，然后被擴展到8毫米的直徑D2(擴展因子20)，在應用具有160毫米焦距f的平面場物鏡時可實現(xiàn)具有約25微米的1/e2-直徑的焦點(激光書寫點)。在適當選擇數(shù)據(jù)載體材料和/或加入添加劑的情況下縮微書寫點的有效直徑D*可達10微米或更小，因為激光-縮微書寫點的直徑對應于焦點中強度分布超過材料改變門限的部分的直徑。
本發(fā)明意義下的塑料卡是證件卡、銀行卡，信貸卡或所有由塑料制成的證明文件。
權利要求
1.借助于激光射線在數(shù)據(jù)載體上，尤其是在塑料卡上產生縮微文字(MS)的方法，其中——縮微文字(MS)基于不可逆的由激光射線(2)引起的材料變化，以變化數(shù)據(jù)載體的光學性能的方式而可以被看見，——激光射線通過一個二座標-射線偏轉裝置(4)對準到被書寫的數(shù)據(jù)載體(6)上，——縮微書寫(MS)由激光射線(2)以矢量方法和/或網格方法實現(xiàn)，——激光射線(2)具有近似高斯形-射線剖面，——在二座標射線偏轉裝置(4)之前激光射線(2)通過至少一個光學裝置(3)被擴展，以在后面更好地聚焦，——在二座標射線偏轉裝置(4)之后激光射線(2)通過至少一個光學裝置(5)被聚焦到數(shù)據(jù)載體上，——激光射線(2)具有小于1064納米的波長，——激光射線(2)在聚焦之前被擴展到大于5毫米的射線直徑(D2)上。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，一個Nd-YAG-激光器被用作射線源，其波長通過適當?shù)墓鈱W裝置(倍頻器)是相對于1064納米的基波波長的二分之一(532納米)或三分之一(355納米)。
3.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在二座標-射線偏轉裝置(4)之前激光射線(2)通過透鏡或透鏡系統(tǒng)(3)被擴展。
4.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在二座標-射線偏轉裝置(4)之后激光射線(2)通過平面場物鏡(5)被聚焦到數(shù)據(jù)載體上。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，數(shù)據(jù)載體(6)采用一種材料，它從激光強度的一個確定的門限值(IS)開始通過材料變化實現(xiàn)光學性能的改變，其中門限值(IS)大于與聚焦到數(shù)據(jù)載體上的激光射線(21)的高斯形-射線剖面有關的激光射線的強度(IMAX/e2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及借助于激光射線在數(shù)據(jù)載體上，尤其是在塑料卡(6)上產生縮微文字(MS)的方法，其中縮微文字(MS)基于不可逆的由激光射線(2)引起的材料變化，以變化數(shù)據(jù)載體的光學性能的方式而可被看見；激光射線通過一個二坐標－射線偏轉裝置(4)對準到被書寫的數(shù)據(jù)載體(6)上；縮微書寫(MS)由激光射線(2)以矢量方法和/或網格方法實現(xiàn)；激光射線(2)具有近似高斯形－射線剖面；在二座標－射線偏轉裝置(4)之前激光射線(2)通過至少一個光學裝置(3)被擴展，以在后面更好地聚焦；在二坐標－射線偏轉裝置(4)之后激光射線(2)通過至少一個光學裝置(5)被聚焦到數(shù)據(jù)載體上；激光射線(2)具有小于1064納米的波長；激光射線(2)在聚焦之前被擴展到大于5毫米的射線直徑(D2)上。
文檔編號G06K1/12GK1408099SQ00816777
公開日2003年4月2日 申請日期2000年9月14日 優(yōu)先權日1999年10月14日
發(fā)明者德爾克·費斯徹, 洛塔·范納斯克, 安德萊斯·米格, 邁克爾·亨納梅爾－施文克 申請人:奧格-卡系列股份有限公司