DE4036456A1

DE4036456A1 - Real=time checking of holograms - has surface optically scanned to provide inputs to processor

Info

Publication number: DE4036456A1
Application number: DE4036456A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dausmann; Reinhold Gleixner
Original assignee: Holtronic GmbH
Current assignee: Pruefbau Dr-Ing Hduerner 82380 Peissenberg GmbH
Priority date: 1990-01-18
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1991-07-25
Anticipated expiration: 2010-11-16
Also published as: DE4036456C2

Abstract

An automatic checking process is used to evaluate hologram patterns of the type used on cheques or cheque cards. The hologram is scanned by an optical reference beam that is directed onto the surface. The reflected signals are received by an optical sensor. The signals are used by an electronic computer to execute a check. When image points lie in the same plane the readings from the sensor will not change if the aspect angle of the sensor changes. For this reason two readings are obtd. at each point with different sensor aspect angles. ADVANTAGE - Real time rapid checking of holograms.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslesen und/oder Identifizieren und/oder Prüfen von in Hologrammen belie biger Art gespeicherten Informationen oder Objekten, bei dem zumindest Teile eines von einem Referenzstrahl rekon struierten stereoskopischen Bildes und/oder Rasters mit in diesem gespeicherten Informationen von einem elektrische Signale erzeugenden optischen Sensor erfaßt werden und bei dem die Signale in einem elektronischen Rechner verarbeitet werden.The invention relates to a method for reading and / or Identify and / or check supplies in holograms biger kind stored information or objects, at which reconstructs at least parts of a from a reference beam structured stereoscopic image and / or grid with in this stored information from an electrical Optical sensor generating signals can be detected and at which processes the signals in an electronic computer will.

Hologramme werden gegenwärtig zunehmend als Mittel zur Sicherung gegen Fälschungen eingesetzt, und zwar meist in Form von sogenannten Prägehologrammen. Derartige der Echt heitssicherung dienende Hologramme befinden sich nicht nur auf Scheck- und Identifikationskarten sowie neuerdings auch auf Geldscheinen, sondern auch auf durch Fälschungen gefährdete Markenartikel. Die Prüfung derartiger Hologramme erfolgt gegenwärtig visuell. Diese visuelle Prüfung ist unsicher und darüber hinaus außerordentlich aufwendig, weil der Echtheitssicherung dienende Hologramme in Millionen von Exemplaren hergestellt werden, die einzeln geprüft werden müssen. Es ist daher ein dringendes Bedürfnis, der Echt heitssicherung dienende Hologramme automatisch in zuver lässiger Weise prüfen zu können.Holograms are currently increasingly used as a means of Protection against counterfeiting used, mostly in Form of so-called embossing holograms. Such the real Security holograms are not just there on check and identification cards as well as recently on banknotes, but also on counterfeits endangered branded goods. Testing such holograms is currently done visually. This is visual inspection insecure and also extremely expensive because authenticity holograms in millions of Copies are produced, which are checked individually have to. It is therefore an urgent need, the real one holograms used to ensure security to be able to check in a casual way.

Eine Möglichkeit der automatischen Überprüfung von Holo grammen besteht darin, daß das von einem Referenzstrahl rekonstruierte Hologramm nach einzelnen Bildpunkten von einer Optik punktweise abgetastet wird, die die Lage der einzelnen Bildpunkte in einem XYZ-Koordinatensystem bestimmt, und zwar einmal die Lage des auf eine XY-Ebene projizierten Punktes und darüber hinaus auch die Höhe des Punktes über dieser Ebene. Zu einer derartigen Abtastung kann beispielsweise eine Optik verwendet werden, die sich in einer Fassung mit einem induktiven Weggeber in der Weise der Höhe nach verschieben läßt, daß sich die Bewegungen der Optik bis zur scharfen Abbildung des jeweiligen Bildpunktes genau vermessen lassen. Dieses Verfahren ist nicht nur wegen der Verschiebung der Optik zur Scharfeinstellung der Bildpunkte, sondern insbesondere auch deshalb aufwendig, weil die Optik zusätzlich in der XY-Ebene verfahren werden muß.One way of automatically checking Holo gram is that of a reference beam reconstructed hologram according to individual pixels of is optically scanned point by point, which the location of the individual pixels in an XYZ coordinate system determined, namely once the location of the on an XY plane projected point and also the height of the Point above this level. Such a scan For example, optics can be used that are in a version with an inductive displacement sensor in the way can be shifted in height so that the movements of the Optics up to the sharp image of the respective pixel have it measured precisely. This procedure is not only because of the shift of the optics to focus the Pixels, but in particular also because of this, because the optics are also moved in the XY plane got to.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, nach dem sich Holo gramme nach ihrer Herstellung und eventuell auch später zur Echtheitsprüfung schnell, einfach und zuverlässig nach Kriterien auslesen und prüfen lassen, die einen Rückschluß auf Fehlerfreiheit und/oder Echtheit zulassen.The object of the invention is therefore a method of to create initially specified type, according to which Holo gram after their manufacture and possibly later Authenticity check quickly, easily and reliably Read out criteria and have them checked to draw a conclusion allow for correctness and / or authenticity.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß mindestens zwei in einer von mehreren Ebenen des rekonstruierten Hologramms vorhandene Bildpunkte dadurch als in dieser gemeinsamen Ebene liegend erfaßt werden, daß das Hologramm aus mindestens zwei unterschiedlichen Aspektwinkeln gemessen wird und die Punkte einer gemeinsamen Ebene zugeordnet werden, die unter den beiden Aspektwinkeln ihre relative Lage zueinander nicht verändern.According to the invention, this object is achieved in a method of Generic type solved in that at least two in one of several levels of the reconstructed hologram existing pixels as a result in this common Flat lying that the hologram is detected measured at least two different aspect angles and the points are assigned to a common level which are their relative under the two aspect angles Do not change the position to each other.

Wird das Verfahren zur Prüfung und insbesondere zur Echtheitsprüfung von Hologrammen angewendet, werden mindestens zwei in vorbestimmter typischer Lage in einer Ebene vorhandene Punkte vermessen, so daß die Messung und Auswertung in einem elektronischen Rechner dann die Fehler freiheit und/oder Echtheit ergibt, wenn die gemessenen oder ermittelten Punkte tatsächlich an den vorgesehenen typischen Stellen ermittelt werden.If the procedure for the examination and in particular for Authentication of holograms are applied at least two in a predetermined typical position in one Level existing points so that the measurement and The errors are then evaluated in an electronic computer Freedom and / or authenticity results if the measured or determined points actually at the intended typical places can be determined.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich eine beliebige Vielzahl typischer Punkte zur Erfassung und Ermittlung der Fehlerfreiheit und/oder Echtheit erfassen.According to the method of the invention, a any number of typical points for recording and Determine the absence of errors and / or authenticity.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich aufgrund der Anordnung der zu vermessenden und zu erfassenden Bildpunkte, die auch in verschiedenen zu vermessenden Ebenen angeordnet sein können, zur Ermittlung der erforder lichen Qualität des Hologramms auswerten.The inventive method can be based on Arrangement of those to be measured and recorded Pixels that can also be measured in different Levels can be arranged to determine the required evaluate the quality of the hologram.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Identi fizierung und das Prüfen von Hologrammen aufgrund der Erkenntnis, daß zwei oder mehrere Bildpunkte genau dann in derselben Ebene liegen, wenn ihre Bilder bei zwei verschiedenen Messungen aus unterschiedlichen Aspektwinkeln ihre relative Lage zueinander nicht verändern. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfaßt somit der optische Sensor das rekonstruierte Objekt unter zwei verschiedenen Aspektwinkeln so daß bei den weiteren vorgegebenen Parametern sämtliche Koordinatenwinkel der Bildpunkte durch Digitalisierung und entsprechende Bildaufbereitung und Analyse in einem Rechner erfaßbar und dadurch ein Vergleich mit dem Ursprungsobjekt möglich ist.The method according to the invention permits identification identification and testing of holograms based on the Realization that two or more pixels are in are on the same level if their images are two different measurements from different angles do not change their relative position to each other. After this The inventive method thus detects the optical Sensor the reconstructed object under two different ones Aspect angles so that the other given Parameters all coordinate angles of the pixels Digitization and corresponding image processing and Analysis can be recorded in a computer and therefore a comparison is possible with the original object.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein in dem Hologramm abgespeicherter Bezugspunkt nach jeder Änderung des Aspekt winkels zur Ausrichtung des optischen Sensors und/oder zur Ermittlung der Abstandsänderungen der Bildpunkte der Ebene verwendet wird. Dieser Bezugspunkt, der den Koordinaten-Nullpunkt bilden kann, kann grundsätzlich willkürlich gewählt werden. Es ist lediglich erforderlich, daß dieser Bezugspunkt auch von dem optischen Sensor erfaßt oder auf diesem abgebildet wird. Der Bezugs- oder Referenzpunkt kann in vorteilhafter Weise in der zu erfassenden Ebene liegen, wenn nur eine Ebene als Auswertungsebene herangezogen wird.It is particularly advantageous if one in the hologram saved reference point after every change of the aspect angle to align the optical sensor and / or Determination of the changes in distance of the pixels of the plane is used. This reference point that the Basically, coordinate zero point can form be chosen arbitrarily. It is only necessary that this reference point is also detected by the optical sensor or is shown on it. The reference or Reference point can advantageously in the to level if only one level as Evaluation level is used.

Zur Erzeugung unterschiedlicher Aspektwinkel kann der optische Sensor verschoben werden. Am einfachsten erfaßbar ist eine translatorische Verschiebung um eine vorbestimmte Strecke. Selbstverständlich kann zur Erzeugung unterschied licher Aspektwinkel eine Drehung des Sensors erfolgen, die dann aber ein komplizierteres Auswertungsprogramm in dem Rechner erforderlich macht.To generate different aspect angles, the optical sensor to be moved. Easiest to grasp is a translational shift by a predetermined amount Route. Of course, there can be a difference to the generation Licher aspect angle a rotation of the sensor take place but then a more complicated evaluation program in the Calculator required.

Besonders einfach ist es, wenn zur Erzeugung unter schiedlicher Aspektwinkel ein unter einem anderen Winkel einfallender Referenzstrahl zur Rekonstruktion des Holo gramms verwendet wird.It is particularly easy if to generate under different aspect angle one at a different angle incident reference beam for the reconstruction of the holo gramms is used.

Eine besonders günstige Auswertung wird ermöglicht, wenn als optischer Sensor ein CCD-Element (Charge Coupled Device) verwendet wird. CCD-Elemente bestehen aus in Zeilen und Spalten einer Matrize (Chip) dicht gebündelten lichtempfindlichen Elementen, die entsprechend ihrer Beleuchtung Signale unterschiedlicher Stärke erzeugen. Als CCD-Elemente können Chips mit 512×512 Bildpunkten oder aber auch wesentlich mehr Bildpunkten verwendet werden, wenn eine höhere Auflösung erwünscht ist.A particularly favorable evaluation is made possible if a CCD element (Charge Coupled Device) is used. CCD elements consist of rows and columns of a die (chip) tightly bundled photosensitive elements according to their Generate lighting signals of different strengths. As CCD elements can be chips with 512 × 512 pixels or else also significantly more pixels are used, if a higher resolution is desired.

Es ist bekannt, Hologramme als Träger analoger und digitaler Informationen zu verwenden. Dabei läßt sich die Speicherdichte der Informationen durch entsprechende Minitarisierung erhöhen, die ihre Grenze an der Auflösungs fähigkeit findet. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zusätzlich auch in der Weise anwenden, daß sich Hologramme auslesen lassen, in denen Informationen mit hoher Speicher dichte enthalten sind.It is known to use analog and holograms as carriers to use digital information. The can Storage density of the information through appropriate Minitarization increase its limit on the resolution ability finds. The method according to the invention can be also apply in such a way that holograms read out, in which information with high memory density are included.

Um erfindungsgemäß in einem Hologramm Informationen mit hoher Speicherdichte abspeichern zu können, werden die Informationen in mehreren Ebenen gespeichert bzw. in der Weise holografisch codiert, daß sie bei ihrer Rekon struktion in mehreren Ebenen erscheinen. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zum Auslesen von in mehreren Ebenen gespeicherten Informationen ein Entschlüsselungsprogramm vorgesehen ist, aufgrund dessen der Rechner die infolge des geänderten Aspektwinkels eingetretenen Abstandsänderungen von Bildpunkten jeder Ebene erkennt und aus diesen Abstands änderungen die jeweils auszulesende Information einer bestimmten Ebene zuordnet und nach Ebenen getrennt ausliest.In order to use information in a hologram according to the invention to be able to store high storage density Information stored in several levels or in the Holographically encoded in such a way that when they are recon structure appear in several levels. After a is particularly advantageous embodiment of the invention provided that for reading out in several levels stored information a decryption program is provided on the basis of which the computer as a result of changed aspect angle occurred distance changes from pixels of each level and from this distance changes the information to be read out in each case assigned to a specific level and separated by levels reads.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die in den einzelnen Ebenen codierten vorzugsweise digitalen Informationen dadurch bestimmten Ebenen zuordnen und aus diesen Ebenen auslesen, daß die Informationen mindestens ein zweites Mal von dem optischen Sensor aus einem anderen vorbestimmten Aspektwinkel erfaßt werden. Durch die Betrachtung der Informationen aus einem anderen Aspekt winkel werden diese in den einzelnen Ebenen jeweils um einen genau vorherbestimmbaren Betrag verschoben, so daß alle Informationen einer gemeinsamen Ebene zugeordnet werden können, deren Abstände sich bei der Betrachtung aus dem zweiten Aspektwinkel gegenüber der Betrachtung aus dem ersten um gleiche vorbestimmte Beträge geändert haben. Sämt liche die Informationen verkörpernde Bildpunkte werden der selben Ebene zugeordnet, deren Bilder bei der zweiten Messung aus einem anderen Aspektwinkel ihre relative Lage zueinander nicht verändern. Werden nun die von dem optischen Sensor, bei dem es sich um eine Video-Kamera oder in besonders vorteilhafter Weise um ein CCD-Element handeln kann, die aus dem ersten Aspektwinkel erfaßten Informationen in einem elektronischen Rechner abge speichert, kann dieser aus der Erfassung derselben Informationen aus einem zweiten Aspektwinkel diese bestimmten Ebenen zuordnen, da der Rechner aufgrund seines speziellen Programms die durch die Aspektwinkeländerung eingetretenen Abstandsänderungen der Informationen in den einzelnen Ebenen kennt und aufgrund dieser Abstands änderungen das aus dem ersten Aspektwinkel aufgenommene Bildmuster mit dem aus dem zweiten Aspektwinkel erfaßten Bildmuster vergleicht und Bildpunkte mit gleichen relativen Abstandsänderungen denselben Ebenen zuordnet, wodurch die in den einzelnen Ebenen abgespeicherten Informationen für sich auslesbar werden.According to the method of the invention individual levels preferably encoded digital Assign information from certain levels and out read these levels that the information at least a second time from the optical sensor from another predetermined aspect angle can be detected. Through the Looking at the information from another aspect these are turned around in the individual levels shifted a precisely predetermined amount, so that all information assigned to a common level can be whose distances differ when viewed the second aspect compared to the observation from the first changed by the same predetermined amounts. All The pixels embodying the information become the assigned to the same level, the images of which in the second Measuring their relative position from a different aspect angle do not change to each other. Now are those of that optical sensor, which is a video camera or act in a particularly advantageous manner a CCD element can, which are captured from the first aspect angle Information stored in an electronic calculator stores, this can from the detection of the same Information from a second angle assign certain levels, because the computer due to its special program by changing the aspect angle occurred changes in distance of the information in the knows individual levels and because of this distance changes that recorded from the first aspect Image pattern with that captured from the second aspect angle Image patterns are compared and pixels with the same relative Distance changes assigned to the same levels, whereby the information stored in the individual levels for become readable.

Zur Erhöhung der Sicherheit, daß beim Auslesen der Informationen aus den einzelnen Ebenen sämtliche Informationen erfaßt werden, kann das Auslesen aus mehr als zwei Aspektwinkeln erfolgen, wobei die sich aufgrund der unterschiedlichen Aspektwinkel in den einzelnen Ebenen ergebenden unterschiedlichen Abstandsänderungen der Informationen aufgrund eines Entschlüsselungsprogramms des Rechners erfaßbar sind. Bei dem Auswertungsverfahren müssen also nach jeder Aspektwinkeländerung die Bild- bzw. Informationspunkte einer Ebene mit gleichen Abstands änderungen erscheinen, so daß diese gleichen Abstands änderungen das Kriterium der Zuordnung der Informationen zu einer bestimmten Ebene sind. To increase the security that when reading the Information from the individual levels all Information can be read out from more than two aspect angles take place, which are due to the different aspect angles in the individual levels resulting different changes in distance of the Information due to a decryption program of the Calculator are detectable. In the evaluation process must after each change of the aspect angle, the image or Information points of a level with the same distance Changes appear so that these are equally spaced changes the criterion of the allocation of information of a certain level.

Die Trägerschicht, in der die holografisch codierten Informationen abgespeichert sind, können auch aus fotogra fischen Trägerschichten in Form eines sogenannten Labels bestehen. Derartige Folien oder Labels können, wie auch Prägehologramme, auf Artikel und Gegenstände aufgeklebt werden. Sie können der Identifizierung, der Gewährleistung der Echtheit oder auch als Speicher digitaler Informationen dienen.The carrier layer in which the holographically coded Information stored can also be from fotogra fish carrier layers in the form of a so-called label consist. Such films or labels can, as well Embossed holograms, glued to articles and objects will. You can identify, guarantee authenticity or as a store of digital information serve.

Claims

1. A method for reading out and / or identifying and / or checking information or objects stored in holograms of any type, in which at least parts of a stereoscopic image reconstructed by a reference beam and / or a raster with information stored in it from an electrical signal generating Optical sensor are detected and in which the signals are processed in an electronic computer, characterized in that at least two pixels present in one of several levels of the reconstructed hologram are detected as lying in this common plane in that the hologram is composed of at least two different ones Aspect angles are measured and the points are assigned to a common plane that do not change their relative position to one another under both aspect angles.

2. The method according to claim 1, characterized in that a reference point stored in the hologram any change in the aspect angle to align the optical sensor and / or to determine the distance Changes to the pixels in the plane is used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that to produce different aspect the optical sensor is shifted and / or rotated becomes.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized records that to produce different aspect angle an incident at a different angle Reference beam for the reconstruction of the hologram is used.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that as an optical sensor so-called CCD element is used.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized that for reading out in several levels of the reconstructed hologram stored information a decryption program is provided due to which the electronic calculator the result of the changed aspect angle Detects and changes in pixels at each level these certain changes in distance to be removed assigns reading information to a certain level and reads the information separately by level.