(57)【要約】【課題】  可視波長領域及び赤外波長領域又は紫外波長領域のいずれの領域でも良好に観察されるような多重回折格子記録媒体とその機械読取装置を提供する。【解決手段】第一の画素パターンを用いたモチーフを構成する画素は可視光で回折する回折格子によって構成され、第二の画素パターンを用いたモチーフを構成する画素は赤外光又は紫外光で回折する回折格子によって構成され、それらのモチーフが重なる画素の位置には、多重画素パターンを構成する。この多重画素パターンは、一つの閉領域を構成する画素を、さらに分割して微小画素とし、この微小画素をｍ行ｎ列に配置した単位微小画素配列というものを定義することで、異なる波長領域において、異なるモチーフを観察することができる多重回折格子媒体及びそれを用いた機械読取装置に関するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一媒体上に、少なくとも二種類以上の画素パターンの回折格子により、少なくとも二つのモチーフを重複して記録した多重回折格子記録媒体において、
上記多重回折格子記録媒体は、少なくとも二つのモチーフうちの一つである第一のモチーフを構成する第１の格子間隔によって形成された複数の第一の画素パターンと、
少なくとも二つのモチーフうち、他の一つである第二のモチーフを構成する第二の格子間隔によって形成された複数の第二の画素パターンと、
上記第一のモチーフと上記第二のモチーフとが配置される二つの画素パターンが同一閉領域内に共有する多重画素領域として、上記第１の画素パターン及び上記第二の画素パターンによって分割された第三の画素パターンとから成り、
上記第一の画素パターン、上記第二の画素パターン及び上記第三の画素パターンは、回折格子の格子線の所定格子間隔で所定の閉領域内に配置され、
上記第一の画素パターンは、可視光の回折格子領域である複数の画素から構成され、
上記第二の画素パターンは、赤外光又は紫外光の回折格子領域である複数の画素から構成され、
上記第三の画素パターンは、上記第一の画素パターンと上記第二の画素パターンとを規則的に交互に割り付けて配置することで一つの画素が構成され、
上記第一の画素パターンの格子間隔は、可視光を回折する５００本／ｍｍ〜１０００本／ｍｍであり、上記第二の画素パターンの格子間隔は、赤外光を回折する３００本／ｍｍ〜５００本／ｍｍ、又は紫外光を回折する１０００本／ｍｍ〜１５００本／ｍｍであることを特徴とする多重回折格子記録媒体。
【請求項２】
上記多重画素パターンは、一つの画素をｍ行ｎ列に分割した微小画素から構成される単位微小画素配列に、上記第一のモチーフを構成する第一の画素パターンと上記第二のモチーフを構成する第二の画素パターンとを交互に配置させ、上記微小画素の形態としては矩形状、ドット状又は図形状である、請求項１記載の多重回折格子記録媒体。
【請求項３】
上記微小画素の大きさは１００μｍ以下である、請求項２記載の多重回折格子記録媒体。
【請求項４】
上記多重回折格子記録媒体は、ホログラムである請求項１乃至３のいずれか１項記載の多重回折格子記録媒体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の多重回折格子記録媒体の機械読取装置であって、
上記多重回折格子記録媒体を載置する設置台と、
上記多重回折格子に可視光及び赤外光又は紫外光を照射する照射部と、
上記照射部から照射光を照射して前記多重回折格子の画像を撮影する撮影部と、
上記撮影された画像を表示する表示部と、
上記表示された画像をモチーフとして認識する認識部とを備える、多重回折格子記録媒体の機械読取装置。
【請求項６】
上記認識部で認識したモチーフを、あらかじめ記録してある基準のモチーフと比較して又は任意の特定コードを出力して真偽判別する判定部をさらに備えた、請求項５記載の多重回折格子記録媒体の機械読取装置。
【請求項７】
上記可視光及び赤外光又は紫外光を照射する照射部は、それぞれ複数備える請求項５又は６記載の多重回折格子記録媒体の機械読取装置。
【請求項８】
上記多重回折格子記録媒体に対し、上記照射部から赤外光又は紫外光を照射して得られるモチーフの全体又は一部分を回折の光強度として受光し、上記光強度を順次受光部で受光することで真正性の確認をする請求項５乃至７のいずれか１項記載の多重回折格子記録媒体の機械読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重回折格子記録媒体及び機械読取装置に関する。特に、偽造防止及び機械読み取りを考慮した回折格子記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有価証券、カード等の偽造防止方法として、対象物の表面にホログラムを貼付して、目視により識別することで真偽判別するというのが一般的であった。また、目視による識別の曖昧さを解消するために、特定の回折特性を有するホログラムを用いて、特定の角度より照射される再生光によりホログラムを再生して確認することで真偽を判別することが従来技術として知られている。
【０００３】
このように、回折格子、ホログラムは、可視光の回折光を受けて色彩の変化や画像の変化が見られるもので、視覚による偽造防止効果を狙っている場合がほとんどであり、単純な再生照明光により容易に再生して判読し、偽造することは困難なことではなくなっている。
【０００４】
また、機械読み取りを目的とした回折格子やホログラムも、可視光の回折光を受けて機械読み取りを行うものが一般的であり、可視光の波長と同程度の格子定数を持つ回折格子が光学的異方性を有することを利用し、格子の方向の異なる回折格子を組み合わせることにより、あるいは、可視光の波長以下の格子定数を持つ回折格子は、光の反射性が乏しいことを利用してコヒーレント光の照射により、画像を生じさせるのに代えて、回折格子が有する回折特性もしくは反射特性に特徴を持たせることにより、真正性の確認を可能とする真正性確認用媒体と真正性確認方法（例えば、特許文献１参照。）が従来技術として知られている。
【０００５】
回折格子を構成する格子線の線幅、ピッチ、配置角度を変えることにより、光学的特性の異なる回折格子を作成することができる。このような光学的特性の異なる、例えば、格子線の線幅やピッチは同じで、配置角度が異なる複数の画素を用意し、第一のモチーフについては、配置角度を４５度とした第一の画素を並べて、第二のモチーフについては配置角度が９０度の第二の画素を並べて表現するようにすると、二つのモチーフを同一平面上に記録することができ、光学的特性が異なっていることから、これら二つのモチーフは観察角度が異なり、別々のモチーフとして区別して観察することができる。また、これらの画素が重複する複数のモチーフを表現する場合には、一つの画素を４分割した副画素という概念を導入し、M行N列の画素配列によって所定のモチーフが表現されている場合に、Ｍ行Ｎ列の画素配列を４分割した副画素の配列とした（２×Ｍ）行（２×Ｎ）列の配列となり、両モチーフを対等に表示すると、モチーフＡは左上および右下の対角位置の副画素に、モチーフＢは左下及び右上の対角位置の副画素に割り当て、モチーフＡの副画素には格子線の形成角度が４５°の回折格子パターンを、モチーフＢの副画素には格子線の形成角度が９０°の回折格子パターンを形成しているため、モチーフＡ、Ｂは観察できる角度が異なり、別々のモチーフとして区別して観察される、ホログラム記録媒体の作成方法および作成装置（例えば、特許文献２参照。）が従来技術として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７７９５４号公報
【特許文献２】特許３３８３００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術のホログラムは、常に像を出現させることで目視により識別して真偽判別するものが一般的であるため、回折格子やホログラムに可視光を照射した場合には、どこに偽造防止効果の部分があるかが比較的容易に分かってしまう。そのため、真正なものと区別のつかない偽造品の製造が容易となり、ホログラムの偽造防止効果が低くなっていることから、更なる偽造防止技術の開発の必要であるという課題があった。
【０００８】
特許文献１は、可視光で読み取る機械読取用の回折格子の場合であり、可視光を照射すると、機械読み取りの要素がホログラムのどの部分に含まれているかが瞬時に知覚されてしまうため、機械読取を目的とした情報の秘匿がされにくいという問題があった。
【０００９】
特許文献２は、第一のモチーフと第二のモチーフは、光学的特性として、回折格子を構成する格子線の線幅、ピッチ、配置角度の少なくとも一つ（配置角度）を変えることにより複数のモチーフを記録しているので、結果として鮮明で再現性の良いホログラム像が得られるということであるので、このホログラムは、同じ波長の光、つまり、共に可視光下で観察されるホログラムが記録されているものであり、例えば、可視光下と赤外光下というような異なった光の下でそれぞれを観察するものではなかった。
【００１０】
光学的に読み取りが可能となるホログラムを目視で知覚した場合については、可視波長領域の光で再生しなければ肉眼で観察することができず、また、赤外波長領域又は紫外波長領域の光で再生するように作製されたホログラムに対して、可視波長領域の光を照射しても再生されず、暗く観察されることになるので、可視波長領域及び赤外波長領域又は紫外波長領域のいずれの領域でも良好に観察されるようなホログラムはなかった。
【００１１】
そこで、本発明は、同一媒体上に格子間隔が可視光の波長と同程度の回折格子で構成されたモチーフと、格子間隔が赤外光又は紫外光の波長と同程度の回折格子で構成されたモチーフとが重複して記録された、可視光領域及び赤外光領域又は紫外光領域のいずれの領域でも良好に観察される多重回折格子記録媒体及び機械読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述の課題を解決するために、本発明は、同一媒体上に回折格子により各モチーフごとに異なる画素パターンを用いることで、少なくとも二つのモチーフを重複して記録した多重回折格子記録媒体において、前述の多重回折格子記録媒体は、少なくとも二つのうちの一つである第一のモチーフを構成する複数の第一の画素パターンと、少なくとも二つのうちの他の一つである第二のモチーフを構成する複数の第二の画素パターンと、第一のモチーフと第二のモチーフとに配置される二つの画素パターンが同一閉領域内に共有して配置される多重画素パターンとから成り、画素パターンは、回折格子の格子線の所定格子間隔及び所定角度で所定の閉領域内に配置され、第一の画素パターンは、可視光の回折格子領域である複数の画素から構成され、第二の画素パターンは、赤外光又は紫外光の回折格子領域である複数の画素から構成され、多重画素パターンは、第一の画素パターンと第二の画素パターンとが割り付けられていることを特徴とする多重回折格子記録媒体である。
【００１３】
また、本発明は、第一の画素パターンを構成する一つの閉領域に形成される画素の格子線の格子間隔は、可視光を回折する５００本／ｍｍ〜１０００本／ｍｍであり、第二の画素パターンを構成する一つの閉領域に形成される画素の格子線の格子間隔は、赤外光を回折する３００本／ｍｍ〜５００本／ｍｍ、又は紫外光を回折する１０００本／ｍｍ〜１５００本／ｍｍである多重回折格子記録媒体である。
【００１４】
また、本発明の多重画素パターンは、一つの画素をｍ行ｎ列に分割した微小画素から構成される単位微小画素配列に、第一のモチーフを構成する第一の画素パターンと第二のモチーフを構成する第二の画素パターンとを交互に配置させ、微小画素の形態としては、矩形状、ドット状又は図形状である多重回折格子記録媒体である。
【００１５】
また、本発明の微小画素の大きさは、１００μｍ以下である多重回折格子記録媒体である。
【００１６】
また、本発明の多重回折格子記録媒体は、ホログラムである多重回折格子記録媒体である。
【００１７】
また、前述の多重回折格子記録媒体の機械読取装置であって、多重回折格子記録媒体を載置する設置台と、多重回折格子に可視光及び赤外光又は紫外光を照射する照射部と、照射部から照射光を照射して多重回折格子の画像を撮影する撮影部と、撮影された画像を表示する表示部と、表示された画像をモチーフとして認識する認識部とを備える多重回折格子記録媒体の機械読取装置である。
【００１８】
また、本発明の多重回折格子記録媒体の機械読取装置は、認識部で認識したモチーフを、あらかじめ記録してある基準のモチーフと比較して又は任意の特定コードを出力して真偽判別する判定部をさらに備えた多重回折格子記録媒体の機械読取装置である。
【００１９】
また、本発明の多重回折格子記録媒体の機械読取装置における可視光及び赤外光又は紫外光を照射する照射部は、それぞれ複数備えている多重回折格子記録媒体の機械読取装置である。
【００２０】
また、本発明の多重回折格子記録媒体の機械読取装置は、多重回折格子記録媒体に対し、照射部から赤外光又は紫外光を照射して得られるモチーフの全体又は一部分を回折の光強度として受光し、光強度を順次受光部で受光することで真正性の確認をする多重回折格子記録媒体の機械読取装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る多重回折格子記録媒体及び機械読取装置によれば、多重回折格子により格子間隔が可視光の波長と同程度の回折格子で構成されたモチーフと、格子間隔が赤外光又は紫外光の波長と同程度の回折格子で構成されたモチーフとが重複して記録された多重回折格子記録媒体であり、また、機械読取装置に可視光及び赤外光又は紫外光を照射する照射部を設けたことで、多重回折格子記録媒体を観察する場合、可視光領域及び赤外光領域又は紫外光領域のいずれの領域でも良好に観察することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の多重回折格子記録媒体の一例を示す図。
【図２】本発明に係る多重回折格子記録媒体に用いられる画素パターンの一例を示す図。
【図３】多重画素パターンＰ３を表現するパターンの一例を示す図。
【図４】各モチーフを構成する各画素パターンにおける回折格子の格子方向と格子間隔を示す図。
【図５】照射方向の違いによる画像の違いを表す図。
【図６】本発明の多重回折格子記録媒体の機械読取装置の概略図。
【図７】認識部Ｅでの認識のプロセスを示す概略図。
【図８】パターン認識の一例を示す図。
【図９】パターン認識の他の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
始めに、本発明に係る多重回折格子記録媒体に関する原理的事項の簡単な説明を述べるとともに、いくつかの用語が意味する内容を定義する。
【００２４】
本発明の基本原理は、所定格子間隔ｄの異なる少なくとも二種類の格子線を同一閉領域内に記録した多重回折格子を用いて、複数のモチーフを多重記録することであり、この回折格子は所定格子間隔ｄを、可視光、赤外光又は紫外光を回折する値に設定して記録したものである。回折格子記録媒体は、複数の画素の集合によって構成される画像を、同一媒体上に回折格子として表現したものである。
【００２５】
本発明において、基本原理に基づくと、画素パターンとは、「所定格子間隔ｄの格子線を所定の閉領域内に配置したもの」であるが、本発明において、実際に閉領域内に画素パターンを記録する場合には、所定角度φをもって記録しているので、本発明の実施の形態においては、「所定格子間隔の格子線を所定角度で所定の閉領域内に配置した」場合も画素パターンと表記することがある。閉領域とは一つの画素を構成する領域である。
【００２６】
画像を構成する各画素に、回折格子が形成された画素パターンを割り付けることで回折格子記録媒体が作製される。つまり、モチーフＡを配置した画素位置に画素パターンを配置することでモチーフＡとなる画素パターンが得られ、回折格子記録媒体に記録されることになる。
同一媒体上に複数のモチーフを重複させて記録された多重回折格子記録媒体について説明する。一例として、第一のモチーフと第二のモチーフとの二つのモチーフが同一媒体上に重複して記録される場合について、第一のモチーフを形成する画素には第一の画素パターンを、第二のモチーフを形成する画素には第二の画素パターンを配置する。第一の画素パターンと第二の画素パターンは格子線の所定格子間隔が異なっている。二つのモチーフの画素が互いに重なる画素領域を有しない場合には両モチーフの画素は混合配置される。しかし、画素が重複する複数のモチーフについては、互いに重なる画素領域、つまり、二つのモチーフが共有する画素領域を有する場合とがある。
【００２７】
本発明に係る多重回折格子記録媒体は、上記した第一のモチーフと第二のモチーフの二つのモチーフが共有する画素領域を有している構造である。
本発明の多重回折格子記録媒体の原理は、同一媒体上に、所定格子間隔ｄが可視光の波長と同程度である第一の画素パターンと所定格子間隔ｄ´が赤外光又は紫外光の波長と同程度である第二の画素パターンとが多重記録され、可視光の環境下では第一の画素パターンのみが観察され、赤外光又は紫外光の環境下では第二の画素パターンのみが観察される構成となっている。
そこで、モチーフ多重回折格子記録媒体は、同一媒体上に、第一のモチーフとして第一の画素パターンを所定角度φで記録し、第二のモチーフとして第二の画素パターンを所定角度φ´で記録すると、第一のモチーフと第二のモチーフとが共有する画素領域は、第一のモチーフと第二のモチーフとが重複して記録されることになる。
【００２８】
ここで、同一媒体上に第一のモチーフと第二のモチーフとを多重記録したとき、第一のモチーフを構成する複数の画素から構成される第一の画素パターンと第二のモチーフを構成する複数の画素から構成される第二の画素パターンとが共有した領域である画素部分が生じる。この共有した画素部分を、本発明において「多重画素パターン」と称し、閉領域内に第一のモチーフと第二のモチーフの両方における画素が混合している状態となっており、多重画素パターンは両方のパターンの性質を備えていることから、観察方向のいずれの角度からも観察される。
【００２９】
そこで、多重画素パターン部分に、第一のモチーフと第二のモチーフの画素パターンを、どのように組み込めば良いかという問題を解決する必要がある。そこで、本発明では、多重画素パターン部分のパターンの組み込み方法として、一つの閉領域を構成する「画素」を、さらに任意に分割することで、画素をより微小な画素とするもので、このように分割された一つの画素を「微小画素」と定義する。
【００３０】
図１（ａ）に示す第一の画素パターンを用いたモチーフＡと、図１（ｂ）に示す第二の画素パターンを用いたモチーフＢとを重ねて配置し記録すると、図１（ｃ）に示すような、多重回折格子記録媒体が得られる。多重回折格子記録媒体は、モチーフＡを構成する第一の画素パターン（Ｐ１）、モチーフＢを構成する第二の画素パターン（Ｐ２）及び第一の画素パターン（Ｐ１）と第二の画素パターン（Ｐ２）とが画素を共有する、多重画素パターン（Ｐ３）から構成される。
【００３１】
そこで、多重画素パターン（Ｐ３）の一つの画素を、さらに、図１（ｄ）に示すように、任意のｍ行ｎ列に分割し、この分割されたｍ行ｎ列に配置された微小画素から構成された「単位微小画素配列」というものを定義する。
媒体上に記録すべきいくつかの画像に対し、これらの画像の画素配列に対応して所定の画素領域に配列させた割り付けを作成する。単位微小画素配列に割り付けるパターンとしては、第一の画素パターン（Ｐ１）と第二の画素パターン（Ｐ２）の二つであるので、少なくとも画素を１行２列に分割した二つの微小画素があれば成立することになる。
【００３２】
本例では、「単位微小画素配列」は、一つの画素に対応する大きさを有し、一つの画素を６行６列の３６の微小画素によって一つの「単位微小画素配列」を構成したが、これに限らない。
次に、この「単位微小画素配列」内の各微小画素位置にどのモチーフの画素パターンをどのように配置するかを定めることになる。例えば、一例として、多重画素パターン（Ｐ３）部分に、モチーフＡの画素パターンとモチーフＢの画素パターンを市松模様状に配置する構成とすると、モチーフＡとモチーフＢとを重ねて配置することで記録される多重回折格子記録媒体を示す図１（ｃ）のモチーフは、モチーフＡを構成する第一の画素パターン（Ｐ１）、モチーフＢを構成する第二の画素パターン（Ｐ２）、モチーフＡを構成する第一の画素パターンとモチーフＢを構成する第二の画素パターンとが市松模様状に配置された多重画素パターン（Ｐ３）とによって構成され、実際の多重回折格子記録媒体として記録されるパターンとなる。
【００３３】
以上のことから、理論的には複数のモチーフをいくつでも重複して記録することが可能である。しかし、上記のように、可視光、赤外光、紫外光の各回折格子領域で画素を構成することが条件となるので、三つ以上のモチーフを重ねて記録するということは実用上困難である。
【００３４】
本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。しかしながら、本発明は以下に述べる発明を実施するための形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている技術の範疇であれば、その他いろいろな実施の形態が含まれる。
【００３５】
次に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の多重回折格子記録媒体を構成するモチーフ及び画素パターンを示す図である。図２は、本発明に係る多重回折格子記録媒体に用いられる画素パターンの一例を示す図である。図３は、多重画素パターンＰ３を表現するパターン例を示す図である。図４は、各モチーフを構成する各画素パターンにおける回折格子の格子方向と格子間隔を示す図である。図５は、照射方向の違いによる画像の違いを表す図である。図６は、本発明の多重回折格子記録媒体の機械読取装置の概略図である。図７は、認識部での認識のプロセスを示す概略図を示す。図８は、パターン認識の一例として、２次元コードの例を示す。図９は、パターン認識の他の例として、特定の形状の有無によるコードの例を示す。
【００３６】
本発明に係る多重回折格子記録媒体は、複数の画素の集合によって構成されるモチーフを、媒体上に多重回折格子として表現するものである。本発明においては、図１（ａ）に示すような、画素を並べることで表現される図柄（英文字の「Ａ」）をモチーフと呼ぶ。
【００３７】
画素は、所定格子間隔（ｄ）及び所定角度（φ）で所定の閉領域内に配置されており、画素パターンとしては、一例として図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した構成となる。なお、本発明に係る多重回折格子記録媒体を得る作製方法は、通常はコンピュータを用いて実施するものである。
【００３８】
以下に説明する各処理は、いずれもコンピュータを用いて実行されるものであり、モチーフに対応する画像データとして用意されるモチーフ画像情報は、ラスター画像データと呼ばれる一般的な画像データを公知の作画装置によって作成したり、紙上に描かれたデザインをスキャナ装置で取り込んでモチーフ画像情報を用意してもよく、詳細な記載は省略する。
【００３９】
本発明は、多重回折格子の一つの特徴として、一枚の薄い媒体内に、回折特性の異なる複数の回折格子を記録できるということを利用したものであり、一枚の媒体内に、可視光を照射した場合には可視光で再生される複数の微小回折格子である第一の画素パターンと赤外光又は紫外光を照射した場合には赤外光又は紫外光で再生される複数の微小回折格子である第二の画素パターンという二種類の画素パターンを組み込んで記録するものであり、可視光を照射した場合には第一の画素パターンを観察することができるが、赤外光又は紫外光を照射した場合に観察される第二の画素パターンは観察されないので、同じ領域に第二の画素パターン領域が存在することの認識を困難にするとともに、複製を作製し難くする点にある。
【００４０】
一般に、回折格子を利用して所定の図柄等を表現する場合、図柄等を複数の領域の集合で構成し、各領域内に所定の回折格子パターンを配置する。このとき、各領域ごとに、配置する回折格子パターンを異ならせる。つまり、格子線のピッチや配置角度を変えることにより、視覚的に変化に富んだ図柄等を観察することができることは周知となっている。
【００４１】
本発明に係る多重回折格子記録媒体では、上記のように図柄等を表現する複数の領域の集合において、所定格子間隔ｄが可視光の波長と同程度である第一の画素パターンを所定角度φで構成したモチーフＡと、所定格子間隔ｄ´が赤外光又は紫外光の波長と同程度である第二の画素パターンを所定角度φ´で構成したモチーフＢとを重複して記録した所定のモチーフ多重回折格子記録媒体が形成され、モチーフＡとモチーフＢとが共有する画素領域は、モチーフＡの第一の画素パターンとモチーフＢの第二の画素パターンとが重複して記録されることになる。
【００４２】
第一の画素パターンと第二の画素パターンとが重複した多重画素パターン部分の一つの画素を、さらに、任意のｍ行ｎ列の微小な画素に分割し、この分割されたｍ行ｎ列に微小画素を配置して単位微小画素配列を構成し、各微小画素にはモチーフＡの第一の画素パターンかモチーフＢの第二の画素パターンのどちらかを割り付けることにする。この割り付けとして、例えば、第一の画素パターンと第二の画素パターンとをそれぞれ市松模様等に配置することで実現する。したがって、多重画素パターン部分は、微小な領域での埋め込みであるために、肉眼で観察した場合には、全体が可視光を照射することで回折する画素から構成される第一の画素パターンとして認識され、どの部分が第二の画素パターンであるかを認識することは困難となる。
【００４３】
以上のような構成とした本発明に係る多重回折格子記録媒体を、本発明において、潜像回折格子と呼称する場合もある。また、赤外光又は紫外光を照射したときに、今まで見えていた可視光の回折格子像である第一の画素パターンを複数配置したモチーフＡの画像が消えて、同じ領域内に潜像として構成されている第二の画素パターンを複数配置したモチーフＢの画像が出現する現象を、本発明において、イメージスイッチ・回折格子と呼称する。
【００４４】
回折格子は、媒体の表面上に立体的な凹凸構造をもった多数の溝を形成してなるものであるが、本発明においては、本来の回折格子だけではなく、参照波と物体波との光学的な干渉縞を媒体上に記録したホログラムを含んだものを総称して回折格子という。
【００４５】
本発明に係る多重回折格子記録媒体は、赤外光又は紫外光を照射したときに、今まで見えていた可視光の回折格子像である第一の画素パターンを複数配置したモチーフＡの画像が消えて、同じ領域内に潜像として構成されている第二の画素パターンを複数配置したモチーフＢの画像が出現するのを、機械読取装置で読み取ることが可能となる。つまり、所定格子間隔（ｄ）を可視光、赤外光又は紫外光の波長に変えることにより、光学的な機械読取装置によって区別して読み取ることができる。したがって、機械読取装置は、光源を変えることで第一の画素パターン又は第二の画素パターンを出現させるので、どこに機械読み取りの要素が含まれているのかが知覚されない多重回折格子記録媒体を作成することができる。
【００４６】
このように、多重画素パターン部分を形成する画素を微小画素に分割し、第一の画素パターンと第二の画素パターンとを、割り付けにしたがって配置した状態で記録するようにすれば、肉眼での第二の画素パターンの認識は困難になるが、所定の光学的条件で読み取りを行うには何ら支障は生じない。第三者にとっては、第二の画素パターンの存在自体を認識することが困難であるため、偽造は非常に困難となる。
【００４７】
本発明の多重回折格子記録媒体においては、第一の画素パターンは、可視光の波長と同程度の格子定数を持ち、互いに格子の方向が同じか、又は、互いに格子の方向が異なる複数の微小回折格子を配置して作製される。また、第二の画素パターンは、赤外光又は紫外光の波長と同程度の格子定数を持ち、第一の画素パターンと同様の構成と配置が取り得る。
また、第一の画素パターンと第二の画素パターンとが画素を共有する多重画素パターン部分は微小画素に分割され、各微小画素に割り付けられた第一の画素パターンと第二の画素パターンの微小回折格子は、互いに接して密に並べて配置する。
【００４８】
上記多重画素パターン部分に、第一の画素パターンと第二の画素パターンとの微小回折格子が配置された、本実施の形態の多重回折格子記録媒体を作製するには、従来の回折格子の作製方法と同様の、レーザー又は電子線描画装置で作製する。
【００４９】
一般に、回折格子を観察する光の周波数λと、光源と観察する角度θとの関係は、
λ＝１/ｄsinθで決められる。このとき、ｄは回折格子を構成する格子の本数である。
本発明においても、この関係を保ちつつ、回折格子を作製する。
また、第二の画素パターンの回折格子の格子方向を変化させることで、赤外光で観察したときに、動きのある画像を観察することができる。
【００５０】
上記における微小画素の大きさは任意であるが、人が観察する際の通常の距離では、人の眼の解像力の範囲を超え、微小画素の存在が判らない大きさである１００μｍ以下とする。このようにすることで、不正を働く者が潜像されている回折格子を解析することが困難となる。
【実施例】
【００５１】
以下に、本発明の実施例に係る多重回折格子記録媒体を説明する。図１は、本発明に係る多重回折格子記録媒体の一例を示す図である。作製する多重回折格子記録媒体の構成自体は従来のものと同様であるが、本発明の多重回折格子記録媒体の特徴として、同一媒体上に複数のモチーフを重複して記録したときに、複数のモチーフの画素パターン同士が画素を共有する多重画素パターン部分を形成する画素の表現として種々の形態が考えられることである。一例として、画素を視覚では区別がつかないほどの微小な領域に分割し、可視光を照射することで回折する画素から構成される第一の画素パターンと赤外光又は紫外光を照射することで回折する画素から構成される第二の画素パターンとを市松模様状に配置するように組み込んで、回折格子記録媒体上の同じ領域に存在させ、領域を重複させている。本実施例では市松模様状に配置したが、これに限らず、その他の任意のパターンでも良い。本実施例の場合、両モチーフを対等に表示するという前提で、モチーフＡの画素とモチーフＢの画素とを交互の位置に配置するのが好ましい。
【００５２】
図１（ａ）は、第一の画素パターン（Ｐ１）を用いたモチーフ「Ａ」を示す図である。「Ａ」を構成する画素は、可視光で回折する回折格子によって構成される。このとき、「Ａ」を構成する各画素はそれぞれ異なる画素パターンであってもかまわない。
図１（ｂ）は、第二の画素パターン（Ｐ２）を用いたモチーフ「Ｂ」を示す図である。「Ｂ」を構成する画素は、赤外光又は紫外光で回折する回折格子によって構成される。このとき、「Ｂ」を構成する各画素はそれぞれ異なる画素パターンであってもかまわない。
図１（ｃ）は、図１（ａ）、（ｂ）に示す、モチーフＡとモチーフＢの二つのモチーフを重ねて配置することで記録される多重回折格子記録媒体を示す図であり、二つのモチーフにそれぞれ用いられる画素パターンＰ１、Ｐ２及びモチーフ「Ａ」とモチーフ「Ｂ」とが画素を共有する位置における多重画素パターン（Ｐ３）で構成される。
【００５３】
図１（ｄ）は、図１（ｃ）の多重画素パターン（Ｐ３）の一つの閉領域を観察したときの拡大図である。一つの閉領域を構成する画素を、さらに、任意のｍ行ｎ列に分割して微小画素を配置した単位微小画素配列の一例である。各モチーフを構成する一つの画素と単位微小画素配列が同じ大きさをもっていることになる。本実施例においては、この単位微小画素配列を６行６列の配列とする構成として説明しているので、一つの閉領域を構成する画素と６列６行で３６の微小画素に分割された単位微小画素配列とが同じ大きさで構成されていることになる。
【００５４】
モチーフＡを表現する第一の画素パターン（Ｐ１）とモチーフＢを表現する第二の画素パターン（Ｐ２）とが画素を共有して構成される多重画素パターン（Ｐ３）は、第一の画素パターン（Ｐ１）と第二の画素パターン（Ｐ２）とが、３６の微小画素に割り振られて配置されているものであり、一例として、交互に配置される市松模様状に配置した配列を示している。この配列の一つを構成する、一つの微小画素である市松模様状を構成する四角形の各一辺の細かさは、画素の大きさに依存するが、画素の大きさの十分の一程度でも良いし、さらに細かくても良い。例えば、画素の大きさを一辺１００ミクロンで構成した場合には、一つの微小画素である市松模様状の四角形の大きさは１０ミクロン程度が良い。
画素パターンを構成する所定格子間隔（ｄ）は１ミクロン程度で構成されるため、一つの微小画素である市松模様状の四角形の一辺の大きさが１ミクロンより大きければ市松模様状に配置された画素パターンは成立する。
【００５５】
図２は、本発明に係る多重回折格子記録媒体に用いられる画素パターンの一例を示す図である。画素パターンの格子間隔ｄは、多重回折格子記録媒体に照射する光源と観察する時の角度によって異なるが、ｄ＝ｓｉｎθ／λの関係から、例えば、観察角度を１５度〜７５度の範囲で観察すると仮定すると、可視光の場合は、おおよそ５００本／ｍｍ〜１５００本／ｍｍ、赤外光の場合は、おおよそ２５０本／ｍｍ〜１０００本／ｍｍ、紫外光の場合は、おおよそ８００本／ｍｍ〜３０００本／ｍｍとなる。
図２（ａ）は、可視光の回折格子領域である画素を構成する第一の画素パターンを定義する図である。一つの領域に形成される画素は、所定格子間隔ｄの格子線を所定角度φで所定の閉領域内に形成される非常に微小なものであり、図１（ａ）に示した１０行７列の配列における一つ一つの画素に相当する大きさのものである。格子間隔ｄは、上述したような可視光を回折する値をとるが、好ましくは、５００本／ｍｍ〜１０００本／ｍｍの値である。
図２（ｂ）は、赤外光の回折格子領域である画素を構成する第二の画素パターンを定義する図である。一つの領域に形成される画素は、格子間隔ｄ´の格子線を所定角度φ´で所定の閉領域内に形成される非常に微小なものであり、図１（ｂ）に示した１０行７列の配列における一つ一つの画素に相当する大きさのものである。格子間隔ｄ´は、上述したような赤外光を回折する値をとるが、好ましくは、３００本／ｍｍ〜５００本／ｍｍの値である。
【００５６】
このように、一つの閉領域に形成される画素は、所定格子間隔及び所定角度の二つのパラメータにより決定され、このうちの少なくとも一つを変えることにより、異なったパターンが得られることになり、回折格子はμ単位の微小領域で構成されるために、第一の画素パターンの領域を観察しているときには、第二の画素パターンの領域の存在を知覚できない構成となっている。
【００５７】
第二の画素パターンに紫外光を選択する場合には、格子間隔は、上述したような紫外光を回折する値をとるが、好ましくは、１０００本／ｍｍ〜１５００本／ｍｍの値である。    
【００５８】
本実施例では、同一媒体上に、可視光の回折格子領域と赤外光の回折格子領域の二つのモチーフを重ねて記録した多重回折格子記録媒体の実施例を説明したが、赤外光の替わりに紫外光を用いても良く、さらに可視光、赤外光及び紫外光の回折格子領域の三つのモチーフを重ねて記録する構成も可能である。
【００５９】
図３は、潜像回折格子を構成する各画素パターンのうち、多重画素パターン（Ｐ３）を表現する市松模様状のパターンの例を示す図である。図３（ａ）は四角形、（ｂ）は長方形、（ｃ）はドット、（ｄ）は図形（星型）、（ｅ）は三角形のパターンをそれぞれ配置して表現した例を示したが、これに限定されず、菱形でも、どのようなデザインの図形やパターンでもかまわない。
また、本発明において、ｍ行ｎ列に配列された単位微小画素配列におけるｍ行ｎ列のｍとｎは、通常はｍ＝ｎで構成すると、モチーフＡとモチーフＢとを同時に配置しやすいが、必ずしもｍ＝ｎにする必要はない。
【００６０】
図４は、各モチーフを構成する各画素パターンにおける回折格子の格子方向と格子間隔を示す図である。
図４（ａ）は、画素パターンにおける回折格子の格子方向の違いを示す図であり、格子方向は一意に決まっている必要はなく、角度（φ）をもって設定される。角度（φ）は画素パターンごとに異なっていてもよく、角度（φ）の値を０°、５°、１０°、１５°と徐々に変化させることで、モチーフの画像が切り替わるように表現することが可能である。このことは、可視光で観察するモチーフＡを構成する第一の画素パターンのときも、赤外光又は紫外光で観察する第二のモチーフＢを構成する第二の画素パターンのときも成り立つ。
図４（ｂ）は、画素パターンにおける回折格子の格子間隔（ｄ）の変化による色彩の違いを示す図であり、格子間隔（ｄ）は一意に決まっている必要はなく、可視光で観察時に見ることができるように、あらかじめ設計した格子間隔（ｄ）で格子パターンを作成すればよく、格子間隔（ｄ）の値を５００、５５０、６００、６５０、７００と徐々に変化させることでモチーフの色彩が、例えば黄色、やまぶき色、橙色、朱色、赤色と切り替わるように表現することが可能である。
【００６１】
図５は、照射方向の違いによる画像の違いを示す図である。
図５（ａ）は、多重回折格子記録媒体全体を照射した様子を示す図である。モチーフＡの画像の影響を少なくするために、画素パターンにおける回折格子の格子方向をモチーフＡとモチーフＢとで異なる方向で設定することが良い。本実施例では一例として、モチーフＡとモチーフＢとの格子方向を９０°変えて設計している。
多重回折格子記録媒体を可視光で観察する場合の可視光の照射方向は、図の上の方向から第一の画素パターンを設計した方向から光を照射すると、図５（ｂ）に示すように、モチーフＡの観察像が観察される。
多重回折格子記録媒体を赤外光又は紫外光で観察する場合の赤外光又は紫外光の照射方向は、図の左側から照射すると、図５（ｃ）に示すように、モチーフＢの観察像が観察される。
【００６２】
図６は、本発明の多重回折格子記録媒体を読み取る機械読取装置の概略図である。
機械読取装置の基本的な構成要素は、多重回折格子記録媒体１を設置する設置台２、可視光の照射部Ｌ１、赤外光（又は紫外光）の照射部Ｌ２、観察するためのＣＣＤカメラ類Ｃ、撮影された画像を表示する表示部Ｄ、パターン認識等を行う認識部Ｅ、真偽判定を行う判定部Ｆである。
【００６３】
本実施例で作製した多重回折格子記録媒体１は、第一の画素パターンは、可視光の波長と同程度の格子定数を持ち、また、第二の画素パターンは、赤外光の波長と同程度の格子定数を持って構成されているので、照射する光源を可視光と赤外光の二つを設置し、可視光又は赤外光の波長に変えることにより、光学的な機械読取装置によって区別して読み取ることができる構成としている。赤外光を照射したときに、今まで見えていた可視光の回折格子像である第一の画素パターンを複数配置したモチーフＡの画像が消えて、同じ領域内に潜像として構成されている第二の画素パターンを複数配置したモチーフＢの画像が出現する現象である、イメージスイッチ・回折格子を、機械読取装置で読み取ることが可能となる。本実施例においては、第二の画素パターンを赤外光の回折格子像としたが、赤外光の変わりに紫外光とする場合は、照射部Ｌ２は紫外光とする。また、同一媒体上に、さらに紫外光の各波長と同程度の格子定数をもつ画素パターンで構成されたモチーフを重ねて記録し、三つのモチーフを表現した多重回折格子記録媒体を作製した場合も、機械読み取りが可能である。
【００６４】
図６に示すように、機械読取装置の試料を載せる設置台２に多重回折格子記録媒体１を載置して、法線方向から角度θ１をもって可視光Ｌ１を照射すると第一の画素パターンを複数配置したモチーフＡの画像がＣＣＤカメラ類Ｃにより観察される。このとき、Ｌ１は複数あっても良い。同様に、法線方向からθ２をもって赤外光又は紫外光Ｌ２を照射し、得られた画像はＣＣＤカメラ類Ｃにより観察される。このとき、Ｌ２は複数あっても良い。また、観察目的から可視光Ｌ１を照射して観察する際に、ＣＣＤカメラ類Ｃを用いずに肉眼で確認しても良い。
可視光の照射により観察されたモチーフＡの画像及び赤外光の照射により観察されたモチーフＢをＣＣＤカメラ類Ｃで取り込み、表示部Ｄで表示する。表示部Ｄとしては、コンピュータ等が用いられる。
表示部Ｄで表示された画像パターンを認識部Ｅで認識し、次に、認識された画像パターンの真偽を、判定部Ｆにあらかじめ記憶されている各画像パターンと比較することで判定する。
【００６５】
認識部Ｅでの認識に当り、認識する入力された入力モチーフの形状を、あらかじめ認識部のメモリーに登録しておいた基準モチーフの形状との一致度をみるパターン認識が行われるのが一般的である(図７）。一致度を見るためには入力モチーフと基準モチーフとを比較する。比較するに当り、一般的に行われる射影方式などを利用しても良い。またはモチーフを２次元コードなどの機械読取を考慮したコードの形状で作成することで、パターン認識しても良い(図８）。また、あらかじめ定められた形状にモチーフを作成し、その形状の位置に特定の形状があるか否かを認識する方式でも良い(図９）。これらは一般的に行われているパターン認識と同等である。
判定部Ｆでは、閾値を設けることで、認識部Ｅの比較結果を持って、閾値を超えるか否かの判定を行うのが一般的である。認識結果を持ってその良否を判定するにあたり、一般的な判定方法を用いて良い。
【００６６】
以上詳述したように、本発明の多重回折格子記録媒体は、一枚の媒体内に、可視光を照射した場合には可視光で再生される複数の回折格子である第一の画素パターンと赤外光又は紫外光を照射した場合には赤外光又は紫外光で再生される複数の回折格子である第二の画素パターンとを重ねて記録し、第一の画素パターンと第二の画素パターンとが重複した多重画素パターン部分は微小画素に分割し、各微小画素に割り付けられた第一の画素パターンと第二の画素パターンの微小画素は、互いに接して密に並べて配置される。また、本発明の多重回折格子記録媒体は、可視光を照射した場合には第一の画素パターンのみが観察され、赤外光又は紫外光を照射したときは第二の画素パターンのみが観察されるというように、照射光により画像がスイッチする、イメージスイッチ・回折格子とすることができるので、同じ領域に二つの画素パターンが存在することの認識を困難にするとともに、複製を作製し難くすることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１          多重回折格子記録媒体  
２          設置台
Ｃ          ＣＣＤ
Ｄ          表示部
Ｅ          認識部
Ｆ          判定部
Ｌ１          可視光の照射部
Ｌ２          赤外光又は紫外光の照射部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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