(57)【要約】本発明は、物品に関する識別データを生成するステップ、識別データを幾何学的にコード化して一つの幾何学的コーディングを形成するステップ、幾何学的コーディングをランダムパターンに組み込んで認証パターンを形成するステップ、及び認証パターンを物品の表面に物理的に埋め込んで特定の粗さを創製するステップを含む、物品の認証の方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品の認証の方法であって、
ａ）前記物品に関する識別データを生成するステップ、
ｂ）ステップａ）で生成された識別データを幾何学的にコード化して、個々の要素を含む一つの幾何学的コーディングを形成するステップ、
ｃ）個々の要素でできたランダムパターンを生成するステップ、
ｄ）ステップｂ）で得られた前記幾何学的コーディングを前記ランダムパターンに組み込んで認証パターンを形成するステップ、
ｅ）認証パターンを前記物品の表面に物理的に埋め込むステップ
を含み、認証パターンを前記物品の表面に物理的に埋め込む前記ステップが、認証パターンの、前記物品の表面上のレリーフ構造への変換であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記物品に関する識別データが、前記物品に関する少なくとも一つのトレーサビリティデータ及び前記物品の製造者のデジタル署名を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記物品に関する識別データが、少なくとも一つの電子製品コード識別子及び／又は少なくとも一つの製造者カスタムレコードを含む補足データをさらに含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記物品に関する識別データが英数字である、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
幾何学的コーディング及びランダムパターンが少なくとも二次元のコーディングであり、それにより、少なくとも二次元の認証パターンを創製する、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
幾何学的コーディング及びランダムパターンを形成する個々の要素が画素、好ましくは白黒画素である、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記認証パターンが、白黒画素を含む二次元画素パターンである、請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記認証パターンが、高い画素エントロピーを有する画素を含むパターンである、請求項７記載の方法。
【請求項９】
幾何学的コーディングが、少なくとも一度、前記ランダムパターンに組み込まれる、請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
幾何学的コーディングが、少なくとも二度、前記ランダムパターンに組み込まれ、前記幾何学的コーディングが互いからランダムな向きにランダムに離間している、請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
ステップｅ）が前記物品の製造中又は製造後に実施される、請求項１〜１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
ステップｅ）が、二次元認証パターンの前記物品の表面上の三次元構造への変換である、請求項６〜１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
埋め込むステップｅ）が、
１−  ステップａ）〜ｄ）に記載の前記認証パターンの画像を含むマスクを設計し、製造するステップ、
２−  前記マスクからマスタを製造するステップ、
３−  前記物品上に前記マスタを複製して、それによりステップｅ）を実行するステップ
を含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
ステップ１）及び２）がフォトリソグラフィーステップによって実施される、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
ｆ）前記物品の表面に埋め込まれた認証パターンに含まれる、識別データに対応する情報を検索するステップ
をさらに含む、請求項１〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記認証パターンが成形物の表面に埋め込まれる、請求項１〜１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記認証パターンが熱可塑性成形物の表面に埋め込まれる、請求項１〜１６のいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項記載の方法で使用されるマスタであって、その表面が、個々の要素の形態の少なくとも一つの幾何学的コーディングを含む認証パターンに対応し、前記物品に関するコーディング識別データに対応するレリーフ構造を含み、前記幾何学的コーディングが、前記識別パターンを形成するために、個々の要素でできたランダムパターンに組み込まれていることを特徴とするマスタ。
【請求項１９】
請求項１〜１７記載の方法で使用される金型であって、その表面が、前記物品に関するコーディング識別データに対応する、個々の要素の形態の少なくとも一つの幾何学的コーディングを含む物品の表面に転写される認証パターンのポジ又はネガ画像に対応するレリーフ構造を含み、前記幾何学的コーディングが、前記識別パターンを形成するために、個々の要素でできたランダムパターンに組み込まれていることを特徴とする金型。
【請求項２０】
物品に埋め込まれた、前記物品に関する識別データを請求項１〜１７のいずれか１項にしたがって検索するための装置であって、
前記物品に埋め込まれた認証パターンを可視化するための光学手段、
前記物品の表面に照射するための照射手段、
光学手段からの画像が認証パターンを含むことを立証するための取得手段、及び
前記物品に関する識別データに含まれる情報を検索するための画像処理手段
を含み、認証パターンに対応する前記物品の表面上の構造に対してコントラストを創製するために、前記光学手段と前記照射手段との間の角度が４５〜９０°であることを特徴とする装置。
【請求項２１】
レリーフ構造をその表面に含む物品であって、前記レリーフ構造が、前記物品に関するコーディング識別データに対応する個々の要素の形態の少なくとも一つの幾何学的コーディングを含む認証パターンに対応し、前記幾何学的コーディングが、前記識別パターンを形成するために、個々の要素でできたランダムパターンで組み込まれていることを特徴とする物品。
【請求項２２】
幾何学的コーディングが少なくとも二次元のコーディングであり、ランダムパターンが少なくとも二次元の画素パターンである、請求項２１記載の物品。
【請求項２３】
幾何学的コーディングを形成する個々の要素が画素である、請求項２１又は２２記載の物品。
【請求項２４】
幾何学的コーディングが、少なくとも一度、前記ランダムパターンに組み込まれている、請求項２１〜２３のいずれか１項記載の物品。
【請求項２５】
認証パターンが、高い画素エントロピーを有する白黒画素を含む二次元画素パターンである、請求項２１〜２４のいずれか１項記載の物品。
【請求項２６】
前記ランダムパターンに組み込まれた幾何学的コーディングが、マイクロメートル又はナノメートルスケールで前記物品の表面に組み込まれている、請求項２１〜２５のいずれか１項記載の物品。
【請求項２７】
成形性材料でできている、請求項２１〜２６のいずれか１項記載の物品。
【請求項２８】
熱可塑性材料でできている、請求項２７記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品を保護するための偽造防止方法及び装置に関し、特に、商品の真正性を立証するための情報を提供する認証方法及び認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
偽造は、産業界における大きな問題である。事実、ビジネスソフトウェアアライアンスは、ソフトウェア海賊行為の損害だけでも１年で約１２０億ドルに及ぶと推定している。国際商工会議所は、世界貿易の７％が偽造品関連であり、偽造品市場の価値が３，５００億ドルであると推定している。１９８２年、国際貿易委員会は、偽造及び海賊行為の損害を５５億ドルと推定したが、１９９６年には、その数字は２，０００億ドルに達していた。ブレーキパッドなどの偽造自動車部品は、自動車産業だけでも１２０億ドル超の販売損失をこうむらせる。世界経済に対する偽造の衝撃は明白であり、この問題と戦うために多大なエネルギー及び金銭が投じられている。
【０００３】
ほぼすべての商品又は物品、特に周知の国際的ブランドに関連するものが、偽造及び海賊行為によって悩まされている。偽造及び海賊行為は、知的財産、医薬及び医療器具、贅沢品、自動車部品、ソフトウェア及びマルチメディアなどに影響する。偽造の必要性は明白である。ブランド所有者は、自らが特許を有し、いくらかのリソース（研究、金銭、時間など）を投資した物品を製造する。この物品は品質の基準を満たし、製造者は高い付加価値を期待する。偽造者は、その物品を複製し、大量生産に進む。着想は、ブランド及びオリジナル品の評判ならびに製造者のノウハウを使用して、コピー製品を販売することである。しかし、買い手を納得させる、すなわち欺くために、偽造者は、できのよい複製品を作るために少額の金銭を投資しなければならない。偽造者は、最高の利益を保証するために、独占製造者が費やすよりもはるかに少ない金銭を費やすだけ各単位を製造しなければならず、最高の販売価格を探し求めるはずである。
【０００４】
偽造者は、製品を複製する際、利益を最大限にしなければならず、そのために、
−  高い付加価値のある商品をコピーすることを選択し、
−  偽物を製造するための労力、時間及び金銭を最小限にする
はずである。
【０００５】
偽造品の成功は、顧客を欺くその能力に基づくため、偽造防止への手法は、高品質コピー品を製造するための労力を増大させるための様々な技術を重視しなければならない。この場合、「高品質」とは、顧客を欺くのに十分な品質をいう。
【０００６】
今日、目に見えるほぼすべてのものはわずかな努力で複製することができ、偽造防止におけるすべての調査は以下において実施されてきた。
１．ある程度の知識及び経験なしでは再現するのにより多大な努力を要するある種の特殊な物理的性質を有する、目に見える又は目に見えないタグを挿入すること。これは、いわゆる「タグ付け技術」である。
２．認証された者だけが検索することができるような目に見えない情報を対象物に挿入すること。これは、情報が、対象物中に存在するが、目に見えず、その対象物の視覚的又は機能的性質を実質的に変化させず、何らかの秘密情報を知らない限り検索されることができない、いわゆる「透かし技術」である。
【０００７】
第一の手法は今日、広く使用されており、事実、もっとも使用されている手法である。より複製しにくいタグを開発するために多大な研究が実施されている。タグ付け技術は、二つのグループに分類することができる。まず、認証がタグの存在に基づく、目に見える、又は比較的見えにくいタグの、保護対象物への挿入に基づく「従来的なタグ付け技術」である。次いで、読み取り装置を使用しない限り人が直接的には読むことができない隠しタグ及び場合によってはより知的なタグを使用する「最新タグ付け技術」である。ここでいう「知的なタグ」とは、対象物ごとに個別化された情報を伝達することができ、さらには、情報を外部装置又は人物とで交換することができる、一般にリアルコミュニケーティングタグと呼ばれるタグをいう。
【０００８】
第二の手法、すなわち目に見えない情報を挿入する手法は、本質的に、デジタル及びマルチメディアコンテンツ、たとえばデジタル画像、動画、ソフトウェアなどの保護のために使用されてきた。しかし、今日、これらの技術を物理的な製造物に対して応用しようとすることは難題である。
【０００９】
タグ付け技術において、製品に挿入される物理的マークは、目に見えるものであることができ、その場合、認証方法はこのマークの存在によって立証される。しかし、目に見えるがゆえ、ときには、ほとんど労せずに複製することもでき、その場合、アンチコピーの努力は打ち破られる。したがって、着想は、複製工程を困難にするために、非常に特別な物理的性質（光学的又は磁気的）を有するべきである。「隠しタグ付け技術」とも呼ばれる、これら目に見える従来的なタグ付け技術のうち、エンボス加工ホログラムステッカ、レーザ表面エンボス加工、高解像度マイクロ印刷及び立体インクを挙げることができる。
【００１０】
光学技術又はナノメートル及びマイクロメートルレベルの直接表面マーキングは、マイクロメートル及びナノメートルスケールで表面をパターニングすることを可能にする技術である。制御された幾何学的３Ｄパターンを表面上に残す又は創製するための主要な解決方法を表１にまとめる。
【００１１】
【表１】
2011523146.tif 000003
【００１２】
表面をナノスケールで、すなわち十億分の一メートルスケールで成形するための大部分の方法は未だ研究領域にあり、広い規模で容易に適用できるものは非常に少ない。大部分は、非常に高価な機器を伴い、材料に依存する。マイクロメートルスケールのパターニングはより容易になり、すでにいくつかの方法は、ゼログラフィー、インクジェット、ＰＡＤもしくはスクリーン印刷又はフォトリソグラフィーとして広く使用されている。すべての方法は材料に依存し、すべての材料に同じようにうまく適用することはできず、いくつかはこの問題によって非常に制限される。すべての印刷法は表面上にインクパターンを残し、この表面との付着の問題が考えられる。たとえば、レーザアブレーションはその表面上の材料を昇華させる。パワー、セットアップ及びレーザ特性に依存して、この方法は非常に悪い結果を出すこともある。
【００１３】
フォトリソグラフィー技術は、数十年前から、比較的大きな面積における顕微鏡的精度の表面へのパターンの容易な付着を可能にする。この方法は比較的安価であり、電子部品及び回路を設計するために広く使用されている。フォトレジストポリマーを固体表面に付着させることからなる。マスクを介してＵＶ光を適用することにより、ポリマーの選択区域を網状化させる。そして、溶媒の使用により、非網状化部分を除去して、元の固体表面上にポリマーピットのパターンを残す。表面／網状化フォトレジスト樹脂全体が「マスタ」と呼ばれる。そして、様々な複製技術、たとえば成形により、マスタのパターンを他の基材上に複製することが可能になる。この技術の制限は光学的であり、したがって、パターン要素の高さはスピンコート技術によって与えられるため、横方向及び任意の高さのミクロン単位の形体を可能にする。
【００１４】
過去数年間、様々な機関又は会社により、ナノ複製の分野、すなわち熱可塑性成形物上にナノメートル構造を複製する分野における研究及び工業的応用が実施されてきた。熱間エンボス加工及び射出成形による複製によって明らかに５０nm未満の解像度が達成されている。一般に、シリコン金型インサートが使用されている。これらのインサートは機械的には非常に硬いが、損傷を受けやすく、ノッチ付きストレス試験ではガラスのように割れる。この理由のため、多くの場合、電気めっきコピーがニッケルで製造されている。電気めっきによってレリーフ構造が複製される場合、プラスチック成形の場合のように、はじめにネガが製造される。換言するならば、ピットのあるシリコンウェーハ、すなわちオリジナルが、隆起を有するニッケルディスク、すなわち第一世代を生じさせる。これが複製ツール中に直接配置されるならば、ここでもまた、ポリマー中にピットが形成する。これらのネガ構造は、断面形状計測のためのアクセスが困難である。最初の電気めっきコピーを電気めっきによってさらに複製してはじめて、オリジナルと同一の構造断面形状を有するニッケルディスク、すなわち第二世代が得られる。これを複製に使用すると「山」ができ、その山の高さは、そのポジ形状のため、より計測しやすい。
【００１５】
ポリマー複製工程は、複製材料が低粘度溶融体であるのか流体であるのか、また、金型に流し込まれるのか圧力によって流動性基材の形態で局所的に成形されるのかに基づいて本質的に異なる。関連する用途に依存して、複製される試験体の範囲は、表面レリーフを有するプラスチックディスクからシリコンチップ又はエンボス加工フィルム上の薄さ１００nmのポリマー層にまで及ぶ。熱間エンボス加工の場合、平坦な構造化されたスタンプが、そのガラス転移温度又はＴｇよりも高く加熱された熱可塑性材料の層又はシートに押し当てられる。エンボス加工中、層の外観はほとんど変化を示さないが、エンボススタンプ上のレリーフは、ネガの形態で、エンボス加工される材料の表面に転写される。熱間エンボス加工は比較的ゆっくりした工程である。したがって、多くの場合、小規模生産、プロトタイプ製造及び特殊目的用途にしか使用されない。一例は、ナノ部品のリソグラフィー製造のためのナノインプリントリソグラフィーであり、その場合、熱間エンボス加工は、シリコンチップの表面にスピンコートポリマーフィルムを構造化するために使用される。
【００１６】
射出成形において、成形される材料の温度は一般に熱間エンボス加工の場合の温度よりもかなり高い。通常、ホットメルトがＴｇ未満の温度で金型に射出されるため、非常に短い工程所要時間を達成することが可能である。たとえば、コンパクトディスクは、わずか３秒の全工程サイクルで射出成形することができる。
【００１７】
実験用途、プロトタイプ製造又は特殊目的用途だけにしばしば使用される広範囲の流し込み成形プロセスがある。その基本的状態において、流し込み成形に適した前駆物質は、金型中で流し込み成形される粘稠な材料である。その場合、材料は、溶媒の蒸発又は熱もしくは光化学によって開始される架橋反応を介して硬化させる。ゾルゲル材料を使用して、ナノ構造の硬いガラスタイプレプリカを製造することができる。
【００１８】
ロールエンボス加工においては、熱間エンボス加工の場合と同様に、「シム」とも知られる構造化スタンプが熱可塑性材料の表面に押し当てられる。シムは、スリーブのようなシリンダに取り付けられ、そのシリンダが転動しながらフィルムに押し当てられる。シリンダがフィルム上を転がるため、工程は連続的に実施され、カーブしたスタンプのレリーフが、連続的に供給されるフィルムに転写される。ロールエンボス加工は、簡単な装飾材料及びパスポート又は銀行券の保安機能のために使用される工程である。
【００１９】
表面レリーフを計測するためには、品質管理のための様々な断面形状計測方法が利用可能である。原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）が科学技術分野で確立されているが、半導体産業においては機械的断面形状計測が標準的である。このタイプのプロフィルメータは日常的な計測に適しているが、ＡＦＭは、構造の詳細を解明することを可能にする。いずれの場合でも、試験体は計測中にプロフィルメータによって容易に損傷されるおそれがあるため、プラスチックの場合には最大の注意が要求され、ＡＦＭの場合、静電荷による非導電性試験体の計測における誤差に対して高い感受性がある。表面の定性評価には走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）が特に適しているが、たとえばＣＤデータピットの構造高さの正確な計測は、構造を上からしか見ることができないため、非常に困難である。したがって、アンダカット又は理想的な断面形状からの逸脱を明らかにすることは実質的に不可能である。しかし、試験体の破面エッジを見ることができるならば、これを実施することができる。この問題を解消するための二つの方法が開発されている。両方法は、さらなるレプリカの製造に基づく。換言するならば、計測する構造を、計測により適した材料で複製する。個々の線又は複合体を描くのではなく、断続的な線によって大面積グリッドを創製するならば、その光学回折効率を計測し、ひいては、グリッドの平均品質を評価することが可能である。計測は、反射又は透過モードで実施することができ、シミュレーションとで比較することができる。
【発明の概要】
【００２０】
発明の目的
本発明の目的は、最先端技術の欠点を有しない認証方法及び認証装置を提供することである。
【００２１】
本発明の目的は、高い安全性をもって対象物又は物品の容易な認証を可能にする、安価な器具及び材料しか伴わない方法及び装置を提供することである。
【００２２】
特に、本発明の目的は、物品の認証のための、その物品に関する多数の情報及び／又は認証データ、直接的にアクセス可能又は読み取り可能ではなく、再現しにくい情報又はデータを提供することである。
【００２３】
より具体的には、本発明の目的は、物品を、大きな区域上、高い精度でゆがみなく、物品の物理的性質を変化させることなくマーキングする方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、物品の認証の方法であって、
ａ）前記物品に関する識別データを生成するステップ、
ｂ）ステップａ）で生成された識別データを幾何学的にコード化して、個々の要素を含む一つの幾何学的コーディングを形成するステップ、
ｃ）個々の要素でできたランダムパターンを生成するステップ、
ｄ）ステップｂ）で得られた前記幾何学的コーディングを前記ランダムパターンに組み込んで認証パターンを形成するステップ、
ｅ）認証パターンを前記物品の表面に物理的に埋め込むステップ
を含み、認証パターンを前記物品の表面に物理的に埋め込む前記ステップが、認証パターンの、前記物品の表面上のレリーフ構造への変換であることを特徴とする方法を開示する。
【００２５】
さらには、本発明の方法は、以下の特徴の一つ以上を単独で、又は組み合わせて含む。
−  前記物品に関する識別データは、前記物品に関する少なくとも一つのトレーサビリティデータ及び前記物品の製造者にデジタル署名を含む。
−  前記物品に関する識別データは、少なくとも一つの電子製品コード識別子及び／又は少なくとも一つの製造者カスタムレコードを含む補足データをさらに含む。
−  前記物品に関する識別データは英数字である。
−  幾何学的コーディング及びランダムパターンは少なくとも二次元のコーディングであり、それにより、少なくとも二次元の認証パターンを創製する。
−  幾何学的コーディング及びランダムパターンを形成する個々の要素は、画素、好ましくは白黒画素である。
−  前記認証パターンは、白黒画素を含む二次元画素パターンである。
−  認証パターンは、高い画素エントロピーを有する画素を含むパターンである。
−  幾何学的コーディングは、少なくとも一度、前記ランダムパターンに組み込まれる。
−  幾何学的コーディングは、少なくとも二度、前記ランダムパターンに組み込まれ、前記幾何学的コーディングは互いからランダムな向きにランダムに離間している。
−  ステップｅ）は前記物品の製造中又は製造後に実施される。
−  ステップｅ）は、二次元認証パターンの前記物品の表面上の三次元構造への変換である。
−  埋め込むステップｅ）は、
１−  ステップａ）〜ｄ）に記載の前記認証パターンの画像を含むマスクを設計し、製造するステップ、
２−  前記マスクからマスタを製造するステップ、
３−  前記物品上に前記マスタを複製して、それによりステップｅ）を実行するステップ
を含む。
−  埋め込みのステップ１）及び２）はフォトリソグラフィーステップによって実施される。
−  方法は、
ｆ）前記物品の表面に埋め込まれた認証パターンに含まれる、識別データに対応する情報を検索するステップ
をさらに含む。
−  認証パターンは成形物の表面に埋め込まれる。
−  認証パターンは熱可塑性成形物の表面に埋め込まれる。
【００２６】
本発明はまた、表面が、個々の要素の形態の少なくとも一つの幾何学的コーディングを含む認証パターンに対応し、前記物品に関するコーディング識別データに対応するレリーフ構造を含み、前記幾何学的コーディングが、前記識別パターンを形成するために、個々の要素でできたランダムパターンに組み込まれていることを特徴とするマスタを開示する。
【００２７】
本発明はまた、物品の認証の方法で使用される金型であって、前記物品に関するコーディング識別データに対応する、個々の要素の形態の少なくとも一つの幾何学的コーディングを含む前記物品の表面に転写される認証パターンのポジ又はネガ画像に対応する構造をその表面に有し、前記幾何学的コーディングが、前記識別パターンを形成するために、個々の要素でできたランダムパターンに組み込まれている金型を開示する。
【００２８】
本発明はさらに、物品に埋め込まれた、前記物品に関する識別データを前記物品の認証の方法にしたがって検索するための装置であって、
−  前記物品に埋め込まれた認証パターンを可視化するための光学手段、
−  前記物品の表面に照射するための照射手段、
−  光学手段からの画像が認証パターンを含むことを立証するための取得手段、及び
−  前記物品に関する識別データに含まれる情報を検索するための画像処理手段
を含み、認証パターンに対応する前記物品の表面上の構造に対してコントラストを創製するために、前記光学手段と前記照射手段との間の角度が４５〜９０°である装置を開示する。
【００２９】
本発明はさらに、物品に関するコーディング識別データに対応する個々の要素の形態の少なくとも一つの幾何学的コーディングを含む認証パターンに対応する構造をその表面に含み、前記幾何学的コーディングが、前記識別パターンを形成するために、個々の要素でできたランダムパターンに組み込まれている物品を開示する。
【００３０】
さらには、本発明の物品は、以下の特徴の一つ以上を単独で、又は組み合わせて含む。
−  幾何学的コーディングは少なくとも二次元のコーディングであり、ランダムパターンは少なくとも二次元の画素パターンである。
−  幾何学的コーディングを形成する個々の要素は画素である。
−  幾何学的コーディングは、少なくとも一度、前記ランダムパターンに組み込まれている。
−  認証パターンは、高い画素エントロピーを有する白黒画素を含む二次元画素パターンである。
−  前記ランダムパターンに組み込まれた幾何学的コーディングはマイクロメートル又はナノメートルスケールである。
−  物品は成形性材料でできている。
−  物品は熱可塑性材料でできている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】製造者デジタル署名（ＭＤＳ）計算スキームを表す。
【図２】２Ｄ画素形状を表す。
【図３】マイクロメートル認証パターンを形成するために高エントロピー非有意２Ｄパターンで埋め込まれた２Ｄ画素形状を表す。
【図４】マイクロメートル認証パターンを保護される物品の表面に物理的に埋め込むために使用されるマスタを表す。
【図５】二つのマイクロメートル認証パターンを表す。
【図６】熱可塑性ポリマー上で複製されたマイクロメートル認証パターンを表す。
【図７】物品上に埋め込まれた物品に関する認証データを検索するための装置を表す。
【図８】物品の表面上の認証データを検索するための装置の画像処理手段のアルゴリズム分解を表す。
【図９】オリジナル製品を偽造品から区別するための認証工程を表す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
発明の詳細な開示
本発明の方法及び装置は、製品又は対象物の全バッチの保護のために使用されることを意図したものであるため、製造者は、製造を開始する前に、対象物又は物品に関するトレーサビリティデータ又は識別情報を含む「トレーシング情報フレーム」（ＴＲＩＦ）を創製する。これらのデータは、好ましくは、英数字を使用してコード化される。ＴＲＩＦは、強靱な偽造防止特徴を有するために必要な最小情報である必須データ及び余分な特徴のために追加されることができるいくらかの補足データを含むことができる。本発明は、特に、物品の認証のための方法であって、
ａ）前記物品に関する識別データを生成するステップ、
ｂ）ステップａ）で生成された識別データを幾何学的にコード化して、個々の要素を含む一つの幾何学的コーディングを形成するステップ、
ｃ）個々の要素でできたランダムパターンを生成するステップ、
ｄ）ステップｂ）で得られた前記幾何学的コーディングを前記ランダムパターンに組み込んで認証パターンを形成するステップ、
ｅ）認証パターンを前記物品の表面に物理的に埋め込むステップ
を含む方法に関する。
【００３３】
本発明はまた、物品の認証の方法で使用されるマスタであって、個々の要素の形態の少なくとも一つの幾何学的コーディングを含む認証パターンに対応し、前記物品に関するコーディング識別データに対応する構造をその表面に有し、前記幾何学的コーディングが、前記識別パターンを形成するために、個々の要素でできたランダムパターンに組み込まれているマスタに関する。
【００３４】
好ましい態様において、必須データは、表２に記載される構造にしたがってコード化されることができる。
【００３５】
【表２】
2011523146.tif 000004
【００３６】
「製造者名称」とは、好ましくは英数字２０文字までの製造者名称である。「製品ＥＰＣコード」とは、「EPCG Tag Data Standards Version 1.1 Rev. 1. 24」（EPCglobal, April 2004）に記載されたＥＰＣ規格に準拠する９６ビット一般識別子、すなわちＧＩＤ−９６である。好ましくは、これら９６ビットは、１６の１６進数を表す英数字２６文字を使用して書かれている。「製品名」とは、対象物又は物品の、好ましくは月又は年単位の製造日である。「原産国」とは、製造会社を受け入れる国に関する、好ましくは「General EAN.UCC Specifications, Version 5.0」（EAN International and the Uniform Code Council Inc, January 2004」に記載されているEAN.UCC規格に準拠する国識別番号である。「加工国」とは、製造工程を受け入れる国に関する、好ましくはEAN.UCC規格に準拠ずる国識別番号である。「ルーティング」とは、加工国からその対象物が流通する国又は様々な国までの対象物に関する情報である。「ＴＲＩＦ使用期限」とは、偽造防止の目的に関して、ＴＲＩＦに含まれる情報がもはや信頼できなくなる、又は有効ではなくなる、好ましくは月及び年単位の日付である。
【００３７】
ＴＲＩＦは、トレーサビリティ目的のための、余分な非必須データを含むことができる。たとえば、余分なＥＰＣ識別子、たとえば「EPCG Tag Data Standards Version 1.1 Rev. 1. 24」（EPCglobal, April 2004）のＥＰＣ規格又は物品そのものに準拠する「Global Trade Item Number」又はＳＧＩＴＩＮ、「Serial Shipping Container Code」又はＳＳＣＣ、「Global Location Number」又はＳＧＬＮ、「Global Individual Asset Identifier」又はＧＩＡ及び「Global Returnable Asset」識別子又はＧＲＡＩを含むことができる。
【００３８】
好ましい態様において、非必須データは、表３に記載される構造にしたがってコード化されることができる。
【００３９】
【表３】
2011523146.tif 000005
【００４０】
ＥＰＣ識別コードは、好ましくは、１６の１６進数を表す英数字１６又は２４文字で書かれている。
【００４１】
トレーシング情報フレームの例を補足データとともに例１に示す。
【００４２】
【表４】
2011523146.tif 000006
【００４３】
例１において、ＴＲＩＦは、ＴＲＩＦのＩＤ番号１２を参照するＳＳＣＣ−９６ＥＰＣコード及び対象物のＲＧＢカラーコードを配置するために製造者によって使用されるカスタムレコード番号９０を含む。
【００４４】
ＴＲＩＦを生成したのち、製造者は、「製造者デジタル署名」（ＭＤＳ）と呼ばれるデジタル署名を生成する。好ましくは、この署名は、刊行物「The Digital Signature Standard (DSS)」（National Institute of Standards and Technology (NIST), FIPS Publication 186-2, January 2000）によって指定されるデジタル署名アルゴリズム（ＤＳＡ）に基づくデジタル署名規格（ＤＳＳ）を使用して計算される。好ましくは、署名手順は、図１に示すスキームにしたがって実施される。ＴＲＩＦ中の英数字データを、表４のＣ４０コード化を使用して２進数文字列にコード化する。そして、２進数からデジタル署名を計算したのち、それを英数字で表す。
【００４５】
【表５】
2011523146.tif 000007
【００４６】
この計算を実施するために、製造者は、刊行物「The Digital Signature Standard (DSS)」（National Institute of Standards and Technology (NIST), FIPS Publication 186-2, January 2000）に指定されているものにしたがって１対のキーを生成する。このキー対は、毎回秘密に保持されなければならない、署名を計算するための、「ＰｒＫ」と指定されるプライベートキー及び署名立証目的のために公開されるパブリックキー「ＰｕＫ」からなる。
【００４７】
ＴＲＩＦと、図１に指定する様々なステップにしたがって計算されるＭＤＳとの例を例２に示す。
【００４８】
【表６】
2011523146.tif 000008
【００４９】
ＭＤＳを含むＴＲＩＦがひとたび生成されると、ＴＲＩＦ／ＭＤＳに含まれる情報は、「空間コーディング」と呼ばれるステップ中に幾何学的コード化される。好ましくは、これは、個々の要素を含む幾何学的コーディングを使用することによって実施される。好ましくは、幾何学的コーディングは、少なくとも二次元の形状であり、より好ましくは、図２に示すような、個々の要素が画素である二次元表面上の２進数をコード化するための二次元画素形状である。この二次元形状は「情報単位」を画定する。周知の二次元バーコードが使用可能である。
【００５０】
ひとたび完全なＴＲＩＦ／ＭＤＳが空間的にコード化されたならば、次のステップは、先のステップで生成された二次元形状に見られる同じ個々の要素、すなわち画素でできたランダムな無限パターンを生成することからなる。
【００５１】
ＴＲＩＦ／ＭＤＳをコード化する二次元形状は、少なくとも一度、好ましくは数度、図３に示すようなランダムパターンで配置される。少なくとも二つの二次元形状がランダムパターンに組み込まれるならば、そのような形状は、好ましくはランダムな向きで、好ましくは互いから十分に離間している。
【００５２】
図３を参照すると、好ましくはランダムに配向され、互いから離間した幾何学的コーディングを含むランダムパターン、たとえば物品情報をコード化する二次元形状は、「認証パターン」又は「マイクロメートル認証パターン」（ＭＡＰ）と呼ばれる。この認証パターンは、タグ付けされる対象物の表面と同じ大きさに設計される。
【００５３】
好ましくは、「情報単位」を含む認証パターン及び／又はランダムパターンは、二つの条件を満足させることができる。
ａ．二次元形状は、高い画素エントロピーを有する個々の要素、好ましくは白黒画素又はセルを含むべきである。より好ましくは、個々の要素エントロピー、すなわち画素エントロピーは、できるだけ１に近くすべきである。
ｂ．空間分布は、一般に形状の各サブ領域が同じく高いエントロピーを有するような分布であるべきである。
【００５４】
通常、「シンボル」あたりのビット数（画素値）で計測される画像のエントロピーは、以下の式によって計算することができる。
【００５５】
【数１】
2011523146.tif 000009
【００５６】
式中、ｐ０は、一つの画素が画像全体上で白である確率を示し、ｐ１は、その画素が画像全体上で黒である確率を示す。各画素が、ビット０によって表される白又はビット１によって表される黒のいずれかである２進画像の場合、「Ｉ（ｘ，ｙ）」は、画素ｘ、ｙが白であるか黒であるかに依存して、０又は１に等しい。
【００５７】
本発明において、エントロピーは、情報単位を有するゾーン及びランダムデータのみを含むゾーンを含む画像全体に関して計算又は推定される。
【００５８】
そして、個々の要素のランダムパターンに描かれた情報単位を含む認証パターンが、ナノメートル又はマイクロメートルスケールで、対象物の特定の部分又は全表面に埋め込まれる。
【００５９】
対象物は、任意の適当な材料、たとえばプラスチック、ガラス、金属もしくはセラミック又はそのような材料の組み合わせであることができる。好ましくは、対象物は、成形性材料、より好ましくはプラスチック材料又は熱可塑性材料でできている。
【００６０】
物品に関する識別情報を対象物の表面に物理的に埋め込む方法は、人の眼では普通の面から区別不可能な、制御された幾何学的二次元又は三次元パターン、好ましくは三次元パターン構造を創製するための任意の適当な方法であることができる。
【００６１】
制御された幾何学的二次元パターンを創製するためには、任意の適当な高解像度印刷法を使用することができる。
【００６２】
三次元パターンマーキングの場合、物理的埋め込みは、認証パターンの二次元画素を、対象物の表面上で、窪み又は隆起又はそれらの組み合わせとして、レリーフ構造に変換するステップである。これらの窪み又は隆起は、単一の高さを有するものでもよいが、異なる高さを有するものでもよい。
【００６３】
幾何学的三次元パターン構造、すなわちマイクロ及び／又はナノスケール構造を対象物表面上に創製するためには、レーザアブレーション、酸処理又はマイクロパーカッションを使用することができるが、好ましくは、ソフトリソグラフィー技術、たとえばマイクロコンタクト印刷、レプリカ成形、マイクロトラスファー成形、毛管中のマイクロ成形及び溶媒援用マイクロ成形、より好ましくは、熱間エンボス加工、ロールエンボス加工、流し込み成形法又は射出成形を使用することができる。
【００６４】
好ましくは、マイクロメートル認証パターンの複製法はフォトリソグラフィーを使用する。
【００６５】
フォトリソグラフィー法は、高さ約数十ナノメートルのパターンを創製することを可能にする。この技術は、複雑な光学部品及び深ＵＶ光源を使用することで、サブミクロンまで拡張することもできる。また、自己集合単分子層とフォトリソグラフィーとの併用がケミカルパターニングを可能にする。
【００６６】
好ましくは、物品の表面への認証パターンの物理的埋め込み法は、
１−  マイクロメートル認証パターンを含むマスクを設計し、製造するステップ、
２−  マスクからマスタを製造するステップ、
３−  任意の適当な材料上にマスタを複製するステップ
を含む。
【００６７】
マスクは任意の適当な材料でできている。マスクは、マイクロメートル認証パターンのポジ画像又はネガ画像のいずれであってもよい。
【００６８】
マイクロメートル認証パターンの個々の要素が白黒画素である好ましい実施態様において、マスクは、黒画素に対応するＵＶ不透過性セル及び白画素に対応するＵＶ透過性セルを含む。
【００６９】
マスタは、適当な固体支持体、好ましくはシリコンをフォトレジスト樹脂でコートし、マスクを介してＵＶ光を適用してポリマーの露出区域を網状化し、適当な溶媒によって非網状化部分を溶解することにより、マスクから製造される。
【００７０】
好ましい実施態様において、マスクからのマスタは、シリコンウェーハに基づいて製造される。このためには、シリコンウェーハ、好ましくは４”ウェーハをSU8-2002樹脂（CTS Chimie Tech-Services, France）でスピンコートする。このネガフォトレジストは、使用される濃度に依存する様々な厚さでスピンコートすることができる。好ましくは、シリコンウェーハのエッジ部で２μmの厚さを与え、中心部で２．６８μmの厚さを与えるため、US8-2002溶液が使用される。
【００７１】
フォトリソグラフィー工程ののち、マスタは、マイクロメートル認証パターンに対応するパターニングされたレリーフ構造をその表面上に含む。このレリーフ構造は、窪み又は隆起又は両方の組み合わせを含むことができる。マスタは、マイクロメートル認証パターンのポジ画像又はネガ画像のいずれであることもできる。
【００７２】
認証パターンの複製は、直接マスタを使用して実施することもできるが、好ましくは、マスタを使用して金型、金型インサート又はスタンプを製造する。
【００７３】
より好ましくは、電気めっきによってマスタからニッケル金型を製造する。このために、マスタのシリコン表面をスパッタリングによって薄い金属層でコートする。そして、ニッケル電気めっき及びマスタのシリコン表面からの剥離ののち、ニッケル金型インサートは、複製のために使用可能になる。
【００７４】
熱間エンボス加工又は成形の場合、金型、金型インサート又はスタンプは、エラストマー材料、たとえばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のようなシリコンをマスタに対して流し込み成形し、次いで、エラストマー材料を硬化させ、剥離させることによって作製される。
【００７５】
認証パターンに対応する、物品の表面に得られるレリーフ構造は、ゆがみを呈さず、高い精度を有する。
【００７６】
図４を参照すると、ゾーン１〜６は、異なるサイズ及び異なるパターン設計の認証パターンに対応するレリーフ構造パターンを表す。これらのゾーンは、良好な読み取り可能かつ解読可能なパターンを得るための最小サイズを調べるために、異なるスケールで製造されたものである。情報単位の寸法及び対応するドット、すなわち個々の要素のサイズを表５に示す。
【００７７】
【表７】
2011523146.tif 000010
【００７８】
図５を参照すると、情報単位が何度か再生され、ノイズによって曇らされていることが見てとれる。好ましくは、周囲ノイズ中の個々の要素、すなわちドットの密度及び高さは情報単位の一つに類似していなければならない。
【００７９】
図５において、熱可塑性材料上へのパターンの複製ののち考えられる影響を調べるために、二つの認証パターンが試験されている。上のパターンはより良好な結果を示す。すなわち、上のパターンにおいては、何かが存在することを肉眼で見ることはより困難であり、個々の要素、すなわちドットの形状の精度がより良好である。
【００８０】
マイクロメートル認証パターンを含む物品の表面に含まれる情報を検索するためには、読み取り装置を使用するべきである。そのような読み取り装置によって得られる画像が図６に示されている。画像は、マイクロメートル認証パターンのポジ画像又はネガ画像であってもよい。
【００８１】
好ましくは、読み取り装置は、光学手段、照射手段、取得手段及び画像処理手段を含む。
【００８２】
光学手段は、マイクロメートル認証パターンのサイズを増すことができる任意の装置であることができる。好ましくは、光学手段は、カメラ及びカメラのセンサ上の対象物のサイズを増すことを可能にする対物レンズを含む。より好ましくは、対物レンズはマクロ対物レンズである。
【００８３】
マイクロメートル認証パターンは、カメラによって提供される画像上で完全に可視化されるが、パターンの最小の詳細、識別単位の個々の要素、すなわちドットは、少なくとも画素の半分である。パターンに含まれる情報をデコードするために、対物レンズは、その倍率に依存して選択される。たとえば、マイクロメートル認証パターンのための４４×４４ドットを有する８８０mm四方の二次元バーコード及び１０２４×７６８画素（６．４×４．８mm）のセンサを有するカメラの場合、倍率は、×０．３〜×６の間で選択される。マイクロメートル認証パターン全体が表示されるか、一つのドットが画素の半分であるかに依存する。
【００８４】
照射手段は、光、好ましくは可視スペクトルの光を提供する適当な照射装置である。好ましくは、照射手段は、蛍光又は白熱又はＬＥＤ照射装置である。好ましくは、そのような照射装置は可変電源によって制御される。好ましくは、光の不均一及び／又は偏向によるアーチファクト、入射光反射によるスペックル又は照射から生じる他の問題を防ぐために、対物レンズ及び／又はフィルタが追加される。
【００８５】
照射は、画像処理手段がレリーフ構造の断面形状を決定するのに役立つ影をマイクロメートル認証パターン上に生じさせる。したがって、モジュールは、画像上で良好なコントラストを有するように適合される。したがって、同軸照射を有することは不可能である。
【００８６】
認証パターンの画像を得るためには、照射手段の光ビームと光学手段との間の角度が決定的である。この角度は、対象物、すなわちカメラセンサ上で反射する光のエネルギーを変化させる外面（光沢又はつや消し）、粗さ、色、材料のタイプに依存するが、この角度はまた、使用される照射光の波長及び対象物表面上の認証パターン構造の窪みの深さ又は隆起の高さにも依存する。角度は４５〜９０°の間で異なることができる。好ましくは、照射手段及び光学手段は、対象物表面の垂直線に関して対称又はほぼ対称である。「ほぼ対称」とは、対象物表面の垂直線と光学手段及び照射手段との間のそれぞれの角度がほぼ等しいが、１０°未満では異なることもできることをいう。
【００８７】
好ましい態様において、照射手段は、多くの角度を提供するように変形可能である。画像上で最良のコントラストが得られたとき、照射手段の角度は固定され、もはや変更されない（図７）。
【００８８】
好ましくは、深さ２ミクロンのセルを有する情報単位の場合、照射手段は、ＬＥＤを有する暗視野照明である。この場合、マイクロメートル認証パターン上に生じる影がはっきり見え、コントラストは非常に高い。
【００８９】
取得手段は、画像が、デコード処理に十分な精度のマイクロメートル認証パターンを完全に含むことを立証する。好ましくは、取得手段はＣＣＤ白黒カメラを含む。好ましくは、取得手段及び光学手段は動かない。
【００９０】
好ましくは、取得手段及び光学手段の位置は、認証パターン構造を含む物品及び照射手段の位置にしたがって固定される。
【００９１】
画像処理手段は、物品に埋め込まれた情報を検索することができる任意の手段である。情報を物品に埋め込む方法は様々であるため、画像処理手段は、マイクロメートル認証パターンの各タイプに適合されるべきである。たとえば、マイクロメートル認証パターンが二次元形状であるならば、画像処理手段は、画像中の二次元形状を見つけ、必要ならば射影変換を検出し、図８のスキームによって二次元形状の情報をデコードすることができる。好ましくは、画像処理手段は、図９に示す認証プロトコルを使用することによってＴＲＩＦを表示することができる。
【００９２】
図８に示す画像処理手段のアルゴリズム的分解は、まず、光学手段、たとえば顕微鏡光学装置による被照射面の画像のデジタル化、次いで、認証パターンのエッジ（白画素と黒画素との境界）の検出、次いで、２進画像においては、接続されている同じ値を有する画素の領域（すなわち、領域の各画素が少なくとも角部で領域の別の画素に接触する）である最大接続成分の選択からなる。したがって、最大接続成分は、画像中の最大（画素数として）接続成分である。そして、射影変換を実施して、光学手段によって得られた画像を回転させ、再形成したのち、平方検索を実施して、認証パターンから情報単位を検索し、抽出し、幾何学的形状の検出及びデコードを実施して、平方検索されたものが情報単位であることを確認する。暗号化処理が、情報ユニットに含まれる情報を抽出し、デコードし、たとえばコンピュータスクリーン上に表示される。
【図２】
2011523146.tif 000011
【図３】
2011523146.tif 000012
【図４】
2011523146.tif 000013
【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図７】
2011523146.tif 000017
【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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