(57)【要約】【課題】金券や機密重要書類の高度な偽造防止効果およびセキュリティ効果を得られる真贋判別方法を提供する。【解決手段】周期的に変動する紙の物性を用いて、真贋を判別すべき紙と真正の紙との物性を比較照合する。周期的に変動する紙の物性は、その原因となる紙の製造工程、例えば、抄紙ワイヤー、布およびロールなどの部材を変えることにより制御され、また、物性値は、光線またはエネルギー線を紙に照射し、透過光または反射光を測定することで得られる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的に変動する紙の物性を用いて、真贋を判別すべき紙と真正の紙との物性を比較照合することを特徴とする紙の真贋判別方法。
【請求項２】
周期的に変動する紙の物性の原因となる紙の製造工程で用いられる部材の少なくとも一つを変えることにより、前記の周期的に変動する紙物性を変化させることを特徴とする請求項１に記載の紙の真贋判別方法。
【請求項３】
前記製造工程に用いられる部材が、抄紙ワイヤー、布およびロールの二つ以上の組合わせからなり、その少なくとも一つを変えることにより周期的に変動する紙物性を変化させることを特徴とする請求項２に記載の紙の真贋判別方法。
【請求項４】
紙を所定の大きさに裁断する際に、取り目方向が縦目取り、横目取り、およびそれ以外の意図された方向の取り目で裁断することにより、裁断された紙の周期的に変動する紙物性に意図した変化を与えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の紙の真贋判別方法。
【請求項５】
前記周期的に変動する紙の物性が、紙の少なくとも一部を透過または反射した、光またはエネルギー線を測定して得られることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の紙の真贋判別方法。
【請求項６】
周期的に変動する紙の物性を周波数解析して抽出した周期成分を用いることを特徴とする、請求項５に記載の紙の真贋判別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、証券、商品券および抽選券などの金券の偽造防止、契約書および個人情報書類などの機密重要書類のセキュリティ対策に係わる、紙の真贋判別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
証券、商品券および抽選券などの金券の偽造防止には、印刷・パターンニング技術を用いたものや、紙に特殊なものを抄き込んだものなど様々なものがある。印刷・パターンニング技術を用いた例としては、蛍光インキ、赤外線吸収インキ、サーモおよびフォトクロミックインキ、網点や万線のモアレ干渉、液晶材料の偏光性などを利用した潜像パターンや、光の干渉を用いたホログラムや回折格子、あるいは見る角度により色の変化が生じる多層薄膜のような特殊装飾効果パターンや、微細な文字を印刷するマイクロ印刷などがあげられ、特許文献１などに詳しく説明されている。
【０００３】
紙に特殊なものを抄き込んだ例としては、磁性体、蛍光体、真珠光沢体、金属蒸着体、ＩＣチップなどを抄き込んだもの、スレッドを抄き込んだものなど様々なものがあげられ、特許文献２、３、４など多数の提案がなされている。
これらは元来特殊な技術で真似するのが難しいため偽造防止効果があるとされていたが、技術内容の浸透にともない技術が一般化してきているためその効果が下がってきている。これらの複数の技術を併用することもなされているが、さらに偽造防止効果を高める真贋判別方法が求められている。
【０００４】
契約書および個人情報書類などの機密重要書類などの保管・管理においては、近年のＩＴ化の進展にともなう電子文書の普及と関連して、新たにセキュリティ面での問題が生じている。最近はＩＴを利用した情報公開や業務改革効率化がおこなわれ、紙書類をすべて電子書類に変換していくドキュメントサービスが行われるなど、官庁や企業においてナレッジマネジメントのニーズが高まってきている。電子書類は紙書類に比較して保管や移動にコストがかからないという利点を持つ。一方、複製および改ざんの跡がわかりにくく、簡単にインターネット経由で不特定多数の人に瞬時に情報流布できてしまうことから、電子書類はセキュリティ性および法的証拠性が低いという欠点を持っている。この欠点を補うために、電子データ自体に付加情報を付与することが考えられている。たとえば電子データに認証情報もしくは暗号情報を付記したり（特許文献５、６参照）、デジタル光記録媒体に時間情報を付与して記録したりする（特許文献７参照）などである。しかし、暗号解読等の技術も進んでいることから必ずしも安全性が十分とはいいきれない。また、実際に電子書類を包括的にセキュリティ管理したり、法的証拠能力を付与したりするにはシステム導入に大きなコストがかかるため、文書の完全電子化はなかなか進展していない状況である。
【０００５】
そこで、機密性の高い重要紙書類はむやみに電子化せず、高セキュリティ情報倉庫に保管することが行われている。重要紙書類が必要になった時、書類を倉庫から持出して入手する必要があるが、移動の際に紛失したりするリスクおよび移動のためのコストがかかる。これを補うために、必要な時のみ、必要な書類を電子化して電送することが行われている。これにより、セキュリティを維持しつつ、コストを最低限に押さえることができる。更なるセキュリティアップのため、重要紙書類をスキャンして簡単に電子化できない方法が必要とされている。そのような方法の一つの案として、紙幣や有価証券など変造コピー防止技術である、特定原稿の画像データを予め登録しておき、特定原稿をコピーする時には認証情報を必要とする方法（特許文献８参照）を応用することが考えられる。しかし無限多種の重要書類の画像データを全て登録するのは現実的には困難であり、容易に特定原稿の真贋判別ができる方法が求められている。
【０００６】
一方、紙質分析分野においては、紙の地合いむらを周波数解析して、むらの原因を特定したり、地合指数を算出したりすることが行われている。この紙質の周波数解析技術を利用した贋札識別方法および装置（特許文献９参照）や、脅迫状に使われた紙や犯行現場に残されていた紙の来歴を同定する犯罪捜査の一助となる紙の識別方法および装置（特許文献１０参照）が考案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特許公開２００１−９６９９７
【特許文献２】
特許公開昭和５２−３３４４４
【特許文献３】
特許公開２００２−３１９００６
【特許文献４】
特許公開２０００−２５６９９４
【特許文献５】
特許公開平１１−１４３３６１
【特許文献６】
特許公開平１１−２６１５５０
【特許文献７】
特許公開平０９−１２８９０１
【特許文献８】
特許公開平０４−２０５２７２
【特許文献９】
特許公開２０００−７６５１４
【特許文献１０】
特許公開２０００−１４６９５２
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来の技術では為し得ない、金券や機密重要書類の高度な偽造防止効果およびセキュリティ効果を得られる真贋判別方法を提供することが目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、以下の（１）〜（６）の発明による構成を採用する。
（１）  周期的に変動する紙の物性を用いて、真贋を判別すべき紙と真正の紙との物性を比較照合することを特徴とする紙の真贋判別方法。
（２）  上記（１）の発明において、周期的に変動する紙の物性の原因となる紙の製造工程で用いられる部材の少なくとも一つを変えることにより、前記の周期的に変動する紙物性を変化させることを特徴とする紙の真贋判別方法。
（３）  上記（２）発明において、前記製造工程に用いられる部材が、抄紙ワイヤー、布およびロールの二つ以上の組合わせからなり、その少なくとも一つを変えることにより周期的に変動する紙物性を変化させることを特徴とする紙の真贋判別方法。
（４）  上記（１）〜（３）のいずれかの発明において、紙を所定の大きさに裁断する際に、取り目方向が縦目取り、横目取り、およびそれ以外の意図された方向の取り目で裁断することにより、裁断された紙の周期的に変動する紙物性に意図した変化を与えることを特徴とする紙の真贋判別方法。
（５）  上記（１）〜（４）のいずれかの発明において、前記周期的に変動する紙の物性が、紙の少なくとも一部を透過または反射した、光またはエネルギー線を測定して得られることを特徴とする紙の真贋判別方法。
（６）  上記（５）の発明において、周期的に変動する紙の物性を周波数解析して抽出した周期成分を用いることを特徴とする紙の真贋判別方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳細に説明する。まず、紙に複数の周期的に変動する物性を持たせるための方法を述べる。紙製造工程の中で紙に周期的に変動する物性を持たせる要因には抄紙工程でのワイヤーおよびダンディーロール、脱水工程でのサクションロールのサクション孔、ニップロールのグルーブドおよびフェルト基布の目地、乾燥工程でのカンバスおよびドライヤーロール、抄紙後工程でのエンボスロールなど多数の部材をあげることができ、これらに限定されるものではない。これらの部材の形状が紙の表面形状に反映し、周期的なマークとなる。
【００１１】
ワイヤーを例にとるならば、１重織、１．５重織、２重織、２．５重織、３重織、特殊３重織、横３．５重織など様々な織目があり、さらにワイヤー繊維の太さも様々であるため、紙に付与される周期的マークはワイヤーマークのみをとっても様々なものがある。同様にダンディーロール、サクションロール、ニップロール、エンボスロールなどロールにも様々な模様があり、またロール表面を周期的凹凸模様をもつフィルムで被うことでも模様をつけることができるので、ロールマークのみをとっても多種類のものがある。フェルトおよびカンバスなどの布についても同様である。このように多種多様な周期的に変動する紙物性を持たせる要因を組合せることで、複雑で多種多様なマークを紙にもたせることができる。さらに上記の周期的な物性を持たせる要因、ワイヤー、ロールおよびフェルトの少なくとも一つ以上を、周期性の異なる別のものと入れ替えることで非常に多数の組合せをつくることができ、紙に膨大な種類の周期的マークを付与することができるのである。
【００１２】
こうしてマークを付与した紙は通常所定のサイズに裁断されるが、裁断の方向を変えると同サイズの紙をそろえて並べた場合に周期的マークの方向が異なることから、たとえ同一の方法でマークされた紙であっても見かけ上異なる周期的マークとなる。つまり裁断方向によって多種類の周期的マークをつくり出すことができる。裁断方向は特に縦目および横目取りに限定されるものでなく、これら以外の取り目で裁断することも可能である。裁断方法は枚葉ギロチン断裁、打抜き機、シートカッター、およびロータリーカッター等を用いればよく、特に限定されるものではない。
【００１３】
ところで、裁断の方向のみならず、紙の表裏によってもマークの周期的成分は異なるものになる。よってマーク照合の際にはいつも同じ向きで照合する必要がある。通常、何も印刷されない紙を真贋判定に用いることはあまりないので、紙面に施された印刷の向きによりその方向をいつも同じにすることができる。たとえ印刷がない紙を真贋判定しなくてはならない場合であっても、紙の包装による方向および紙の頂点の一部をカットするなどでその方向を示すことは可能であるので、いつも同じ向きで照合することは可能である。また、向きを特定したくない場合は特許文献１０に示されるリングマスク法という画像処理方法を用いた照合方法を用いれば問題ない。
【００１４】
次に、紙に付与された上記周期的マークを用いた真贋判別方法について述べる。真正の紙（基準紙）および真贋を判定すべき紙（真贋判定試料紙）それぞれに付与された周期的マークを物性として読取る。即ち、それぞれの周期的マークを周期的に変動する物性信号に変換し、それぞれの信号の周期性を周波数解析する。周波数解析して得られた基準紙および真贋判定試料紙の周期成分データを計算機によって照合して判定する。以下に詳細を説明する。
【００１５】
ここで言う物性とは、例えば、光線またはエネルギー線の量である。光またはエネルギー線を紙に照射し、その透過量および／または反射量を読取り、周期的に変動する物性値の信号として得ることができる。よって読取機は光源、光の透過および／または反射量を読取るセンサー、紙を固定する部分を基本として有する。必要に応じて読取機に紙の搬送および排出部をつけてもよい。光源には可視光線、ベータ線、軟Ｘ線などを、センサーはそれぞれの光源に対応したものを用いることができるが、ベータ線および軟Ｘ線は放射線であり、一般的な使用を考えると可視光の光源およびセンサーを用いた読取機が好ましい。好ましい読取機としては一般に用いられているドラムスキャナー、フラットベットスキャナー、フィルムスキャナー、ＣＣＤカメラ、撮像管などが考えられるがその方法は特に限定されるものではない。つまり光源としては水銀蛍光ランプ、ハロゲンランプ、キセノン蛍光ランプ、ＬＥＤなど、センサーとしてはＣＣＤセンサーおよびマルチフォトプライヤーなどを有している読取機であればどのようなものでも用いることができる。こうして読取機で得られた信号は計算機に取込まれる。
【００１６】
前記した紙の周期的マークの周期は小さくても０．１ｍｍ程度か、それ以上であり、従って、例えば透過光の量をＣＣＤカメラのようにスポット的にデジタル情報として測定する際には、測定点の間隔として０．０４ｍｍ以上で良い。（これより細かくてもデータ処理に時間がかかるだけで特に問題ではないが）。
また、与える周期としては特に上限があるわけではないが、多くの場合、小さな面積の中で多数のデータを得たいので、周期は２ｍｍ以下が好ましい。それに対応し、また、あまり間隔があくと周期成分を正しく評価できなくなるので、測定点間隔は、好ましくは１ｍｍ以下である。
上記測定点間隔は、アナログ測定情報をデジタル化して処理する際のサンプリング間隔としても同様である。
更に、測定は紙の１方向だけに行なっても良いし、２方向の情報の組合せても良い。あるいは２次元的な測定を行っても良いが、好ましいのは２次元的な測定であり、それだけ情報が正確になる。
１方向の測定部長さは、紙の一般的な地合いを考慮すると、少なくとも１０ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは２０〜５００ｍｍ程度である。
【００１７】
計算機は読取機から取込まれた信号を記憶するメモリー、記憶された信号の周期性を解析する周波数解析部、真贋判定の基準となる周波数データなどが格納される外部記憶装置、周波数解析結果を比較し真贋判定を行う演算部および出力部などからなる。
計算機内の処理の流れを具体的に説明する。読取機から取込まれた信号はメモリー上に記憶されるが、それを外部記憶装置に保存してもよい。外部記憶装置にはハードディスク、磁気ディスク、光ディスクおよび光磁気ディスク類などがあげられる。続いて記憶された信号を周波数解析する。周波数解析の方法としては、フーリエ変換、ウェーブレット変換、離散コサイン変換、アダマール変換などが考えられるが、その方法は限定されるものではない。またこれらの変換を直線信号に対する１次元で行うか平面信号に対する２次元で行うかについても同様である。
【００１８】
真贋判別方法は基準紙の基準参照周波数成分データと真贋判定試料紙の周波数成分データとを比較し、一致するかを照合するものである。まず基準紙と真贋判定試料紙のデータを計算機に格納する。このデータは周期的に変動する紙の物性の読取信号そのものでもよいし、それに周波数解析をかけた結果であってもよい。読取信号そのものとしては、読取機で読取った画像でもよいし、その画像を構成するための数値データであってもよい。周波数解析をかけた結果としては例えばフーリエ変換のパワースペクトル（数値、パワー図）などがあげられる。真贋判別の照合のアルゴリズムについては、相互相関法、最短距離法などの数学的な方法が考えられるが、本発明はその方法を限定するものではない。
【００１９】
紙にはしわ、汚れなどがつく場合があるが、これらには周期性がほとんどないため、紙に付与した上記周期的に変動する紙の物性の比較照合にはほとんど影響をおよぼさない。しかし印刷された紙の場合には、その印刷に網点あるいは波紋状の模様など周期性が入る場合もあり、それらが予め紙に付与した上記周期的に変動する紙物性と類似する場合は、照合に影響を及ぼす恐れがある。そのため照合精度を上げるためには印刷の入っていない部分を周波数解析したり、印刷パターンを照合影響の少ないものにかえたりすることもある。また後述するようにフィルター等による画像処理をかけることで照合精度をあげることもできる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本実施例は、対象となる紙の透過画像を取込み、それに対して周波数解析の一つである２次元離散フーリエ変換を行い周波数成分データを得て、基準参照紙と真贋判定したい紙の周波数成分データから、下記に示す照合アルゴリズムにより両者の類似度を求め、その値がある閾値以上の場合に真物、閾値以下の場合に贋物であると判定するものである。
【００２１】
まず、異なるマーキング方法で１０種類の紙を作成した。マーキング方法を表１にまとめた。ワイヤーは３種類、フェルトは２種類、エンボスロールは２種を用いてそれぞれを組合せた。以上のマーキングにより製造した紙はＡ６サイズに裁断した。裁断は長辺方向が抄紙の流れ、幅方向および流れ方向に対して左回りに３０度の方向に一致するよう裁断した。各々のマーキングＮｏ．１から１０の方法で抄紙された紙を、各々紙１から１０と呼ぶことにする。
【００２２】
【表１】
2004316012.tif 000002
【００２３】
本発明における真贋判別装置の一実施例の構成を概略的に示すブロック図を図１に示した。
読取機２は透過画像を入力するものであり、紙の取込駆動装置４により送込まれた紙試料を置く透過原稿台（図示略）と、その透過原稿台に置かれた紙試料を照らす光源６と、照らされた紙試料の透過画像を撮像するＣＣＤカメラ８を備えている。読取部はカラー・イメージ・スキャナー（ＥＳ−２２００および透過原稿ユニットＥＳＡ４ＦＬＵ：セイコーエプソン（株）製）を用いて作成した。読取条件は透過原稿ユニット・ポジフィルムモード、画像読取分解能２００ｄｐｉ、縦横３００×３００画素、輝度分解能８ｂｉｔ（白黒２５６階調）で行った。
処理条件はこの条件に固定されるものでない。画像読取分解能は、画像処理分野で一般にいわれるところの標本化定理に従えば問題ないが、標本化定理に従う範囲でできるだけ低い方が好ましい。具体的には解析したい周期成分の最短波長の半分よりも小さい範囲で可能な限り低い読取分解能で行えばよい。読取分解能が高いとデータ量が無意味に大きくなってしまうからである。本実施例の場合では、解析最短波長を０．２６ｍｍとしたので、０．２６ｍｍ／２＝０．１３ｍｍより小さくて最も低い読取分解能２００ｄｐｉ＝０．１２７ｍｍ／ｄｏｔを選んだ。一般に紙にはいる周期成分は小さい場合でも０．１ｍｍ程度であるので、６００ｄｐｉ程度までの読取分解能で十分対応できる。画像サイズ（画素数）および輝度分解能は下記に述べる周波数解析部の性能によって決まるものである。また本実施例では透過画像を対象としたがこれに限定されるものではなく、反射画像を対象とした読取機でもかまわない。
【００２４】
画像取込部１２は読取機２から濃淡画像をあらわす画像データを取り込むものであり、画像ボードなどにより実現することができる。メモリー１４は画像読取り部１２が取込んだ画像データを記憶し、計算に供するものである。また、この画像信号はハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−Ｒ、ＭＯディスクなどの外部記憶装置１６を設けてそこに記録して保存しておくようにすることもできる。
メモリー１４、周波数解析部１８および演算部２０は画像データ処理部を構成する。本実施例で画像データ処理部はオプションソフトとして２次元高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のついた画像処理解析装置ＤＡ−５０００Ｓ（王子計測機器（株）製）を用いた。周波数解析部１８はメモリー１４に記憶された透過画像データから周波数解析データを求めるものである。本実施例ではメモリー１４に記憶された上記透過画像データの縦横各２５６画素の範囲を用いて処理したが、この画素サイズは特にこの大きさに限定されるものではない。周波数解析ソフトの種類によっては処理できる画像サイズ（画素数）の上限が決まっている場合があり、本実施例では縦横２５６画素の画像サイズが処理量の上限であったのでそれに決定した。処理に供する画素サイズは大きい方が解析精度が高いが、計算機の性能によっては処理時間が長くなる場合もある。計算機の処理性能により適当なサイズを選択する方法が好ましい。ところで、画像読取りの際に読取分解能が高すぎるとよくない理由のもう一つがここにある。処理上限の画像サイズがある場合、読取分解能が高いと読取面積が小さくなり、読取られる周期成分の入力回数が減るので解析および判定精度が落ちてしまうのである。
【００２５】
周波数解析処理した結果として、パワースペクトルが数値表およびその図（パワー図）として出力される。パワースペクトルは周期成分の波長、方向、および強度を示す。パワー図では一つの輝点が一つの周期成分をあらわす。周期性を示す輝点の図の中心から見た方位がその周期成分の方向を、その輝点の輝度がその周期成分の強さを、その輝点が中心から近いほどその周期成分の波長が大きいことを示す。本実施例のパワー図においては、図の中心からの距離画素がｎの点ではその周期成分の波長が２５．４／２００×２５６／ｎ（ｍｍ）であることを示す。パワースペクトルおよびパワー図についての詳細説明は特許文献９および１０を参照されたい。
【００２６】
次に照合精度を上げるためパワー図に画像処理を行った。紙のしわ、汚れ、印刷などは多くの場合長い波長としてパワー図中央付近にあらわれる。よってハイパスフィルターおよびバンドパスフィルターを用いて、長波長の領域を割愛したり、必要な周波数領域のみを取り出したりして照合計算すればより照合精度を高めることができる。また画素の一部もしくは全体のデータをべき乗するなどの他の処理をかけることでも照合精度を高めることが可能である。本実施例では中心から２０画素距離以内のスペクトルを除去するハイパスフィルターをかけたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２７】
基準参照データとしての基準参照紙の周期成分データ（以下参照用データ）を格納しておくデータベース部１７は外部記憶装置１６に設けることが好ましいが、メモリー１４に入れてもかまわない。データベース部に集積しておく参照用データは、真贋判定したい試料と同一の読取条件、例えば読取機、露出や絞りなどの画像取り込み条件、拡大率、画像分解能、輝度分解能などで取り込んだ透過画像そのものでもよいし、読取った透過画像を試料と同様の周波数解析方法で作成したパワースペクトルなどであってもよい。本実施例では、データベース部は外部記憶装置に設け、参照用データは読取った透過画像を試料と同様の周波数解析方法で作成したパワー図にした。参照用データとしてのパワー図は、同一マーキング法で製造した参照用紙１０枚の平均パワー図を用いた。
【００２８】
真贋判定の方法について述べる。真贋判定したい試料紙の周期的に変動する紙物性マークを読取機で読取った後、上記のようにして周波数解析して得た試料のパワー図と、データベース部の参照用データのパワー図との類似度を相互相関法により求めた。本実施例において類似度は０〜１の値を示し、１に近いほど両者は類似しているということを示す。相互相関法および類似度については特許文献１０などに詳しく説明がある。類似度の計算をした結果を表２に示す。同一マーキング方法で作った紙同士の類似度は０．８以上となり、異なるマーキング法の紙同士では類似度は０．８を下回った。本実施例では類似度０．８を以上の場合に「真」、それ以外の場合を「贋」として判定し、判定結果を出力部２２で出力した。出力部２２は求められたパワースペクトルおよび類似度の判定結果を出力するプリンターやディスプレーなどの出力部であり、本実施例ではディスプレーを用いた。
【００２９】
【表２】
2004316012.tif 000003
【００３０】
【発明の効果】
紙がもつ周期的物性の由来原因である少なくとも一つ以上の製造工程部位を変えることにより紙の製造時に意図した複数の周期的に変動する物性を紙に付与し、その周期成分を周波数解析して抽出し、照合することで、金券や機密重要書類の高度な偽造防止効果およびセキュリティ効果を得られる真贋判別方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する装置・システムの概念図
【符号の説明】
４：紙の取り込み装置
６：透過光源
８：ＣＣＤカメラ
１２：画像取込部
１４：メモリー
１８：周波数解析部
【図１】
2004316012.tif 000004