(57)【要約】      （修正有）【課題】文書上の光学回折構造を検査するための、機械部分または検査される文書を移動することなく、同一の検査装置によってテキストデータおよび／または画像データの光学読み出しを行うことができる装置および方法の提供。【解決手段】撮像光学素子５は、画像情報およびテキスト情報をはじめとする文書１全体の光学的検出および読み出しを行うことができるため、文書の種類および回折構造１１の種類および位置を決定することも可能である。文書１および光学回折構造１１の位置の知識によって、画像センサ３４へ偏向される光４が正しい位置で（すなわち回折構造１１によって）偏向され、たとえば、文書１の他の面部分の反射によって生じないかどうかを検査することが可能である。１つの受信器、すなわち画像センサ３４を用いて、文書データ（画像データおよびテキストデータ）を光学的に検出し、同時に光学回折構造１１を検査することが可能である。【選択図】図４
2005346699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
文書上の光学回折構造を検査するための装置であって、
前記文書の少なくとも前記回折構造を照射するための照射ユニットおよび前記文書の支持面の上に配置される画定された角度で回折される光成分を検出するためのセンサユニットを具備し、
前記センサユニットが前記文書の前記支持面の上に直角に配置され、
前記照射ユニットが、前記回折構造に指向される前記文書の面法線に対して画定された入射角で光束を放射するように配置され、且つ連続的に点灯することができる少なくとも２つの単色光源を具備し、
少なくとも１つの光源が、前記回折構造が前記センサユニットの方向から照射されるならば構造に特有の態様で生成される回折パターンの最大強度が生じるような回折角に方向および度にて対応する入射角を有し、
前記点灯された光源に関連する回折信号を検出するために、前記センサユニットが前記照射ユニットと同期されるような、装置。
【請求項２】
前記照射ユニットの前記光源が、前記回折構造の異なる回折角に度および方向に関してそれぞれ対応する異なる入射角で配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記照射ユニットは、前記入射角の方向および度が前記回折構造の任意の画定された回折角に関連しない少なくとも１つの補助光源を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記照射ユニットは、前記文書の検査が前記回折構造の異なる位置に左右されないように２次元の光源を具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
画定された入射角で前記回折構造全体を照射するために、拡張する平行な光束を有する光源が、前記照射ユニットに設けられる、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
画定された入射角で前記回折構造全体を照射するために、密接に隣接する光源群が、前記照射ユニットに設けられる、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記照射ユニットが少なくとも１つの２次元の光源アレイを有し、当該光源アレイの前記光源を個別または群で制御することができる、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記照射ユニットが、前記光源の位置を増やすために、少なくとも１つのマイクロプリズムフォイルを有する、請求項４に記載の装置。
【請求項９】
前記照射ユニットが、前記照射を平行にするために、少なくとも１つのマイクロレンズフォイルを有する、請求項４に記載の装置。
【請求項１０】
前記照射ユニットが、前記照射を平行にするために、フレネルレンズを有する、請求項４に記載の装置。
【請求項１１】
前記光源アレイが、発光ダイオードを具備する、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記照射ユニットが検査対象の文書の縁に平行に対して傾いて配置され、個別に点灯することができる複数の２次元の光源アレイを具備する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
少なくとも２つの対向する位置の光源アレイが、同一の寸法および傾きを有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記センサユニットが、前記文書の光学画像を連続的に記録し、前記回折構造によって回折される光を記録するために設けられる画像センサを有し、前記照射ユニットが、前記光学画像を記録するのに適した照射を生成するための補助光源を具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記文書の画像記録のための前記照射ユニットが、白色光照射を生成するための補助光源を具備する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
画像記録のための前記照射ユニットが、紫外照射を生成するための補助光源を具備する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
画像記録のための前記照射ユニットが、赤外照射を生成するための補助光源を具備する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
その位置が前記文書全体の前記光学画像から決定されたとき、前記画像センサに対する任意の位置において真偽に関して前記回折構造を検査することができ、画定された態様にて前記回折構造で回折される光束が前記画像センサに当たる適切な光源または光源群を点灯することができる、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記画像センサが、視覚的な判定のために回折パターンの補助的な画像記録のために構成され、視覚的回折パターンを評価するための前記照射ユニットの光源の特定の群が前記視覚的回折パターンに対して画定された角度で指向される、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
文書上の光学回折構造を検査するための方法であって、画定された角度で回折構造によって回折される光成分が前記文書の支持面の上のセンサユニットによって検出され、以下のステップ、すなわち
前記回折構造および前記センサユニットの前記面法線に対して画定された入射角で前記回折構造に指向される少なくとも２つの単色光源を指向するステップと、
前記回折構造が前記センサユニットの方向から照射されるならば回折角が構造に特有の態様で生成される回折パターンの最大強度を生じるような前記回折構造の回折角に、方向および度にて対応する入射角で、少なくとも１つの光源によって前記回折構造を照射するステップと、
異なる入射角を有する異なる光源を点灯するステップと、
前記センサユニットの前記方向において、前記点灯された光源に関連する前記回折構造の回折信号を検出するために、異なる位置の光源に同期する前記センサユニットを読み出すステップ、
を含むような、方法。
【請求項２１】
前記回折構造が前記センサユニットの方向から照射されるとき前記回折構造の前記回折パターンの前記異なる回折角の１つにそれぞれ、方向および度にて対応する画定された入射角で少なくとも２つの光源によって、前記回折構造が前記面法線に対して照射される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記回折構造が前記センサユニットの方向から照射されるとき前記回折パターンの回折角に方向および度にて対応する入射角で少なくとも１つの光源が前記面法線に対して前記回折構造を照射し、前記回折構造が前記センサユニットの方向から照射されるとき前記回折構造の前記回折パターンの回折角に対応しない異なる入射角で少なくとも１つの補助光源が前記センサユニットに対して前記回折構造を照射する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
照射が前記センサユニットの方向から行われるときに生じる前記回折構造の前記回折パターンの回折角にそれぞれ対応する異なる入射角で、前記回折構造が少なくとも２つの光源によって同時に照射され、その場合には、前記センサユニットが前記回折構造によって回折される光束の強度の和信号を受信する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記センサユニットによって検出される前記回折構造からの前記回折信号に加えて、画像データおよびテキスト情報を検出するために、前記文書の光学画像が画像センサによって記録される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記回折構造によって生成される回折信号が同様に、前記画像センサによって記録される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
文書の異なる種類の異なる回折構造を照射するために、前記それぞれ回折構造に適するように、一様に整列された光源アレイに配置される光源が選択され、点灯される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記画像センサに関して、前記回折構造の種類および位置が前記画像情報から決定され、一緒になって前記光源の光束の入射角および前記回折構造によって回折される前記光束の出射角によって前記画像センサに画定された回折信号を生じる前記光源アレイの適切な光源が、連続して点灯される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記センサユニットにおいて回折信号を検出するための適切な光源を点灯した後、一緒になって前記光源の入射角および前記回折される光束の出射角が、周知の回折構造において前記画像センサに回折信号を生じないような前記光源アレイの補助光源が点灯される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記回折構造に対して実質的に同一の入射角を有する隣接する光源群が、同時に点灯される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記回折構造で回折される異なる光束の強度の和信号を検出するために、前記回折構造に対して異なる入射角を有する光源群が、同時に点灯され、前記回折構造の検査結果がきわめて短い測定期間内に実現される、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
回折される光束が前記画像センサに最大回折信号を生じる適切な光源の位置を選択して格納することによって、さまざまな位置の回折構造を有する認証されたモデル文書が形成される点で、新たな文書の種類の回折構造を検査するための適切な光源が確認される、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
新たな文書の種類の前記回折構造を検査するために、適切な光源の確認に加えて、前記画像センサに回折光を生成しない補助光源の位置を選択して記録することによって、さまざまな位置の回折構造を有する認証されたモデル文書が形成される点で、回折信号を前記画像センサに生成しない補助光源が確認される、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記回折構造のわずかな位置のずれを補償するために、前記回折構造で回折される光が依然として前記画像センサに十分に識別力のある回折信号を生じる光源の位置が確認され、記録される、請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、文書上の光学回折構造を検査するための装置および方法であり、文書の回折構造を照射するための照射ユニットおよび画定の角度で回折される光成分を検出するためのセンサユニットが文書の支持面の上に配置される装置および方法に関する。本発明は、文書の真偽の自動検出に適しており、回折構造が文書上に配置されるか、文書の材料の中にそのような回折構造が組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
個人用文書、ＩＤカード、銀行紙幣など（以下、文書）において、偽造を防止するために、目に見えたままであるようにために、光学回折構造（たとえば、キネグラム（kinegram））、透かし、画像およびホログラムなどの様々なセキュリティ特徴部が、表面に配置されるか、または積層される。これに関して、視覚的な判定のためのセキュリティ特徴部と機械的な検査のためのセキュリティ特徴部との間で差異が認められる。
【０００３】
視覚的な判定のためのセキュリティ特徴部は、光源（日光を含む）に対する異なる傾斜角で視覚によって検査され、全体的なグラフィックインプレッションが評価される。
【０００４】
機械的な検査のための光学回折構造は、文書平面に直角に入射する所定の回折構造に関するレーザビームが文書の半空間において特定の角度で所定の量の回折最大を生成するように設計される。回折された光ビームはスクリーン上に表示されることができ（特許文献１、特許文献２）、または対応する立体角で位置決めされる受信器によって検出される（特許文献３、特許文献４）。
【０００５】
これらの装置はいずれも、機械的な評価に関して大きな欠点がある。レーザビームが光学回折構造に当たるように正確に文書を位置決めしなければならないか、または特許文献１に記載されているように、関連する評価装置によってレーザを追跡しなければならないかのいずれかである。
【０００６】
拡張するレーザビームは、位置決め精度についての要求を減らすことになり、偏向されるビームの高速かつ高信頼性の検出のためにより高いレーザ出力を必要とするため、検査対象の光学回折構造の周囲からの干渉する反射の危険性が増大し、ユーザに有害な影響も及ぼしうる。さらに、拡張するビームはまた、光学回折構造が文書上の所定の予め知られている点に位置決めされること、または光学回折構造が検査装置の所定の場所に位置決めされるように文書が位置決めされることを必要とする。さらに、検査装置におけるレーザの使用は、レーザ出力が増大するとき、特に検査対象の文書が人によって装置の中または上に位置決めされなければならないときに増大する放射線の安全のための費用を必要とする。
【０００７】
また、真偽に関する機械的検査に加えて、データシステムを用いて文書を光学的に読み出しまたは検出しなければならない場合には、上述の検査方法には他の欠点がある。
【０００８】
一方、光学回折構造によって偏向されるビームを検出するために、検査工程の場合にはビーム経路に複数の受信器またはスクリーンを位置決めしなければならず、文書の光学撮像の場合には再び複数の受信器またはスクリーンを除去しなければならない。この目的のために必要とされる位置決め装置は、磨耗しやすいため、装置の寿命が短くなり、高い維持費を生じる。さらに、位置決めのためにさらに時間が必要であることから、検査工程が長くなる。
【０００９】
受信器が光学読み出しに必要な領域の外側に配置されるとき、検査装置は光学回折構造と受信器との間の長い経路のために、光学回折構造の位置における偏りに非常に影響を受けやすい。そうでない場合には、受信器は非常に大きい必要があり、散乱放射線および望ましくない反射に対する感度が増大する。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第２００３／０１５６２７４  Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許第２００３／０１７４３０８  Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許第４，５３７，５０４号明細書
【特許文献４】国際公開第９８／５５９６３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の主な目的は、光学回折構造の存在および真偽の検出を装置に関して迅速かつ経済的に行うことができる文書上の光学回折構造を検査するための新規な可能性を探ることにある。別の目的は、機械部分または検査される文書を移動することなく、同一の検査装置によってテキストデータおよび／または画像データの光学読み出しを行うことができることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
文書上の光学回折構造を検査するための装置であって、少なくとも文書の回折構造を照射するための照射ユニットおよび画定された角度で回折される光成分を検出するためのセンサユニットが、文書の支持面の上に配置される装置において、本発明によれば、センサユニットが文書の支持面の上に直角に配置される点と、照射ユニットが少なくとも２つの単色光源を具備し、単色光源が回折構造に指向される文書の面法線に対して画定の入射角で光束を放射するように配置され、連続して点灯することができ、少なくとも１つの光源は、回折構造がセンサユニットの方向から照射された場合に生じるような構造に特有の態様で生成される回折パターンの最大強度である回折角に方向および度にて対応する入射角を有する点と、光源を点灯することに関連する回折信号を検出するために、センサユニットが照射ユニットと同期される点において、上述の目的が実現される。
【００１３】
照射ユニットの光源は、（文書の支持面の上の半空間において）度および方向に関して回折構造の異なる回折角にそれぞれ対応する異なる入射角で配置されることが好都合である。
【００１４】
照射ユニットは、少なくとも１つの別の光源（２つのみの光源の一方であってもよい）を有することが好ましく、入射角の方向および度が回折構造の任意の画定の回折角に関連していない（回折構造のネガティブテスト）。
【００１５】
照射ユニットは２次元の光源を具備し、文書の検査が検査対象の回折構造の異なる位置に左右されないようにすることが賢明である。この目的のために、拡張する平行な光束を伴う光源は、画定された角度で回折構造全体を照射するための照射ユニットに設けられることが好都合である。しかし、密接に隣接する光源群はまた、広い領域にわたって画定された角度で回折構造全体を照射するための照射ユニットに設けられることができることが賢明である。
【００１６】
照射ユニットは、少なくとも１つの２次元の光源アレイを有することが好都合であり、光源アレイの光源を個別または群で制御することができる。光源アレイは発光ダイオード（ＬＥＤ）を具備することが好都合である。しかし、照射ユニットはまた、光源の位置を増加するために、少なくとも１つのマイクロプリズムフォイルを具備することができる。
【００１７】
さらに、照射ユニットが、照射を平行にするための少なくとも１つのマイクロレンズフォイルまたはフレネルレンズを有する場合が好都合である。
【００１８】
照射ユニットは、検査対象の文書の縁に平行に傾きを成して配置され、その光源に個別に点灯することができる複数の２次元の光源アレイを具備することが賢明である。これに関連して、少なくとも２つの対向して位置決めされる光源アレイは、同一の寸法および傾きを有することが好ましい。
【００１９】
本発明の特に好都合な構成において、センサユニットは文書の光学画像および回折構造によって回折される光束を連続的に記録するために設けられた画像センサを有し、照射ユニットは、光学画像を記録するのに適しており、白色光源、紫外光源および／または赤外光源を賢明なことに有する照射を生成するための別の光源を具備する。
【００２０】
本発明のこの構成において、回折構造は、その位置が文書全体の光学画像から決定されたとき、画像センサに対して任意の位置で真偽を検査することができることが好都合である。回折構造で回折される光束が画定された態様で画像センサに当たるか、またはネガティブテストにおいては当たらないようにするために、適切な光源または光源群を点灯することができる。
【００２１】
特に発展された変形では、画像センサは視覚的判定用の回折パターンのさらなる画像記録用に設計され、視覚的回折パターンを評価するための照射ユニットの光源の特定の群は視覚的回折パターンに対して画定された角度で指向され、画像として記録される。
【００２２】
さらに、文書上の光学回折構造を検査するための方法において、画定された角度で回折構造によって回折される光成分が文書の支持面の上にあるセンサユニットによって検出され、本発明の目的は、以下の手順のステップ、すなわち
−少なくとも２つの単色光源が回折構造およびセンサユニットの面法線に対して画定された入射角で回折構造に指向され、回折構造がセンサユニットの方向から照射された場合に生じるような構造に特有の態様で生成される回折パターンの最大強度を生じる回折角で、回折構造の回折角の方向および度に対応する入射角で少なくとも１つの光源が回折構造を照射するステップと、
−異なる入射角を備えた異なる光源を点灯するステップと、
−センサユニットが回折構造の垂直方向において光源を点灯することに関連する回折信号を検出するために、異なる位置の光源に対して同期して読み出されるステップと、によって実現される。
【００２３】
回折構造は、回折構造がセンサユニットの方向から照射されたとき、回折構造の回折パターンの異なる回折角の１つに方向および度にてそれぞれ対応する画定された入射角で少なくとも２つの光源によって、面法線に対して照射されることが好都合である。
【００２４】
回折構造がセンサユニットの方向から照射されたとき、回折構造の特定の回折パターンの最大強度の回折角に方向および度にて対応する入射角で回折構造の面法線に対して、回折構造が少なくとも１つの適切な光源によって照射されるとき、および回折構造の回折角に対応しない異なる入射角で少なくとも１つの別の光源によって照射されるときに特に好都合であることが分かっている。
【００２５】
しかし、回折構造はまた、回折構造の生じる回折角にそれぞれ対応するなる入射角で少なくとも２つの適切な光源によって同時に照射されることができることが賢明であり、そのような場合には、センサユニットは回折構造によって回折される光束の強度の和信号を受信する。
【００２６】
特に異なる文書の種類（たとえば、異なる政府機関による個人用文書、異なるＩＤカードなど）を検査する場合に、いずれの回折パターンが検査対象であるかを最初に明確にするために、センサユニットによって検出される回折構造からの回折信号に加えて、文書の光学画像が画像データおよびテキスト情報を検出するための画像センサによって予め記録される場合に好都合であることが分かっている。
【００２７】
異なる種類の文書の異なる回折構造を照射するために、一様に整列された光源アレイの照明装置に配置される光源が、それぞれの回折構造に適する態様で選択され、対応する態様で点灯することが好都合である。
【００２８】
これに関連して、回折構造の種類および位置は、画像センサの垂直方向に対して画像情報から決定され、一緒になって光源の入射角および公知の回折構造によって回折される光束の出射角が画像センサに画定の回折信号を生じるような光源アレイの適切な光源が、連続的に点灯することが好ましい。しかし、光源はまた、回折構造で回折される異なる光束の強度の和信号を検出するために、回折構造に対して異なる入射角を伴う光源群として同時に点灯することができるため、テスト結果（回折構造のポジティブテスト）がきわめて短い測定期間内で実現される。
【００２９】
回折構造の位置および種類が公知であるが、センサユニットが検査対象の光学回折構造に対して正確に垂直に位置決めされていない場合であっても、回折構造のすべての位置に関して、文書および光学回折構造からセンサユニットまでの光束に対して垂直に包囲される角度と文書の支持面の垂直方向に関して、光学回折構造への光源の光束によって包囲される角度との間に一定の関係がある。この関係に基づき、センサユニットの位置と、回折構造で偏向されるその光ビームがセンサユニットに当たる光源の位置との間に常に一定の関係を引き出すことができる。この目的のために、反射面に比べて、光学回折構造において当たる光ビームの入射角が出射角に等しくないということを利用する。
【００３０】
センサユニットにおいて回折信号を検出するための適切な光源を点灯した後、一緒になって光源の入射角および回折される光束の出射角が公知の回折構造（回折構造のネガティブテスト）において画像センサに回折信号を生じないような光源アレイの別の光源を点灯することが好都合である。
【００３１】
検査を回折構造のわずかな移動に対して影響が少ないようにするために、実質的に同一の入射角を有する隣接する光源群は回折構造の完全な照射に関して同時に点灯することが賢明である。
【００３２】
新たな文書の種類の回折構造の検査用の適切な光源を決定するために、適切な光源は、回折された光束が画像センサにおいて十分に大きい（好ましくは最大の）回折信号を生じる光源の位置を選択し、格納することによって、さまざまな位置にある回折構造によって認可されたテンプレートまたはモデル文書が提供されることを確認することが賢明である。
【００３３】
さらに、新たな文書の種類の回折構造の検査に関して、適切な光源の確認に加えて、回折信号が画像センサ上で生成されない別の光源が、回折光を記録するのに適した光源の付近にあることが好ましい別の光源の位置を選択し、格納することによって、さまざまな位置にある回折構造によって認可されたモデル文書が提供されることを確認する場合には、好都合であることが分かっている。
【００３４】
（ポジティブテストおよび／またはネガティブテストに関して）上述の光源の確認された位置の両方に関して、回折構造で回折される光が画像センサにおいて（依然として）十分に特徴のある回折信号（画定された閾値を上回る）を生じる光源の位置はまた、回折構造のわずかな位置のずれを補償するために、確認され格納されることが好都合である。
【００３５】
本発明は、光学回折構造の存在および真偽を装置に関して迅速かつ経済的に検出することができるように、文書上の光学回折構造を検査することが可能である。
【００３６】
この同一の検査装置は、機械部分または検査または検査される文書を移動することなく、光学撮像によって文書のテキストデータおよび／または画像データの検出を行うことができる。本発明によれば、この装置は、レーザ源を必要とすることがないため、検査装置の特殊な放射線の安全性測定を必要としない。点光源または垂直方向に対して画定された角度で光学回折構造上に放射する画定された広がりを有する光源は、光学回折構造の検出および検査のために配置される。その直径が光学回折構造より幾分大きい光束を有する光源を利用することによって、装置が文書の移動または回転の影響を受けにくくする。
【００３７】
画像センサと共に光源アレイ（たとえば、ＬＥＤマトリックス）を用いる場合には、その光束が画像センサによって受信されるように回折構造によって偏向されるＬＥＤが常にある。したがって、個別の受信器が、文書の回折構造の画像記録および検査に必要とされるわけではない。文書の種類、およびしたがって異なる回折構造に応じて、検査に必要な光源を決定し、認証されたモデル文書を用いた確認工程で簡単な態様で格納することができる。
【００３８】
本発明は、実施形態の例に関して以下にさらに詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明の主な構成は、図１による装置に示されているように、検査対象のセキュリティ特徴部としての光学回折構造１１（たとえば、いわゆるキネグラム）を有する文書１のための支持面（個別に図示せず）、回折構造１１の面法線１２に対して画定された入射角４２で回折構造１１に光束を指向する複数の光源２２を備えた照射ユニット２および回折構造１１の上に配置されるセンサユニット３を含む。入射角４２は一般に、文書１の上の半空間における角度であり、すなわち面法線１２に対する成分および文書１の外縁の１つに対して平行な軸４３に対する文書平面内の成分を有する。
【００４０】
光源２２の異なる入射角４２は、文書１の特定の回折構造１１に対応して、回折される光束４がすべてセンサユニット３に当たり、図１に示される構成における面法線１２に沿って進むように選択される。これは、回折構造１１が面法線１２の方向からレーザ照射（従来技術によれば）によって照射される場合には、光源２２の入射角４２が回折される光束４１（図２および図３参照）の出射角として生じる角度に度および方向にて対応する点で実現される。
【００４１】
図２は、そのビームがスクリーン３１の開口部を通って文書１上の光学回折構造１１に直角に当たるレーザ２１を用いた従来技術の公知の方法を示している。本実施例において、光学回折構造１１は、スクリーン３１上に当たるとき、光学回折構造１１の特性に応じて、画定された角度および強度で最大強度で回折される光４１の回折パターン３２を生成する４つの偏向ビーム４１を生成する。
【００４２】
文書１の平面およびスクリーン３１の平面が平行であるとき、レーザ２１の当たるビームに対するスクリーン３１上の回折パターン３２の分散は、文書１からスクリーン３１の距離および光学回折構造１１の特性にのみ左右される。したがって、回折光４１がスクリーン３１に当たるに違いない位置は、検査前に既に知られている。その結果、スクリーン３１における回折パターン３２の位置および強度に基づいて、光学回折構造１１の真偽および／または正当性に関する結論を得ることができる。
【００４３】
従来技術のこの装置によって、回折パターン３２がスクリーン３１上の正しい位置に現れるかどうかを確認し、その結果、検査される文書が正当であるか（偽造でない）どうかを確認するために、視覚によってまたは画像記録システムによって検査を行うことができる。スクリーン３１があることから文書１を光学的に撮像して受信するテキスト情報および画像情報に関して解析することができないため、または画像記録のために一時的に除去するためにスクリーン３１を機械的に移動しなければならないために、文書の正当性の自動検査の場合には、個別の画像評価が必要とされる。
【００４４】
図３は、従来技術による方法を示しており、スクリーン３１が回折パターン３２（またはその選択された最大強度）に関連する複数の受信器３３によって置き換えられている。したがって、文書１がもはやスクリーンによって覆われることがなく、回折構造１１が検査されると同時に光学的に読み出されることができる。
【００４５】
上述の種類の装置において、回折構造１１および受信器３３は、予め正確に知られている位置に位置決めされなければならない。すなわち常に同一の位置に同一の回折構造１１を有する種類の文書１のみを検査することができる。さらに、装置は文書１の移動または回転にきわめて敏感に反応するため、回折構造１１がレーザ２１の下の同一の場所に常に位置決めされるときに限り、文書を自動的に検査することができる。
【００４６】
回折構造１１の検査のための本発明による方法の構成および機能は、図１との比較によって相当明確になる。そのビームが回折構造１１に当たり、文書１の面法線１２の方向（図２および図３の入射レーザビームの方向に対応する）に偏向される照射ユニット２の個別の光源２２が、図２に示される受信器３３の位置に配置される。少なくとも入射光を検出する唯一の個別の受信器を有するセンサユニット３が、レーザ２１の代わりに位置決めされる。すべての４つの光源２２の和信号を評価することによって、または連続して光源２２を点灯して個別の信号を検査することによって、回折構造１１の特性に応じて、検査を行うことができる。
【００４７】
回折構造１１が照射されるとき、回折光４が受信装置３の方に指向されない（いわゆるネガティブテスト）位置に別の光源（図１には図示せず）を配置することによって、回折構造１１の真偽の検査をより確実に行うことができる。光源２２によって照射されるときに反射も生じうる光学回折構造１１の位置に異なる材料または異なる構造を有する偽造文書を、このようにして発見することができる。したがって、図２に比べて、回折パターン３２全体を検査するのではなく、文書１の高速自動検査では選択された最大強度のみが検出されるため（図３による従来技術の場合も同様）、このステップは重要または実質的に必要である。
【００４８】
図４は、画像センサ３４に文書１を撮像する撮像光学素子５を加えた図１と同様の基本構成を示している。一方、撮像光学素子５は、画像情報およびテキスト情報をはじめとする文書１全体の光学的検出および読み出しを行うことができるため、文書の種類および回折構造１１の種類および位置を決定することも可能である。文書１および光学回折構造１１の位置の知識によって、画像センサ３４へ偏向される光４が正しい位置で（すなわち回折構造１１によって）偏向され、たとえば、文書１の他の面部分の反射によって生じないかどうかを検査することが可能である。
【００４９】
本発明のこの構成により、図１を参照して記載したように、１つのみの受信器、すなわち画像センサ３４を用いて、文書データ（画像データおよびテキストデータ）を光学的に検出し、同時に光学回折構造１１を検査することが可能である。
【００５０】
図５は、光源２３が投光照明、たとえば準平行な光束を生成するための光学素子を備えたＬＥＤアレイまたは点光源として構成される図４に比べて修正された装置を示している。文書１の表面１３が、光源２３の光束によって照射される。表面１３は、光学回折構造１１の表面より大きい。この装置は、検査に必要な位置から光学回折構造１１の移動または回転の影響をあまり受けない。
【００５１】
図６は、文書１上の任意の位置で光学回折構造１１を検査することができる装置を概略的に示している。この目的のために、２次元の光源アレイ、たとえばＬＥＤアレイ、２４は、撮像光学素子５を介して画像センサ３４への文書１の撮像ビーム経路の横方向の外側に配置される。個別の光源Ｑｉｊは、アレイ２４上に行および列または高い成分密度を好む他のパターンに配置され、個別または任意の選択可能な群で点灯することができる。光源アレイは互いに対向する位置にある文書の２つの側面にのみ配置されるが、光源アレイ２４の２次元特性のために、面法線１２に対する１つの成分および文書１の外縁に対して平行な軸４３に対する第２の成分によって画定される空間に入射角４２（図１による）を実現することができる。簡単にするため、図平面に位置する入射角φのみが、図６に示されている。問題の回折構造１１の中心の周囲に、角度成分θ（図６には図示せず）だけ図平面を回転することによって、類似の態様で他の入射角４２を実現することができる（以下、回折構造１４および１５の第１の位置および第２の位置）。
【００５２】
アレイ２４に関して、個別の光源Ｑが行および列に配置されると仮定すると、行数および列数としてのｋおよびｌはそれぞれ、個別の光源Ｑｋｌの位置を識別し、個別の光源Ｑｋｌ（または個別の光源Ｑｋｌの周囲で密接に隣接する個別の光源群）の光束は画定された入射角φ１で第１の回折構造１４上に放射され、角度ψで回折された光束４１を生成し、回折された光束４１が撮像光学素子５によって画像センサ３４に送信される。
【００５３】
同様に、対向する位置の光源アレイ２４上に個別の光源Ｑｒｓ（または個別の光源Ｑｒｓに密接に隣接する個別の光源群）があり、その発せられる放射線が入射角φ２で第１の回折構造１４に当たり、類似の態様で角度ψでこの第１の回折構造１４で偏向される。これらの方向が第１の回折構造１４で符号化され、上述の角度成分θが考慮されるとき、３つ以上の方向から検査を行うことができる。
【００５４】
文書１上に第２の回折構造１５があるか、または文書１の移動および／または回転のために第１の回折構造１４の位置が変化した（したがって、第２の回折構造と解釈される）場合には、文書１を再度位置決めすることなく、本装置によって回折構造１５を検査することができる。
【００５５】
個別の光源Ｑ’ｋｌ（または個別の光源Ｑ’ｋｌの周囲に密接に隣接する個別の光源群）の光束は、画定された入射角φ１’で第２の回折構造１５上に放射され、角度ψ’で回折される光束４１を生成し、回折される光束４１が撮像光学素子５によって画像センサ３４上に撮像される。
【００５６】
同様に、対向する位置の光源アレイ２４上に個別の光源Ｑ’ｒｓ（または個別の光源Ｑ’ｒｓに密接に隣接する個別の光源Ｑの群）があり、その光源によって発せられる放射線が入射角φ２’で回折構造１５に当たり、類似の態様で角度ψ’で偏向される。これらの方向が第２の回折構造１５で符号化されるとき、複数の方向から再度検査を行うことができる。
【００５７】
それぞれの回折構造１４または１５が符号化されない方向から第１の回折構造１４または第２の回折構造１５上を放射するすべての個別の光源ＱｉｊまたはＱ’ｉｊ（またはそれに密接に隣接する群）は、ψまたはψ’に等しくない角度で偏向され、撮像光学素子５に当たらない光束を生成し、このように偏向された光束（図示せず）が画像センサ３４にも達さないようにする。
【００５８】
この装置は、文書１上の標準的な位置１４にない回折構造１５（または１１）を検査することが可能である。すなわち、文書平面における移動または回転などの文書１の位置のずれを検出することも可能であるため、文書１の撮像および評価によって回折構造１５の位置のずれをも検出し、任意の態様で位置決めされた回折構造１５を検査することも可能であるように、画定された個別の光源Ｑｉｊ’を点灯することも可能である。
【００５９】
この装置の別の利点は、異なる照射角度で異なる外観を有する光学的構造およびホログラムを検査することができることである。この目的のために、所与の角度で文書１を照射する個別の光源Ｑｉｊは、個別にまたは群で制御され、画像線さ３４の方向から考えて、予想される画像が現れ、画像処理ソフトウェアによるさらなる検査のために画像センサ３４によって検出されることができるようになっている。
【００６０】
ＬＥＤアレイ２４または２４’の光源Ｑの連続点灯および同期画像シーケンスの生成によって、照射角度に応じて変化するグラフィックス（たとえばホログラム）をこのように検出することができ、真偽を検査することができる。
【００６１】
図７は、文書１の光学読み出しおよびセキュリティ特徴部として文書１に固定して接続される光学回折構造１１の検査のための装置を示している。撮像光学素子５および画像センサ３４の組合せは、文書１の内容の光学的検出または読み出しに加えて、画像記録システム３５として機能する。
【００６２】
装置を変更することなく、光学的検出時に始まり、または位置に関して適切に固定された個別の光源ＱｉｊまたはＱｉｊ’によって適切な光源２２または２３（図１、図４または図５を参照）を同時または連続的に点灯することによって、画像記録および画像評価を行った後の別の適切な時間に、文書１上の光学回折構造１１（キネグラム）の存在および真偽を検査することができる。
【００６３】
画像記録システム３５によって得られた回折信号は、文書の種類の特定の回折構造１１を照射しなければならない角度（図１による空間における入射角４２）に関する情報によってのみ正確であると解釈することができるため、個別の光源ＱｉｊまたはＱｉｊ’の正確な選択には、検査対象の回折構造１１の特性の知識が必要である。この目的のために、制御および評価装置６が設けられ、画像記録システム３５の読み出しが、一方では（少なくとも白色光、さらに紫外放射線および／または赤外放射線を備えた）文書１の画像記録のための照射アレイ２５の制御と、他方では光源アレイ２４または２４’の個別の光源（または光源群）ＱｉｊまたはＱｉｊ’として（図１、図４または図５を参照して記載されたように）適切な光源２２および２３の点灯と同期される。さらに、制御および評価装置６にはデータベースとしての格納手段が設けられ、異なる文書の種類（たとえば異なる政府機関による個人用文書）のために適切な光源２２または２３（または光源群）の組を備える。異なる文書の種類の回折構造１１および／または画像記録システム３５に対して異なる位置の回折構造１４または１５（図６参照）を確認することによって、このデータベースを任意に拡張することができる。
【００６４】
図１、図４または図５による本発明の実施形態に関して、公知の文書の種類の回折構造１１を検査するための方法が、図８を参照して以下に説明される。検査対象の文書１は、複数の回折構造による文書の一般性を制限することなく、光学回折構造１１を有する。
【００６５】
第１のステップにおいて、センサユニット３の軸が文書１の面法線１２に平行であることが確認される。図１において仮定されるように、個別のセンサを用いる場合には、回折構造１１の上方に面法線１２に沿って回折光４の回折信号を検出することができるだけに過ぎず、回折構造１１における前記面法線１２がセンサ軸と一致することも保証しなければならない。
【００６６】
続いて、図８のフローチャートによってさらに示されるように、光源２２（または図４による２３）は、画定された入射角４２（２つの成分（φ、θ）を有する空間における合成角として見なされる）で回折構造１１に連続的に指向され、適切な回折構造１１を想定すると、回折信号がセンサユニット３に生じなければならない（ポジティブテスト）。
【００６７】
回折構造１１で偏向される回折光４は、センサユニット３（または画像センサ３４）によって受信される。適切な光源２２が作動されるときに回折光４の強度が所与の閾値を超えない場合には、回折構造１１は無効と分類されることになり、関連文書は偽造または破損されている。
【００６８】
回折構造１１が正当であるとき（ネガティブテスト）、センサユニット３に回折信号を生成しないに違いない少なくとも１つの別の光源が以下のステップにおいて点灯されるとき、別の適切な光源２２（または２３）の作動および回折光４の強度の評価を免除することができる。
【００６９】
このネガティブテスにおいて、センサユニット３（または図４および図５の画像センサ３４）の関連する読み出しに関して所与の低い閾値を超える場合には、文書は偽造である。
【００７０】
上述の第１のポジティブテストが適切な光源２２（または２３）を用いてセンサユニット３に十分な強度の回折信号を生成する場合には、検査は２つの異なる方法で進行されてもよい。
Ａ）別の（少なくとも１つの）適切な光源２２（または２３）が点灯されるとき、関連する回折信号が記録され、所与の閾値に対して評価される。このポジティブテストおよび場合によっては別のポジティブテストが閾値を上回る（ポジティブテストの場合）場合には、回折構造１１は正常であり、検査される文書１は正当である。別のセキュリティに関して、センサユニット３の信号が依然として所与の低い閾値を下回ったままである次のネガティブテストが最終的な確信を与える。
Ｂ）成功するポジティブテストが、ネガティブテストの直後にあり、ネガティブテストのために別の光源が点灯されるとき、センサユニット３によって受信される信号が低い閾値と比較される。閾値を超えていない場合には、検査される文書１は正当である。結果を保証するために、（ネガティブテストのために）１つ以上の別の光源を点灯することができる。
【００７１】
別の手順において、すべての適切な光源２２（または２３）が同時に作動され、すべての回折信号の強度の和信号が対応して増加した閾値評価を受けるように、ポジティブテストはまた、複数の適切な光源２２（または２３）によって行われることができる。この手順は、回折構造１１が放射された光強度をアナログ回折信号に変換することを想定している。原則として、和信号が所与の閾値を超える場合に、別のネガティブテストを必要としない。したがって、ネガティブテストは、ポジティブテストの結果の絶対的な信頼性を確認するためにのみ機能する。しかし、和信号が依然として閾値未満のままであり、（たとえば、第２の幾分弱い信号と比較することによって）和信号がわずかだけ閾値を下回り、その閾値未満であることを仮定し、次のネガティブテストをすぐに用いて、文書１が正当であることを宣言することが分かっている。ネガティブテストがそのために決定された閾値を超える場合には、文書は偽造である（または破損されている、すなわち無効と等しい）。
【００７２】
図９に示される方法手順は、図６および図７による構成に基づいている。
【００７３】
照射アレイ２５と、撮像光学素子５および画像センサ３４を具備する同期して動作する画像記録システム３５と、を制御することによって、文書１の光学画像が画像センサ３４に生成され、文書の種類およびその回折構造１１が、（制御および評価装置６を実行する）計算装置で実行される画像処理アルゴリズムを適用することによって検出される。同時に、文書の位置のずれを許容することができる場合には、回折構造１１の実際の位置を検出することができる。
【００７４】
文書の種類を決定した後、回折構造１１の位置がデータベースから呼び出される。データベースは、検査対象の回折構造１１の特定の構成に関する情報、すなわち回折信号が回折構造１１の標準的な位置で予想することができる立体角を供給する。これらの立体角（および回折構造１１の標準的な位置に関して既に格納された個別の光源Ｑｉｊの位置）を用いて、画像センサ３４で予想することができる作動回折信号のために、特定の光源の位置Ｑｉｊ’が回折構造１１の共通の位置に関する画像情報および格納された回折角（ポジティブテスト）から決定される。文書の種類に関して画定されるポジティブテストの量が決定される場合には、完了したポジティブテストのすべてが成功した（すなわち所定の閾値を上回った）かどうかに関して、図８の手順と類似の判定が行われる。そうでない場合には、文書１は無効である（偽造または破損されている）。
【００７５】
光学回折構造１１以外の反射材料または光偏向材料が存在する文書偽造を発見するためには、画像センサ３４に回折信号を生成すると予想される個別の光源Ｑｉｊ’に加えて、回折構造１１が本物である場合に（ネガティブテスト）、回折光４が画像センサ３４に当たらない別の個別の光源Ｑｉｊ’が作動される。光学回折構造１１が偽造である場合には、それでもなおこれらの光源によって偏向される光線が画像センサ３４に当たる。
【００７６】
これは、以下の計画による文書１の真偽を試験するための別の可能性を提供する。
Ｉ）特定の光学回折構造１１によって回折されると予想される光束４１が画像センサ３４によって受信されなかった場合には、文書は無効である（偽造または破損されている）。
ＩＩ）特定の光学回折構造１１によって回折されると予想される光束４１が画像センサ３４によって受信された場合には、別の個別の光源Ｑｉｊ’（または群）がネガティブテストのために作動される。
ＩＩａ）これらの別の個別の光源Ｑｉｊ’（または群）を用いて光が画像センサ３４によって受信される場合には、文書は同様に無効（偽造）である。
ＩＩｂ）回折されると予想される光束４１が予想される回折信号を生じた後、これらの別の個別の光源Ｑｉｊ’（または群）を用いて光が画像センサ３４によって受信されない場合には、文書は同様に正当である。
ＩＩＩ）一部の回折構造１１に関して、ビームが偏向されるかどうかに関する二進情報に加えて、強度に関する情報を評価することができ、新たな文書の種類が確認される場合には、角度座標（φ，ψ）に関連する個別の光源Ｑｉｊの座標（ｉｊ）のほか、それぞれの座標（ｉ，ｊ）に加えて、関連する予想強度も検出されるようになっている。検査中、測定強度は、このようにして確認される光源群に関して格納された強度と比較される。測定強度が画定された許容差の外側にある場合に、文書は偽造（または破損）されている。
【００７７】
文書１の正当性に関して結論に達する上記の３つの事例のすべてにおいて、ネガティブテストが成功に終わった（低い閾値未満であった）かどうかを調査するために、（図８に関して説明したように）閾値基準が用いられる。これが事実でない場合には、文書１が無効である（偽造または破損されている）ことを結果は示している。
【００７８】
ポジティブテストも成功した後、ネガティブテストの結果が成功であった場合には、文書１が正当であると宣言される前に、（ポジティブな結果を想定して）別のセキュリティ特徴部（たとえば、ホログラム、ステガノグラム（steganogram）など）をさらに検査することができる。
【００７９】
文書１上の回折構造１１が通常、撮像光学素子５の下で正確に垂直でなく、異なる文書の種類によって異なるため、新たな文書の種類を検査する前に、以前に認証されたモデル文書に基づいて、この文書の種類を確認することが必要である。これに関連して、図１０は、この種の確認工程を有利に実行することができる方法を示している。
【００８０】
モデル文書が支持面へまたは支持面上に指向された後、モデル文書の全体画像が照射アレイ２５による文書１の照射によって、撮像光学素子５および画像センサ３４を用いて記録され、回折構造１１が位置決めされる領域が決定され、文書１全体の中の位置が格納される。
【００８１】
次に、光源アレイ２４の個別の光源Ｑｉｊが連続して点灯され、画像が画像センサ３４によって記録される。検査のために予想される有用な領域にある個別の光源Ｑｉｊのみが点灯されるという点で光学回折構造１１の特性が公知である場合には、このステップを短縮することができる。
【００８２】
このようにして得られた画像シーケンスを評価することによって、強度値が画定された閾値を超えているかどうかを検査し、回折される光束４１が画像センサ３４に当たる（ポジティブテスト）個別の光源Ｑｉｊの位置（ｉ，ｊ）が決定される。これらの座標（ｉ，ｊ）は、最初は一時的に格納され、（有用な）個別の光源Ｑｉｊのすべてを点灯した後、文書の検査に最適の光の位置を選択し、可能であれば適切な群で階層に整列されるように、対応する文書の種類に関するデータベースに格納することができる。
【００８３】
モデル文書として同一の種類の文書１を検査する場合には、検査対象の回折構造１１の格納された位置と比べた画像解析によって決定される実際の位置を用いることによって、モデルデータ組から補正アルゴリズムによって個別の光源Ｑｉｊの格納された位置（ｉ，ｊ）から点灯される共通の光源Ｑｉｊ’の座標（ｉ’，ｊ’）を得ることができる。座標（ｉ’，ｊ’）を用いてこのように決定される個別の光源Ｑｉｊ’が連続して作動され、画像シーケンスが検査のために記録される（ポジティブテスト）。
【００８４】
さらに、回折構造１１の決定された実際の位置に基づいて、回折光４が画像センサ３４に達さないと思われる（ネガティブテスト）適切な光源（ポジティブテストに関して適切である）の付近にある光源Ｑｉｊ’の座標が決定される。
【００８５】
一部の回折構造１１に関して、回折光４が決定された立体角で生じるかどうかに関する二進情報に加えて、それぞれの回折される光束４１に関して強度情報を評価することができる。この種の回折構造１１の場合には、新たな文書の種類が確認されると、角度座標（φ，ψ）に関連する適切な光源２２または２３（または光源アレイ２４の個別の光源Ｑｉｊ）の座標（ｉ，ｊ）のほか、それぞれの光源の座標に加えて、回折される光束４１の関連する予想強度が検出される。
【００８６】
検査中、次に、このように確認された適切な光源２２（または２３または光源アレイ２４の個別の光源Ｑｉｊ）の群に関して格納された強度と測定強度を比較することができる。予想強度と測定強度のずれに関する許容差は、経験的に決定されなければならない。
【００８７】
さらに、検査時に、適切な光源２２（２３またはアレイ２４のＱｉｊ）の群を同時に点灯し、強度の和信号を決定し、適切な許容差基準によってそれを評価することが可能である。この種の和信号は確認工程において同様に測定され、格納され、合理的な許容差が決定される。
【００８８】
上述の説明および図面は本発明を代表しているが、本発明の真の精神および範囲を逸脱することなく、本発明において種々の変更を行ってもよいことは当業者には明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】回折構造の上で垂直方向にあるセンサおよび垂直方向における可干渉性の照射を伴う強度パターンの位置に対応する位置にある光源を用いて、光学回折構造（キネグラム）を検査するための本発明による装置の概略図を示している。
【図２】そのビームがスクリーンにある開口部を通して回折構造に直角に当たり、スクリーン上に回折強度パターンを生成するレーザ源を用いた従来技術による回折パターンの評価を示している。
【図３】垂直方向におけるレーザ照射および回折パターンの最大の位置にある複数の受信器を用いた従来技術を示している。
【図４】画像センサで文書を撮像する光学撮像システムを用いた図１に対して修正された本発明による装置を示している。
【図５】図４の装置の別の構成を示しており、光源が準平行な光束を生成するための投光照明として構成される。
【図６】文書全体の任意の点で光学回折構造を検査することができる２次元の光源アレイおよび画像センサを用いた本発明の別の構成の概略図である。
【図７】画像記録のための白色光照射用の別の光源アレイを備えた図６の実施形態の平面図を示している。
【図８】回折構造（公知のキネグラム）の機械的検査に基づいて、文書の真偽を検査するための本発明による方法を示すフローチャートである。
【図９】回折構造（キネグラム）の検査のための合理的な必須条件として、特に回折構造の存在および位置、すなわち文書の種類を検出するために、テキスト情報および画像情報の検出によって文書を検査するための検査工程を示すフローチャートである。
【図１０】回折構造によって新たな文書の種類を確認するための考えられる工程を示している。
【符号の説明】
【００９０】
１  文書
１１  回折構造
１２  面法線
１３  光点
１４  第１の回折構造
１５  第２の回折構造
２  照射ユニット
２１  レーザ
２２  （点）光源
２３  （平行な）光源
２４  光源アレイ（単色）
２５  照射アレイ（画像記録用）
３  センサユニット
３１  スクリーン
３２  回折パターン
３３  個別の受信器
３４  画像センサ
３５  画像記録システム
４  回折光
４１  回折される光束
４２  入射角（半空間における）
４３  平行な軸（文書の縁に関して）
５  撮像光学素子
６  制御および評価装置
ψ、ψ１、ψ２  角度
φ、φ１、φ２  入射角
Ｑｉｊ、Ｑｋｌ、Ｑｒｓ  個別の光源
（ｉ，ｊ）  （個別の光源の）座標
【図１】
2005346699.tif 000003
【図２】
2005346699.tif 000004
【図３】
2005346699.tif 000005
【図４】
2005346699.tif 000006
【図５】
2005346699.tif 000007
【図６】
2005346699.tif 000008
【図７】
2005346699.tif 000009
【図８】
2005346699.tif 000010
【図９】
2005346699.tif 000011
【図１０】
2005346699.tif 000012
【外国語明細書】
2005346699000001.pdf
2005346699000002.pdf
2005346699000003.pdf
2005346699000004.pdf