(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子からなる画素を２次元的に規則的に配置して絵柄を表現している記録媒体の真贋判定方法において、前記記録媒体に所定波長のレーザ光を照射し、前記記録媒体で回折された０次回折光近傍であって、少なくとも前記画素を構成する回折格子からの回折光の像を除いた範囲の像を撮像し、得られた画像にハイパスフィルタをかけることで０次回折光及びその近傍の前記記録媒体に表現された絵柄の周期性に基づく回折光の像を除去し、得られた画像が予め用意しておいた判定基準に合致するか否かを判定することで、前記記録媒体が真正なものか贋のものかを判定することを特徴とする回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定方法。
【請求項２】
前記記録媒体で回折された０次回折光近傍の回折光をスクリーン上に入射させて、前記スクリーン上に映った回折光の像を撮像することを特徴とする請求項１記載の回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定方法。
【請求項３】
前記ハイパスフィルタをかけることで０次回折光及びその近傍の前記記録媒体に表現された絵柄の周期性に基づく回折光の像を除去して得られた画像を２値化し、その２値化画像が予め用意しておいた判定基準に合致するか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２記載の回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定方法。
【請求項４】
回折格子からなる画素を２次元的に規則的に配置して絵柄を表現している判定対象の記録媒体を配置する記録媒体配置窓と、前記記録媒体配置窓に配置された前記記録媒体に所定入射角で所定波長のレーザ光を照射するように配置されたレーザと、前記記録媒体で回折された０次回折光近傍の回折光を入射させて映すスクリーンと、前記スクリーン上に映った回折光の像であって前記記録媒体の画素を構成する回折格子からの回折光の像を除いた範囲を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で得られた画像から０次回折光及びその近傍の前記記録媒体に表現された絵柄の周期性に基づく回折光の像を除去するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタを経ることで得られた画像が予め用意しておいた判定基準に合致するか否かを判定する判定手段とを備えていることを特徴とする回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定装置。
【請求項５】
前記ハイパスフィルタを経ることで得られた画像を２値化する２値化手段を備え、前記判定手段は、前記２値化手段を経て２値化された画像が予め用意しておいた判定基準に合致するか否かを判定するものであることを特徴とする請求項４記載の回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定装置。
【請求項６】
前記レーザからのレーザ光を前記記録媒体配置窓に配置された前記記録媒体に斜めに入射するように前記レーザが配置されていることを特徴とする請求項４又は５記載の回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定装置。
【請求項７】
前記レーザからのレーザ光を前記記録媒体配置窓に配置された前記記録媒体に垂直に入射するように前記レーザが配置されていることを特徴とする請求項４又は５記載の回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定装置。
【請求項８】
前記撮像手段は前記スクリーンに映った回折光の像を回折光入射側から撮像することを特徴とする請求項４から７の何れか１項記載の回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定装置。
【請求項９】
前記撮像手段は前記スクリーンに映った回折光の像を回折光入射側と反対側から撮像することを特徴とする請求項４から７の何れか１項記載の回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定方法及び真贋判定装置に関し、特に、１０μｍ〜数１０μｍオーダーのサイズの回折格子画素の周期性に起因して生じる回折光の有無をもって真贋判定を行う記録媒体の真贋判定方法と真贋判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、矩形あるいは円形の回折格子を規則的に２次元的に配置することで種々の絵柄を記録した記録媒体が知られている（特許文献１、２）。そのような記録媒体をセキュリティ用に用いることも行われている。
【０００３】
そのような回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定方法として、そのような記録媒体に測定光束を投影し、記録媒体から回折された回折光のピーク強度、重心位置、その広がり幅等を許容値と比較することによって真贋を判定する方法が特許文献３で提案されている。
【特許文献１】特開平２−７２３１９号公報
【特許文献２】特開平７−１４６６３５号公報
【特許文献３】特開２００２−２８３７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献３で提案された真贋判定方法は、回折格子画素からなる記録媒体中の同一回折格子の画素の最長周期（記録された絵柄の最小空間周波数）に基づく回折光を検出しようとするものであるが、０次回折光（正反射光）の影響を考えていない。実際には、回折光に０次回折光が重畳するため、その影響で真贋の判定が容易ではない。
【０００５】
さらに、回折格子画素からなる記録媒体の画素配置構造を同じにして、種々の絵柄を表現するとき、表現絵柄に応じて判定基準を用意しておく必要があり、汎用性が小さい。
【０００６】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、記録された絵柄による回折光ではなく、回折格子画素からなる記録媒体特有の画素２次元配置構造に起因する回折光に基づいて真贋判定を行う真贋判定方法と真贋判定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定方法は、回折格子からなる画素を２次元的に規則的に配置して絵柄を表現している記録媒体の真贋判定方法において、前記記録媒体に所定波長のレーザ光を照射し、前記記録媒体で回折された０次回折光近傍であって、少なくとも前記画素を構成する回折格子からの回折光の像を除いた範囲の像を撮像し、得られた画像にハイパスフィルタをかけることで０次回折光及びその近傍の前記記録媒体に表現された絵柄の周期性に基づく回折光の像を除去し、得られた画像が予め用意しておいた判定基準に合致するか否かを判定することで、前記記録媒体が真正なものか贋のものかを判定することを特徴とする方法である。
【０００８】
この場合、前記記録媒体で回折された０次回折光近傍の回折光をスクリーン上に入射させて、前記スクリーン上に映った回折光の像を撮像することが望ましい。
【０００９】
そして、前記ハイパスフィルタをかけることで０次回折光及びその近傍の前記記録媒体に表現された絵柄の周期性に基づく回折光の像を除去して得られた画像を２値化し、その２値化画像が予め用意しておいた判定基準に合致するか否かを判定するようにすることが望ましい。
【００１０】
本発明の回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定装置は、回折格子からなる画素を２次元的に規則的に配置して絵柄を表現している判定対象の記録媒体を配置する記録媒体配置窓と、前記記録媒体配置窓に配置された前記記録媒体に所定入射角で所定波長のレーザ光を照射するように配置されたレーザと、前記記録媒体で回折された０次回折光近傍の回折光を入射させて映すスクリーンと、前記スクリーン上に映った回折光の像であって前記記録媒体の画素を構成する回折格子からの回折光の像を除いた範囲を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で得られた画像から０次回折光及びその近傍の前記記録媒体に表現された絵柄の周期性に基づく回折光の像を除去するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタを経ることで得られた画像が予め用意しておいた判定基準に合致するか否かを判定する判定手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
この場合、前記ハイパスフィルタを経ることで得られた画像を２値化する２値化手段を備え、前記判定手段は、前記２値化手段を経て２値化された画像が予め用意しておいた判定基準に合致するか否かを判定するものであることが望ましい。
【００１２】
また、前記レーザからのレーザ光を前記記録媒体配置窓に配置された前記記録媒体に斜めに入射するように前記レーザが配置されていても、垂直に入射するように配置されていてもよい。
【００１３】
また、前記撮像手段は、前記スクリーンに映った回折光の像を回折光入射側から撮像しても、回折光入射側と反対側から撮像してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、回折格子画素からなる記録媒体の目視で観察される絵柄を構成する本来の回折光ではなく、また、画素を構成する回折格子からの回折光でもなく、ＥＢ描画等で作製される回折格子画素の周期性に起因して生じる回折光の有無をもって真贋判定を行うので、真贋判定に用いる情報が目視では確認できず、なおかつ、記録媒体に特別な情報を記録する必要がないという利点がある。さらに、真贋判定装置は、画像処理以外の構成が簡単なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定方法及び真贋判定装置を実施例に基づいて説明する。
【００１６】
まず、回折格子画素からなる記録媒体について説明する。図１０は回折格子画素からなる記録媒体を説明するための図であり、図１０（ａ）に示すような５つの回折格子画素Ｐ１〜Ｐ５を用意する。この場合、回折格子画素Ｐ１〜Ｐ５を構成する回折格子の水平線からの格子線配置角度をそれぞれ０°、３０°、４５°、６０°、９０°とする。この回折格子画素Ｐ１〜Ｐ５を図１０（ｂ）に示すように配置する。図１０（ｂ）の画素配置は、縦方向にピッチＳｖ、横方向にピッチＳｈで碁盤の目状に並んだ２次元規則的な配置である。図１０（ｂ）のように回折格子画素Ｐ１〜Ｐ５を配置してなる記録媒体を特定の観察位置で、例えば通常の照明環境下において記録媒体を垂直に立てて保持し、これを水平方向から観察すれば、図１０（ｃ）に示すような絵柄「Ａ」が観察できる記録媒体Ｍが得られる。
【００１７】
この場合、絵柄「Ａ」が持ってる空間周波数でなく、記録媒体Ｍの画素の２次元配置構造に基づく空間周波数は、縦方向については１／Ｓｖ、横方向については１／Ｓｈであり、その空間周波数による回折光が発生する。本発明は、この回折格子画素の周期構造に着目してその周期構造からの回折光を検出することで、記録媒体Ｍが真正なものか贋のものかを判定しようとするものである。
【００１８】
回折格子画素は通常１０μｍ〜数１０μｍオーダーのサイズであり、その周期構造に基づく回折光は、各画素を構成する１μｍ〜数μｍオーダーのピッチの回折格子に基づく回折光とは異なり、回折角度、方向は画素を構成する回折格子の格子ピッチに依存せず、小さい回折角で０次光の周囲に近接して回折する。また、記録媒体Ｍの絵柄の周期性のピッチ（１／空間周波数）は、回折格子画素のピッチの２倍以上であり、その絵柄の周期性に基づく回折光の回折角度は、回折格子画素の周期構造に基づく回折光の回折角度より小さい。
【００１９】
そこで、本発明では、回折格子画素からなる記録媒体Ｍからの回折光のうち、回折格子画素の周期構造に基づく回折光のみを取り出し、その回折光の分布が予め用意しておいた判定基準に合致するか否かを判定することで、その記録媒体Ｍが真正なものか贋のものかを判定しようとするものである。
【００２０】
このようにすることで、回折格子画素からなる記録媒体Ｍの真贋判定を容易に行うことができる。
【００２１】
以下、本発明に基づく真贋判定装置を実施例に基づいて説明する。
【００２２】
図１〜図３は本発明に基づく真贋判定装置の１実施例を説明するための図であり、真贋判定装置本体１０は、図１に示すように、読み取り開口２を設けたブラックボックス１を備え、その中に読み取り開口２に向けてレーザ光６を照射するレーザ３を備え、読み取り開口２を挟んでブラックボックス１中の反対側に読み取り開口２に面して配置された回折格子画素からなる記録媒体Ｍからの回折光７が入射するように配置されたスクリーン４を備え、また、スクリーン４に映った回折光７の像を撮像する位置に配置されたＣＣＤカメラ５をブラックボックス１中に備えてなる。
【００２３】
このような真贋判定装置本体１０において、レーザ３から照射されたレーザ光６は、読み取り開口２に面して配置された回折格子画素からなる記録媒体Ｍに斜めに入射し、そこで正反射方向に回折された０次回折光と、その０次回折光の極近傍に回折された記録媒体Ｍに表現されている絵柄の周期性による１次回折光と、さらにその外側に回折された回折格子画素の周期構造に基づく１次回折光とがスクリーン４に入射する。その回折光の像はスクリーン４に面して配置されたＣＣＤカメラ５で撮像される。
【００２４】
そして、ＣＣＤカメラ５で撮像された画像は、図２に示すように、ケーブル１１を経てパソコン２０中に取り込まれる。
【００２５】
パソコン２０中では図３に示したような画像処理が行われ、回折格子画素からなる記録媒体Ｍの真偽が判定される。このパソコン２０中での画像処理を図３に基づいて説明する。
【００２６】
まず、ステップＳＴ１で、ＣＣＤカメラ５を用いて回折格子画素からなる記録媒体Ｍからの回折光７がスクリーン４に入射してそこへ映った回折光７の像を撮像する。ここで、スクリーン４上の撮像範囲は、記録媒体Ｍの各回折格子画素を構成する回折格子による回折光が入射する範囲は含まないようい設定される。例えば、各回折格子画素を構成する回折格子のピッチが１μｍの場合、レーザ光６の波長を６３０ｎｍとして、１次回折光の回折角は入射角を０°として３９．３°になるので、スクリーン４上の０次回折光入射位置から例えば２０°以上になる範囲はＣＣＤカメラ５の撮像画面に入らなくなるようにすればよい。
【００２７】
次に、ステップＳＴ２で、ＣＣＤカメラ５で得られた画像を白黒画像に変換する。ＣＣＤカメラ５がカラーカメラでなく、モノクロカメラの場合は、ステップＳＴ２は必要ない。また、カラー画像の場合でも、そのままで輝度成分に着目して処理を行う場合には、同様にステップＳＴ２は必要ない。
【００２８】
次に、ステップＳＴ３で、得られた画像にローパスフィルタをかけることで、高周波ノイズを除去する。
【００２９】
次に、ステップＳＴ４で、高周波ノイズが除去された画像にハイパスフィルタをかけることで、記録媒体Ｍからの０次回折光の像と、その極近傍に入射する記録媒体Ｍに表現された絵柄の周期性による回折光の像をカットすることができる。そのためには、このハイパスフィルタのカットオフ周波数をそのような回折光をカットできるようにセットしておけばよい。記録媒体Ｍの画素（回折格子画素）のピッチを１０μｍとする場合、レーザ光６の波長を６３０ｎｍとして、回折格子画素の周期構造に基づく１次回折光の回折角は入射角を０°として３．６°であり、それに対して、表現された絵柄の周期性による回折光の１次回折光の回折角は１．８°以下であり、記録媒体Ｍでの拡散等によってある程度範囲が広がった０次回折光の像の極近傍あるいはその上に重畳して位置する絵柄の周期性による回折光の像は、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を０次回折光の像のみならず、その絵柄の周期性による回折光の像も含むように多少大きな周波数を含むように設定することで、記録媒体Ｍからの０次回折光の像と、その極近傍に入射する記録媒体Ｍに表現された絵柄の周期性による回折光の像を同時にカットして、回折格子画素の周期構造に基づく回折光のみの画像を得ることができる。
【００３０】
次いで、ステップＳＴ５で、ハイパスフィルタで０次回折光と絵柄の周期性による回折光をカットした画像を白黒の２値化画像に変換する。
【００３１】
そして、ステップＳＴ６で、その白黒の２値化画像を予め定めてある判定基準に合致するか否かを判定する。ここでは、その例として、２値化画像における回折格子画素の周期構造に基づく回折光（斑点）の数、斑点同士の距離を定めておき、実際に得られた画像の回折光（斑点）の数、斑点同士の距離がその判定基準に合致するか否かを判定することで、その記録媒体Ｍが真正なものか贋のものかを判定する。なお判定基準は、その他に基準画像との相関をとる等の種々の方式をとることができる。
【００３２】
図６〜図９にそれぞれ上記ステップＳＴ２〜ＳＴ５で得られる画像の１例を示す。
【００３３】
ところで、真贋判定装置本体１０に関しては、図１の実施例のように、記録媒体Ｍに斜めに入射するのではなく、垂直に入射するようにしてもよい。その場合の実施例の構成を図４に示す。この場合には、読み取り開口２に面してレーザ３を配置し、レーザ３の読み取り開口２側にレーザ光６に垂直にスクリーン４を配置し、レーザ３からのレーザ光６が通る位置に穴８を開けたおき、回折格子画素からなる記録媒体Ｍに垂直にレーザ光６が入射するようにする。また、スクリーン４上の回折光７の像を撮像するＣＣＤカメラ５を読み取り開口２の近傍に配置しておく。こうすると、記録媒体Ｍから垂直方向に回折された０次回折光はスクリーン４に開けた穴８に戻り、また、その穴８の極近傍に絵柄の周期性による１次回折光と、さらにその外側に回折格子画素の周期構造に基づく１次回折光とが入射する。その回折光の像をスクリーン４に面して配置してＣＣＤカメラ５で撮像する。ＣＣＤカメラ５で撮像された画像の処理は図３と同様である。
【００３４】
また、スクリーン４に映った回折光７の像をスクリーン４の裏面から撮像するようにしてもよい。図５はその実施例の構成を示す断面図（ａ）と斜視図（ｂ）である。この例の場合は、読み取り開口２に面してレーザ３を配置し、レーザ３の読み取り開口２側にレーザ光６に垂直にスクリーン４を配置し、レーザ３からのレーザ光６が通る位置に穴８を開けたおき、また、ＣＣＤカメラ５はスクリーン４の裏面側のレーザ３の近傍に配置しておく。こうすると、記録媒体Ｍから垂直方向に回折された０次回折光はスクリーン４に開けた穴８に戻り、また、その穴８の極近傍に絵柄の周期性による１次回折光と、さらにその外側に回折格子画素の周期構造に基づく１次回折光とが入射する。その回折光の像はスクリーン４の裏面側に配置したＣＣＤカメラ５で撮像する。ＣＣＤカメラ５で撮像された画像の処理は図３と同様である。
【００３５】
以上のように、本発明において、回折格子画素からなる記録媒体Ｍで回折された回折光７の像を取り込む真贋判定装置本体１０の構成として、０次回折光の周囲の回折光を投影するスクリーン４とＣＣＤカメラ５の配置が、回折格子画素のピッチによらずレーザ光６の入射角度に対応して決まるため、装置の構成が簡単なものとなる。また、画像処理の際に、ローパスフィルタとハイパスフィルターで、ノイズ除去と、０次回折光及び絵柄の周期性による回折光を除去し、回折格子画素の周期構造に基づく回折光のみの画像を得ることができる。
【００３６】
以上、本発明の回折格子画素からなる記録媒体の真贋判定方法及び真贋判定装置を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の１実施例の真贋判定装置の真贋判定装置本体の断面図である。
【図２】本発明の１実施例の真贋判定装置の全体図である。
【図３】本発明の１実施例の真贋判定装置において行われる画像処理を示すフロー図である。
【図４】本発明の別の実施例の真贋判定装置の真贋判定装置本体の断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施例の真贋判定装置の真贋判定装置本体の断面図（ａ）と斜視図（ｂ）である。
【図６】本発明の１実施例の真贋判定装置のステップＳＴ２で得られる画像の１例を示す図である。
【図７】本発明の１実施例の真贋判定装置のステップＳＴ３で得られる画像の１例を示す図である。
【図８】本発明の１実施例の真贋判定装置のステップＳＴ４で得られる画像の１例を示す図である。
【図９】本発明の１実施例の真贋判定装置のステップＳＴ５で得られる画像の１例を示す図である。
【図１０】回折格子画素からなる記録媒体を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ｍ…回折格子画素からなる記録媒体
１…ブラックボックス
２…読み取り開口
３…レーザ
４…スクリーン
５…ＣＣＤカメラ
６…レーザ光
７…回折光
８…スクリーンの穴
１０…真贋判定装置本体
１１…ケーブル
２０…パソコン
【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１０】
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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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