(57)【要約】【課題】精度良く固体の真偽判定を行うことができる真偽判定装置を提供する。【解決手段】真偽判定対象物のスペックルパターンを検出し、この検出したスペックルパターンから所定のカットオフ周波数より大きい周波数成分をカットして、２値化処理をする。これにより、検出したスペックルパターンから画像部と非画像部を正確に検出する。そして、非画像部に対応するスペックルパターンの光強度分布を抽出して、平均光強度を算出し、これを閾値としてパターンサンプルを生成する。そして、生成したパターンサンプルを基準パターンと照合して、対象物の真偽を判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を対象物の表面に照射する照射手段と、
前記コヒーレント光が前記対象物によって反射された反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記反射光の強度分布からパターンサンプルとして利用できる部分を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された部分における前記反射光の強度分布からパターンデータを生成するパターンデータ生成手段と、
前記パターンデータ生成手段により生成されたパターンデータを基準パターンデータと照合する照合手段とを備えることを特徴とする真偽判定装置。
【請求項２】
前記選択手段は、前記検出された反射光の強度分布に対して２値化処理を行い、該２値化処理された前記反射光の強度分布に基づいて前記パターンサンプルとして利用できる部分を選択することを特徴とする請求項１記載の真偽判定装置。
【請求項３】
前記選択手段は、前記２値化処理された前記反射光の強度分布のハイレベル部分を前記パターンサンプルとして利用できる部分として選択することを特徴とする請求項２記載の真偽判定装置。
【請求項４】
前記対象物を一定の速度で搬送する搬送手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真偽判定装置。
【請求項５】
コヒーレント光を対象物の表面に照射する照射手段と、
前記コヒーレント光が前記対象物によって反射された反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記反射光の強度分布からパターンサンプルとして利用できる部分を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された部分における前記反射光の強度分布から第１のパターンデータを生成する第１のパターンデータ生成手段と、
前記第１のパターンデータ生成手段により生成された第１のパターンデータを第１の基準パターンデータと照合する第１の照合手段と、
前記第１の照合手段の照合結果に応じて前記選択手段により選択された部分における前記反射光の強度分布から第２のパターンデータを生成する第２のパターンデータ生成手段と、
前記第２のパターンデータ生成手段により生成された第２のパターンデータを第２の基準パターンデータと照合する第２の照合手段とを備えることを特徴とする真偽判定装置。
【請求項６】
前記選択手段は、前記検出された反射光の強度分布に対して２値化処理を行い、該２値化処理された前記反射光の強度分布に基づいて前記パターンサンプルとして利用できる部分を選択することを特徴とする請求項５記載の真偽判定装置。
【請求項７】
前記選択手段は、前記２値化処理された前記反射光の強度分布のハイレベル部分を前記パターンサンプルとして利用できる部分として選択することを特徴とする請求項６記載の真偽判定装置。
【請求項８】
前記第２のパターンデータ生成手段は前記第１の照合手段による照合の結果、前記第１のパターンデータが前記第１の基準パターンデータと一致すると判別された場合に前記第２のパターンデータを生成することを特徴とする請求項５又は６記載の真偽判定装置。
【請求項９】
前記対象物を一定の速度で搬送する搬送手段を備えることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の真偽判定装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の真偽判定装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
コヒーレント光を対象物の表面に照射する照射ステップと、
前記コヒーレント光が前記対象物によって反射された反射光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された前記反射光の強度分布からパターンサンプルとして利用できる部分を選択する選択ステップと、
前記選択ステップにおいて選択された部分における前記反射光の強度分布からパターンデータを生成するパターンデータ生成ステップと、
前記パターンデータ生成ステップにおいて生成されたパターンデータを基準パターンデータと照合する照合ステップとを備えることを特徴とする真偽判定方法。
【請求項１２】
前記選択ステップは、前記検出された反射光の強度分布に対して２値化処理を行い、該２値化処理された前記反射光の強度分布に基づいて前記パターンサンプルとして利用できる部分を選択することを特徴とする請求項１１記載の真偽判定方法。
【請求項１３】
前記選択ステップは、前記２値化処理された前記反射光の強度分布のハイレベル部分を前記パターンサンプルとして利用できる部分として選択することを特徴とする請求項１２記載の真偽判定方法。
【請求項１４】
前記対象物を一定の速度で搬送する搬送ステップを備えることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の真偽判定方法。
【請求項１５】
コヒーレント光を対象物の表面に照射する照射ステップと、
前記コヒーレント光が前記対象物によって反射された反射光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された前記反射光の強度分布からパターンサンプルとして利用できる部分を選択する選択ステップと、
前記選択ステップにおいて選択された部分における前記反射光の強度分布から第１のパターンデータを生成する第１のパターンデータ生成ステップと、
前記第１のパターンデータ生成ステップにおいて生成された第１のパターンデータを第１の基準パターンデータと照合する第１の照合ステップと、
前記第１の照合ステップにおける照合結果に応じて前記選択ステップにおいて選択された部分における前記反射光の強度分布から第２のパターンデータを生成する第２のパターンデータ生成ステップと、
前記第２のパターンデータ生成ステップにおいて生成された第２のパターンデータを第２の基準パターンデータと照合する第２の照合ステップとを備えることを特徴とする真偽判定方法。
【請求項１６】
前記選択ステップは、前記検出された反射光の強度分布に対して２値化処理を行い、該２値化処理された前記反射光の強度分布に基づいて前記パターンサンプルとして利用できる部分を選択することを特徴とする請求項１５記載の真偽判定方法。
【請求項１７】
前記選択ステップは、前記２値化処理された前記反射光の強度分布のハイレベル部分を前記パターンサンプルとして利用できる部分として選択することを特徴とする請求項１６記載の真偽判定方法。
【請求項１８】
前記第２のパターンデータ生成ステップは前記第１の照合ステップにおける照合の結果、前記第１のパターンデータが前記第１の基準パターンデータと一致すると判別された場合に前記第２のパターンデータを生成することを特徴とする請求項１５又は１６記載の真偽判定方法。
【請求項１９】
前記対象物を一定の速度で搬送する搬送ステップを備えることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の真偽判定方法。
【請求項２０】
請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の真偽生成方法を実行することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体の真偽、例えば紙などの印刷物の原本性を確認する真偽判定装置、画像形成装置、真偽判定方法、及び画像形成方法に関し、特に、コヒーレント光を用いて固体表面の固有性を認識する機構を有する真偽判定装置、画像形成装置、真偽判定方法、及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙などの固体は、表面に、制御不可能なランダム構造を有しており、このランダム構造を利用してその固体の真偽判定を行う方法が従来から開示されている。
【０００３】
例えば、紙表面上の所定領域における繊維の絡み具合を光学的に読み取り、基準画像としてサーバに登録しておく。そして、真偽判定時に対象物における上記所定領域もしくはこの所定領域を含む広範な領域の表面状態を光学的に読み取り、これと登録した基準画像とのパターンマッチングを行うことで真偽判定を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記従来の真偽判定方法においては、光学的に読み込んだ表面の画像データを２値化し、２値化した画像データに対してパターンマッチングを行って真偽判定を行っている。しかしながら、紙の繊維は非常に微小であるため、光学的に読み取った表面画像データを２値化しても判別に使用できるほどの高さのＳ／Ｎ比が得られない場合があった。また、コート紙などのように表面が比較的平滑な紙や画像が形成されている紙は、表面のパターンを認識することが難しく、表面パターンの認識率が低かった。
【０００５】
ところで、固体表面のランダム構造を検出する方法として、スペックル現象を利用したものがある。スペックル現象とは、レーザなどのコヒーレント光を固体表面に照射すると、反射光の観測面上にランダムな斑点模様のパターンが生じる現象のことである。尚、コヒーレント光とは、例えば単波長且つ単位相で干渉性の高い光のことである。
【０００６】
スペックルパターンは、固体表面のランダム構造により散乱されたコヒーレント光が観測面上で干渉しあうために発生するもので、固体表面固有のパターンを有する。固体表面の構造を、コヒーレント光でない光であるインコヒーレント光を用いて観察する場合に比べて、Ｓ／Ｎ比を大きくできる利点がある。
【０００７】
スペックルパターンを利用した固体の真偽判定方法は、例えば、非特許文献１に開示されている。非特許文献１は、原本の表面のスペックルパターンを基準画像データとして予め登録しておき、基準画像データと真偽対象物の表面スペックルパターンとのパターンマッチングを行うことで真偽判定を行う方法を提案している。
【特許文献１】特開平２００５−０３８３８３９
【非特許文献１】Russel Cowburn、‘Fingerprinting’ documents and packaging、nature（ネイチャー）、ｖｏｌ．４３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１のような従来の真偽判定方法においては、例えば単波長のレーザ光源を用いるため、紙上に該波長を吸収する領域がある場合にはスペックルパターンを得ることができない。このため、真偽判定を行うことができない。
【０００９】
例えば、波長４４０ｎｍの半導体レーザを用いてスペックルパターンを用いた真偽判定を行う場合、紙先端の近傍にカーボンブラックのマーキング領域があったとき、図７に示すような散乱光強度分布のスペックルパターンが得られる。画像部においてレーザ光は吸収されるため、散乱光（反射光）は得られない。このため、画像部に対応するスペックルパターンは得られない。また、表面の比較的平滑なコート紙などでは、図８に示すように、画像が形成されていない領域に対応するスペックルパターンの散乱光強度分布が持ち上がってくる。
【００１０】
このため、スペックルパターンが得られない領域を含んで検出した固体表面のスペックルパターンの２値化を行うと、例えば、画像領域と非画像領域とを表した２値化パターンが検出され、精度の良い２値化パターンを得ることができない。このように、従来のスペックルパターンを用いた真偽判定方法では、十分なＳ／Ｎ比を得ることができない場合があった。
【００１１】
更に、スペックルパターンは認証パターンとしては周波数が高く、認証する領域を広く取った場合にパターンマッチングに時間がかかる場合があった。
【００１２】
本発明の目的は、精度良く固体の真偽判定を行うことができる真偽判定装置、画像形成装置、真偽判定方法、及び画像形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１記載の真偽判定装置は、コヒーレント光を対象物の表面に照射する照射手段と、前記コヒーレント光が前記対象物によって反射された反射光を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記反射光の強度分布からパターンサンプルとして利用できる部分を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された部分における前記反射光の強度分布からパターンデータを生成するパターンデータ生成手段と、前記パターンデータ生成手段により生成されたパターンデータを基準パターンデータと照合する照合手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の真偽判定装置は、請求項１記載の真偽判定装置において、前記選択手段は、前記検出された反射光の強度分布に対して２値化処理を行い、該２値化処理された前記反射光の強度分布に基づいて前記パターンサンプルとして利用できる部分を選択することを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の真偽判定装置は、請求項２記載の真偽判定装置において、前記選択手段は、前記２値化処理された前記反射光の強度分布のハイレベル部分を前記パターンサンプルとして利用できる部分として選択することを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の真偽判定装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真偽判定装置において、前記対象物を一定の速度で搬送する搬送手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の真偽判定装置は、コヒーレント光を対象物の表面に照射する照射手段と、前記コヒーレント光が前記対象物によって反射された反射光を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記反射光の強度分布からパターンサンプルとして利用できる部分を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された部分における前記反射光の強度分布から第１のパターンデータを生成する第１のパターンデータ生成手段と、前記第１のパターンデータ生成手段により生成された第１のパターンデータを第１の基準パターンデータと照合する第１の照合手段と、前記第１の照合手段の照合結果に応じて前記選択手段により選択された部分における前記反射光の強度分布から第２のパターンデータを生成する第２のパターンデータ生成手段と、前記第２のパターンデータ生成手段により生成された第２のパターンデータを第２の基準パターンデータと照合する第２の照合手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の真偽判定装置は、請求項５記載の真偽判定装置において、前記選択手段は、前記検出された反射光の強度分布に対して２値化処理を行い、該２値化処理された前記反射光の強度分布に基づいて前記パターンサンプルとして利用できる部分を選択することを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の真偽判定装置は、請求項６記載の真偽判定装置において、前記選択手段は、前記２値化処理された前記反射光の強度分布のハイレベル部分を前記パターンサンプルとして利用できる部分として選択することを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の真偽判定装置は、請求項５又は６記載の真偽判定装置において、前記第２のパターンデータ生成手段は前記第１の照合手段による照合の結果、前記第１のパターンデータが前記第１の基準パターンデータと一致すると判別された場合に前記第２のパターンデータを生成することを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載の真偽判定装置は、請求項５乃至８のいずれか１項に記載の真偽判定装置において、前記対象物を一定の速度で搬送する搬送手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項１０記載の画像形成装置は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の真偽判定装置を備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項１１記載の真偽判定方法は、コヒーレント光を対象物の表面に照射する照射ステップと、前記コヒーレント光が前記対象物によって反射された反射光を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出された前記反射光の強度分布からパターンサンプルとして利用できる部分を選択する選択ステップと、前記選択ステップにおいて選択された部分における前記反射光の強度分布からパターンデータを生成するパターンデータ生成ステップと、前記パターンデータ生成ステップにおいて生成されたパターンデータを基準パターンデータと照合する照合ステップとを備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項１２記載の真偽判定方法は、請求項１１記載の真偽判定方法において、前記選択ステップは、前記検出された反射光の強度分布に対して２値化処理を行い、該２値化処理された前記反射光の強度分布に基づいて前記パターンサンプルとして利用できる部分を選択することを特徴とする。
【００２５】
請求項１３記載の真偽判定方法は、請求項１２記載の真偽判定方法において、前記選択ステップは、前記２値化処理された前記反射光の強度分布のハイレベル部分を前記パターンサンプルとして利用できる部分として選択することを特徴とする。
【００２６】
請求項１４記載の真偽判定方法は、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の真偽判定方法において、前記対象物を一定の速度で搬送する搬送ステップを備えることを特徴とする。
【００２７】
請求項１５記載の真偽判定方法は、コヒーレント光を対象物の表面に照射する照射ステップと、前記コヒーレント光が前記対象物によって反射された反射光を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出された前記反射光の強度分布からパターンサンプルとして利用できる部分を選択する選択ステップと、前記選択ステップにおいて選択された部分における前記反射光の強度分布から第１のパターンデータを生成する第１のパターンデータ生成ステップと、前記第１のパターンデータ生成ステップにおいて生成された第１のパターンデータを第１の基準パターンデータと照合する第１の照合ステップと、前記第１の照合ステップにおける照合結果に応じて前記選択ステップにおいて選択された部分における前記反射光の強度分布から第２のパターンデータを生成する第２のパターンデータ生成ステップと、前記第２のパターンデータ生成ステップにおいて生成された第２のパターンデータを第２の基準パターンデータと照合する第２の照合ステップとを備えることを特徴とする。
【００２８】
請求項１６記載の真偽判定方法は、請求項１５記載の真偽判定方法において、前記選択ステップは、前記検出された反射光の強度分布に対して２値化処理を行い、該２値化処理された前記反射光の強度分布に基づいて前記パターンサンプルとして利用できる部分を選択することを特徴とする。
【００２９】
請求項１７記載の真偽判定方法は、請求項１６記載の真偽判定方法において、前記選択ステップは、前記２値化処理された前記反射光の強度分布のハイレベル部分を前記パターンサンプルとして利用できる部分として選択することを特徴とする。
【００３０】
請求項１８記載の真偽判定方法は、請求項１５又は１６記載の真偽判定方法において、前記第２のパターンデータ生成ステップは前記第１の照合ステップにおける照合の結果、前記第１のパターンデータが前記第１の基準パターンデータと一致すると判別された場合に前記第２のパターンデータを生成することを特徴とする。
【００３１】
請求項１９記載の真偽判定方法は、請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の真偽判定方法において、前記対象物を一定の速度で搬送する搬送ステップを備えることを特徴とする。
【００３２】
請求項２０記載の画像形成方法は、請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の真偽生成方法を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１記載の真偽判定装置によれば、コヒーレント光の対象物からの反射光の強度分布を検出し、基準パターンデータと照合するパターンサンプルとして利用できる部分を、検出した反射光の強度分布から選択する。このため、スペックルパターンを取得しやすい領域を選択することができ、対象物としての固体の表面の状態に拘らず高精度にその表面パターン読み取ることができる。従って、精度良く固体の真偽判定を行うことができる。
【００３４】
また、請求項５記載の真偽判定装置によれば、基準パターンデータと照合するパターンサンプルとして利用できる部分を、検出した反射光の強度分布から選択し、選択した部分に対応する反射光の強度分布から第１のパターンデータ生成する。そして、この第１のパターンデータを第１の基準パターンデータと照合し、この照合の結果に応じて前記選択した部分に対応する第２のパターンデータを生成する。そして、この第２のパターンデータを第２の基準パターンデータと照合する。このため、まず、選択部の第１のパターンデータと第１の基準パターンとの照合によって、スペックルパターン読み取り位置の位置合せを行い、この読み取り位置のスペックルパターと第２の基準パターンデータとの照合を行って真偽判定を行うことができる。従って、請求項１記載の真偽判定装置による効果に加えて、パターンマッチングに要する時間を短縮できる。また、より精度良く固体の真偽判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３６】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る真偽判定装置について説明する。
【００３７】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る真偽判定装置１の概略構成を示す図である。
【００３８】
図１に示すように、真偽判定装置１は、真偽判定対象物である紙Ｐを搬送するローラ２と、レーザ光源３と、光学系４と、フォトダイオード５と、制御部６とを備える。
【００３９】
ローラ２は、図１の矢印の方向に例えば１００ｍｍ／ｓで紙Ｐを搬送する。尚、ローラ２は、紙を搬送するものに限らず、真偽判定対象物としての他の固体を搬送するものであってもよい。
【００４０】
レーザ光源３は、コヒーレント光源であり、コヒーレント光であるレーザをローラ２によって搬送される紙Ｐに照射する。レーザ光源３から出射されたレーザは不図示のコリメータレンズによって紙Ｐ上の所定の範囲（レーザスポット）を照射する。例えば、レーザ光源３は、レーザスポット径１０ｍｍのレーザスポットを紙Ｐ上に形成する。
【００４１】
フォトダイオード５は、レーザが照射された対象物の表面状態を示すスペックルパターンを検出する。具体的には、レーザ光源３のレーザが紙Ｐ表面で散乱（反射）され、この散乱されたレーザ散乱光が光学系４によってフォトダイオード５の受光面上に結像される。レーザ散乱光は上述のように互いに干渉して紙Ｐの表面に固有なスペックルパターンを受光面上に形成する。フォトダイオード５は、受光面の散乱光強度分布を電気信号に変換してスペックルパターンデータを作成しこれを制御部６に出力する。
【００４２】
制御部６は、図１に示すように、ＣＰＵ１０と、ＲＡＭ２０と、ＲＯＭ３０と、Ａ／Ｄ変換部４０とを備える。
【００４３】
ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ３０に記憶されたプログラムを実行して真偽判定装置１の構成要素全体を制御する。ＲＡＭ２０は、各種のデータを一時的に保持したり、ＣＰＵ１０の演算処理の作業領域として用いられる。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換部４０は、フォトダイオード５が検出したスペックルパターンデータをデジタルデータにＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１０に出力する。Ａ／Ｄ変換部４０は、例えば、フォトダイオード５が検出したアナログデータ（スペックルパターンデータ）を８ｂｉｔデジタルデータに変換してＣＰＵ１０に出力する。
【００４５】
ＣＰＵ１０は、Ａ／Ｄ変換部４０で８ｂｉｔのデジタルデータに変換されたスペックルパターンデータを読み出し、所定時間、例えば５００ｍｓの間ＲＡＭ１０にこのスペックルパターンデータを格納する。
【００４６】
また、ＣＰＵ１０は、図１に示すように、選択部５０と、パターンデータ生成部６０と、照合部７０とを備える。
【００４７】
選択部５０は、所定の周波数より大きい信号をカットするためのローパスフィルタ（以下単に、ＬＰＦという）５１と、２値化処理を行う２値化処理部５２とを備える。選択部５０は、後述するように、フォトダイオード５によって検出された紙Ｐのスペックルパターンのうち、原本との照合に用いるのに適したスペックルパターンを選択する。
【００４８】
パターンデータ生成部６０は、平均強度演算部６１と、パターンサンプル部６２とを備える。平均強度演算部６１は、選択部５０において選択されたスペックルパターンの平均強度を演算し、パターンサンプル部６２は、演算された平均強度を用いて原本との照合に用いるパターンデータを生成する。
【００４９】
照合部７０は、相関演算部７１と、真偽判定部７２とを備える。相関演算部７１は、パターンデータ生成部６０において生成されたパターンデータと基準パターンデータに対して相互相関演算を行い、生成されたパターンデータと基準パターンデータとの相関レベルを算出する。真偽判定部７２は、相関演算部７１において算出された相関レベルに基づいて真偽判定を行い、紙Ｐが本物であるか偽物であるかを判別する。
【００５０】
上記基準パターンデータは、後述するように、真偽対象物の原本（本物）の所定の部分のスペックルパターンを示すデータであり、例えば、予め真偽判定装置１によって検出された原本の所定の部分のスペックルパターンであり、ＲＯＭ３０に記憶されている。
【００５１】
また、真偽判定装置１は、図１に示すように、ローラ２を駆動する駆動モータ８１と、ＬＥＤ８２とを備え、駆動モータ８１及びＬＥＤ８２は、ＣＰＵ１０に接続されており、ＣＰＵ１０によって夫々制御される。
【００５２】
上述の構成を有する真偽判定装置１において、ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ３０に記憶されているプログラムに基づいて動作し、レーザ光源３、フォトダイオード５、駆動モータ８１０、及びＬＥＤ８２を制御し、真偽判定処理を実行する。
【００５３】
次いで、真偽判定装置１の実行する真偽判定方法について図２，３を参照して説明する。図２は、真偽判定装置１の実行する真偽判定処理のフローチャートであり、図３（Ａ）〜（Ｅ）は、真偽判定処理において生成されるデータを示す図である。
【００５４】
真偽判定処理は、真偽判定装置１が備える図示しない操作部を介してユーザが真偽判定開始を指示したときに開始される。本処理においては、まず、レーザ光源３を起動し、駆動モータ８１を起動してローラ２を駆動する。これにより、レーザが出射され、対象物である紙Ｐが搬送されて、紙Ｐの表面にレーザが照射される（ステップＳ１）。
【００５５】
次いで、フォトダイオード５によって、レーザスポットにおける紙Ｐの表面のスペックルパターンを検出し（ステップＳ２）、Ａ／Ｄ変換部４０でＡ／Ｄ変換してデジタルスペックルパターンデータを生成し、これをＲＡＭ２０に格納する（ステップＳ３）。
【００５６】
ステップＳ２においては、例えば、図３（Ａ）に示すような光強度分布を有するスペックルパターンが検出される。尚、図３（Ａ）は、フォトダイオード５の検出する、モータ８１及びローラ２によって図１の矢印方向に搬送させる紙Ｐの散乱光の光強度を表している。また、図３（Ａ）は、送り方向先端の近傍に画像が形成された紙Ｐを検出した場合を示している。
【００５７】
次いで、選択部５０において、ＲＡＭ２０に格納された光強度分布データ（図３（Ａ））から真偽判定に用いるデータとして適する部分を抽出する。具体的には、まず、ＲＡＭ２０に格納された光強度分布データをＬＰＦ５１に通し、所定のカットオフ周波数より大きい周波数成分をカットする（ステップＳ４）。ステップＳ４の結果、図３（Ｂ）に示すような光強度分布データが生成される。
【００５８】
そして、２値化処理部５２において、ステップＳ４において生成された光強度分布データに対して２値化処理を行う（ステップＳ５）。ステップＳ５によって、図３（Ｃ）に示すように、画像が形成されていない非画像部と画像が形成された画像部とをＨレベル及びＬレベルで夫々示す２値化データ（選択データ）が生成される。
【００５９】
尚、ＬＰＦ５１のカットオフ周波数は、真偽判定に用いるデータとして適して部分を抽出できるような値に設定してあり、例えば、上記２値化処理において、画像部と非画像部とを判別可能にする値に設定されている。また、２値化処理部５２の２値化処理に用いる閾値は、画像部と非画像部とを算出可能にする値に設定されている。
【００６０】
そして、選択部５０において生成された選択データ（図３（Ｃ））に基づいてパターンデータ生成部６０においてパターンデータを生成する。
【００６１】
具体的には、まず、平均強度演算部６１において、選択データ（図３（Ｃ））のＨレベル部分、例えばＨ１部分に対応する光強度分布をＲＡＭ２０に格納されている光強度分布データ（図３（Ａ））から抽出する（ステップＳ６）。そして、抽出した光強度分布の平均光強度を演算する（ステップＳ７）。ステップＳ６においては、図３（Ｄ）に示すように、ステップＳ２において検出された光強度分布データ（図３（Ａ））のうち２値化データ（図３（Ｃ））のＨ１部分に対応する光強度分布データが抽出され、ステップＳ７においてこの抽出された光強度分布の平均光強度が算出される。そして、パターンサンプル部６２において、ステップＳ７において算出された平均光強度をパターンサンプルの閾値として、ステップＳ６において抽出した光強度分布からこの閾値より大きいレベルの周波数成分をカットして、パターンサンプルを生成する（ステップＳ８）。ステップＳ８においては、図３（Ｅ）に示すようなパターンサンプルが生成される。尚、ステップＳ８において、ステップＳ７において算出された平均光強度を閾値として、パターンサンプルを生成しているが、閾値は平均光強度に限らない。
【００６２】
次いで、照合部７０において紙Ｐの真偽判定を行う。具体的には、まず、相関演算部７１において、ＲＡＭ２０に予め格納されている真偽判定の基準パターンとステップＳ８において生成されたパターンサンプルに対して相互相関演算処理を行い、相互相関レベルを算出する（ステップＳ９）。次いで、真偽判定部７２において、算出された相互相関レベルが所定値以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０）。算出された相互相関レベルが所定値以上である場合は、基準パターンとステップＳ８において生成されたパターンサンプルとが一致し、即ち、紙Ｐが原本であり、紙Ｐが本物であると判別され、ＬＥＤ８２を点灯し（ステップＳ１１）、ステップＳ１２の処理に移行する。ステップＳ１１においては、ＬＥＤ８２を点灯することにより、ユーザに紙Ｐが原本であることを報知する。一方、算出された相互相関レベルが所定値以上でない場合は、紙Ｐが偽物と判別され、ＬＥＤ８２を点灯せずに直接ステップＳ１２の処理に移行する。尚、ステップＳ１０における所定値は、生成されたパターンサンプルと基準パターンとが一致すると判断することができる値に予め設定されている。また、ステップＳ９，１０においては、例えば、１００点の画素の相関を取り、７０点以上の画素が一致する場合に同一パターンであると判断するようにしてもよい。
【００６３】
ステップＳ１２においては、本処理開始時から所定時間、本実施の形態においては５００ｍｓが経過したか否かを制御部６が備える図示しないタイマを用いて判別し、所定時間経過したら、ＲＡＭ２０に格納した光強度分布データ（図３（Ａ））を消去し、ＬＥＤ８２を消去して（ステップＳ１３）、本処理を終了する。
【００６４】
本処理は、ユーザによる真偽判定処理の終了の指示を受けるか、または紙Ｐの搬送が終了するまで繰り返し実行されるようにしても良く、紙Ｐが本物と判別された時点で紙Ｐを排出して終了するようにしても良い。
【００６５】
尚、基準パターンは、上記ステップＳ１〜Ｓ８の処理を実行して作成された原本の所定の領域のパターンサンプルであり、このパターンサンプルを基準パターンとしてＲＡＭ１０に予め格納しておく。
【００６６】
上述のように、本発明の第１の実施の形態に係る真偽判定装置１によれば、真偽判定対象物（紙Ｐ）のスペックルパターンを検出し、この検出したスペックルパターンから所定のカットオフ周波数より大きい周波数成分をカットして、２値化処理をする。これにより、検出したスペックルパターンから画像部と非画像部を正確に検出することができる。そして、非画像部に対応するスペックルパターンの光強度分布を抽出して、平均光強度を算出し、これを閾値としてパターンサンプルを生成する。そして、生成したパターンサンプルを基準パターンと照合して、対象物の真偽を判定している。このように、対象物の表面状態を精度良く表すスペックルパターンを取得することができる非画像部のスペックルパターンを選択して、選択したスペックルパターンに基づいて照合用のパターンサンプルを生成している。従って、対象物の表面の状態に拘らず高精度にその表面パターンを表すパターンサンプルに基づいて真偽判定を行うことができ、精度良く対象物の真偽判定を行うことができる。
【００６７】
次いで、本発明の第２の実施の形態に係る真偽判定装置について説明する。
【００６８】
本実施の形態に係る真偽判定装置は、上記第１の実施の形態に係る真偽判定装置１に対して、制御部の構成が異なり、実行する真偽判定方法が異なるものである。以下、上記第１の実施の形態に係る真偽判定装置１と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００６９】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る真偽判定装置１００の概略構成を示す図である。
【００７０】
図４に示すように、真偽判定装置１００は、図１の真偽判定装置１の制御部６に代えて制御部１０１を備える。制御部１０１は、図１の制御部６に対してＣＰＵの構造が異なる。制御部１０１は、図１の制御部６のＣＰＵ１０の構成要素に加えて、第１の照合部１０３を備えるＣＰＵ１０２を備える。第１の照合部１０３は、第１の相関演算部１０４と、オフセット部１０５とを備える。尚、本実施の形態のおいては、便宜上図１の照合部７０を第２の照合部７０と称し、相関演算部７１を第２の相関演算部７１と称する。
【００７１】
次いで、真偽判定装置１００の実行する真偽判定方法について図２，５，６を参照して説明する。図５は、真偽判定装置１００の実行する真偽判定処理のフローチャートであり、図６は、真偽判定処理において生成するデータを示す図である。
【００７２】
本処理はまず、ステップＳ２１〜Ｓ２５において、図２の処理のステップＳ１〜５と同様の処理を行う。次いで、第１の照合処理を行う。第１の照合処理は、ステップＳ２１において検出したスペックルパターンが基準パターンに一致するか否かのおおよその判断を行う処理であり、紙Ｐのスペックルパターン検出位置の位置合せを行う処理である。
【００７３】
具体的には、まず、第１照合部１０３の第１相関演算部１０４において、ＲＯＭ２０に予め格納されている位置基準データ（図６のデータ（Ａ））とステップＳ２５において生成された選択データ（図３（Ｃ），図６のデータ（Ｂ））に対して相互相関演算を行い、相互相関レベルを算出する（ステップＳ２６）。上記位置基準パターンデータは、上記ステップＳ２１〜Ｓ２５の処理を実行して作成された原本の基準パターンに対応する領域の選択データであり、この選択データを位置基準パターンデータとしてＲＡＭ１０に予め格納しておく。
【００７４】
次いで、ステップＳ２６において算出された相互相関レベルが所定値以上であるか否かを判別する（ステップＳ２７）。ステップＳ２６において算出された相互相関レベルが所定値以上でない場合は、ステップＳ２５において生成された選択データと位置基準パターンとが一致せず、この選択データに対応する光強度分布（図３（Ａ））の位置が基準パターンの位置に一致しないと判別される。このため、所定時間、本実施の形態においては図２のステップＳ１２，１３と同様に、処理開始から５００ｍｓが経過したら（ステップＳ２８）、ＲＡＭ１０に格納した光強度分布データを削除し（ステップＳ２９）、ステップＳ２１の処理に戻る。一方、ステップＳ２６において算出された相互相関レベルが所定値以上の場合は、ステップＳ２５において生成された選択データと位置基準パターンとが一致し、この選択データに対応する光強度分布（図３（Ａ））の位置が基準パターンの位置に一致すると見当をつけることができる。この場合、オフセット部１０５において、ステップＳ２７において位置基準パターンと一致すると判別された選択データに対応する紙Ｐ上の位置の先端からの距離Ｌを算出し、第２照合部７０の第２相関演算部７１に出力する（ステップＳ３０）。次いで、基準パターンの位置に一致すると見当つけされた光強度分布が基準パターンに一致するか否かを判別する。
【００７５】
具体的には、図２のステップＳ６〜Ｓ１０と同様に、以下の処理を行う。即ち、まず、平均強度演算部６１において、ステップＳ２７において位置基準パターンと一致すると判別された選択データ（図３（Ｃ）、図６のデータ（Ｂ））のＨレベル部分、例えばＨ１部分に対応する光強度分布をＲＡＭ２０に格納されている光強度分布データ（図３（Ａ））から抽出する（ステップＳ３１）。そして、抽出した光強度分布の平均光強度を演算する（ステップＳ３２）。ステップＳ３１においては、図３（Ｄ）に示すように、ステップＳ２２において検出された光強度分布データ（図３（Ａ））のうち２値化データ（図３（Ｃ））のＨ１部分に対応する光強度分布データが抽出され、ステップＳ３２においてこの抽出された光強度分布の平均光強度が算出される。そして、パターンサンプル部６２において、ステップＳ３２において算出された平均光強度をパターンサンプルの閾値として、ステップＳ３１において抽出した光強度分布からこの閾値より大きいレベルの周波数成分をカットして、パターンサンプルを生成する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３においては、図３（Ｅ）及び図６に示すようなパターンサンプル（図６のデータ（Ｃ））が生成される。
【００７６】
次いで、第２相関演算部７１において、ＲＡＭ２０に予め格納されている真偽判定の基準パターン（図６のデータ（Ｄ））とステップＳ３１において生成されたパターンサンプルに対して相互相関演算処理を行い、相互相関レベルを算出する（ステップＳ３４）。尚、ステップＳ３４においては、ステップＳ３０において算出した距離Ｌを用いて位置補正を行う。例えば、算出した距離Ｌに基づいて、読み出す基準パターン及び／又はパターンサンプルの位置補正を行って各パターンの位置を互いに一致させた後に相互相関演算処理を行う。次いで、真偽判定部７２において、算出された相互相関レベルが所定値以上であるか否かを判別する（ステップＳ３５）。算出された相互相関レベルが所定値以上である場合は、基準パターンとステップＳ３３において生成されたパターンサンプルとが一致し、即ち、紙Ｐが原本であり、紙Ｐが本物であると判別され、ＬＥＤ８２を点灯し（ステップＳ３６）、本処理を終了する。一方、算出された相互相関レベルが所定値以上でない場合は、紙Ｐが偽物と判別され、ＬＥＤ８２を点灯せずにステップＳ２１の処理に戻る。
【００７７】
尚、ステップＳ２７の処理における所定値は、ステップＳ２５において生成された選択データと位置基準パターンとが一致すると判断することができる値に設定されている。また、ステップＳ２６，２７においては、例えば、１００点の画素の相関を取り、７０点以上の画素が一致する場合に同一パターンであると判断するようにしてもよい。
【００７８】
上述のように、本発明の第２の実施の形態に係る真偽判定装置によれば、真偽判定対象物（紙Ｐ）のスペックルパターンを検出し、この検出したスペックルパターンから所定のカットオフ周波数より大きい周波数成分をカットして、２値化処理をして２値化処理データを作成する。そして、２値化処理データを位置基準データと照合し、２値化処理データが位置基準データと一致するか否かを判別する。２値化処理データが位置基準データと一致する場合は、この２値化処理データに対応するパターンサンプルが基準パターンに一致するか否かを判別し、真偽判定を行う。このように、２値化処理データが位置基準データと一致する場合は、この２値化処理データに対応するパターンサンプルが基準パターンに一致するとの見当をつけることができ、このパターンサンプルに対してのみ真偽判定を行うので、無駄な真偽判定の実行を抑制することができる。従って、第１の実施の形態に係る真偽判定装置による効果に加えて、真偽判定のパターンマッチングに要する時間を短縮できる。また、より精度良く固体の真偽判定を行うことができる。
【００７９】
尚、上記第１及び第２の実施の形態に係る真偽判定装置は、プリンタ等の画像形成装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る真偽判定装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の真偽判定装置の実行する真偽判定処理のフローチャートである。
【図３】図２の真偽判定処理において生成されるデータを示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る真偽判定装置の概略構成を示す図である。
【図５】図４の真偽判定装置の実行する真偽判定処理のフローチャートである。
【図６】図５の真偽判定処理において生成するデータを示す図である。
【図７】従来の真偽判定装置において紙に対して照射したレーザの散乱光強度分布の一例を示す図である。
【図８】従来の真偽判定装置において紙に対して照射したレーザの散乱光強度分布の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１，１００  真偽判定装置
２  ローラ
３  レーザ光源
４  光学系
５  フォトダイオード
６，１０１  制御部
１０，１０２  ＣＰＵ
２０  ＲＡＭ
３０  ＲＯＭ
４０  Ａ／Ｄ変換器
５０  選択部
５１  ＬＰＦ
５２  ２値化処理部
６０  パターンデータ生成部
６１  平均強度演算部
６２  パターンサンプル部
７０  照合部（第２照合部）
７１  相関演算部（第２相関演算部）
７２  真偽判定部
１０３  第１照合部
１０４  第１相関演算部
１０５  オフセット部
【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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