(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の蛍光材料を混合した混合蛍光材料を含む識別マークの識別方法であって、
物品上に形成した前記識別マークに、励起スペクトルの異なる２種類の励起光をそれぞれ照射して２つの蛍光スペクトルＦＥ(λ)、ＦＥ'（λ）（ここにλは励起光の波長を表す）を収集し、
前記２つの蛍光スペクトルＦＥ(λ)，ＦＥ'(λ)から、それぞれの変数である波長λを変数ｘ、ｙとして２変数合成関数ｆ(ＦＥ(ｘ)、ＦＥ'(ｙ))を作り、
前記変数ｘ、ｙを２次元座標として前記２変数合成関数を２次元パターンとして表示する
識別方法。
【請求項２】
さらに、収集した蛍光スペクトルを、その中の最大強度値によって規格化し、規格化された前記２種類の蛍光スペクトルから前記合成関数を作る、請求項１に記載の識別方法。
【請求項３】
前記複数種類の蛍光材料の蛍光スペクトルが、全面的にあるいは部分的にオーバーラップする波長範囲を有する、請求項１または２に記載の識別方法。
【請求項４】
前記蛍光材料が紫外光励起蛍光材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の識別方法。
【請求項５】
複数種類の蛍光材料を混合した混合蛍光材料を含む識別マークの識別装置であって、
励起スペクトルの異なる２種類の励起光を発生する光源部と、
物品上に形成した前記識別マークに、前記２種類の励起光をそれぞれ照射して２つの蛍光スペクトルＦＥ(λ)、ＦＥ'(λ)（ここにλは励起光の波長を表す）を収集する分光装置と、
前記２つの蛍光スペクトルＦＥ(λ)，ＦＥ'(λ)から、それぞれの変数である波長λを変数ｘ、ｙとして２変数合成関数ｆ(ＦＥ(ｘ)、ＦＥ'(ｙ))を作るデータ処理装置と、
前記変数ｘ、ｙを２次元座標として前記２変数合成関数を２次元パターンとして表示する表示装置と
を備える識別装置。
【請求項６】
前記データ処理装置は、収集した蛍光スペクトルを、その中の最大強度値によって規格化し、規格化された前記２種類の蛍光スペクトルから前記合成関数を作る、請求項５に記載の識別装置。
【請求項７】
前記複数種類の蛍光材料の蛍光スペクトルが、全面的にあるいは部分的にオーバーラップする波長範囲を有する、請求項５または６に記載の識別方法。
【請求項８】
前記蛍光材料が紫外光励起蛍光材料であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種製造物、各種美術品、宝飾品などの識別マーク作成と識別の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙幣、有価証券、クレジットカード、美術品、宝飾品などに、紫外光の励起によっては可視光を発するが、可視光では視認できない蛍光材料を印刷または塗付することが行われていた。このように、マークの存在を明示しない不可視マークに対して可視光を遮蔽した暗所において紫外光を照射して、マークを発光させ、その有無、または形状を主として目視によって判別し、識別に利用することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の、可視光下の目視では視認できない識別用のマークを、この発明では以下不可視マークと呼ぶこととする。このように、マークの存在を明示しない不可視マークを具備することによって識別を行おうとする従来技術において、不可視マークのパターンのみを識別要素とする場合は、偽造マークに対しての安全性が十分高くない。なぜならば、従来の不可視マークを具備する物品に紫外光を照射した場合、直ちに、そのマークの存在とパターンが明らかとなるために、当該物品の製造者以外の者が、何らかの意図のもとに、当該マークと同様の可視発光色、同様のパターンを有する蛍光材料を塗布あるいは染色し、それを目視で判断する場合には、蛍光体の発光輝度が小さいことも原因して、巧妙な偽造物品の識別が困難となる。特に、真贋を判別したい物品には、形状の複雑な美術品、貴金属、宝飾品類があるが、それら物品には平面状以外の複雑かつ小形形状を持つものが多く、従来の不可視マークはそれらの物品に適用が困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、識別を必要とする物品に、紫外光などの励起光による励起によってのみ発光する蛍光材料を用いた識別マークを印刷、塗布その他の方法で固着あるいは染色せしめ、複数の励起光の照射によって、これを発光せしめて、当該物品の識別を行う識別マーク技術である。さらに特定的には、複数種の蛍光材料を所定の混合比で混合し、識別すべき物品に固着あるいは染色せしめる。このような混合蛍光材料から発する蛍光スペクトルは、混合蛍光材料の種類、混合比に特有なスペクトルを発する。したがってこの蛍光発光を分光測定することにより、識別マークを付した物品の速やかで正確な識別が行われる。
【０００５】
また上記の識別マークを付した物品に２種以上の励起光を照射して蛍光スペクトルを得、それから得られる２種類以上の蛍光スペクトルを分光して強度スペクトルデータを得、そのデータに一定のデータ処理を施して２次元パターンで表示させれば、同じ識別マークに同じ組み合わせの励起光を照射する限り、常に同じ２次元パターンが生じる。この２次元パターンの図形は、上述の識別マークと励起光の組み合わせに応じた特徴ある微細な構造を含んでいる。人間の目視による認識は、２次元のパターン図形に対しては、その微細な差異までも迅速に判別する能力を持つことが知られている。したがって、このような２種以上の励起光による識別マークの強度スペクトルデータの２次元パターンへの変換による表示に対して、人間のパターン図形認識の高度な能力を利用することによって、識別マークを付した物品の速やかで正確な識別を行うことができる。
【０００６】
本発明では、識別用蛍光材料として、複数種類の蛍光材料を所定の混合比で混合して用いる。そのため、これから発せられる蛍光スペクトルが、混合蛍光材料の種類と混合比によってきまる特有なスペクトルを発する。蛍光材料の種類は無機物、有機物にわたって、非常に多くの物質が知られており、そのうち、産業上、安定、安全に、かつ安価に利用できるものの種類だけでも、多種類存在する。しかも、本発明では、これらの物質を所定の混合比で混合して用いるので、そのスペクトルの組み合わせは無数と言えるほど多い。したがって、当該混合蛍光材料を作製した者以外の者が、当該混合蛍光材料の発する蛍光スペクトルと同一の蛍光スペクトルを、何らかの他の物質の混合物で再現することは、実質上不可能である。このように、本発明によれば、物品の識別に使用するマークに用いた混合蛍光材料と、それらの混合比を知る者以外には、該混合蛍光材料と同一の蛍光スペクトルを合成することはほぼ不可能である。それ故、識別マークの秘匿性および後述の困難に対する信頼性が大きい。
【０００７】
特に、混合蛍光材料の個々の蛍光物質の蛍光スペクトルが、全面的にあるいは部分的にオーバーラップする場合は、混合蛍光材料の蛍光スペクトルはそれらの合成されたものとなる。そのような場合は、それらの各構成要素以外の蛍光物質でその合成された蛍光スペクトルを再現することは、一層困難となるため、本発明による識別の信頼性の一層の向上が期待できる。
【０００８】
識別用マークは、これを使用する物品によって、マークが通常の可視光照明下で視認できることが必要または好ましいな場合と不都合または好ましくない場合とがある。たとえば、紙幣や有価証券類のすかしの存在の場合のように、当該物品が識別マークを付されて識別できる機能を具備していることを明示することが偽造物の作製を防止する上で有用である場合には、マークが通常可視光照明下において有色であってもよい。このように、識別マークの存在を明示しても、本発明によれば、マークに使用する混合蛍光材料の種類、それらの混合比を知る当該物品の製造者以外の者が、このようなマークを、先に述べたように、識別の機能において再現することは、ほぼ不可能であるから、明示することが特に不利に作用することはないであろう。
【０００９】
一方、識別用マークの通常の可視光照明下での視認が不都合となる場合がある。たとえば、識別を必要とする物品が美術品、宝飾品など、その物品の色彩自体にその物品の価値が依存する場合、当該物品の一部分にでもマークが視認できることは、美術品、宝飾品としての当該物品の本来の審美的価値を損なうおそれがある。このような場合、本発明の識別用マークは、たとえば、紫外光励起によってのみ紫外光あるいは可視光の蛍光を発すればその目的を達するので、通常可視光照明下では無色透明であることが可能且つ好ましく、その場合は美術品、宝飾品の審美的価値を低下させることがない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例において用いる光源のスペクトル、蛍光物質の吸収スペクトルおおび蛍光発光スペクトルを示すスペクトル図である。図中、スペクトルＥ、Ｅ'は励起用紫外線ランプのスペクトルで、横軸は波長λ、縦軸は強度を表しており、通常よく使われる水銀蒸気放電紫外線ランプの線スペクトルを示している。ＥとＥ'のピーク強度の比率は、通常は物質により決まっている。水銀蒸気放電紫外線ランプの場合、Ｅの波長は２５４ｎｍ，Ｅ'の中心波長は３６５ｎｍである。スペクトルＡ１（λ）、Ａ２（λ）、Ａ３（λ）、・・・などは、本発明の混合蛍光材料を構成している個々の蛍光物質の吸収スペクトルを示している。それら吸収の相対的比率は個々の蛍光物質の種類と混合比で決まる。また、個々の蛍光物質が蛍光を発するためには、それらの吸収スペクトルＡ１（λ）、Ａ２（λ）、Ａ３（λ）、・・・が、少なくとも励起用紫外光スペクトルＥ，Ｅ'のいずれか、あるいは両方にオーバーラップしていなければならない。スペクトルＦ１（λ）、Ｆ２（λ）、Ｆ３（λ）、・・・・は混合蛍光材料を構成している個々の蛍光物質の蛍光発光スペクトルであり、Ｆ（λ）は混合蛍光材料が示す蛍光発光スペクトルであって、それは、通常、スペクトルＦ１（λ）、Ｆ２（λ）、Ｆ３（λ）、・・・・によって、
【００１１】
Ｆ（λ）＝Ｆ１（λ）＋Ｆ２（λ）＋Ｆ３（λ）＋・・・    （１）
【００１２】
と、個々の蛍光材料の発光スペクトルの和の形で表されれる。ただし、スペクトルＦ（λ）は、波長に関して、その最大値で規格化した値である。
【００１３】
個々の蛍光スペクトルＦ１（λ）、Ｆ２（λ）、Ｆ３（λ）、・・・・の形状、相対的高さは、励起用紫外スペクトル，の強度と、吸収スペクトルＡ１（λ）、Ａ２（λ）、Ａ３（λ）、・・・の波長上の相対的な位置によって決まる、したがって、励起用紫外光源の種類と、個々の蛍光物質並びにその混合比を決めれば決まる。それ故、混合蛍光材料の蛍光発光スペクトルの形状Ｆ（λ）は、励起用紫外光源と個々の蛍光物質並びにその混合比が決まれば決まるものである。
【００１４】
図１では、Ｆ１（λ）、Ｆ２（λ）、Ｆ３（λ）、・・・・などが、波長に関して、特にオーバーラップしている場合を示しており、この場合には、蛍光発光スペクトルの形状Ｆ（λ）から、使用した個々の蛍光物質並びに混合比を同定することは実際上不可能となる。このようにＦ１（λ）、Ｆ２（λ）、Ｆ３（λ）、・・・・が、波長λに関してオーバーラップしている場合、特に、使用した個々の蛍光物質並びに混合比の秘匿性に優れている。
【００１５】
蛍光発光スペクトル形状Ｆ（λ）を識別用マークとして用いるには、識別マークを励起スペクトルＥ、Ｅ'を持つ水銀蒸気放電紫外線ランプで照射しつつ、Ｆ（λ）を分光器で測定し、所定のスペクトルに一致しているか否かをディスプレーモニター上で目視して、該マークの付与された物品の識別を行う。蛍光発光スペクトル形状Ｆ（λ）がディスプレーモニター上に表示されるまでには、Ｆ（λ）が光検出器、増幅器（図示せず）などによって表示電気量に変換されている。変換されている電気量の波長に対する依存性は、それらの電気量の初期較正とコンピューター処理によって、常に一定に維持されている。
《実施例》
つぎに、本発明の実施例について図を参照して説明する。
【００１６】
図２は本発明の実施例を示す構成ブロック図である。１は紫外光２を発光して試料３を照射するための水銀蒸気放電紫外線ランプであり、紫外光２によって照射された試料３は蛍光４  を発し、蛍光４は分光器５によって分光され、試料３の発する蛍光スペクトルデータが収集される。６１、６２は水銀蒸気放電紫外線ランプから出る励起スペクトルＥ、Ｅ'を分離選択するためのフィルター、７  は得られた分光データから識別パターンを得るためのデータ処理用コンピューター、８  は識別パターンを視認によって確認するための識別パターン表示用ディスプレーモニターである。蛍光材料の試料３はそれを付する物体を損なわないため、ごく小さい面積、例えば半径０．３ミリメートル程度のものであることが好ましい。
【００１７】
図３は、本実施例における、励起スペクトル、吸収スペクトル、蛍光発光スペクトルを示す。水銀蒸気放電紫外線ランプから出る励起スペクトルＥ、Ｅ'はフィルター６１、６２によって選択分離され、で励起した場合の蛍光発光スペクトルの形状ＦＥ（λ）を図３（ａ）に、またＥ'で励起した場合の蛍光発光スペクトルの形状ＦＥ'（λ）を図３（ｂ）に、それぞれ示す。
【００１８】
上記の励起スペクトルＥ、Ｅ'を分離して行う測定において、それぞれに得られたスペクトルデータＦＥ（λ）とＦＥ'(λ）のそれぞれの波長λの数値を２次元座標ｘ、ｙのそれぞれに用い、それらをＦＥ（ｘ）とＦＥ'(ｙ）と表す。これらスペクトルデータＦＥ（λ）とＦＥ'(λ）は、先の（１）式のＦ（λ）同様、いずれも、それぞれの最大値に対して規格化処理がなされている。次に、これらスペクトルデータＦＥ（ｘ）とＦＥ'(ｙ）から２変数関数Ｇ（ｘ，ｙ）を合成する。この合成関数は、一般に、
【００１９】
Ｇ（ｘ，ｙ）＝ｆ［ＦＥ（ｘ），ＦＥ'(ｙ）］    （２）
【００２０】
と表される。このような２変数関数Ｇ（ｘ，ｙ）をディスプレーモニター８上にディスプレーすると、Ｇ（ｘ，ｙ）はモニター８上に２次元パターンとして視認できる。このような２次元パターンは、一般に、後に示す図  ５、６  に示すような特徴のある図形を描く。その結果、測定によって直接得られる生データＦＥ（λ）とＦＥ'(λ）とのそれぞれの所定のスペクトルに対する一致を見るよりも、はるかに素早く微細な差異までも、それらを間単に視認することができ、迅速正確な識別に役立てることができる。
【００２１】
上に述べた（１）式の合成関数の具体的な関数形として、好適なものの例を示すと、下の通りである。
【００２２】
Ｇ（ｘ，ｙ）＝ＦＥ（ｘ）・ＦＥ'(ｙ）    （積関数）  （３）
Ｇ（ｘ，ｙ）＝ＦＥ（ｘ）／［ＦＥ'(ｙ）＋ｃ］  （商関数）  （４）
Ｇ（ｘ，ｙ）＝ＦＥ（ｘ）＋ＦＥ'(ｙ）          （和関数）  （５）
Ｇ（ｘ，ｙ）＝ＦＥ（ｘ）−ＦＥ'(ｙ）   （差関数） （６）
Ｇ（ｘ，ｙ）＝［ＦＥ（ｘ）］２＋［ＦＥ'(ｙ）］２  （２乗和関数）（７）
Ｇ（ｘ，ｙ）＝［ＦＥ（ｘ）］２−［ＦＥ'(ｙ）］２  （２乗差関数）（８）
Ｇ（ｘ，ｙ）＝［ＦＥ（ｘ）＋ＦＥ'(ｙ）］２  （和２乗関数） （９）
Ｇ（ｘ，ｙ）＝［ＦＥ（ｘ）−ＦＥ'(ｙ）］２    （差２乗関数）（１０）
【００２３】
さらに、それらの対数表示なども考えられが、その他、有界な関数であって、微細な差異がパターンとして強調される関数であれば、どれを用いてもよい。コンピューター処理における経済性の点では、上記の例のものが好適であり、その中でも、上位に示したもの程、経済的である。（４）式の場合、発散を防ぐため、分母に微小な定数を付加してある。
【００２４】
これらの合成関数の生成は、データ処理用コンピューター５でなされる。
ディスプレーモニター７上にディスプレーされる合成関数Ｇ（ｘ，ｙ）の視認性をよくするためのＧ（ｘ，ｙ）の表示方法としては、等高線表示、グレースケール表示、等高線＋グレースケール表示、等高線またはグレースケールに対応する擬似カラー表示が好適であった。それらの処理はコンピューター５で行われ、コンピューター付属のキーボードやマウスなどの操作指示装置の指示によってディスプレーモニター６上に適宜切り替えてディスプレーされる。微細な識別を必要とする場合に、それに最も適した表示法を迅速に選択することができる。
【００２５】
図４は１例としてＦＥ（ｘ）とＦＥ'(ｙ）から、（３）式、すなわち、それらの合成関数である、積関数Ｇ（ｘ，ｙ）＝ＦＥ（ｘ）・ＦＥ'(ｙ）を等高線表示した場合に得られる識別パターンを示している。図においてＦＥ（ｘ）をｘ軸に沿って、ＦＥ'(ｙ）をｙ軸に沿ってそれぞれ示し、且つ図の中にそれらに対応するそれらの積関数の識別パターンＧ（ｘ，ｙ）が合成される様子を示した。
【００２６】
図５  はＦＥ（ｘ）とＦＥ'(ｙ）との商関数である（４）式を、図６はＦＥ（ｘ）とＦＥ'(ｙ）との差関数である（５）式を、それぞれ用いて等高線表示した場合の識別パターンを示している。このような特徴ある識別パターンから、自己の設計した識別マークの微細な特徴を視認により正確に確認し得る表示が得られる。このような特徴ある識別パターンから、自己の設計した識別マークの微細な特徴を視認により正確に確認し得る表示が得られる。なお、図５と図６においてはｘ軸及びｙ軸に沿ってそれぞれの関数を示すことを省略したが、図４と同様にそのような各関数とパターンで示す積関数が対応している。
【００２７】
このような２次元パターンは，そのもとのデータを規格化するステップを経て表示されるので、当該混合蛍光物質が経時変化によって減少したとしても，パターン自体は変化しない。したがって，このような識別マークを長期間にわたって使用することができる。
【００２８】
以上、本発明による識別のためのマークおよびそのための装置を具体的な実施例について述べてきたが、これらの実施例から類推され、当該分野に精通した人によりなされる容易な変形ないしは展開が、本発明の主旨から本発明の精神内にあると判断される場合には、本発明の当該分野への寄与の範囲内にあるものである。したがって、そのような変形や展開も本特許の範囲内に正当かつ適正に含まれるものである。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、励起用光源、識別マークの混合蛍光材料の構成要素としての個々の蛍光材料及びそれらの混合比を決めれば、マークからの発光スペクトル形状は、分光上の原理から、励起用光源強度や用いる分光器の明るさに関係なくきまる。したがって、本発明による識別マークを持つ物品の識別は常に信頼性高く行われる。また、スペクトルから識別マークの構成材料とそれらの混合比を同定することが困難なため、その秘匿性と信頼性が高く、しかも、励起光源を切り換えて得られる２つまたは、それ以上のスペクトルデータの２次元パターンの識別は迅速かつ正確な識別作業を可能とする。したがって、高い信頼性をもって迅速な識別を行えるシステムが実用化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による識別マークの作用を説明するための励起光スペクトル、吸収スペクトル、蛍光発光スペクトルを示す図。
【図２】本発明の実施例を示す識別装置のブロック図。
【図３】本発明の実施例による識別マークの作用を説明するための励起光スペクトル、吸収スペクトル、蛍光スペクトル図。
【図４】積関数の等高線表示による識別パターン。
【図５】商関数の等高線表示による識別パターン。
【図６】差関数の等高線表示による識別パターン。
【符号の説明】
λ          波長
Ｅ，Ｅ'     励起光スペクトル
Ａ１（λ）
Ａ１（λ），  Ａ２（λ），Ａ３（λ），・・・  吸収スペクトル
Ａ３（λ）
Ｆ１（λ），Ｆ２（λ），Ｆ３（λ），・・・    蛍光発光スペクトル
Ｆ（λ）    混合蛍光材料が示す蛍光発光スペクトル
ＦＥ（λ），ＦＥ'(λ）    それぞれＥ、Ｅ'で励起された蛍光スペクトル
ＦＥ（ｘ），ＦＥ'(ｙ）    それぞれ，  Ｅ、Ｅ'で励起された蛍光スペクトル
Ｇ（ｘ，ｙ）  ２変数合成関数
１          水銀蒸気放電紫外線ランプ
３          試料
５          分光器
６１、６２  フィルター
７          データ処理用コンピュータ
８          識別パターン表示用ディスプレーモニター
【図１】
0003836302.tif 000002
【図２】
0003836302.tif 000003
【図３】
0003836302.tif 000004
【図４】
0003836302.tif 000005
【図５】
0003836302.tif 000006
【図６】
0003836302.tif 000007