識別装置及び識別方法
【課題】小さなスペースで複数の角度から観察したホログラム等の像を、各観察角度の反射光が互いに影響を受けることなく取得することを可能とし、ＡＴＭ等に組み込んで使用する信頼性の高い識別装置を実現する。
【解決手段】光源２によりホログラムフィルム１０ａを光照射し、それぞれ異なる方向に複数の貫通孔１１が形成された３枚の板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃが積層された光路部材３を用い、ホログラムフィルム１０ａからの反射光を３つの異なる方向に出射させ、ディテクタアレイ４で受光することで、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃに対応した３種のホログラム像を得る。
【解決手段】光源２によりホログラムフィルム１０ａを光照射し、それぞれ異なる方向に複数の貫通孔１１が形成された３枚の板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃが積層された光路部材３を用い、ホログラムフィルム１０ａからの反射光を３つの異なる方向に出射させ、ディテクタアレイ４で受光することで、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃに対応した３種のホログラム像を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、識別パターンを例えばそのホログラム像により真偽を判定する識別装置及び識別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙幣又はクレジットカード等には、偽造防止のためにしばしばホログラムフィルムを添付するという対策が行われている。一般的には、人間が視認により異常の有無を確認しているが、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）等にセンサを組み込むことで紙幣に添付したホログラムフィルムを識別できるようにすれば、偽造券の判別に有用である。
【０００３】
紙幣等に添付されたホログラムフィルムは、光源又は観察の角度によって、どのような像が見えるかが決まり、角度により異なる数種類の像が現れるように造られている場合がある。このため、ホログラムが本物であるか否かを識別するには、複数の角度から観察することが必要である。例えば、見えるべき像が１種類であれば、像が見える角度と、像が見えない角度の２つの角度から観察することで、ホログラムの真偽を判別することができる。
【０００４】
ホログラムを観察するには、特定の角度、例えばフィルム面に垂直な角度から照明光を照射し、レンズと撮像素子(例えばＣＣＤカメラ)を用いて、様々な角度からホログラムフィルムを観察すれば良い。主にフィルム面の垂直軸周りの方向によって、観察される像が違って見えるので、レンズと撮像素子からなる観察装置を、ホログラムフィルムに対して垂直な軸の周りに方向を変化させてゆくことで像を確認することができる。複数の角度からの観察像を同時に取得するためには、複数のレンズ及び撮像素子をセットで配置する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平７−６９９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ホログラムの観察に、複数のレンズ及び撮像素子をセット配置した場合、レンズが焦点を結ぶにはある程度の距離が必要なために光路長が比較的長くなる。更に、ホログラムフィルムとのレンズとの角度が異なるセットを複数装備するためには、大きなスペースを必要とすることになり、ＡＴＭの端末内に適宜収納することは困難である。
【０００７】
特許文献１には、カード等の局所的な部分（ホログラム）に光源から光を照射し、特定の角度への反射光強度が閾値を越えるか否かをディテクタで読み取る装置が開示されている。この場合、レンズを使用せずに直接にディテクタで光を受けており、設置スペースは小さくなる。しかしながら、複数の照射スポットからの反射光が入り乱れて近隣のディテクタにも入射してしまうため、ホログラムの像観察には適さない。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、小さなスペースで複数の角度から観察したホログラム等の像を、各観察角度の反射光が互いに影響を受けることなく取得することを可能とし、ＡＴＭ等に組み込んで使用することができる信頼性の高い識別装置及び識別方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
識別装置の一態様は、識別パターンに光を照射する光源と、前記識別パターンからの反射光を２つ以上の異なる方向に出射させる光路部材と、前記光路部材から出射させた前記反射光を検出する検出器とを含む。
【００１０】
識別方法の一態様は、識別パターンに光を照射し、前記識別パターンからの反射光を２つ以上の異なる方向に出射させる光路部材を介して、前記光路部材から前記反射光を出射させ、前記光路部材から出射させた前記反射光を検出器で検出した後、データ処理部でホログラム像を形成し、前記ホログラム像を、前記識別パターンについて予め登録されている正規のホログラム像と比較し、前記識別パターンの真偽を判定する。
【発明の効果】
【００１１】
上記の各態様によれば、小さなスペースで複数の角度から観察したホログラム等の像を、各観察角度の反射光が互いに影響を受けることなく取得することが可能となり、ＡＴＭ等に組み込んで使用することができる信頼性の高い識別装置及び識別方法が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態による識別装置を示す模式図である。
【図２】各板状光路部材の構成を示す概略平面図である。
【図３】ディテクタアレイの構成を示す概略正面図である。
【図４】本実施形態において形成されるホログラム像の一例を示す模式図である。
【図５】各板状光路部材の貫通孔の形成角度を説明するための模式図である。
【図６】各板状光路部材の構成を示す概略平面図である。
【図７】本実施形態による識別方法をステップ順に示すフロー図である。
【図８】本実施形態による識別装置の変形例１を示す模式図である。
【図９】本実施形態による識別装置の変形例２を示す模式図である。
【図１０】本実施形態による識別装置の変形例３を示す模式図である。
【図１１】図１０の識別装置における各板状光路部材の方位角を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、識別装置及び識別方法の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態による識別装置を示す模式図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が側面図である。
【００１４】
本実施形態では、例えば紙葉１０に付けられた識別パターンであるホログラムフィルム１０ａを観察対象とする。
識別装置において、１は、紙葉１０を載置する搬送面１ａを有し、搬送面１ａに載置された紙葉１０を例えば矢印Ａの方向に搬送する搬送部である。２は、紙葉１０のホログラムフィルム１０ａに光を照射する光源である。３は、ホログラムフィルム１０ａからの反射光を２つ以上、ここでは３つの異なる方向に出射させる光路部材である。４は、光路部材３から出射させた反射光を検出するディテクタアレイである。５は、ディテクタアレイ４で検出した反射光から形成されるホログラム像を、ホログラムフィルム１０ａについて予め登録されている正規のホログラム像と比較し、ホログラムフィルム１０ａの真偽を判定するデータ処理部である。
【００１５】
光源２は、適度に発散する光を照射できる例えばＬＥＤ又は蛍光管等を有している。
識別装置において現れるホログラム像は、観察する方向だけでなく、光源２の照射方向にも依存しており、照射方向が若干変化すると、反射によりホログラム像の見える方向が若干変化する。このため、照射光が広い角度範囲の光線を含むものであれば、１つのパターン像が広い観察範囲で見えるようになり、特定の角度のみで見えるというホログラムの特徴を識別し難くなる。このため、光源２としては狭い角度の光線だけを照射するものが適しており、±５度程度の範囲の光線を含む、例えばＬＥＤ又は蛍光管等を備えた光源が望ましい。
【００１６】
光路部材３は、複数、ここでは３枚の板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃが例えば積層されて構成される。板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃは、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、それぞれ反射光を入光面から出光面に向けて通過させる光路となる、互いに平行な複数の貫通孔１１を有している。貫通孔１１は、一列に複数配設されているが、２列以上に複数配設するようにしても良い。板状光路部材３ａの貫通孔１１と、板状光路部材３ｂの貫通孔１１と、板状光路部材３ｃの貫通孔１１とでは、それぞれ形成される方向（形成角度）が相異なる。
【００１７】
光路部材３の板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃでは、貫通孔１１により、それぞれ特定方向の反射光のみを選別して透過するように構成されている。光路部材３は、例えばプラスチック又は金属等からなり、少なくとも貫通孔１１の内壁が反射光を遮光する材質であるか、或いは当該内壁に光反射を防止する表面処理が施されている。この構成により、主に直接的に貫通孔１１を通り抜けた、狭い角度範囲のみの反射光がディテクタアレイ４で検出される。貫通孔１１は例えば、配列ピッチを１ｍｍ程度、孔径を０．７ｍｍ程度、長さを１５ｍｍとすることで、充分に狭い角度範囲にして１ｍｍ程度の空間分解能の観察が可能となる。
【００１８】
ディテクタアレイ４は、図３に示すように、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃの貫通孔１１毎に、当該貫通孔１１を通過した光の強度を検出するものである。ディテクタアレイ４の受光面には、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃの各貫通孔１１に対応するようにマトリクス状にフォトダイオード等の受光素子４ａが並列している。ディテクタアレイ４では、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃに対応して３行の受光素子４ａの素子ライン４Ａ，４Ｂ，４Ｃが設けられている。板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃの夫々について、貫通孔１１の数だけの測定点を持つ強度プロファイルが得られる。なお、ディテクタアレイ４において、例えば６行以上（各板状光路部材にそれぞれ２行以上が対応する。）の受光素子４ａのラインを設けるようにすることも考えられる。
【００１９】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃに対応するディテクタアレイ４の素子ライン４Ａ，４Ｂ，４Ｃから、それぞれライン状の光強度データ（例えばラインデータ２１ａ，２２ａ，２３ａ）が得られる。搬送部１による紙葉１０の搬送により次々に取得したラインデータ２１ａ，２２ａ，２３ａをマッピングすることにより２次元のホログラム像が形成される。このようにして板状光路部材の個数分のホログラム像（ここでは、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃによる３つのホログラム像２１，２２，２３）が得られる。
【００２０】
データ処理部５は、ディテクタアレイ４と接続されており、得られたホログラム像を、予め登録されている正規のホログラム像と比較し、正規のホログラム像と一致又は類似すると判断した場合に、当該ホログラム像が正規のホログラム像に対応した画像であると判断する。検出器４で形成されたホログラム像の、正規のホログラム像との比較は、例えば各点の光強度を閾値により二値化した後、パターンマッチングにより行われる。データ処理部５の機能は、例えばＲＯＭ又はハードディスク等の記憶媒体から読み出したプログラムをコンピュータのＣＰＵで実行することにより実現される。
【００２１】
ホログラムフィルム１０ａのようなフィルム状のホログラムでは、垂直方向から照明した場合には、フィルム面に垂直な軸の周りのどちらの方向(方位)から観察するかにより現れるホログラム像が基本的に決定される。垂直からの傾き角は、ホログラム像のパターンに影響を与えない場合が多い。
本実施形態において、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃの貫通孔１１の角度を変えることで変化させているのは、垂直軸回りの方位である。図２では、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃは、搬送方向Ａからの観察と、搬送方向Ａから両側に例えば３０°ずらした方向からの観察とを行うように貫通孔１１がそれぞれ形成されている。
【００２２】
搬送部１の搬送面１ａと貫通孔１１を延長した面とが交わるラインの部分が観測される部位になり、通常ではこのラインを搬送方向Ａと直交する方向に設定する。そのため、必然的に貫通孔１１は、搬送方向Ａ或いはその逆方向に傾いて形成されることになる。但し、本実施形態では、これ以外の傾斜方向に貫通孔１１を形成しても有効である。
【００２３】
図５は、各板状光路部材の貫通孔の形成角度を説明するための模式図である。
図５では、搬送部１の搬送面１ａをＸ−Ｙ平面とする。Ｘ−Ｙ平面において、直線ＯＣを含むＸ軸方向を方位０°として、Ｘ軸と直線ＯＤとのなす角を方位角θ1と定義する。光路部材３の垂直方向（Ｚ軸方向）からの傾斜角、即ちＺ軸と直線ＯＡとのなす角を傾斜角θ2と定義する。傾斜角θ2は、主に４５°である場合を想定している。図６には、光路部材３の板状光路部材３ａ，３ｂの概略平面図を例示する。
【００２４】
板状光路部材３ａの貫通孔１１の方向は、以下のように定められる。
方位角０°(直線ＯＣの方向)からの観察を行うには、直線ＯＡ方向に貫通孔１１が位置する。即ち、板状光路部材３ａには、図６（ａ）に示す入光側の辺Ｌと垂直な方向Ｄに貫通孔１１を形成すれば良い。
【００２５】
板状光路部材３ｂの貫通孔１１の方向は、以下のように定められる。
方位角θ1(直線ＯＤの方向)からの観察を行う場合は、直線ＯＤを含み、かつＸ−Ｙ平面（搬送面１ａ)に垂直な平面を考え、これと板状光路部材３ｂの交点からなる直線ＯＢと平行に貫通孔１１を形成する。角ＡＯＢを、板状光路部材３ｂの貫通孔１１の孔角θ3と定義する。即ち、板状光路部材３ｂには、図６（ｂ）に示す入光側の辺Ｌと垂直な方向Ｄから孔角θ3の方向に貫通孔１１を形成すれば良い。
【００２６】
方位角θ1，傾斜角θ2，孔角θ3は、以下の関係を有する。
tanθ3＝ＡＢ／ＯＡ
＝ＣＤ／ＯＡ
＝ＯＣ×tanθ1/[ＯＣ／cos(９０−θ2)]
＝ tanθ1×cos(９０−θ2)
よって、
θ3＝tan-1[tanθ1×cos(９０−θ2)]
上記の式から、方位角θ1＝４５°、傾斜角θ2＝４５°の場合には、孔角θ3は３５°程度となる。同様に、方位角θ1＝３０°、傾斜角θ2＝４５°の場合には、孔角θ3は２２°程度となる。
【００２７】
上記のように、本実施形態では、光路部材３の貫通孔１１の角度を変えることにより、±４５°程度まで観察方位を変化させることができる。従って、光路部材３の貫通孔１１を搬送方向Ａに傾ける配置とした場合には、搬送方向Ａを中心に±４５°程度までの観察方位を実現することができる。
【００２８】
上記のように構成された識別装置を用いた識別方法について説明する。図７は、本実施形態による識別方法をステップ順に示すフロー図である。
先ず、光源２は、搬送部１の搬送面１ａに載置された紙葉１０のホログラムフィルム１０ａに光を照射する(ステップＳ１)。
続いて、光路部材３は、ホログラムフィルム１０ａからの反射光を貫通孔１１を介してディテクタアレイ４に出射する(ステップＳ２)。
【００２９】
続いて、ディテクタアレイ４は、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃの貫通孔１１毎に、当該貫通孔１１を通過した光の強度を検出する(ステップＳ３)。ディテクタアレイ４は、搬送部１による紙葉１０の搬送により次々に取得したラインデータ２１ａ，２２ａ，２３ａをマッピングし、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃに対応した３種のホログラム像を形成する(ステップＳ４)。
【００３０】
続いて、データ処理部５は、得られた各ホログラム像を、それぞれ予め登録されている正規のホログラム像と比較する(ステップＳ５)。ステップＳ５において、得られた各ホログラム像が正規のホログラム像と一致又は類似すると判断した場合には、当該ホログラム像が正規のホログラム像に対応した画像であり、当該ホログラムフィルム１０ａ（紙葉１０）は真正なものであると判断する(ステップＳ６)。一方、得られた各ホログラム像が正規のホログラム像とは異なると判断した場合には、当該ホログラム像は正規のホログラム像に対応しない画像であり、当該ホログラムフィルム１０ａ（紙葉１０）は偽物であると判断する(ステップＳ７)。
【００３１】
以下、本実施形態の諸変形例について説明する。
【００３２】
（変形例１）
上述したような、方位によって現れる像が異なる場合ではなく、同じ方位でも傾斜角により現れる像が変化するようなホログラムを識別する場合には、例えば図８のように識別装置を構成すれば良い。
図８では、光路部材３を構成する板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃを、それぞれ異なる傾斜角に配置する。板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃの各出光面と対向するように、ディテクタアレイ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが配置されている。ディテクタアレイ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、上記したディテクタアレイ４の各行の受光素子４ａのラインが設けられている。
【００３３】
観測する方位が、光路部材３の傾斜の方位と同じ(方位角０°)場合には、全ての板状光路部材で入光側の辺と垂直な方向に貫通孔１１を形成すれば良いが、方位角０°以外では厳密には同じ方位で観測するためには、光路部材３の傾斜に伴って、光路部材３の貫通孔１１の角度を若干変える必要がある。
方位角のみならず、傾斜角にも敏感なホログラム像を観察する場合にも、複数の板状光路部材を積層配置するのではなく、図８と同様に板状光路部材毎に傾斜角を変えて、夫々の板状光路部材が最適な傾きになるように配置することが有効である。方位角が０°からずれるほど、実際の観察方向の傾斜角は、光路部材３の傾斜角からずれる。このことを考慮して光路部材３の傾斜角を決定する必要がある。例えば図５において、方位角θ1及び傾斜角θ2が４５°である場合には、貫通孔１１の傾き角(直線ＯＢとＺ軸とのなす角度)は、光路部材３の傾斜角４５°よりも大きく(水平に近く)なっている。観察する角度を傾き４５°にしたいのであれば、光路部材３の傾斜角を４５°よりも小さくする必要がある。
【００３４】
（変形例２）
ＡＴＭ等では、紙幣の表面と裏面とを一定の方向に揃えることを要求せず、紙幣が表裏いずれに配置された場合でも適正に処理できるものがある。この場合、紙幣に付されたホログラムフィルムが搬送面のいずれの側であっても正確に観察することが求められる。
図９の識別装置では、光源２、光路部材３及びディテクタアレイ４からなる観測系を、搬送部１の搬送面１ａの表面側及び裏面側の双方にそれぞれ配置している。この構成によれば、紙葉１０のホログラムフィルム１０ａが表面及び裏面のいずれに付されていても、正確な観測ができる。
【００３５】
（変形例３）
図１０の識別装置では、搬送部１の搬送面１ａに垂直な軸である、光源２からの照射光に対して、搬送方向Ａに向けて傾斜配置された光路部材３及びディテクタアレイ４と、搬送方向Ａとは逆の方向に向けて傾斜配置された光路部材１３及びディテクタアレイ１４とをそれぞれ配置している。
光路部材１３は、複数、ここでは２枚の板状光路部材１３ａ，１３ｂが例えば積層されて構成される。板状光路部材１３ａ，１３ｂは、光路部材３の板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃと同様に、それぞれ反射光を入光面から出光面に向けて通過させる、互いに平行な複数の貫通孔１１を有している。
【００３６】
ディテクタアレイ１４は、板状光路部材１３ａ，１３ｂの貫通孔１１毎に、当該貫通孔１１を通過した光の強度を検出するものである。ディテクタアレイ４と同様に、ディテクタアレイ１４の受光面には、板状光路部材１３ａ，１３ｂの各貫通孔１１に対応するようにマトリクス状にフォトダイオード等の受光素子が並列している。ディテクタアレイ１４では、板状光路部材１３ａ，１３ｂに対応して２行の受光素子のラインが設けられている。
【００３７】
搬送方向Ａを方位角０°の方向とすると、光路部材３の板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃには、図１１に示す方位角０°，方位角４５°，方位角−４５°に対応する孔角の貫通孔１１が形成されている。光路部材１３の板状光路部材１３ａ，１３ｂには、図１１に示す方位角１５０°，方位角方位−１５０°に対応する孔角の貫通孔１１が形成されている。
通常、ホログラムフィルムでは、観察方位を１８０°反転させても同じパターンの像が見られる。そのため、方位角±１５０°は、方位角±３０°と同等である。
【００３８】
板状光路部材を積層して光路部材とする場合、各板状光路部材の観察する位置は、搬送面上で少しずつずれている。各板状光路部材で十分な観察を行うためには、ホログラムフィルムの搬送方向に幅広く光照射することを要する。
光路部材として光路部材３のみを片側配置する場合、照明を要する部位が広くなるのに対して、図１０のように光路部材３に加えて光路部材１３を光源２からの照射光に対して互いに逆側に配置することにより、照明を要する部位は狭くなる。従って、光源２の構成を簡素化することができる。
また、片側に複数の光路部材３を配置すると、光源２による照明を邪魔しないようにするために、上方に配置されている光路部材３を搬送面１ａに近接配置させることができないという問題がある。この点でも、図１０のように光源２からの照射光に対して互いに逆側に光路部材３，１３を分けて配置する方が有利である。
【００３９】
通常、ホログラムフィルムは、１０ｍｍ角程度の小さなものであるが、各種の紙幣等を扱うような汎用性の高い識別装置では、特定の狭い位置だけでなく、紙幣等の幅全体等の広い範囲を観察することが望まれる。従来のレンズを用いた観察では、広い範囲を観察するには光路長が一層大きくなる等、スペースの増大を招く。本実施形態では、紙幣等の広い範囲の観察に適している。例えば、光路部材３及びディテクタアレイ４を横方向に適宜長く形成することにより、光路長を増大することなく広い範囲を観察することができる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態及びその諸変形例によれば、小さなスペースで複数の角度から観察したホログラム像を、各観察角度の反射光が互いに影響を受けることなく取得することが可能となり、ＡＴＭ等に組み込んで使用することができる信頼性の高い識別装置及び識別方法が実現する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本件によれば、小さなスペースで複数の角度から観察したホログラム等の像を、各観察角度の反射光が互いに影響を受けることなく取得することが可能となり、ＡＴＭ等に組み込んで使用することができる信頼性の高い識別装置及び識別方法が実現する。
【符号の説明】
【００４２】
１ 搬送部
１ａ 搬送面
２ 光源
３，１３ 光路部材
３ａ，３ｂ，３ｃ 板状光路部材
４，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１４ ディテクタアレイ
４ａ 受光素子
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 素子ライン
５ データ処理部
１０ 紙葉
１０ａ ホログラムフィルム
１１ 貫通孔
２１，２２，２３ ホログラム像
２１ａ，２２ａ，２３ａ ラインデータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、識別パターンを例えばそのホログラム像により真偽を判定する識別装置及び識別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙幣又はクレジットカード等には、偽造防止のためにしばしばホログラムフィルムを添付するという対策が行われている。一般的には、人間が視認により異常の有無を確認しているが、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）等にセンサを組み込むことで紙幣に添付したホログラムフィルムを識別できるようにすれば、偽造券の判別に有用である。
【０００３】
紙幣等に添付されたホログラムフィルムは、光源又は観察の角度によって、どのような像が見えるかが決まり、角度により異なる数種類の像が現れるように造られている場合がある。このため、ホログラムが本物であるか否かを識別するには、複数の角度から観察することが必要である。例えば、見えるべき像が１種類であれば、像が見える角度と、像が見えない角度の２つの角度から観察することで、ホログラムの真偽を判別することができる。
【０００４】
ホログラムを観察するには、特定の角度、例えばフィルム面に垂直な角度から照明光を照射し、レンズと撮像素子(例えばＣＣＤカメラ)を用いて、様々な角度からホログラムフィルムを観察すれば良い。主にフィルム面の垂直軸周りの方向によって、観察される像が違って見えるので、レンズと撮像素子からなる観察装置を、ホログラムフィルムに対して垂直な軸の周りに方向を変化させてゆくことで像を確認することができる。複数の角度からの観察像を同時に取得するためには、複数のレンズ及び撮像素子をセットで配置する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平７−６９９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ホログラムの観察に、複数のレンズ及び撮像素子をセット配置した場合、レンズが焦点を結ぶにはある程度の距離が必要なために光路長が比較的長くなる。更に、ホログラムフィルムとのレンズとの角度が異なるセットを複数装備するためには、大きなスペースを必要とすることになり、ＡＴＭの端末内に適宜収納することは困難である。
【０００７】
特許文献１には、カード等の局所的な部分（ホログラム）に光源から光を照射し、特定の角度への反射光強度が閾値を越えるか否かをディテクタで読み取る装置が開示されている。この場合、レンズを使用せずに直接にディテクタで光を受けており、設置スペースは小さくなる。しかしながら、複数の照射スポットからの反射光が入り乱れて近隣のディテクタにも入射してしまうため、ホログラムの像観察には適さない。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、小さなスペースで複数の角度から観察したホログラム等の像を、各観察角度の反射光が互いに影響を受けることなく取得することを可能とし、ＡＴＭ等に組み込んで使用することができる信頼性の高い識別装置及び識別方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
識別装置の一態様は、識別パターンに光を照射する光源と、前記識別パターンからの反射光を２つ以上の異なる方向に出射させる光路部材と、前記光路部材から出射させた前記反射光を検出する検出器とを含む。
【００１０】
識別方法の一態様は、識別パターンに光を照射し、前記識別パターンからの反射光を２つ以上の異なる方向に出射させる光路部材を介して、前記光路部材から前記反射光を出射させ、前記光路部材から出射させた前記反射光を検出器で検出した後、データ処理部でホログラム像を形成し、前記ホログラム像を、前記識別パターンについて予め登録されている正規のホログラム像と比較し、前記識別パターンの真偽を判定する。
【発明の効果】
【００１１】
上記の各態様によれば、小さなスペースで複数の角度から観察したホログラム等の像を、各観察角度の反射光が互いに影響を受けることなく取得することが可能となり、ＡＴＭ等に組み込んで使用することができる信頼性の高い識別装置及び識別方法が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態による識別装置を示す模式図である。
【図２】各板状光路部材の構成を示す概略平面図である。
【図３】ディテクタアレイの構成を示す概略正面図である。
【図４】本実施形態において形成されるホログラム像の一例を示す模式図である。
【図５】各板状光路部材の貫通孔の形成角度を説明するための模式図である。
【図６】各板状光路部材の構成を示す概略平面図である。
【図７】本実施形態による識別方法をステップ順に示すフロー図である。
【図８】本実施形態による識別装置の変形例１を示す模式図である。
【図９】本実施形態による識別装置の変形例２を示す模式図である。
【図１０】本実施形態による識別装置の変形例３を示す模式図である。
【図１１】図１０の識別装置における各板状光路部材の方位角を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、識別装置及び識別方法の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態による識別装置を示す模式図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が側面図である。
【００１４】
本実施形態では、例えば紙葉１０に付けられた識別パターンであるホログラムフィルム１０ａを観察対象とする。
識別装置において、１は、紙葉１０を載置する搬送面１ａを有し、搬送面１ａに載置された紙葉１０を例えば矢印Ａの方向に搬送する搬送部である。２は、紙葉１０のホログラムフィルム１０ａに光を照射する光源である。３は、ホログラムフィルム１０ａからの反射光を２つ以上、ここでは３つの異なる方向に出射させる光路部材である。４は、光路部材３から出射させた反射光を検出するディテクタアレイである。５は、ディテクタアレイ４で検出した反射光から形成されるホログラム像を、ホログラムフィルム１０ａについて予め登録されている正規のホログラム像と比較し、ホログラムフィルム１０ａの真偽を判定するデータ処理部である。
【００１５】
光源２は、適度に発散する光を照射できる例えばＬＥＤ又は蛍光管等を有している。
識別装置において現れるホログラム像は、観察する方向だけでなく、光源２の照射方向にも依存しており、照射方向が若干変化すると、反射によりホログラム像の見える方向が若干変化する。このため、照射光が広い角度範囲の光線を含むものであれば、１つのパターン像が広い観察範囲で見えるようになり、特定の角度のみで見えるというホログラムの特徴を識別し難くなる。このため、光源２としては狭い角度の光線だけを照射するものが適しており、±５度程度の範囲の光線を含む、例えばＬＥＤ又は蛍光管等を備えた光源が望ましい。
【００１６】
光路部材３は、複数、ここでは３枚の板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃが例えば積層されて構成される。板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃは、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、それぞれ反射光を入光面から出光面に向けて通過させる光路となる、互いに平行な複数の貫通孔１１を有している。貫通孔１１は、一列に複数配設されているが、２列以上に複数配設するようにしても良い。板状光路部材３ａの貫通孔１１と、板状光路部材３ｂの貫通孔１１と、板状光路部材３ｃの貫通孔１１とでは、それぞれ形成される方向（形成角度）が相異なる。
【００１７】
光路部材３の板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃでは、貫通孔１１により、それぞれ特定方向の反射光のみを選別して透過するように構成されている。光路部材３は、例えばプラスチック又は金属等からなり、少なくとも貫通孔１１の内壁が反射光を遮光する材質であるか、或いは当該内壁に光反射を防止する表面処理が施されている。この構成により、主に直接的に貫通孔１１を通り抜けた、狭い角度範囲のみの反射光がディテクタアレイ４で検出される。貫通孔１１は例えば、配列ピッチを１ｍｍ程度、孔径を０．７ｍｍ程度、長さを１５ｍｍとすることで、充分に狭い角度範囲にして１ｍｍ程度の空間分解能の観察が可能となる。
【００１８】
ディテクタアレイ４は、図３に示すように、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃの貫通孔１１毎に、当該貫通孔１１を通過した光の強度を検出するものである。ディテクタアレイ４の受光面には、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃの各貫通孔１１に対応するようにマトリクス状にフォトダイオード等の受光素子４ａが並列している。ディテクタアレイ４では、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃに対応して３行の受光素子４ａの素子ライン４Ａ，４Ｂ，４Ｃが設けられている。板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃの夫々について、貫通孔１１の数だけの測定点を持つ強度プロファイルが得られる。なお、ディテクタアレイ４において、例えば６行以上（各板状光路部材にそれぞれ２行以上が対応する。）の受光素子４ａのラインを設けるようにすることも考えられる。
【００１９】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃに対応するディテクタアレイ４の素子ライン４Ａ，４Ｂ，４Ｃから、それぞれライン状の光強度データ（例えばラインデータ２１ａ，２２ａ，２３ａ）が得られる。搬送部１による紙葉１０の搬送により次々に取得したラインデータ２１ａ，２２ａ，２３ａをマッピングすることにより２次元のホログラム像が形成される。このようにして板状光路部材の個数分のホログラム像（ここでは、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃによる３つのホログラム像２１，２２，２３）が得られる。
【００２０】
データ処理部５は、ディテクタアレイ４と接続されており、得られたホログラム像を、予め登録されている正規のホログラム像と比較し、正規のホログラム像と一致又は類似すると判断した場合に、当該ホログラム像が正規のホログラム像に対応した画像であると判断する。検出器４で形成されたホログラム像の、正規のホログラム像との比較は、例えば各点の光強度を閾値により二値化した後、パターンマッチングにより行われる。データ処理部５の機能は、例えばＲＯＭ又はハードディスク等の記憶媒体から読み出したプログラムをコンピュータのＣＰＵで実行することにより実現される。
【００２１】
ホログラムフィルム１０ａのようなフィルム状のホログラムでは、垂直方向から照明した場合には、フィルム面に垂直な軸の周りのどちらの方向(方位)から観察するかにより現れるホログラム像が基本的に決定される。垂直からの傾き角は、ホログラム像のパターンに影響を与えない場合が多い。
本実施形態において、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃの貫通孔１１の角度を変えることで変化させているのは、垂直軸回りの方位である。図２では、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃは、搬送方向Ａからの観察と、搬送方向Ａから両側に例えば３０°ずらした方向からの観察とを行うように貫通孔１１がそれぞれ形成されている。
【００２２】
搬送部１の搬送面１ａと貫通孔１１を延長した面とが交わるラインの部分が観測される部位になり、通常ではこのラインを搬送方向Ａと直交する方向に設定する。そのため、必然的に貫通孔１１は、搬送方向Ａ或いはその逆方向に傾いて形成されることになる。但し、本実施形態では、これ以外の傾斜方向に貫通孔１１を形成しても有効である。
【００２３】
図５は、各板状光路部材の貫通孔の形成角度を説明するための模式図である。
図５では、搬送部１の搬送面１ａをＸ−Ｙ平面とする。Ｘ−Ｙ平面において、直線ＯＣを含むＸ軸方向を方位０°として、Ｘ軸と直線ＯＤとのなす角を方位角θ1と定義する。光路部材３の垂直方向（Ｚ軸方向）からの傾斜角、即ちＺ軸と直線ＯＡとのなす角を傾斜角θ2と定義する。傾斜角θ2は、主に４５°である場合を想定している。図６には、光路部材３の板状光路部材３ａ，３ｂの概略平面図を例示する。
【００２４】
板状光路部材３ａの貫通孔１１の方向は、以下のように定められる。
方位角０°(直線ＯＣの方向)からの観察を行うには、直線ＯＡ方向に貫通孔１１が位置する。即ち、板状光路部材３ａには、図６（ａ）に示す入光側の辺Ｌと垂直な方向Ｄに貫通孔１１を形成すれば良い。
【００２５】
板状光路部材３ｂの貫通孔１１の方向は、以下のように定められる。
方位角θ1(直線ＯＤの方向)からの観察を行う場合は、直線ＯＤを含み、かつＸ−Ｙ平面（搬送面１ａ)に垂直な平面を考え、これと板状光路部材３ｂの交点からなる直線ＯＢと平行に貫通孔１１を形成する。角ＡＯＢを、板状光路部材３ｂの貫通孔１１の孔角θ3と定義する。即ち、板状光路部材３ｂには、図６（ｂ）に示す入光側の辺Ｌと垂直な方向Ｄから孔角θ3の方向に貫通孔１１を形成すれば良い。
【００２６】
方位角θ1，傾斜角θ2，孔角θ3は、以下の関係を有する。
tanθ3＝ＡＢ／ＯＡ
＝ＣＤ／ＯＡ
＝ＯＣ×tanθ1/[ＯＣ／cos(９０−θ2)]
＝ tanθ1×cos(９０−θ2)
よって、
θ3＝tan-1[tanθ1×cos(９０−θ2)]
上記の式から、方位角θ1＝４５°、傾斜角θ2＝４５°の場合には、孔角θ3は３５°程度となる。同様に、方位角θ1＝３０°、傾斜角θ2＝４５°の場合には、孔角θ3は２２°程度となる。
【００２７】
上記のように、本実施形態では、光路部材３の貫通孔１１の角度を変えることにより、±４５°程度まで観察方位を変化させることができる。従って、光路部材３の貫通孔１１を搬送方向Ａに傾ける配置とした場合には、搬送方向Ａを中心に±４５°程度までの観察方位を実現することができる。
【００２８】
上記のように構成された識別装置を用いた識別方法について説明する。図７は、本実施形態による識別方法をステップ順に示すフロー図である。
先ず、光源２は、搬送部１の搬送面１ａに載置された紙葉１０のホログラムフィルム１０ａに光を照射する(ステップＳ１)。
続いて、光路部材３は、ホログラムフィルム１０ａからの反射光を貫通孔１１を介してディテクタアレイ４に出射する(ステップＳ２)。
【００２９】
続いて、ディテクタアレイ４は、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃの貫通孔１１毎に、当該貫通孔１１を通過した光の強度を検出する(ステップＳ３)。ディテクタアレイ４は、搬送部１による紙葉１０の搬送により次々に取得したラインデータ２１ａ，２２ａ，２３ａをマッピングし、板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃに対応した３種のホログラム像を形成する(ステップＳ４)。
【００３０】
続いて、データ処理部５は、得られた各ホログラム像を、それぞれ予め登録されている正規のホログラム像と比較する(ステップＳ５)。ステップＳ５において、得られた各ホログラム像が正規のホログラム像と一致又は類似すると判断した場合には、当該ホログラム像が正規のホログラム像に対応した画像であり、当該ホログラムフィルム１０ａ（紙葉１０）は真正なものであると判断する(ステップＳ６)。一方、得られた各ホログラム像が正規のホログラム像とは異なると判断した場合には、当該ホログラム像は正規のホログラム像に対応しない画像であり、当該ホログラムフィルム１０ａ（紙葉１０）は偽物であると判断する(ステップＳ７)。
【００３１】
以下、本実施形態の諸変形例について説明する。
【００３２】
（変形例１）
上述したような、方位によって現れる像が異なる場合ではなく、同じ方位でも傾斜角により現れる像が変化するようなホログラムを識別する場合には、例えば図８のように識別装置を構成すれば良い。
図８では、光路部材３を構成する板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃを、それぞれ異なる傾斜角に配置する。板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃの各出光面と対向するように、ディテクタアレイ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが配置されている。ディテクタアレイ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、上記したディテクタアレイ４の各行の受光素子４ａのラインが設けられている。
【００３３】
観測する方位が、光路部材３の傾斜の方位と同じ(方位角０°)場合には、全ての板状光路部材で入光側の辺と垂直な方向に貫通孔１１を形成すれば良いが、方位角０°以外では厳密には同じ方位で観測するためには、光路部材３の傾斜に伴って、光路部材３の貫通孔１１の角度を若干変える必要がある。
方位角のみならず、傾斜角にも敏感なホログラム像を観察する場合にも、複数の板状光路部材を積層配置するのではなく、図８と同様に板状光路部材毎に傾斜角を変えて、夫々の板状光路部材が最適な傾きになるように配置することが有効である。方位角が０°からずれるほど、実際の観察方向の傾斜角は、光路部材３の傾斜角からずれる。このことを考慮して光路部材３の傾斜角を決定する必要がある。例えば図５において、方位角θ1及び傾斜角θ2が４５°である場合には、貫通孔１１の傾き角(直線ＯＢとＺ軸とのなす角度)は、光路部材３の傾斜角４５°よりも大きく(水平に近く)なっている。観察する角度を傾き４５°にしたいのであれば、光路部材３の傾斜角を４５°よりも小さくする必要がある。
【００３４】
（変形例２）
ＡＴＭ等では、紙幣の表面と裏面とを一定の方向に揃えることを要求せず、紙幣が表裏いずれに配置された場合でも適正に処理できるものがある。この場合、紙幣に付されたホログラムフィルムが搬送面のいずれの側であっても正確に観察することが求められる。
図９の識別装置では、光源２、光路部材３及びディテクタアレイ４からなる観測系を、搬送部１の搬送面１ａの表面側及び裏面側の双方にそれぞれ配置している。この構成によれば、紙葉１０のホログラムフィルム１０ａが表面及び裏面のいずれに付されていても、正確な観測ができる。
【００３５】
（変形例３）
図１０の識別装置では、搬送部１の搬送面１ａに垂直な軸である、光源２からの照射光に対して、搬送方向Ａに向けて傾斜配置された光路部材３及びディテクタアレイ４と、搬送方向Ａとは逆の方向に向けて傾斜配置された光路部材１３及びディテクタアレイ１４とをそれぞれ配置している。
光路部材１３は、複数、ここでは２枚の板状光路部材１３ａ，１３ｂが例えば積層されて構成される。板状光路部材１３ａ，１３ｂは、光路部材３の板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃと同様に、それぞれ反射光を入光面から出光面に向けて通過させる、互いに平行な複数の貫通孔１１を有している。
【００３６】
ディテクタアレイ１４は、板状光路部材１３ａ，１３ｂの貫通孔１１毎に、当該貫通孔１１を通過した光の強度を検出するものである。ディテクタアレイ４と同様に、ディテクタアレイ１４の受光面には、板状光路部材１３ａ，１３ｂの各貫通孔１１に対応するようにマトリクス状にフォトダイオード等の受光素子が並列している。ディテクタアレイ１４では、板状光路部材１３ａ，１３ｂに対応して２行の受光素子のラインが設けられている。
【００３７】
搬送方向Ａを方位角０°の方向とすると、光路部材３の板状光路部材３ａ，３ｂ，３ｃには、図１１に示す方位角０°，方位角４５°，方位角−４５°に対応する孔角の貫通孔１１が形成されている。光路部材１３の板状光路部材１３ａ，１３ｂには、図１１に示す方位角１５０°，方位角方位−１５０°に対応する孔角の貫通孔１１が形成されている。
通常、ホログラムフィルムでは、観察方位を１８０°反転させても同じパターンの像が見られる。そのため、方位角±１５０°は、方位角±３０°と同等である。
【００３８】
板状光路部材を積層して光路部材とする場合、各板状光路部材の観察する位置は、搬送面上で少しずつずれている。各板状光路部材で十分な観察を行うためには、ホログラムフィルムの搬送方向に幅広く光照射することを要する。
光路部材として光路部材３のみを片側配置する場合、照明を要する部位が広くなるのに対して、図１０のように光路部材３に加えて光路部材１３を光源２からの照射光に対して互いに逆側に配置することにより、照明を要する部位は狭くなる。従って、光源２の構成を簡素化することができる。
また、片側に複数の光路部材３を配置すると、光源２による照明を邪魔しないようにするために、上方に配置されている光路部材３を搬送面１ａに近接配置させることができないという問題がある。この点でも、図１０のように光源２からの照射光に対して互いに逆側に光路部材３，１３を分けて配置する方が有利である。
【００３９】
通常、ホログラムフィルムは、１０ｍｍ角程度の小さなものであるが、各種の紙幣等を扱うような汎用性の高い識別装置では、特定の狭い位置だけでなく、紙幣等の幅全体等の広い範囲を観察することが望まれる。従来のレンズを用いた観察では、広い範囲を観察するには光路長が一層大きくなる等、スペースの増大を招く。本実施形態では、紙幣等の広い範囲の観察に適している。例えば、光路部材３及びディテクタアレイ４を横方向に適宜長く形成することにより、光路長を増大することなく広い範囲を観察することができる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態及びその諸変形例によれば、小さなスペースで複数の角度から観察したホログラム像を、各観察角度の反射光が互いに影響を受けることなく取得することが可能となり、ＡＴＭ等に組み込んで使用することができる信頼性の高い識別装置及び識別方法が実現する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本件によれば、小さなスペースで複数の角度から観察したホログラム等の像を、各観察角度の反射光が互いに影響を受けることなく取得することが可能となり、ＡＴＭ等に組み込んで使用することができる信頼性の高い識別装置及び識別方法が実現する。
【符号の説明】
【００４２】
１ 搬送部
１ａ 搬送面
２ 光源
３，１３ 光路部材
３ａ，３ｂ，３ｃ 板状光路部材
４，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１４ ディテクタアレイ
４ａ 受光素子
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 素子ライン
５ データ処理部
１０ 紙葉
１０ａ ホログラムフィルム
１１ 貫通孔
２１，２２，２３ ホログラム像
２１ａ，２２ａ，２３ａ ラインデータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
識別パターンに光を照射する光源と、
前記識別パターンからの反射光を２つ以上の異なる方向に出射させる光路部材と、
前記光路部材から出射させた前記反射光を検出する検出器と
を含むことを特徴とする識別装置。
【請求項２】
前記光路部材は、前記反射光を入光面から出光面に向けて通過させる、互いに平行な複数の貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の識別装置。
【請求項３】
前記光路部材は複数の板状光路部材を有し、それぞれの前記板状光路部材に、前記板状光路部材ごとに方向の異なる前記複数の貫通孔を有することを特徴とする請求項２に記載の識別装置。
【請求項４】
前記光路部材は、プラスチック又は金属からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の識別装置。
【請求項５】
識別パターンに光を照射し、
前記識別パターンからの反射光を２つ以上の異なる方向に出射させる光路部材を介して、前記光路部材から前記反射光を出射させ、
前記光路部材から出射させた前記反射光を検出器で検出した後、データ処理部でホログラム像を形成し、
前記ホログラム像を、前記識別パターンについて予め登録されている正規のホログラム像と比較し、前記識別パターンの真偽を判定することを特徴とする識別方法。
【請求項１】
識別パターンに光を照射する光源と、
前記識別パターンからの反射光を２つ以上の異なる方向に出射させる光路部材と、
前記光路部材から出射させた前記反射光を検出する検出器と
を含むことを特徴とする識別装置。
【請求項２】
前記光路部材は、前記反射光を入光面から出光面に向けて通過させる、互いに平行な複数の貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の識別装置。
【請求項３】
前記光路部材は複数の板状光路部材を有し、それぞれの前記板状光路部材に、前記板状光路部材ごとに方向の異なる前記複数の貫通孔を有することを特徴とする請求項２に記載の識別装置。
【請求項４】
前記光路部材は、プラスチック又は金属からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の識別装置。
【請求項５】
識別パターンに光を照射し、
前記識別パターンからの反射光を２つ以上の異なる方向に出射させる光路部材を介して、前記光路部材から前記反射光を出射させ、
前記光路部材から出射させた前記反射光を検出器で検出した後、データ処理部でホログラム像を形成し、
前記ホログラム像を、前記識別パターンについて予め登録されている正規のホログラム像と比較し、前記識別パターンの真偽を判定することを特徴とする識別方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２６２３９４（Ｐ２０１０−２６２３９４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１１３６４（Ｐ２００９−１１１３６４）
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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