JP2004077858A

JP2004077858A - 導波路すかし

Info

Publication number: JP2004077858A
Application number: JP2002238872A
Authority: JP
Inventors: Ikutake Yagi; 八木　生剛; Hiroshi Yoshikawa; 吉川　博; Takashi Kurihara; 栗原　隆; Kaneyuki Imai; 今井　欽之; Yoshiaki Kurokawa; 黒川　義昭; Katsuhiro Endo; 遠藤　勝博; Takanari Tanabe; 田辺　隆也
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】曲げられることを前提とした紙ベースの偽造防止対象物に対して、個人認証が可能な偽造防止技術を提供するにある。
【解決手段】平面型光導波路１４，１５，１６内に微細な凹凸によるホログラム３２が作り込まれた導波路ホログラムにおいて、該平面導波路１４，１５，１６を、導波路面に平行な面を持ち、かつ、光透過率の異なる２種類の不透明なシート１１，１９で挟み、該不透明なシートのうち、光透過率の高いシート１１において、該平面導波路１４，１５，１６に接する面若しくはシート内に画像１２が書き込まれていることを特徴とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導波路すかしに関する。詳しくは、偽造防止を目的とするものであって、紙幣におけるすかしやマイクロ文字、クレジットカードにおけるホログラム等と同様の役割を果たす。また、パスポート、免許証、保険証、各種会員証等、個人認証が必要な対象への貼り付けに好適な、偽造防止技術である。同様に、商品輸送の際の梱包シールとして用い、商品抜き取りなどの犯罪に対処することも適用範囲である。
【０００２】
【従来の技術】
偽造防止の手段として、すかし、マイクロ文字、ホログラム、特殊インク等が用いられてきた。
最近では、半導体技術の進歩によりＩＣカードの普及も進んでいる。
それぞれ、用途に合わせて組み合わせられ、偽造防止効果を高めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、偽造団の技術も年々進歩しているので、偽造防止技術には常に最新の技術を取り込んで、偽造団よりも高い技術水準を保っておかなければならないという宿命を背負っている。
ＩＣカード技術は、暗号技術と組み合わせることで、非常に高い偽造防止レベルを保証するが、剛性が高いために、曲げられることがある商品券やギフト券への適用は困難である。
一方、すかし、マイクロ文字、ホログラムは、曲げに対して耐性があるため、紙幣や商品券に適用されている。
【０００４】
これらは偽造を避けたいものに、印刷工場にて作り込まれるものであるから、個人認証用途に、個々に固有の認識番号を付与するのは困難である。
以上述べたように、曲げられることを前提とした紙ベースの偽造防止対象物に対して、個人認証が可能な偽造防止技術は、現実的ではなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る導波路すかしは、平面型光導波路内に微細な凹凸によるホログラムが作り込まれた導波路ホログラムにおいて、該平面導波路を、導波路面に平行な面を持ち、かつ、光透過率の異なる２種類の不透明なシートで挟み、該不透明なシートのうち、光透過率の高いシートにおいて、該平面導波路に接する面若しくはシート内に画像が書き込まれていることを特徴とする。
【０００６】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る導波路すかしは、請求項１において、前記不透明なシートのうち、光透過率の低いシートにおいて、該平面導波路に接する面に光を反射する層が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る導波路すかしは、請求項１又は２において、前記導波路ホログラムのホログラムが作り込まれたコアがクラッドを挟んで積層されていることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する本発明の請求項４に係る導波路すかしは、請求項３において、前記積層されたコアに作り込まれているホログラムの凹凸ピッチがコアによってそれぞれ異なることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記問題を解決するために、導波路ホログラフィーの技術を用いる。
導波路ホログラムは、サブミクロンのピッチでホログラムを作り込むという超微細加工技術、及び、導波路化技術という２種類の高度技術を必要とするため、偽造に対する困難性は非常に高い。
また、導波路は高分子の薄いシートで作られるために、柔軟性に富み、曲げに対する耐性がある。
【００１０】
しかしながら、安価に導波路ホログラムを作製する為には、正当な工場において、微細加工された原盤からホログラム転写することによって、同一の導波路ホログラムを量産することが必須である。
従って、導波路ホログラフィー技術だけでは、個人認証に適用するのは実用的でない。
そこで、個人認証用には、通常の印刷技術を用い、印刷された文字や写真を可視化するために、導波路ホログラムを照明に利用する。
【００１１】
図１に示すように、クラッド１４、コア１５及びクラッド１６なる構造を持つ平面型導波路には、後述するような導波路ホログラムが作り込まれており、その表面に接着層１３を介して半透明シート１１が接着され、この半透明シート１１には個人認証用に印刷された印刷面１２が導波路側に配置される一方、その反対側である被添付シート１１１との間には、裏面からの透過光を遮蔽する不透明シート１９が配置され接着層１７を介して接着される（請求項１）。
【００１２】
このような構造であれば、平面型導波路に光が入射されない限り、印刷面１２に何が印刷されているか見ることは不可能である。
即ち、印刷面１２に何が描かれているかを確認するためには、平面型導波路のコア１５に導波光１１２を入射する。
導波光１１２は、導波路ホログラムによって、矢印で示されるように回折されて照明光１１３となり、導波路から印刷面１２を透過し外部に透過光１１４として放出される。
この照明光１１２が、印刷面１２の情報を有する透過光１１４となり、目１１５で見ることが可能となる。
【００１３】
導波路ホログラムは、導波面の両側に等しい回折を生じるために、印刷面１２のない被添付シート１１１側に回折された光は、そのままでは無駄に消費されてしまう。
そこで、不透明シート１１の導波路側に、反射膜１８を形成する（請求項２）。
反射膜１８は、被添付シート１１１側に回折された光を反射させて、印刷面１２を読みとるための照明光１１３として寄与させるために、視認性が高くなる利点がある。
また、図４に示すように、導波路を積層化することにより、各層からの照明パターンを変更することが可能であり、どの導波層に導波光４１４を導波させるかによって、すかし見ることのできるパターンを選択することが可能となる（請求項３）。
このような導波路の積層化は、偽造困難性を高める効果がある。
【００１４】
導波路が積層された場合、認証手段として様々なバリエーションが可能となる。
例えば、各コア層に刻み込まれたホログラムの凹凸ピッチが異なる場合、使用波長の選択が可能となる（請求項４）。
例えば、クラッドの屈折率を１．５、コアの屈折率を１．５２とした場合、図４に示すように、２層のコア４５，４７に刻まれたホログラムの凹凸ピッチを、それぞれ０．５２μｍ、及び０．２７μｍとする。
【００１５】
使用波長をλ_１＝７８０ｍ、λ_２＝４１０ｎｍの２種類としたとき、λ_１をコア４５に、λ_２をコア４７に入射すると、それぞれ回折光は導波路に対して垂直に回折され、導波路外に放出される。
ところが、λ_１をコア４７に入射すると、回折光はクラッドの表面で全反対され、照明光として導波路外に放出されることはない。
一方、λ_２をコア４５に入射すると、２次の回折光は、ほぼ真上におきるが、同時に１次と３次の回折が起き、干渉効果のために縞模様ができ、λ_２をコア４７に入射した時とは異なる照明光となる。
【００１６】
従って、印刷面に２種類のインクα，βを用い、インクαは赤を吸収し、インクβは青を吸収するものとすると、λ_１をコア４５に入射するとインクαの情報のみが、λ_２をコア４７に入射するとインクβの情報のみが表示される。
逆に、λ_１をコア４７に入射しても何も見えず、λ_２をコア４５に入射するとインクβの情報が、コア４７に入れたときとは違って見えることになる。
【００１７】
〔実施形態１〕
本発明の第一の実施形態を図２に示す。この実施形態は、反射層のない構造に係るものである。
図２において、２１は半透明シート、２２印刷面、２３，２７，２９は接着層、２４，２６はクラッド、２５はコア、２８は不透明シート、２１０は被添付シートである。
本実施形態は、図１において、反射層１８が無いものを用いた場合であるが、導波路すかしとして有効に機能する。
【００１８】
ここでは、目２１５で見ることを前提とし、使用光の波長は可視光の６６０ｎｍを用いる。
コア２５の屈折率を１．５２、厚みを３μｍとし、それを挟み込むクラッド２４，２６の屈折率を１．５０、厚みを１０μｍとする。
従って、導波路の厚みは２３μｍであり、導波路はマルチモードとなる。
コア２５表面には、１ｃｍ×１ｃｍの広さで、４４０ｎｍピッチの一様なグレーティングを形成しておく。
グレーティング形成には、原盤からの転写を用いるものとする。
【００１９】
グレーティングの概要を図３に示す。
図３に示すように、上部クラッド３１と下部クラッド３３にコア３２が挟まれて積層され、導波光３５の方向に周期（Λ）０．４４μｍで、高さ（Ｈ）０．２μｍの凹凸を刻んでおく。この凹凸がホログラム３４である。
図２に戻って、波長６６０ｎｍの光に対して、透過率が１０％の半透明シート２１の表面である印刷面２２に赤を吸収するインクでＩＤ番号を印刷する。
【００２０】
一方、不透明シート２８の可視光に対する透過率を０．０１％以下とし、実質上、目２１５には、不透明シート２８を透過する光は届かないようにしておく。一方、目２１５の側からの照明に対し、半透明シート２１の表面からの反射を１０％とすると、印刷面２２での情報を含んだ光の強度は、シートの往復と、クラッド２４表面や不透明シート２８表面は良好な反射層ではないから、表面反射光に対し、１／１００以下に減衰している。
【００２１】
従って、外部からの照明では印刷面２２の情報を読みとることは不可能である。
ところが、導波路に６６０ｎｍの導波光２１２を導波させると、ホログラム３４が描かれた場所で光が回折して照明光２１３となり、導波面に対しほぼ垂直に透過光２１４として放出される。
この透過光２１４が印刷面２２を横切り、半透明シート２１によって１／１０に減衰されて外部に出てくる。
この場合、外部照明の場合と異なり、表面反射等のノイズ光がないから、回折光強度が弱くて信号光が弱くなっても、暗い場所で観察すれば、印刷面の情報を読み取ることが可能である。
【００２２】
ちなみに、本実施形態の構成では、回折効率は導波路の片側に７％程度となるので、導波光強度を１０ｍＷとすると、信号光強度は０．７ｍＷ／ｃｍ^２程度となる。
この強度は、６００ルクス程度の明るさであるが、読書に最適な明るさとされる７００ルクスと同程度の明るさであり、一般的な照明下で信号光を認識できることを意味している。
【００２３】
〔実施形態２〕
本発明の第二の実施形態を図１に示す。実施形態１とは不透明シート１９に反射層１８が付加されていることが異なる。
図１において、１１は半透明シート、１２は印刷面、１３，１７，１１０は接着層、１４，１６はクラッド、１５はコア、１８は反射層、１９は不透明シート、１１１は被添付シートである。
【００２４】
反射層１８の反射率には９０％程度を要求する。
この場合、目１１５側からの照明を行った場合、印刷面１２の情報をもつ信号光強度は、照明光強度の約１％の強度を持つ事になる。
印刷に使用するインクとして可視光の全ての波長に亘って等しく吸収する黒インクを用いた場合には、ノイズである表面反射光との強度比は約１０：１となり、かすかに判読できるレベルとなる。
【００２５】
従って、導波光１１２の波長に対して吸収率の高い材質が好ましく、この場合、赤色を良く吸収するインクが良い。
吸収スペクトルがシャープであればあるほど、外部照射光では判読が難しくなり、例えば、５０ｎｍ程度の吸収幅であれば、白色照明光に対し、ノイズ：信号＝１００：１程度になるから、より不可視性が高くなる。
一方、実施形態１と同様に６６０ｍの導波光１１２を導波させた場合には、１．４ｍＷ／ｃｍ^２の光強度の信号光強度が得られ、白昼の太陽光下でも判読が可能となるほどの強度が得られる。
【００２６】
〔実施形態３〕
本発明の第三の実施形態を図４及び図５に示す。
図４において、４１は半透明シート、４２は印刷面、４３，４９，４１１は接着層、４４，４６，４８はクラッド、４５，４７はコア、４１０は反射層、４１２は不透明シート、４１３は被添付シートである。
実施形態２との違いはコアが積層されている点であり、図４に示すように、コア４５とコア４７が作り込まれている。その他の構成は実施態様２と同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００２７】
また、実施形態２では、印刷面の直下に存在するコア４５に印刷領域と同じか、それ以上のサイズのホログラムが描かれているが、本実施形態では、必ずしも印刷面４２を全て覆うようにホログラムが作り込まれている必要はない。
図５は導波路面の上方から見た平面図であり、印刷面５３である正方形状の印刷領域の内側に、コア４５に作り込まれた星型のホログラム５４と、コア４７に作り込まれている六角形のホログラム５５が含まれている。
【００２８】
外部照射光によって何とか判別できるかもしれない印刷面４２（５３）の情報は、印刷面４２（５３）に描かれた全ての情報であるが、導波光４１４による再生では、コア４５に入射した場合には星形のホログラム５４のみが、コア４７に入射した場合には六角形のホログラム５５のみが視認できるようになる。
従って、外部照射光による覗き見で印刷面５３の情報が判ったとしても、導波路面のホログラム領域の情報が無ければ、どのように再生されるかは判らない。
従って、偽造防止効果が高くなる。
【００２９】
〔実施形態４〕
本発明の第三の実施形態を図４及び図６に示す。
実施形態２との違いは、導波路が積層され、図４に示すように、コア４５とコア４７に作り込まれているホログラムの凹凸ピッチが異なる点である。
コア４５には０．５２μｍピッチで、コア４７には０．２７μｍピッチでホログラムが描かれている。その他の構成は、実施態様２と同様であり同様な作用効果を奏する。
【００３０】
ホログラムが描かれている領域は印刷面６１の印刷領域サイズと同じでよい。印刷面６１には、図６に示すように、２種類のインクで像が描かれており、赤色を吸収するインクαで象６２を、青紫色を吸収するインクβでコウモリ６３を印刷している。画像はお互いに離れていても、重なり合っていても良い。
【００３１】
この実施形態の場合、コア４５には７８０ｍの光を入射し、コア４７には４１０ｎｍの光を入射するのが正式な使い方である。
前者の場合、象６２の像がすかし見える。後者の場合にはコウモリ６３のシルエットがすかし見える。
ここでは、象６２とコウモリ６３で例示したが、実際の認証では顔写真や、ＩＤ番号を印刷する。
印刷は、パソコンのプリンタで行い、工場から送られてきた平面型導波路であるシールに、接着力の強い接着剤である接着層４３にて接着する。
【００３２】
このように説明したように、本発明は、垂直方向に回折光を発生するグレーティング（回折格子、ホログラム）を設けた平面型光導波路に透かし情報を印刷したシートを張り付けたものであり、そのため、ＩＣカード並の偽造困難性を有し、折り曲げ可能であって、かつ、安価な認証シール、偽造防止シールを提供することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明によれば、導波路ホログラムによる回折を照明として利用するようにしたので、ＩＣカード並の偽造困難性を有し、折り曲げ可能で、安価な認証手段を実現した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導波路すかしの基本構造を示す横断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る導波路すかしの構造を示す横断面図である。
【図３】本発明の実施形態の全てに共通な導波路ホログラムの横断面図である。
【図４】本発明の実施形態３，４に係る導波路すかしの構造を示す横断面図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る導波路を上方から見た平面図である。
【図６】本発明の実施形態４に係る印刷面の印刷手法を示す平面図である。
【符号の説明】
１１，２１，４１　半透明シート
１２，２２，４２，５３，６１　印刷面
１３，１７，１１０，２３，２７，２９，４３，４９，４１１　接着層
１４，１６，２４，２６，４４，４６，４８　クラッド
１５，２５，４５，４７　コア
１８，４１０　反射層
１９，２８，４１２　不透明シート
１１１，２１０，４１３　被添付シート
１１２，２１２，４１４，５２　導波光
１１３，２１３，４１５　回折光（照明光）
１１４，２１４，４１６　透過光
１１５，２１５，４１７　目
５１　導波路
５４　星型ホログラム
５５　六角形ホログラム
６２　象
６３　コウモリ

Claims

平面型光導波路内に微細な凹凸によるホログラムが作り込まれた導波路ホログラムにおいて、該平面導波路を、導波路面に平行な面を持ち、かつ、光透過率の異なる２種類の不透明なシートで挟み、該不透明なシートのうち、光透過率の高いシートにおいて、該平面導波路に接する面若しくはシート内に画像が書き込まれていることを特徴とする導波路すかし。
請求項１において、前記不透明なシートのうち、光透過率の低いシートにおいて、該平面導波路に接する面に光を反射する層が設けられていることを特徴とする導波路すかし。
請求項１又は２において、前記導波路ホログラムのホログラムが作り込まれたコアがクラッドを挟んで積層されていることを特徴とする導波路すかし。
請求項３において、前記積層されたコアに作り込まれているホログラムの凹凸ピッチがコアによってそれぞれ異なることを特徴とする導波路すかし。