JP2006024760A

JP2006024760A - 微小球の利用方法、それを用いた偽造防止マーク及びその真偽判定装置

Info

Publication number: JP2006024760A
Application number: JP2004201806A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kimijima; 進君島
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】極めて顕著な効果が得られる微小球の利用方法の提供。
【解決手段】励起レーザ光ＥＬの照射によって発振レーザ光ＯＬを発振する微小球２を被認識体１上に固定して偽造防止手段として用いる。
【選択図】図４

Description

本発明は、励起光の照射によって発振レーザ光を発振する微小球の利用方法、それを用いたパスポート、運転免許証、身分証明書、有価証券等の被認識体に付される偽造防止マーク及びその真偽判定装置に関する。

微小球（通常、１００μｍ以下）には、光蓄積効果、高いＱ値（Ｑ−Value）等の特徴があることがＷＧＭ（Whispering Gallery Mode）として知られている。
この特徴から、周囲より屈折率の大きい微小球に外部から入射された励起光は、図１、図２に示すように、界面で全反射を繰り返しながら微小球内を周回し、進行波の重ね合わせが一致する周波数の光が共振する。
そして、この共振過程で非常に低閾値のレーザ発振が可能であり、発振レーザ光の波長が非常に急峻になる特徴がある。

従来、微小球の利用方法として、
（ａ）基体；
（ｂ）前記基体に固定された少なくとも１個の透明微小球；
（ｃ）前記透明微小球と関連して設けられた少なくとも１個の非線形光学活性領域；および
（ｄ）前記透明微小球と関連して設けられた少なくとも１個の光反射領域であって、当該光反射領域の界面の少なくとも一部が前記透明微小球の表面と共通である光反射領域を具備した非線形光学素子としての利用方法が知られている（特許文献１参照）が、偽造防止手段としての利用方法は、知られていない。

上記微小球の非線形光学素子としての利用方法によれば、非線形光学素子を構成する透明微小球が、１個単独で微小なキャビティとして機能するので、光閉じ込め効果による光の高いＱ値を利用することにより、極めて微弱な光により非線形光学効果を発揮することができる、というものである。

一方、偽造防止手段としては、被認識体に透かし（特に、黒透かし）を入れる、凹板で非常に微細な模様を入れる、蛍光インクでマークを入れる、ホログラムを入れる、磁気情報を入れる等が一般に広く知られている。

しかし、上述した偽造防止手段では、コピー技術、電子技術の進歩等により容易に偽造される不具合がある。
このように、偽造が容易に行われる背景には、前述した偽造防止手段がコピー機等の民生品の技術によってなされていることが考えられる。
特開平５−０６１０８０号公報

本発明は、極めて顕著な効果が得られる微小球の利用方法、それを用いた偽造防止マーク及びその真偽判定装置の提供を課題とする。

本発明の微小球の利用方法は、励起光の照射によって発振レーザ光を発振する微小球を被認識体上に固定して偽造防止手段として用いることを特徴とする。

前記微小球は、光の減衰率１０％以下の無色透明な石英、ガラス又は合成樹脂製とすることが好ましい。

前記微小球を、Ｅｒ、Ｙｂ若しくはＮｂ等の元素又は色素を添加したものとすることが好ましい。

又、前記微小球の直径、添加剤は、それから発振される発振レーザ光の波長が可視光領域となるように設定することが好ましい。

一方、微小球の利用方法を用いた第１の偽造防止マークは、被認識体上に、励起光の照射によって発振レーザ光を発振する多数の微小球をこの微小球の屈折率により小さい屈折率の合成樹脂に分散してなる混合体が、所望の形状に印刷されていることを特徴とする。

第２の偽造防止マークは、被認識体上に、励起光の照射によって発振する発振レーザ光が一定の波長となるように直径を一定の大きさに揃えた１又は複数の微小球が、所定の位置に配置、固定されていることを特徴とする。

又、第３の偽造防止マークは、被認識体上に、励起光の照射によって発振する発振レーザ光が、複数の波長となるように直径を複数の大きさに揃えた複数の微小球が、無作為の位置に配置、固定されていることを特徴とする。

前記微小球は、光の減衰率１０％以下の無色透明な石英、ガラス又は合成樹脂からなることが好ましい。

前記微小球は、Ｅｒ、Ｙｂ若しくはＮｂ等の元素又は色素を添加されていることが好ましい。

又、前記微小球は、それから発振される発振レーザ光の波長が可視光領域となるように直径、添加剤を設定されていることが好ましい。

他方、偽造防止マークの真偽判定装置は、第１〜第３のいずれかの偽造防止マークの微小球に励起光を照射する手段と、微小球から発振される発振レーザ光の波長、形状で認識して偽造防止マークの真偽を判定する手段とを備えることを特徴とする。

本発明の微小球の利用方法によれば、微小球は、Ｑ値が高く発振レーザ光の波長スペクトルが非常に急峻になり、その他の光（外光等のノイズ）との分離が容易であるので、微小球を、極めて精度の高い偽造防止手段として利用することができる。

一方、第１の偽造防止マークによれば、上述した微小球を利用することによる作用効果の他、微小球が民生品等として一般に広く使われていないので、その偽造を極めて困難なものとすることができる。
又、マークの形成が、印刷方式でなされるので、印刷パターンにより個別認識もできるが、大量生産に向いている社員証等のように多数の認識もできる。

第２の偽造防止マークによれば、第１のものと同様に、前述した微小球を利用することによる作用効果の他、微小球が民生品等として一般に広く使われていないので、その偽造を極めて困難なものとすることができる。
又、微小球が１個ずつピックアップして所定位置に配設されるので、製作工程が複雑になるものの、位置、発振レーザ光の波長により認識番号等を表すことが可能となり、個別の認識ができる。

又、第３の偽造防止マークによれば、第１のものと同様に、前述した微小球を利用することによる作用効果の他、微小球が民生品等として一般に広く使われていないので、その偽造を極めて困難なものとすることができる。
又、複数の微小球が無作為に配設されるので、作製後にパターンを認識し記憶することで個別認識でき、かつ、同一パターンの再現が極めて困難なため偽造を殆ど不可能とすることができる。

他方、偽造防止マークの真偽判定装置によれば、微小球は、レーザ発振の閾値が小さいので、認識のために照射する励起光の強度を数ｍＷ以下にすることができ、誤照射による目の損傷等の危険がなく、安全性に優れたものとすることができる。

励起光の波長は、４００〜１２００ｍが好ましい。
励起レーザ光の波長は、１種でも、あるいは２種以上であってもよい。
又、励起レーザ光としては、ＣＷ（Continuous Wave）レーザ光、又はパルスレーザ光が用いられる。

微小球の直径は、１０〜１００μｍが好ましく、より好ましくは、８０μｍである。
微小球の直径が、１０μｍ未満であると、製作、取扱が困難であるばかりでなく、真球性の確保が難しくなる。一方、１００μｍを超えると、レーザ発振のモードが多数となる。

被認識体としては、パスポート、運転免許証、身分証明書、社員証、有価証券、機密情報管理のＩＤ証、その他の紙、プラスチック、その他からなるものが挙げられる。

微小球の光の減衰率が、１０％を超えると、微小球内の減衰によりレーザ発振が起こらなくなる。
微小球の光の減衰率は、２％以下がより好ましい。

無色透明な微小球を形成するガラスとしては、ケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、フッ化物ガラス等が用いられる。

又、無色透明な微小球を形成する合成樹脂としては、ポリスチレン等が用いられる。

微小球に添加する添加剤としての元素には、Ｅｒ（エルビウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｎｂ（ニオブ）等の灰色系の元素の他、Ｐｒ（ブラセオジム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｔｍ（ツリウム）等の元素が用いられる。

又、微小球に添加する添加剤としての色素には、ナイルレッド等の赤色系の他、ローダミンＢ等の青色系の色素が用いられる。

微小球の屈折率より小さい屈折率の合成樹脂は、被認識体上への微小球の接着剤としての機能をも有しており、微小球の材質によっても異なるが、エポキシ系樹脂等が用いられる。

印刷方法としては、スクリーン印刷、ディスペンス、転写、その他が挙げられる。

被認識体上への微小球の固定は、上記エポキシ系樹脂等からなる接着剤を用いて行われる。

偽造防止マークの真偽を判定する手段には、分光検出器（スペクトロディテクタ）、ＣＣＤカメラ等を用いたパターン認識、その他の機器が用いられる。

図３は、本発明の係る偽造防止マークの実施例１を示す概念的な斜視図である。

この偽造防止マークは、紙からなる被認識体１上に、励起光の照射によって発振する発振レーザ光が一定の波長とするように、Ｅｒを添加して灰色に着色した直径８０μｍの一定の大きさに揃えたＢＫ７からなる複数（図３においては５個）の透明な微小球２（光の減衰率２％、屈折率１．５１）を、１個ずつピックアップして所定の位置に配置（図３においてはコ字状に配置）し、屈折率１．４３のエポキシ樹脂を接着剤として用いて固定したものである。

上述した偽造防止マークの真偽を判定するには、図４に示すように、偽造防止マークの真偽判定装置における励起レーザ光ＥＬを照射する手段である出力５ｍＷの半導体レーザ（図示せず）から波長９８０ｎｍの励起レーザ光ＥＬを被認識体１上の微小球２に照射し、微小球２から発振される発振レーザ光ＯＬを、偽造防止マークの真偽を判定する手段である分光検出器３で検知すると共に、発振レーザ光ＯＬの波長、形状（位置）で認識して偽造防止マークの真偽を判定する。

図５は、本発明に係る偽造防止マークの実施例２を示す概念的な斜視図である。

この偽造防止マークは、紙からなる被認識体４上に、Ｅｒを添加して、灰色に着色した直径８０μｍのＢＫ７からなる多数の透明な微小球５（光の減衰率２％、屈折率１．５１）を、この微小球５の屈折率より小さい屈折率の図示しないエポキシ樹脂（屈折率１．４３）に分散してなる混合体６が、スクリーン印刷により所望の形状（図５においてはアルファベットと数字）の形状に印刷されているものである。

上述した偽造防止マークの真偽の判定は、微小球５に励起レーザ光ＥＬを照射する手段と、微小球５から発振される発振レーザ光ＯＬの波長形状で認識して偽造防止マークの真偽を判定する手段とを備えた前述した偽造防止マークの真偽判定装置を用いて、又は微小球５から発振される発振レーザ光ＯＬの波長が可視光領域内のものである場合は、偽造防止マークの真偽を判定手段を用いることなく肉眼で行うことも可能なものである。

図６は、本発明に係る偽造防止マークの実施例３を示す概念的な斜視図である。

この偽造防止マークは、プラスチックからなる被認識体７上に、励起レーザ光の照射によって発振する発振レーザ光の波長が複数の波長となるように、ＴｍとＰｒを添加した直径を８０μｍの大きさに揃えたＢＫ７からなる透明な複数の微小球８（光の減衰率２％、屈折率１．５１）が無作為の位置に配置（図６においては方形に配置）し、屈折率１．４３のエポキシ樹脂を接着剤として用いて固定したものである。

上述した偽造防止マークの真偽を判定は、微小球８に励起レーザ光ＥＬを照射する手段と、微小球８から発振される発振レーザ光ＯＬの波長、形状と、マーク形成時に予め認識しておいたパターンとを比較認識して偽造防止マークの真偽を判定する手段とを備えた偽造防止マークの真偽判定装置を用いて行うものである。

微小球による光閉じ込めの幾何光学描像を示すものである。微小球による光閉じ込めの波動光学数値計算によって求めた二次元円筒のＷＧＨの電場分布を示すものである。本発明に係る偽造防止マークの実施例１を示す概念的な斜視図である。本発明に係る偽造防止マークの真偽判定装置を示す概念的な斜視図である。本発明に係る偽造防止マークの実施例２を示す概念的斜視図である。本発明に係る偽造防止マークの実施例３を示す概念的な斜視図である。

符号の説明

１被認識体
２微小球
３分光検出器
４被認識体
５微小球
６混合体
７被認識体
８微小球
ＥＬ励起レーザ光
ＯＬ発振レーザ光

Claims

励起光の照射によって発振レーザ光を発振する微小球を被認識体上に固定して偽造防止手段として用いることを特徴とする微小球の利用方法。
前記微小球を、光の減衰率１０％以下の無色透明な石英、ガラス又は合成樹脂製とすることを特徴とする請求項１記載の微小球の利用方法。
前記微小球を、Ｅｒ、Ｙｂ若しくはＮｂ等の元素又は色素を添加したものとすることを特徴とする請求項２記載の微小球の利用方法。
前記微小球の直径、添加剤を、それから発振される発振レーザ光の波長が可視光領域となるように設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の微小球の利用方法。
被認識体上に、励起光の照射によって発振レーザ光を発振する多数の微小球をこの微小球の屈折率より小さい屈折率の合成樹脂に分散してなる混合体が、所望の形状に印刷されていることを特徴とする偽造防止マーク。
被認識体上に、励起光の照射によって発振する発振レーザ光が一定の波長となるように直径を一定の大きさに揃えた１又は複数の微小球が、所定の位置に配置、固定されていることを特徴とする偽造防止マーク。
被認識体上に、励起光の照射によって発振する発振レーザ光が、複数の波長となるように直径を複数の大きさに揃えた複数の微小球が、無作為の位置に配置、固定されていることを特徴とする偽造防止マーク。
前記微小球が、光の減衰率１０％以下の無色透明な石英、ガラス又は合成樹脂からなることを特徴とする請求項５〜７のいずれか記載の偽造防止マーク。
前記微小球が、Ｅｒ、Ｙｂ若しくはＮｂ等の元素又は色素を添加されていることを特徴とする請求項８記載の偽造防止マーク。
前記微小球が、それから発振される発振レーザ光の波長が可視光領域となるように直径、添加剤を設定されていることを特徴とする請求項５〜９のいずれか記載の偽造防止マーク。
請求項５〜１０のいずれか記載の偽造防止マークの微小球に励起光を照射する手段と、微小球から発振される発振レーザ光の波長、形状で認識して偽造防止マークの真偽を判定する手段とを備えることを特徴とする偽造防止マークの真偽判定装置。