JP2007249656A - ホログラム検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラムの回折光を安定的に検出し、検査媒体に付されたホログラムの真贋および欠損を検出可能なホログラム検査装置を提供する。
【解決手段】ホログラム検査装置は、検査媒体のホログラム１０を含む領域に、このホログラムから回折光を得る所定の方向から線状照明光を照射する第１光源装置１６と、検査媒体のホログラムに、このホログラムから回折光を得る所定の方向からスポット照明光を照射する第２光源装置１８と、ホログラムからの回折光を受光する受光部２０と、判別処理装置とを有している。判別処理装置は、線状照明光によって得られ受光部に受光された回折光からホログラムの欠損を判別するとともに、スポット照明光によって得られ受光部に受光された回折光からホログラムの真贋を判別する。
【選択図】 図１

Description

この発明は紙葉類、カード等の検査媒体に付されたホログラムを検査するホログラム検査装置に関する。

エンボスホログラムに代表される回折型光学的変化素子（以下、回折型ＯＶＤ）は、表面に光の回折現象を引き起こす加工がされた素子であり、回折パターンにより光の回折・干渉現象に起因する鮮やかな色彩を発光する模様を有している。ホログラムは、通常の印刷とは異なる光学的な特徴を有しているため、商品券、有価証券等の紙葉類やクレジットカード等のカード類のセキュリティスレッドとして用いられ、真贋を判別する目的として実現化されている。

このような紙葉類やカード類の品質管理を目的として、これら紙葉類、カード類に付されたホログラムを検査する種々の検査装置が提案されている。このような検査装置として、ホログラムに特定の角度から光を当て、回折発光がなされる位置に受光系を配置してホログラムの真贋を判定する装置が知られている。例えば、特許文献１および特許文献２には、測定光を投光するひとつの投光系とホログラムの回折パターンにより反射回折された複数の反射回折光をそれぞれ検出する複数個の受光系とを用いて真贋判定を行う検査装置が開示されている。

特許文献３には、ホログラムにレーザ光を投光する複数個の投光系と、これらの投光系を点灯・消灯させるスイッチとを備え、回折パターンにより反射回折された反射回折光を受光してホログラムの真贋判定を行う検査装置が開示されている。
特開２００１−３０７１７３号公報 特開２００１−３３４７８０号公報 特開２００１−３０７１７１号公報

特定の入射光に対するホログラムの反射回折光は、ホログラムを構成する回折パターンの向きやピッチにより入射光の入射角に応じた特定の方向に沿って射出する。回折発光は、入射光の入射角度に対する依存性が高いため、正確な光の波長や光の強度を得ようとすると、投光系および受光系の配置には高い精度が要求される。そのため、ホログラムが付されている検査媒体のスキュー、スライドといった変動に対して、検査精度が影響され易い。レーザ光を利用した検査装置においては、検査媒体を静止させ観測する条件が厳しいとともに、情報収集や判別処理に時間がかかるという問題がある。

本来、ホログラムは検査媒体の真贋検出に用いられるものであるが、検査媒体の流通過程で、ホログラムの欠け、剥がれ等による欠損が生じる場合や、傷、しわ等により表面状態が劣化しホログラム本来の光学的特徴が失われる「疲弊」が発生する可能性がある。この場合、ホログラムをセキュリティスレッドとして利用ができない状態が生じる。従来、このようなホログラムの欠損、疲弊等を検査する装置は提供されていない。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、ホログラムの回折光を安定的に検出し、検査媒体に付されたホログラムの真贋および欠損を検出可能なホログラム検査装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の態様に係るホログラム検査装置は、ホログラムが設けられた検査媒体を検査するホログラム検査装置であって、前記検査媒体のホログラムを含む領域に、このホログラムから回折光を得る所定の方向から線状照明光を照射する第１光源装置と、前記検査媒体のホログラムに、このホログラムから回折光を得る所定の方向からスポット照明光を照射する第２光源装置と、前記ホログラムからの回折光を受光する受光部と、前記線状照明光によって得られ前記受光部に受光された回折光から前記ホログラムの欠損を判別するとともに、前記スポット照明光によって得られ前記受光部に受光された回折光から前記ホログラムの真贋を判別する判別処理装置と、を備えている。

上記構成によれば、ホログラムの回折光を安定的に検出し、検査媒体に付されたホログラムの真贋および欠損を検出可能なホログラム検査装置を提供することができる。

以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係るホログラム検査装置について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、この発明の実施形態に係るホログラム検査装置は、検査媒体として、ホログラム１０が付されたカード１２を保持する保持機構１４、ホログラム１０を含むカード１２の表面に検査用の線状照明光を照射する第１光源装置１６、ホログラム１０にスポット照明光を照射する第２光源装置１８、およびホログラムからの回折光を受光する受光センサ２０を備えている。

ホログラム１０は、カード１２に貼付された例えば、円形の金属箔１０ａと、この金属箔にそれぞれ形成された複数の所望形状の回折パターン（回折格子）１０ｂとを有している。複数の回折パターン１０ｂは、互いに異なる格子方向を有している。ホログラム１０は、所定の角度から可視光が照射されると、回折パターン１０ｂに対応した回折光を反射し虹色の特徴パターンを表示する。
保持機構１４は、例えば、複数のローラ２２および図示しないベルト等により構成され、カード１２を弛み無く張った状態で所定位置に保持する。

図１および図３に示すように、第１光源装置１６は、ホログラム１０を含みホログラムよりも大きな照明領域３４ａに線状照明光を照射する線状照明器を有している。線状照明器は、複数の波長を含む照明光を照射する光源であり、より好ましくは、近赤外領域の波長から近紫外領域の波長までの広い波長領域の照明光を照射する白色光源が良い。例えば、第１光源装置１６として蛍光管やハロゲン光源が用いられる。

図３および図４に示すように、第１光源装置１６は、カード１２に対して所定の角度位置に配設され、ホログラム１０の回折パターン１０ｂにより回折画像が得られるように最適化した指向性を有する照明光をホログラムに照射する。すなわち、第１光源装置１６は、カード１２に付された複数の回折パターン１０ｂを有するホログラム１０に対して、少なくともひとつ以上の回折パターンが回折光を発光し、その回折光が受光センサ２０に入射する仰角θ１（図３）および回転角φ１の位置に配置されている。

検査対象のホログラム１０から回折光が現れる条件は、ホログラムの回折パターン１０ｂの向きとピッチにより決まる。図４に示すように、第１光源装置１６からの照射光は、回折パターン１０ｂに直交する方向Ｂで最適化した入射角度（仰角）θ１にてホログラム１０へ照射される。これにより、回折パターン１０ｂから、正反射光が角度θ１で現れ、入射角と正反射光角に挟まれた間で回折光が観測される。

第１光源装置１６の照明光は、細長い発光部分を有しているライン照明が望ましいがこれに限るものではない。但し、図５に示すように、第１光源装置１６は、検査対象のホログラム１０に対しさまざまな角度から照明光が入射するように、十分に長い発光部分を有していることが望ましい。

図１および図６に示すように、第２光源装置１８は、点光源に近似し、光の広がりが、ホログラム１０を含みホログラムよりも僅かに大きな照明領域３４ｂにスポット照明光を照射するスポット照明器を有している。スポット照明器は、分光特性として、複数の波長を含む照明光を照射することが良く、より好ましくは、近赤外領域の波長から近紫外領域の波長までの広い波長領域の照明光を照射する白色光源が良い。例えば、第２光源装置１８として、白色ＬＥＤ光源、ハロゲン光源が用いられる。

第２光源装置１８は、カード１２に対して所定の角度位置に配設され、ホログラム１０の他の１つの回折パターン１０ｂにより回折光が得られるように最適化した指向性を有する照明光をホログラムに照射する。ここでは、第２光源装置１８は、ホログラム１０の回折光が受光センサ２０に入射する仰角θ２、回転角φ２（図６）の位置に配置されている。

図１および図２に示すように、受光部として機能する受光センサ２０は、カード１２に対して第１および第２光源装置１６、１８と同一面側に設けられ、ホログラム１０からの回折光を受光する位置に配設されている。受光センサ２０は、結像レンズ１９を有し、この結像レンズで結像された反射光を受光する。受光センサ２０としては、モノクロポイントフォトセンサ、カラーポイントフォトセンサ、モノクロＣＣＤセンサ、カラーＣＣＤセンサ等を用いることができる。

図２に示すように、ホログラム検査装置は、受光センサ２０により検出された検出データを演算処理し特徴を抽出する画像処理部２５、画像処理部で得られた検出画像と判定基準メモリ２６に記憶されている基準データと比較し、ホログラム１０の真贋およびホログラム１０の損傷、欠損を判別する判別処理回路２８、第１光源装置１６を駆動する光源ドライバ３２ａ、第２光源装置１８を駆動する光源ドライバ３２ｂ、および装置全体の動作を制御する制御部３６を備えている。判別処理回路２８は判別処理装置として機能する。

次に、以上のように構成されたホログラム検査装置の検査動作について説明する。
図１ないし図３および図５に示すように、第１および第２光源装置１６、１８および受光センサ２０に対してカード１２を所定位置に保持した状態で、第１光源装置１６からカード１２に照明光を照射する。第１光源装置１６からの照射光は、回折パターン１０ｂに直交する方向Ｂで最適化した入射角度にてホログラム１０へ照明する。これにより、回折パターン１０ｂから正反射光が現れ、この入射角と正反射光角に挟まれた間で回折光が観測される。ホログラム１０からの回折光は、受光センサ２０によって受光される。受光センサ２０は、受光した回折光を電気信号に変換し、画像処理部２５へ入力する。

画像処理部２５は、受光センサ２０から入力された検出データを演算処理し１次元あるいは２次元の画像として特徴を抽出する。ホログラム１０に欠け、剥がれ等による欠損がある場合、欠損部分からの回折光は検出されない。また、ホログラム１０に傷、しわ等による表面状態が劣化する疲弊がある場合は、回折光が無かったり、強度が弱い状態となる。判別処理回路２８は、画像処理部２５から送られた画像データと、判定基準メモリ２６に記憶されている基準データと比較し、ホログラム１０の損傷、欠損を判別する。

ホログラム１０に対する入射光が仰角θ１、回転角φ１の時に回折パターン１０ｂの回折光は最も強度が強く受光センサ２０に入射する。光源が点光源で照明光が平行光である場合、検出媒体が変動してしまうと、照明光は最適な入射条件からずれてしまう。そのため、ホログラム１０からの回折光の強度は弱くなる。しかし、本実施形態のように線状照明器を用いた場合、さまざまな角度からの照明光がホログラム１０に入射する。照明光の分光特性として、複数の波長を含んでいるため、たとえカード１２にスキュー、スライドといった変動があった場合でも、変動時に最も強度が強くなるような最適な入射光が存在する。そのため、カード１２の変動に対して影響が少なく、ホログラム１０から安定した回折光を得ることができる。

ホログラム１０の回折パターン１０ｂにはさまざまな角度から照明光が入射しているため、反射回折光は、さまざまな波長の光が合成され白色化する。これらのことから、線状照明光を用いることで、回折パターンすべての領域に対し安定的に回折光を検出でき、検出媒体の変動にも強いため、ホログラムの欠損、疲弊を確実に検出することができる。

図１および図６に示すように、第２光源装置１８からカード１２に照明光を照射する。第２光源装置１８からの照射光は、ホログラム１０の他の回折パターン１０ｂに直交する方向で最適化した入射角度（仰角）θ２にてホログラム１０へ照明する。これにより、回折パターン１０ｂから正反射光が現れ、この入射角と正反射光角に挟まれた間で回折光が観測される。ホログラム１０からの回折光は、受光センサ２０によって受光される。受光センサ２０は、受光した回折光を電気信号に変換し、画像処理部２５へ入力する。

画像処理部２５は、受光センサ２０から入力された検出データを演算処理し１次元あるいは２次元の画像として特徴を抽出する。判別処理回路２８は、画像処理部２５から送られた画像データと、判定基準メモリ２６に記憶されている基準データと比較し、ホログラム１０の真贋を判別する。

第２光源装置１８を構成するスポット照明器からの照明光は、ある広がりを持ち、検査対象であるホログラム１０の寸法、ここでは、金属箔１０ａの寸法よりも僅かに大きい照明領域３４ｂに照射される。この場合、図７に示すように、ホログラム１０への照明光の入射角がホログラムの位置に応じて異なり、回折パターン１０ｂに近い照射光は仰角θ３となり、遠い照射光は仰角θ４となる。そのため、受光センサ２０へ入射する反射回折光の波長は、仰角θ２の位置からは波長λ２、仰角θ３の位置からは波長λ３、仰角θ４の位置からは波長λ４となり、回折パターンの各々のポイントごとに異なる波長となる。この結果、受光センサ２０に入射する回折パターンの反射回折光は、色彩を有することとなる。受光センサ２０として、カラーＣＣＤセンサを用いた場合、受光センサで受光された画像は位置により波長の異なる虹色画像となる。照明光は、複数の波長を含んでいるほうが検出媒体の変動に対し、色彩を有する回折光をより安定して得ることができる。

これらのことから、定められた仰角、回転角より照射された照明光に対し、回折光の発光があれば、正しい回折パターンを有していると考えることができ、ホログラムの真贋検出に適している。検出画像が色彩を有していることを検出することにより、一層精度の高い真贋検出が可能となる。

前述したように、受光センサ２０として、例えば、カラーＣＣＤセンサ、モノクロＣＣＤセンサ、カラーポイントフォトセンサ、モノクロポイントフォトセンサ等を用いることができる。
受光センサ２０として、２次元のカラーイメージを検出する検出器、例えば、カラーＣＣＤセンサを用いる場合、図８に示すように、受光センサにより得られた検出信号は、カラーの２次元画像として取り込むことができる。第１光源装置１６からの線状照明による反射回折光によって得られた回折パターンの画像は白色化している。そのため、この白色化した画像と基準データとのパターンマッチングやそれぞれの画素の発光強度を比較する等により、ホログラム１０の欠損、疲弊を判別することができる。

第２光源装置１８からのスポット照明による反射回折光によって得られた回折パターンの画像は色彩を有している。そのため、受光センサ２０により得られた画像と基準データとのパターンマッチング、ＲＧＢなどの色差、あるいは各画素の発光強度比較等により、ホログラム１０の真贋判別を行うことができる。特に、反射回折光によって得られた回折パターンの画像の色彩を検出し、基準データとの色差を比較することにより、最も高い真贋判別精度を得ることができる。

受光センサ２０として、２次元のイメージを検出する検出器、例えば、モノクロＣＣＤセンサを用いる場合、図９に示すように、得られた検出信号は、２次元のモノクロ画像として取り込むことができる。この場合、第１光源装置１６からの線状照明による反射回折光によって得られた回折パターンの画像は、グレースケール画像として得られる。そのため、検出されたグレースケール画像と基準データとのパターンマッチングやそれぞれの画素の発光強度比較等により、ホログラム１０の欠損、疲弊を判別することができる。

第２光源装置１８からのスポット照明による反射回折光によって得られた回折パターンの画像はグレースケール画像として得られる。そのため、受光センサ２０により得られたグレースケール画像と基準データとのパターンマッチング、各画素の発光強度比較等により、ホログラム１０の真贋判別を行うことができる。モノクロＣＣＤセンサは、高い検出精度を有しつつ、カラーＣＣＤセンサに比べ情報量が少なくて済むため、装置の簡素化、後段の処理の負担を軽くすることができる。

受光センサ２０として、１次元のカラーイメージを検出する検出器、例えば、カラーポイントフォトセンサを用いる場合、図１０に示すように、第１光源装置１６からの線状照明による反射回折光によって得られた回折パターンの信号は、白色化した光の積分値として得られる。そのため、この白色化した光の積分値と基準データとの発光強度等を比較することにより、ホログラム１０の欠損、疲弊を判別することができる。

第２光源装置１８からのスポット照明による反射回折光によって得られた回折パターンの検出信号は、色彩のある光の積分値として得られる。この検出信号と基準データとについてＲＧＢなどの色差や発光強度等を比較することにより、ホログラム１０の真贋判別を行うことができる。

カラーポイントフォトセンサは、ＣＣＤセンサに比べ情報量が少なくて済み、装置の簡素化、後段の処理の負担が軽くなることが特徴である。カラーセンサであるので色差を利用し、色彩を検出できることもできる。

受光センサ２０として、１次元のイメージを検出する検出器、例えば、モノクロポイントフォトセンサを用いる場合、図１１に示すように、第１光源装置１６からの線状照明による反射回折光によって得られた回折パターンの信号は、白色化した光の積分値として得られる。この白色化した光の積分値と基準データとの発光強度等を比較することにより、ホログラム１０の欠損、疲弊を判別することができる。

第２光源装置１８からのスポット照明による反射回折光によって得られた回折パターンの検出信号は、グレースケールの光の積分値として得られる。この検出信号と基準データとの発光強度等を比較することにより、ホログラム１０の真贋判別を行うことができる。
モノクロポイントフォトセンサは、上述した４つのセンサの中で最も情報量が少なくて済むので、装置の簡素化、後段の処理負担軽減の効果が最も大きいのが特徴である。

前述した４種類のセンサは、いずれも、１つの受光部により、線状照明を用いた欠損・疲弊検出、およびスポット照明を用いた真贋検出に対応することができる。受光部への入射光としては、線状照明光からの回折光とスポット照明光からの回折光とが混在するが、それぞれの検出には影響は少ない。回折光の混在を避ける場合、制御部３６によって第１光源装置１６および第２光源装置１８の点灯・消灯を交互に制御し、交互に回折光を取得する構成としてもよい。

単一の回折パターンを有するホログラムを検査する場合、第１および第２光源装置１６、１８を回折パターンの格子方向に対して最適な角度位置に配置し、制御部３６によって第１光源装置１６および第２光源装置１８を交互に点灯・消灯し、交互に回折光を取得する構成とする。これにより、前記と同様に、ホログラムの欠損、疲弊判別および真贋判別を行うことができる。

以上のように、本実施形態によれば、線状照明によって得られた反射回折光を用いて欠損・疲弊を検出し、スポット照明によって得られた反射回折光を用いて真贋検出する安定した高性能なホログラム検査装置を得ることができる。また、検出媒体の変動に対する影響を低減し、ホログラムからの反射回折光を安定して検出することができる。これにより安定的に欠損・疲弊の検査が可能となる。また、点光源に近似し、光の広がりを十分に有しているとともに、複数の波長を有したスポット照明光を用いることにより、受光部に入射する回折パターンの反射回折光は安定した色彩を有した光となり、これを用いることにより安定的に真贋の検出が可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

上述した実施形態では、検査媒体としてのカード１２が静止した状態でホログラムを検査する構成としたが、検査媒体を移動させながらホログラムを検査する構成としてもよい。この場合、ホログラム検査装置は、検査媒体をその表面と平行な方向に沿って搬送する搬送機構を備えている。搬送機構は、検査媒体を挟持して搬送する複数の搬送ローラおよび図示しない搬送ベルト等を有している。この検査装置によれば、搬送機構によって検査媒体を第１光源装置、第２光源装置および受光センサに対して相対的に移動しながら、第１光源装置および第２光源装置からホログラムを含む照明領域に照明光を照射し、反射回折光を受光センサで検出する。検査媒体が移動している場合、受光部としてラインＣＣＤセンサ、ポイントフォトセンサを用いればよい。
検査対象となるホログラムが付された検査媒体は、前述したカードに限らず、商品券、有価証券等の紙葉類や他の検査媒体としてもよい。

図１は、この発明の実施形態に係るホログラム検査装置を示す斜視図。 図２は、上記ホログラム検査装置全体の構成を示すブロック図。 図３は、ホログラムに対する線状照明光の位置と回折光とを示す図。 図４は、ホログラムの回折光と反射光とを示す図。 図５は、ホログラムに対する線状照明光の入射状態を概略的に示す図。 図６は、ホログラムに対するスポット照明光の位置と回折光とを示す図。 図７は、スポット照明光によるホログラムの回折光を示す図。 図６は、受光部として用いるカラーＣＣＤセンサを概略的に示す図。 図９は、受光部として用いるモノクロＣＣＤセンサを概略的に示す図。 図１０は、受光部として用いるカラーポイントフォトセンサを概略的に示す図。 図１１は、受光部として用いるモノクロポイントフォトセンサを概略的に示す図。

符号の説明

１０…ホログラム、 １２…カード、 １６…第１光源装置、
１８…第２高原装置、 ２０…受光センサ、 ２５…画像処理部、
２６…判定基準メモリ、 ２８…判定処理回路、 ３０…第２判定処理回路

Claims (10)

1. ホログラムが設けられた検査媒体を検査するホログラム検査装置であって、
   前記検査媒体のホログラムを含む領域に、このホログラムから回折光を得る所定の方向から線状照明光を照射する第１光源装置と、
   前記検査媒体のホログラムに、このホログラムから回折光を得る所定の方向からスポット照明光を照射する第２光源装置と、
   前記ホログラムからの回折光を受光する受光部と、
   前記線状照明光によって得られ前記受光部に受光された回折光から前記ホログラムの欠損を判別するとともに、前記スポット照明光によって得られ前記受光部に受光された回折光から前記ホログラムの真贋を判別する判別処理装置と、
   を備えたホログラム検査装置。
2. 前記第１光源装置は、前記ホログラムを含み前記ホログラムよりも大きな領域に線状照明光を照射する線状照明器を有している請求項１に記載のホログラム検査装置。
3. 前記第２光源装置は、前記ホログラムの領域にスポット照明光を照射するスポット照明器を有している請求項１に記載のホログラム検査装置。
4. 前記第１および第２光源装置は、複数の波長領域を含む照明光を照射する照明器を備えている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のホログラム検査装置。
5. 前記ホログラムは、格子方向が互いに異なる複数の回折パターンを有し、
   前記第１光源装置は、前記ホログラムに対し、前記１つの回折パターンから回折光を得る方向に設けられ、前記第２光源装置は、前記ホログラムに対し、他の回折パターンから回折光を得る方向に設けられている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のホログラム検査装置。
6. 前記第１光源装置と第２光源装置とを交互に点灯、消灯させ、前記受光部に線状照明光からの反射回折光とスポット照明光からの反射回折光とを交互に受光させる制御部を備えている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のホログラム検査装置。
7. 前記受光部は、１次元のイメージを検出する検出器を有している請求項１ないし６のいずれか１項に記載のホログラム検査装置。
8. 前記受光部は、２次元のイメージを検出する検出器を有している請求項１ないし６のいずれか１項に記載のホログラム検査装置。
9. 前記受光部は、カラーのイメージを検出する検出器を有している請求項１ないし６のいずれか１項に記載のホログラム検査装置。
10. 前記検査媒体を前記第１光源装置、第２光源装置、および受光部に対して相対的に移動させる搬送機構を備えている請求項１に記載のホログラム検査装置。

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