JP4416150B2

JP4416150B2 - 立体彩紋

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Publication number: JP4416150B2
Application number: JP2002299757A
Authority: JP
Inventors: 満北村
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2022-10-15
Also published as: JP2004133330A; US20040070800A1; EP1411399A2; EP1411399A3; EP1411399B1; US7672030B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体彩紋に関し、特にホログラムを用いて偽造防止効果を高めた立体彩紋に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、証券、紙幣等の金券には、偽造防止のために印刷による彩紋が使われている。従来の彩紋は、波状線等の細い線を複雑に組み合わせて作った幾何学的模様からなる。しかし、カラーコピー機の高解像度化、色再現性の向上により、こうした金券が偽造されることが増えてきた。
【０００３】
また、偽造防止性を高めるために、回折格子を用いた彩紋も実用化している。回折格子による彩紋は、光の動きを表現でき、また、２次元画像ではあるが高解像度で微細なパターンを表現できるため、高度な偽造防止手段として利用されることが多い。しかし、従来高度な偽造防止技術と思われていた回折格子の彩紋パターンも、現在では、顕微鏡による観察や光の動きの観察で記録されているパターンが分かり、また、レーザー２光束干渉による回折格子画像作成装置が普及してきたため、偽造が増えてきた。
【０００４】
ところで、従来、立体像が再生可能な計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）が知られており、そのようなＣＧＨの作成手法には、概略２つの方法があり、その１つは非特許文献１、２等で知られた物体表面を点光源の集合で置き換える方法である。もう１つは、特許文献１、非特許文献３等で知られたホログラフィック・ステレオグラムの方法である。
【０００５】
ここで、代表的なものとして、前者の物体表面を点光源の集合で置き換える方法を説明する。
【０００６】
ＣＧＨの例として、干渉縞の強度分布を記録したバイナリホログラムであって、再生像が水平方向の視差のみを持ち、上方からの白色光で観察される場合について、その概要を説明すると、図３に示すように、ステップＳＴ１で、ＣＧＨ化する物体の形状の定義される。次いで、ステップＳＴ２で、物体、ＣＧＨ面、参照光の空間配置が定義される。次いで、ステップＳＴ３で、物体は、水平面でのスライスにより垂直方向に分割され、さらにスライス面上で点光源の集合に置き換えられる。そして、ステップＳＴ４で、これらの空間配置に基き、ＣＧＨ面上に定義された各サンプル点において、物体を構成する各点光源から到達する光と参照光との干渉縞の強度が演算により求められ、干渉縞データが得られる。次に、ステップＳＴ５で、得られた干渉縞データは量子化された後、ステップＳＴ６で、ＥＢ描画用矩形データに変換され、ステップＳＴ７で、ＥＢ描画装置により媒体に記録され、ＣＧＨが得られる。
【０００７】
この干渉縞の計算の際に、隠面消去処理が行われる。この隠面消去処理とは、ある視点から物体を観察したときに、手前の物体に隠される部分を見えないようにする処理であり、この処理により物体の重なり合いの情報が網膜像に付加され、立体感を得ることができる処理であり、ＣＧＨ記録の場合に、次の手順により隠面消去処理が施される。
【０００８】
図４に示すように、物体１を構成する各点光源毎に、その点光源が物体１、２で隠される領域（図４の斜線部）を求める。図３の手順で作成されるＣＧＨの場合は、物体１、２は水平面でスライスされ、かつ、水平方向にのみ視差を有しているため、物体１の点光源の物体１、２で隠される領域は各スライス面上での点と線分との位置関係により求められる。ＣＧＨ面上に分布する干渉縞のサンプル点が、上記で求めた点光源が隠される領域に含まれる場合（図４の黒丸部）には、そのサンプル点においてその点光源を干渉縞強度の計算対象から除外するのが、隠面消去処理である。このような処理を施したＣＧＨの再生された物体１の像からは、図４の斜線部に再生光が回折されず、その領域に観察者の視点が入った場合、その点光源に対応する物体１の領域は物体２の像で隠されて見えなくなる。
【０００９】
なお、このような物体表面を点光源の集合で置き換える方法によるＧＧＨにおいて、白色光で再生した場合にカラーを再現するものも、特許文献２で提案している。
【００１０】
ところで、本発明者は、特願２００１−３６５６２８号において、このような立体像を再生するＣＧＨにおいて、真贋判定情報である微小物体が、裸眼で認識容易な大きさの遮蔽物体の背後に配置され、所定方向の観察では真贋判定情報は遮蔽物体で遮蔽されて観察できず、その所定方向と異なる別の方向から観察可能に記録されているものを提案している。その代表的なものを図５を用いて説明すると、図５に示すように、真贋判定情報である裸眼で分解困難な大きさ、具体的には最大寸法が３００μｍ以下の文字形態等の微小物体１１を観察者Ｅが正面（通常の観察方向）から観察できないように、微小物体１１を正面から見て覆い隠すことのできる位置に、微小物体１１より大きく裸眼で認識容易な大きさの遮蔽物体１２を微小物体１１の手前（観察側）に配置してＣＧＨ１０に記録する。そのためには、微小物体１１を表現する点光源の集合に上記隠面消去処理が行われ、少なくとも、微小物体１１からの光は、図５の直線２１Ｌと直線２１Ｒの間には微小物体１１からの再生光が回折されないように記録される。ここで、直線２１Ｌは微小物体１１の左端と遮蔽物体１２の左端を通る直線、直線２１Ｒは微小物体１１の右端と遮蔽物体１２の右端を通る直線であり、その直線２１Ｌと直線２１Ｒの間に正面方向が含まれる。なお、図中、直線２２Ｌは、微小物体１１の左端から左側上方へ引いた直線で、その直線より左側の領域には微小物体１１の左端からの再生光が回折されない境界を示し、また、直線２２Ｒは、微小物体１１の右端から右側上方へ引いた直線で、その直線より右側の領域には微小物体１１の右端からの再生光が回折されない境界を示す。
【００１１】
ここで、微小物体１１の物体光の右側の放射角γ₂が、微小物体１１の右端と遮蔽物体１２の右端とを結んだ直線２１Ｒの正面方向からの角度β₂よりも大きく、微小物体１１の物体光の左側の放射角γ₃が、微小物体１１の左端と遮蔽物体１２の左端とを結んだ直線２１Ｌの正面方向からの角度β₃よりも大きく設定されており、微小物体１１の一部又は全部が見える角度範囲は、図５から、γ₂−β₂＋γ₃−β₃となる。これに対して、微小物体１１が遮蔽物体１２で隠される角度範囲は、β₂＋β₃となる。
【００１２】
このようなＣＧＨによれば、仮に適切な照明光を照射したとしても、記録されている真贋判定情報（微小物体１１）が肉眼で認識困難な程小さいので、その真贋判定情報の存在が気付かれ難く、さらに、ルーペ等で拡大して観察しても、通常の観察方向である正面からは真贋判定情報の存在が気付かれ難くいので、真贋判定情報の秘匿性が一層高まり、偽造の危険性が減少する。
【００１３】
このようなＣＧＨにおいては、真贋を判定する際には、適切な照明をホログラムに照射し、ルーペ等を用いて拡大し、正面以外の所定の方向から観察すると、真贋判定情報（微小物体１１）が現れ、通常の方向である正面に観察位置を移動した場合には、その真贋判定情報１１が遮蔽物１２に隠れて見えなくなることで確認することができる。
【００１４】
【特許文献１】
特許第３，１５５，２６３号公報
【００１５】
【特許文献２】
特開２０００−２１４７５１号公報
【００１６】
【非特許文献１】
「画像ラボ」１９９７年４月号（Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．４）３４〜３７頁
【００１７】
【非特許文献２】
「３次元画像コンファレンス‘９９−３ＤＩｍａｇｅＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ‘９９−」講演論文集ＣＤ−ＲＯＭ（１９９９年６月３０日〜７月１日工学院大学新宿校舎）、論文「ＥＢ描画によるイメージ型バイナリＣＧＨ（３）−隠面消去・陰影付けによる立体感の向上−」
【００１８】
【非特許文献３】
ホログラフィック・ディスプレイ研究会（日本光学会、応用物理学会）主催「第３回Ｈｏｄｉｃ講演会講演論文集」（平成８年１１月１５日、日本大学駿河台キャンパス１号館第二会議室）、論文「ホログラフィック・ステレオグラムのための２次元画像列生成の高速化」
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、従来の彩紋では偽造が容易で偽造が増えてきている。
【００２０】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、カラーコピー機や回折格子画像作成装置では偽造できないホログラムを用いた立体的な彩紋を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の立体彩紋は、ホログラム中に、局所的に見たときに少なくとも２本の立体的な線状のパターンであって、前記少なくとも２本の立体的な線状のパターンの中、少なくとも１本の線状のパターンが、他の線状のパターンと手前側で交差する部分と奥側で交差する部分とを各々１か所以上有するように再生可能に記録されてなることを特徴とするものである。
【００２２】
この場合に、計算機合成ホログラムとして記録することが望ましい。そのような計算機合成ホログラムは、物体表面を点光源の集合で置き換える方法や、ホログラフィック・ステレオグラムの方法で記録できる。
【００２３】
また、局所的に見たときに少なくとも２本の立体的な線状のパターンを模型で構成し、この模型からの物体光と参照光とを干渉させて撮影することもできる。
【００２４】
また、線状のパターンの線幅は３００μｍ以下であることが望ましい。
【００２５】
また、２本以上の立体的な線状のパターンは、裸眼で見るときに全体として１本の線状パターンに見えるように記録されていることが望ましい。
【００２６】
また、２本以上の立体的な線状のパターンは、相互に交差する部分の奥側近傍で少なくとも一部が途切れているものとして構成することが望ましい。
【００２７】
また、２本以上の立体的な線状のパターンは、相互に交差する部分の手前側に位置する線状のパターンの太さを奥側の線状のパターンの太さよりも太くなるように構成することもできる。
【００２８】
また、２本以上の立体的な線状のパターンは、相互に交差する部分の奥側部分に、立体的な配置の微小なマイクロ文字あるいは幾何学的なマイクロ図形が配置されて構成されているものとすることができる。
【００２９】
また、２本以上の立体的な線状のパターンがホログラム面から１ｍｍ以内に再生されるように記録されていることが望ましい。
【００３０】
また、２本以上の立体的な線状のパターンが相互に異なる色で再生されるように記録されているものとすることができる。
【００３１】
なお、本発明は以上の立体彩紋を設けた書類を含むものである。
【００３２】
本発明においては、ホログラム中に、局所的に見たときに少なくとも２本の立体的な線状のパターンであって、前記少なくとも２本の立体的な線状のパターンの中、少なくとも１本の線状のパターンが、他の線状のパターンと手前側で交差する部分と奥側で交差する部分とを各々１か所以上有するように再生可能に記録されてなるので、線状のパターン相互が交差する部分の奥側の部分の情報の存在が気付かれ難く、さらに、ルーペ等の拡大観察手段で拡大して観察しても、通常の観察方向ではその存在が気付かれ難く、さらに、カラーコピー機ではこの情報が複写できず、さらには、回折格子画像作成装置では偽造できないので、彩紋の偽造防止効果が飛躍的に高まる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の立体彩紋の基本原理と実施例を説明する。
【００３４】
本発明の立体彩紋の基本原理は、局所的に見たときに２本以上の線状のパターンが相互に立体的に絡まり合う配置の立体像をホログラフィックに記録してなるものであり、特に、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）として記録してなるもので、このようなホログラムとして記録された立体彩紋に所定の照明光を照射すると、２本以上の線状のパターンが相互に立体的に絡まり合う配置の立体像が再生されるものである。
【００３５】
具体的には、例えば、図３のステップＳＴ１において、コンピュータグラフィックス用の３Ｄ−ＣＡＤで立体的に編み合うよう配置された立体彩紋の原画を精密に作成し、次いで、ステップＳＴ２で、その立体彩紋、ＣＧＨ面、参照光の空間配置を定義し、次いで、ステップＳＴ３で、その彩紋の線を点又は線状の光源の集合に置き換え、図４の隠面消去処理を施しながら、ステップＳＴ４で、これらの空間配置に基き、ＣＧＨ面上に定義された各サンプル点において、彩紋の線を構成する各点又は線光源から到達する光と参照光との干渉縞の強度が演算により求めて干渉縞データが得られる。次に、ステップＳＴ５で、得られた干渉縞データを量子化した後、ステップＳＴ６で、ＥＢ描画用矩形データに変換して、ステップＳＴ７で、ＥＢ描画装置により媒体に記録することにより、物体表面を点光源の集合で置き換える方法を利用して作成されたＣＧＨからなる本発明の立体彩紋が得られる。
【００３６】
上記の局所的に見たときに２本以上の線状のパターンが相互に立体的に絡まり合う配置の立体像の具体例としては、図１（ａ）に上面図、（ｂ）に側面図、（ｃ）にその線状のパターンの一部の拡大図を示すように、例えば２本の螺旋状の線状パターン１と２から構成し、２本の線状パターン１、２は、図の場合、相互に左巻きに絡み合っている。絡まり合いの形態としては、右巻き、左巻き何れでもよく、また、途中から左右の巻き方が逆転するもの等何れでもよい。そして、その線状パターン１、２本体は、図１（ｃ）に示されるように、極微小な点３の集合として形成される（物体表面を点光源の集合で置き換える方法を採用した場合）。
【００３７】
また、彩紋を構成する線状のパターン１、２の中、他方の線状のパターン１又は２の背後に位置する線状のパターン２又は１の部分（線状のパターン１、２が奥行き方向前後で交差する位置の奥側の部分）を途切れたものとし、その部分に立体的な配置の微小なマイクロ文字あるいは幾何学的なマイクロ図形（マイクロパターン）４を配置する。このような構成とすると、図５で説明したように、このマイクロ文字又は幾何学的なマイクロ図形４が真贋判定情報として機能し、その前方に位置する他方の線状のパターン１又は２が遮蔽物体として機能することになり、所定方向、例えば正面方向からの観察ではマイクロ文字又は幾何学的なマイクロ図形４は他方の線状のパターン１又は２で遮蔽されて完全には観察できず、その所定方向と異なる別の方向、例えば斜め方向からは完全に観察可能になり、一層偽造が困難な彩紋となり、セキュリティ性が向上する。
【００３８】
図２は、上記の局所的に見たときに２本以上の線状のパターンが相互に立体的に絡まり合う配置の立体像の別の具体例を示す図であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）に側面図である。この例では、例えば２本の螺旋状の線状パターン１と２から構成し、２本の線状パターン１、２は、図の場合、相互に左巻きに絡み合っている。絡まり合いの形態としては、図１の場合と同様、右巻き、左巻き何れでもよく、また、途中から左右の巻き方が逆転するもの等何れでもよい。そして、この例の場合、彩紋を構成する線状のパターン１、２が奥行き方向前後で交差する位置において、手前の線状のパターン１又は２の太さを奥の線状のパターン２又は１の太さよりも太くすることで、遠近法により奥行き感を高めることができる。この太くした部分を符号５で示してある。さらに、手前の線状のパターン１又は２の太くした部分５の背後に、マイクロ文字又は幾何学的なマイクロ図形４を隠すよう配置することで、一層偽造が困難となり、セキュリティ性が向上する。なお、この例の場合も、ＣＧＨを物体表面を点光源の集合で置き換える方法で作成する場合には、線状のパターン１、２、マイクロ文字又は幾何学的なマイクロ図形４は、極微小な点３の集合として構成される（図１（ｃ）参照）。
【００３９】
線状のパターン１、２は、裸眼で分解困難な線幅で記録される方が偽造防止のための彩紋としては有効であり、具体的には線幅が３００μｍ以下であることが望ましい。
【００４０】
そして、裸眼で見るとき、立体的に絡まり合う複数の線状のパターン１、２は全体として１本の線状パターンに見えるように記録されることが望ましい。
【００４１】
また、図１の２本の線状のパターン１、２は１本の線状パターンを途中で折り返して相互に立体的に絡まり合うようにしたものであってもよい。
【００４２】
また、線状のパターン１、２は、ＣＧＨの面から離して配置すればする程、再生される線状のパターン１、２の像はボケてしまい観察し難いため、線状のパターン１、２はＣＧＨの面から１ｍｍ以内の奥行きに配置するのが望ましい。
【００４３】
また、線状のパターン１、２相互は異なる色で再生されるように記録することも望ましい。そのための１つの手法として、例えば特許文献２で提案している方法を用いることができる。
【００４４】
なお、本発明の立体彩紋を構成するホログラムは、複数の線状のパターン１、２を模型で構成し、通常の２光束干渉によるホログラム撮影方法によっても作成することができる。ただし、線状のパターン１、２の線幅が３００μｍ以下である場合は、通常のホログラム撮影方法では容易でないため、上記のように計算機合成によって作成することがより望ましい。
【００４５】
なお、本発明は、このような本発明による立体彩紋を転写箔あるいはラベルとして構成し、これを転写あるいは貼り付けた証券、紙幣等の書類を含むものである。
【００４６】
以上、本発明の立体彩紋をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、これらの実施例等に限定されず種々の変形が可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の立体彩紋によると、ホログラム中に、局所的に見たときに少なくとも２本の立体的な線状のパターンであって、前記少なくとも２本の立体的な線状のパターンの中、少なくとも１本の線状のパターンが、他の線状のパターンと手前側で交差する部分と奥側で交差する部分とを各々１か所以上有するように再生可能に記録されてなるので、線状のパターン相互が交差する部分の奥側の部分の情報の存在が気付かれ難く、さらに、ルーペ等の拡大観察手段で拡大して観察しても、通常の観察方向ではその存在が気付かれ難く、さらに、カラーコピー機ではこの情報が複写できず、さらには、回折格子画像作成装置では偽造できないので、彩紋の偽造防止効果が飛躍的に高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による彩紋に用いる２本以上の線状のパターンが相互に立体的に絡まり合う配置の立体像の１例を説明するための図である。
【図２】本発明による彩紋に用いる２本以上の線状のパターンが相互に立体的に絡まり合う配置の立体像の別の例を説明するための図である。
【図３】物体表面を点光源の集合で置き換える方法によるＣＧＨの作成過程の概要を説明するためのフロー図である。
【図４】ＣＧＨ記録の隠面消去処理を説明するための図である。
【図５】先願による真贋判定情報が記録されたＣＧＨの微小物体、遮蔽物体、物体光範囲を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｅ…観察者
１、２…線状パターン
３…極微小な点
４…微小なマイクロ文字あるいは幾何学的なマイクロ図形（マイクロパターン）５…線状パターンの太くした部分
１０…ＣＧＨ
１１…微小物体
１２…遮蔽物体
２１Ｌ…微小物体の左端と遮蔽物体の左端を通る直線
２１Ｒ…微小物体の右端と遮蔽物体の右端を通る直線
２２Ｌ…微小物体の左端からの再生光が回折されない境界を示す直線
２２Ｒ…微小物体の右端からの再生光が回折されない境界を示す直線

Claims

計算機合成ホログラム中に、原画として３次元コンピュータグラフィックスによる立体構造体であり、局所的に見たときに少なくとも線幅が３００μｍ以下の２本の立体的な線状のパターンであって、前記少なくとも２本の立体的な線状のパターンの中、少なくとも１本の線状のパターンが、他の線状のパターンと手前側で交差する部分と奥側で交差する部分とを各々１か所以上有するように記録され、立体像が再生可能に記録されてなる立体彩紋の製造方法であって、
コンピュータグラフィックス用の３Ｄ−ＣＡＤで立体的に編み合うよう配置された立体彩紋の原画を作成し、次いで、その立体彩紋、計算機合成ホログラム面、参照光の空間配置を定義し、次いで、その彩紋の線を点又は線状の光源の集合に置き換え、これらの空間配置に基き、計算機合成ホログラム面上に定義された各サンプル点において、彩紋の線を構成する各点又は線光源から到達する光と参照光との干渉縞の強度の演算により干渉縞データを求め、次に、得られた干渉縞データを量子化した後、描画用データに変換して、描画装置により媒体に記録することにより立体彩紋を製造することを特徴とする立体彩紋の製造方法。
前記２本以上の立体的な線状のパターンは、裸眼で見るときに全体として１本の線状パターンに見えるように記録されていることを特徴とする請求項１記載の立体彩紋の製造方法。
前記２本以上の立体的な線状のパターンは、相互に交差する部分の奥側近傍で少なくとも一部が途切れていることを特徴とする請求項１又は２記載の立体彩紋の製造方法。
前記２本以上の立体的な線状のパターンは、相互に交差する部分の手前側に位置する線状のパターンの太さを奥側の線状のパターンの太さよりも太くなるように構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の立体彩紋の製造方法。
前記２本以上の立体的な線状のパターンは、相互に交差する部分の奥側部分に、立体的な配置の微小なマイクロ文字あるいは幾何学的なマイクロ図形が配置されて構成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の立体彩紋の製造方法。
前記２本以上の立体的な線状のパターンがホログラム面から１ｍｍ以内に再生されるように記録されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の立体彩紋の製造方法。
前記２本以上の立体的な線状のパターンが相互に異なる色で再生されるように記録されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の立体彩紋の製造方法。