JP4784782B2 - 真贋判定情報が記録されたホログラム - Google Patents

Description

本発明は、真贋判定情報が記録されたホログラムに関し、特に、通常の観察状態では観察困難な真贋判定情報が記録されたホログラムに関するものである。

従来、複写機により複写できない程微細な印刷により真贋判定情報を記録する偽造防止手段は知られていた。しかし、複写機の性能の向上により微細なパターンも複写可能となったため、偽造防止手段として機能しなくなっている。

その後、回折格子により微細なパターンを形成する技術（特許文献１）が考案された。この技術を用いると、裸眼では形状が認識できない程の大きさの真贋判定情報が記録可能なため、偽造防止手段として現在も使われている。

何れの場合も、所定の記録面に真贋判定情報が直接記録されているため、ルーペや顕微鏡を用いて観察すれば、どのような真贋判定情報が記録されているのかが直ぐに判明してしまう。また、微細な回折格子を記録する装置は安価に入手可能になりつつあるため、記録されている真贋判定情報が判明すれば、容易にその偽造が可能となる。

そこて、記録面に真贋判定情報の形状が直接記録されないようにするため、ホログラム撮影により微細な真贋判定情報を記録することも試みられている（特許文献２）。ホログラム撮影には、実物大の物体が必要であるが、肉眼で認識困難な大きさの物体の製作は困難であるため、この特許文献２では、ネガ平面画像を被写体とし、レンズ縮小と同時にホログラム撮影する方法が例示されている。

このように、撮影により微小な立体像を再生するホログラムを作成する場合、扱える物体の大きさ、配置、位置精度等に制約が多く、実用上好ましくない。

一方、計算機ホログラム（ＣＧＨ）を用いた場合、物体の形状や配置をデジタルデータとして計算機内に準備すればよいので、このような物体に関する制限は少なく、微小な立体像再生ホログラムを作成する上で望ましい。
登録実用新案第２，５８２，８４７号公報 特開平１１−２１７９３号公報 特開平２−１６５９８７号公報 米国特許第４，５６８，１４１号明細書 「３次元画像コンファレンス‘９９−３Ｄ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ‘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−」

ところが、裸眼では認識困難な微小な立体像であったとしても、適切な照明光を当て、
適切な倍率のルーペで観察すれば、記録されている真贋判定情報を観察することは可能なため、将来的に撮影又は計算機合成による微小立体像記録再生技術が一般化した場合には、それが偽造されることは避けられない。

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、真贋判定情報が通常の観察状態では観察困難に記録され、偽造防止効果が高いホログラムを提供することである。

上記目的を達成する本発明の真贋判定情報が記録されたホログラムは、立体像を再生するホログラムにおいて、微小物体、遮蔽物体が共にホログラムとして記録され、真贋判定情報である前記微小物体が、裸眼で認識容易な大きさの前記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前記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ことを特徴とするものである。

この場合に、微小物体は、裸眼で分解困難な大きさで、拡大観察手段を用いることにより観察可能に記録されていることが望ましい。

また、その所定方向としてはホログラムの正面方向とすることが望ましい。

また、計算機合成ホログラムとして記録されていることが望ましい。

また、微小物体の最大寸法が３００μｍ以下であることが望ましい。

また、遮蔽物体として、ホログラム面に記録された回折格子で構成されたパターンであってもよい。

また、微小物体は文字の形態とすることができる。

また、微小物体の物体光放射角度が、微小物体が遮蔽物体の片側で完全に見えるように設定されて記録されてものとすることができる。

また、微小物体と遮蔽物体の間の距離が、微小物体が遮蔽物体のその所定方向とは異なる片側の方向で完全に観察可能になるように設定されて記録されているものとすることができる。

これらの場合、微小物体が、完全に見える側の反対側では見えないように設定されて記録されているようにすることができる。

また、微小物体の一部又は全部が見える角度範囲が微小物体が遮蔽物体に隠される角度範囲の２分の１以下に設定されて記録されていることが望ましい。

片側の方向で完全に観察可能になるように設定されて記録されている場合に、完全に観察可能な片側とは反対側で別の微小物体が観察可能になるように設定されて記録されているようにすることもできる。

また、微小物体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。

以上のホログラムは、カード又は書類に貼り付けられていてもよい。

本発明の真贋判定情報が記録されたホログラムによると、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ので、真贋判定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、通常の観察方向である所定方向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極めて高く、偽造防止効果が高いものである。

本発明の真贋判定情報が記録されたホログラムは、真贋判定情報である微小な物体が通常の観察方向では観察できず、その方向と異なる所定のある方向から観察した場合にのみ観察でき、例えば遮蔽物の後ろから真贋判定情報である微小物体が徐々に見えるようになるホログラムである。

以下に、本発明の真贋判定情報が記録されたホログラムをその原理に基づいて説明するが、本発明のホログラムは、後記するように、通常のホログラム撮影方法によっても作成することができるが、計算機合成によって作成することが望ましいので、まず、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）について説明する。

ＣＧＨの作成方法はよく知られており（例えば、非特許文献１参照）、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６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。

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。

図７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７の斜線部）を求める。図６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７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７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。

そこで、本発明のホログラムを実現するために、図１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１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。

ここで、遮蔽物体１２としては、通常の２次元あるいは３次元の物体でも、あるいは、ＣＧＨ１０の面に設定された特許文献１、特許文献３、特許文献４等で知られた回折格子で構成されたパターンからなる物体であってもよい。この場合は、遮蔽物体１２である回折格子で構成されたパターンは、ホログラムとして記録するのではなく、ＣＧＨ１０の面の対応する領域に直接記録することになる。 図１の場合とは異なり、図２に示すように、正面とは別のある方向、例えば、斜め左方向から微小物体１１が完全に見えるように、微小物体１１の物体光の放射角γ₁ は、微小物体１１の右端と遮蔽物体１２の左端とを結んだ直線２１ＲＬの正面方向からの角度β₁ よりも大きくなるように（遮蔽物体１２と微小物体１１との間に平板を置いたときに、その平板が最大傾く角度β₁ よりも微小物体１１の物体光放射角γ₁ が大きくなるように）設定する。図２では、直線２２ＲＬが物体光の左側限界を示している。上記の別のある方向を斜め右方向とする場合も同様であり、別の表現では、微小物体１１の物体光放射角をγ、微小物体１１の右端あるいは左端から遮蔽物体１２の左端あるいは右端までの幅をａとしたとき、遮蔽物体１２と微小物体１１との正面方向の間隔がａ／ｔａｎγ以上になるように配置して記録することにより、斜め左方向あるいは斜め右方向から微小物体１１が完全に見えることになる。

図３は、微小物体１１の右端から出る物体光の右側の境界を示す直線２２Ｒが、微小物体１１の右端と遮蔽物体１２の右端を通る直線２１Ｒよりも外側に広がっおらず、微小物体１１の右端から出る物体光の左側の境界を示す直線２２ＲＬは、微小物体１１の右端と遮蔽物体１２の左端を通る直線２１ＲＬよりも外側に広がっている場合を示す図であり、この場合は、微小物体１１が完全に見える側すなわち左側に対して、その反対側すなわち右側では微小物体１１は遮蔽物体１２で完全に隠されて見えない。これを角度関係で言えば、微小物体１１の物体光の左側の放射角γ₁ は、微小物体１１の右端と遮蔽物体１２の左端とを結んだ直線２１ＲＬの正面方向からの角度β₁ よりも大きくなるように設定され、微小物体１１の物体光の右側の放射角γ₂ は、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 よりも小さくなるように設定されている場合である。

図１に戻って、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いる図１の場合、微小物体１１の一部又は全部が見える角度範囲は、図から、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。γ₂ −β₂ ＋γ₃ −β₃ がβ₂ ＋β₃ の２分の１以下であると、真贋判定情報である微小
物体１１の遮蔽効果は高く、真贋判定情報として微小物体１１が記録されていることが発見され難く、その分偽造防止効果が高いものとなる。

ここで、物体光の右側の放射角γ₂ が角度β₂ より小さく、右側では微小物体１１は遮蔽物体１２で完全に隠されて見えない場合には、γ₂ ＝β₂ と定義し、物体光の左側の放射角γ₃ が角度β₃ より小さく、左側では微小物体１１は遮蔽物体１２で完全に隠されて見えない場合には、γ₃ ＝β₃ と定義すると、上記の関係は、｜γ₂ −β₂ ｜＋｜γ₃ −β₃ ｜≦１／２×（｜β₂ ｜＋｜β₃ ｜）と書ける。

図４は、２つの微小物体１１、１１’が記録されている場合で、第１微小物体１１は、図の右側の角度範囲γ₃ −β₃ で完全に見え、左側では完全に隠されて見えず、第２微小物体１１’は、図の左側の角度範囲γ₁ −β₁ で完全に見え、右側では完全に隠されて見えないように記録されている場合であり、このような場合には、遮蔽物体１２の左右で見える微小物体が異なるので、より偽造防止効果が高いものとなる。

以上の本発明のホログラムによれば、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、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、例えばルーペ等で拡大して観察しても、通常の観察方向である例えば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。

本発明のホログラムにおいては、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、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、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。

さらに、図３のように、微小物体１１が遮蔽物体１２から現れる側（図３の左側）の反対側（図３の右側）からは微小物体１１が現れないように設定すると、真贋判定情報の秘匿性が一層高まる。

また、上記したように、微小物体１１の一部又は全部が見える角度範囲が微小物体１１が遮蔽物体１２に隠される角度範囲の２分の１以下に設定すると、一層効果的である。

さらに、図４のように、微小物体１１が遮蔽物体１２から現れる側の反対側には第２微小物体１１’が現れるようにすると、一層偽造防止効果が高まる。

また、微小物体１１をＣＧＨ１０の面から離して配置すればする程、再生される微小物体１１の像はボケてしまい観察し難いため、微小物体１１、１１’はＣＧＨ１０の面から１ｍｍ以内の奥行きに配置するのが望ましい。

ところで、以上の説明において、微小物体１１を再生する回折光の境界、あるいは、物体光の放射角は、ＣＧＨを作成する際の隠面消去処理により決めるものとして説明したが、ホログラムを二光束干渉により作成する場合には、記録する微小物体からの物体光のホログラム面への入射範囲をマスク等により制限するようにすることにより同様のものが記録できるので、本発明のホログラムはＣＧＨに限定されずに、通常の二光束干渉法により作成することができる。

このような本発明の真贋判定情報が記録されたホログラムは、カード、書類等の偽造を防止したい対象物に貼り付けて用いることにより、その効果を発揮することができる。

また、対象のホログラムに真贋判定情報が記録されているか否かの確認は、予めどの方向から再生照明光を当てるとどの方向からのみ真贋判定情報が観察可能であるかが分かっているので、その方向に設定した照明光学系と観察光学系とを備えた真贋判定情報確認システムを用いることにより、容易にホログラム及びそれを貼り付けたカード、書類等が真実のものであるか贋のものであるかが判定できるようになる。

ここで、真贋判定情報確認システムの具体例のいくつかを図５を用いて説明する。図５（ａ）は、本発明により微小物体１１、１１’と遮蔽物体１２が記録されたホログラム１００（図１〜図４のＣＧＨ１０が対応する。）と、そのホログラム１００に再生照明光を照射する照明装置１０１とを固定配置して、記録された真贋判定情報を拡大観察するカメラ１０２を相対的に移動可能に配置して、真贋判定情報が観察できる方向を求めるようにするものである。

図５（ｂ）は、ホログラム１００に再生照明光を照射する照明装置１０１と、そのホログラム１００に記録された真贋判定情報を拡大観察するカメラ１０２とを固定配置して、ホログラム１００を相対的に回転可能に配置して、真贋判定情報が観察できる方向を求めるようにするものである。ホログラム１００がＣＧＨのようなレリーフホログラムの場合、再生照明光の角度選択性は余り高くないので、ホログラム１００に対して照明装置１０１が移動しても、記録された微小物体１１、１１’と遮蔽物体１２は再生位置を移動させながら再生される。したがって、この配置でもホログラム１００が所定の位置になったとき、真贋判定情報が観察可能になるので、その位置で実際に真贋判定情報が観察可能になるか否かを判別できる。

図５（ｃ）は、ホログラム１００と、そのホログラム１００に記録された真贋判定情報を拡大観察するカメラ１０２とを固定配置して、ホログラム１００に再生照明光を照射する照明装置１０１を相対的に移動可能に配置して、真贋判定情報が観察できる方向を求めるようにするものである。この場合も、ホログラム１００に対して照明装置１０１が移動しても、記録された微小物体１１、１１’と遮蔽物体１２は再生位置が移動しながら再生されるので、この配置でも照明装置１０１が所定の位置になったとき、真贋判定情報が観察可能になるので、その位置で実際に真贋判定情報が観察可能になるか否かを判別する。

以上、本発明の真贋判定情報が記録されたホログラムを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。

本発明によるホログラムに記録されている微小物体、遮蔽物体、物体光範囲を説明するための図である。 微小物体が遮蔽物体の片側で完全に見えるように記録されている場合の配置を説明するための図である。 微小物体が一方の片側で完全に見え、反対側では完全に隠されて見えない場合の配置を説明するための図である。 ２つの微小物体が記録されている場合に左右の片側で別々の微小物体が完全に見える場合の配置を説明するための図である。 本発明による真贋判定情報確認システムの具体例のいくつかを説明するための図である。 ＣＧＨの作成過程の概要を説明するためのフロー図である。 ＣＧＨ記録の場合の隠面消去処理を説明するための図である。

符号の説明

Ｅ…観察者
１０…ＣＧＨ
１１、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
２１ＲＬ、２１ＲＬ’…微小物体の右端と遮蔽物体の左端を通る直線
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
２２ＲＬ、２２ＲＬ’…微小物体の右端からの物体光の左側限界を示す直線
１００…本発明により微小物体と遮蔽物体が記録されたホログラム
１０１…再生照明光を照射する照明装置
１０２…真贋判定情報を拡大観察するカメラ

Claims (11)

1. 立体像を再生するホログラムにおいて、最大寸法が３００μｍ以下の微小物体、遮蔽物体が共に計算機合成ホログラムとして記録され、真贋判定情報である前記微小物体が、裸眼で認識容易な大きさの前記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前記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ことを特徴とする真贋判定情報が記録されたホログラム。
2. 立体像を再生するホログラムにおいて、最大寸法が３００μｍ以下の微小物体が計算機合成ホログラムとして記録され、ホログラム面に回折格子からなる遮蔽物体が記録され、真贋判定情報である前記微小物体が、裸眼で認識容易な大きさの前記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前記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ことを特徴とする真贋判定情報が記録されたホログラム。
3. 前記の所定方向がホログラムの正面方向であることを特徴とする請求項１又は２記載の真贋判定情報が記録されたホログラム。
4. 前記微小物体が文字の形態のものであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の真贋判定情報が記録されたホログラム。
5. 前記微小物体の物体光放射角度が、前記微小物体が前記遮蔽物体の片側で完全に見えるように設定されて記録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項記載の真贋判定情報が記録されたホログラム。
6. 前記微小物体と前記遮蔽物体の間の距離が、前記微小物体が前記遮蔽物体の前記の所定方向とは異なる片側の方向で完全に観察可能になるように設定されて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項記載の真贋判定情報が記録されたホログラム。
7. 前記微小物体が、完全に見える側の反対側では見えないように設定されて記録されていることを特徴とする請求項５又は６記載の真贋判定情報が記録されたホログラム。
8. 前記微小物体の一部又は全部が見える角度範囲が前記微小物体が前記遮蔽物体に隠される角度範囲の２分の１以下に設定されて記録されていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項記載の真贋判定情報が記録されたホログラム。
9. 完全に観察可能な片側とは反対側で別の微小物体が観察可能になるように設定されて記録されていることを特徴とする請求項５から７の何れか１項記載の真贋判定情報が記録されたホログラム。
10. 前記微小物体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９の何れか１項記載の真贋判定情報が記録されたホログラム。
11. カード又は書類に貼り付けられていることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項記載の真贋判定情報が記録されたホログラム。

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