JP6508564B2 - 画像の認証方法および認証装置並びに認証用積層体 - Google Patents

Description

本発明は、対象物に設けられた画像に電磁波を照射して画像を認証する認証方法および認証装置に関する。また本発明は、認証されるべき対象物に設けられる認証用積層体に関する。

近年、所定の対象物に設けられたコードパターンなどの画像を非接触かつ非開封で判別する技術がいくつか提案されている。例えば特許文献１においては、収容体の内部に画像を設けておき、この画像に収容体の外部から赤外線を照射することにより、非開封で画像を読み取り、この情報に基づいて収容体に収容された収容物を判別することが提案されている。

しかしながら、赤外線は段ボール等の厚い紙又は樹脂を透過しないため、厚い紙又は樹脂で形成された封筒等の収容体の内部に画像を設けた場合、赤外線を用いてこの画像を読み取ることはできない。このような課題を考慮し、例えば特許文献２においては、テラヘルツ波を利用することが提案されている。テラヘルツ波は、紙や樹脂などの多くの包装用材料を透過することができるという特性を有している。従って、テラヘルツ波を利用すれば、紙や樹脂からなる収容体の中に収容された収容物に関する情報を、非接触かつ非開封で得ることができる。

特開２００１−９６８８９号公報 特開２０１３−１７８２１２号公報

上述の特許文献２においては、収容物を透過または反射したテラヘルツ波に基づいて、収容物の判別が行われている。具体的には、収容物を透過または反射したテラヘルツ波に現れる、収容物に固有のスペクトル情報に基づいて、収容物が判別される。しかしながら、収容物によっては、テラヘルツ波の周波数範囲内において特徴的な周波数依存性が現れない場合がある。また、特徴的な周波数依存性が現れる周波数が低い場合、テラヘルツ波の解像性が低いため、収容物の位置や形状の検出分解能も低くなってしまう。従って、特許文献２に記載の方法によっては、収容物の位置や形状を正確に検出することは困難であると考えられる。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、対象物に設けられた画像の位置や形状をより正確に解析することができる認証方法および認証装置を提供することを目的とする。

本発明は、対象物に設けられた画像に電磁波を照射して画像を認証する認証方法であって、前記画像に照射される前記電磁波は、第１周波数から、前記第１周波数よりも高周波側の第２周波数までの成分を、連続的または断続的に含み、前記画像は、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を含むとともに前記電磁波を透過させる基材層の、前記第１面側に設けられており、前記画像は、前記電磁波を反射する反射材によって構成されたパターン部を含み、前記基材層の前記第１面側において、前記パターン部は、前記電磁波を透過させる非パターン部に接しており、前記基材層の前記第２面側には、前記電磁波を反射する反射層が設けられており、前記第１周波数および前記第２周波数はいずれも、０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚの範囲内であり、前記認証方法は、前記基材層の前記第１面側から前記画像の複数の位置に前記電磁波を照射する照射工程と、前記パターン部によって反射された第１反射波、並びに、前記非パターン部および前記基材層を透過した後に前記反射層によって反射された第２反射波を測定する測定工程と、前記測定工程によって得られた測定情報に基づいて、前記パターン部と前記非パターン部との間の境界の位置を解析する解析工程と、を備え、前記測定情報は、前記第１反射波と前記第２反射波との干渉に関する情報を含む、認証方法である。

本発明による認証方法において、前記測定情報は、前記第１反射波と前記第２反射波との干渉の結果として検出されるピーク周波数に関する情報を含み、前記ピーク周波数の値を前記画像の各位置に対してプロットすることにより、前記パターン部から前記境界を跨いで前記非パターン部に向かうにつれて少なくとも部分的に単調に増加する単調増加曲線が得られ、前記解析工程においては、前記単調増加曲線に基づいて、前記パターン部と前記非パターン部との間の前記境界の位置が解析されてもよい。

本発明による認証方法の前記解析工程においては、前記単調増加曲線が閾値周波数に交わる位置が、前記パターン部と前記非パターン部との間の前記境界として認定されてもよい。

本発明による認証方法において、前記対象物は、紙又は不透明な樹脂で形成された収容体であり、前記画像は、前記収容体の外面以外の場所に設けられていてもよい。

本発明は、対象物に設けられた画像に電磁波を照射して画像を認証する認証装置であって、前記画像に照射される前記電磁波は、第１周波数から、前記第１周波数よりも高周波側の第２周波数までの成分を、連続的または断続的に含み、前記画像は、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を含むとともに前記電磁波を透過させる基材層の、前記第１面側に設けられており、前記画像は、前記電磁波を反射する反射材によって構成されたパターン部を含み、前記基材層の前記第１面側において、前記パターン部は、前記電磁波を透過させる非パターン部に接しており、前記基材層の前記第２面側には、前記電磁波を反射する反射層が設けられており、前記第１周波数および前記第２周波数はいずれも、０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚの範囲内であり、前記認証装置は、前記基材層の前記第１面側から前記画像の複数の位置に前記電磁波を照射する照射部と、前記パターン部によって反射された第１反射波、並びに、前記非パターン部および前記基材層を透過した後に前記反射層によって反射された第２反射波を測定する測定部と、前記測定部によって得られた測定情報に基づいて、前記パターン部と前記非パターン部との間の境界の位置を解析する解析部と、を備え、前記測定情報は、前記第１反射波と前記第２反射波との干渉に関する情報を含む、認証装置である。

本発明による認証装置において、前記測定情報は、前記第１反射波と前記第２反射波との干渉の結果として検出されるピーク周波数に関する情報を含み、前記ピーク周波数の値を位置に対してプロットすることにより、前記パターン部から前記境界を跨いで前記非パターン部に向かうにつれて少なくとも部分的に単調に増加する単調増加曲線が得られ、前記解析部は、前記単調増加曲線に基づいて、前記パターン部と前記非パターン部との間の前記境界の位置を解析してもよい。

本発明による認証装置の前記解析部においては、前記単調増加曲線が閾値周波数に交わる位置が、前記パターン部と前記非パターン部との間の前記境界として認定されてもよい。

本発明による認証装置において、前記対象物は、紙又は不透明な樹脂で形成された収容体であり、前記画像は、前記収容体の外面以外の場所に設けられていてもよい。

本発明は、認証されるべき対象物に設けられる認証用積層体であって、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を含むとともに電磁波を透過させる基材層と、前記基材層の前記第１面側に設けられた画像と、前記基材層の前記第２面側に設けられ、前記電磁波を反射する反射層と、を備え、前記電磁波の周波数は、０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚの範囲内であり、前記画像は、前記電磁波を反射する反射材によって構成されたパターン部を含み、前記基材層の前記第１面側において、前記パターン部は、前記電磁波を透過させる非パターン部に接している、認証用積層体である。

本発明による認証用積層体において、前記反射層は、前記画像の前記パターン部を構成する前記反射材と同一の材料を含んでいてもよい。

本発明によれば、対象物に設けられた画像の位置や形状をより正確に解析することができる。

本発明の実施形態に係る収容体の構成を示す平面図である。 図１の収容体のＡ−Ａ断面の構成を示す断面図である。 収容体に設けられた画像を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態に係る認証装置の概略構成を示す図である。 認証装置の照射部から放射される電磁波の周波数スペクトルの一例を示す図である。 第１位置において測定部によって測定される電磁波を示す図である。 第２位置において測定部によって測定される電磁波を示す図である。 第３位置において測定部によって測定される電磁波を示す図である。 第４位置において測定部によって測定される電磁波を示す図である。 第５位置において測定部によって測定される電磁波を示す図である。 第２位置〜第４位置において測定された電磁波のスペクトルを示す図である。 ピーク周波数を位置に対してプロットした結果を示す図である。 画像を含む認証用積層体の一変形例を示す断面図である。 実施例１において、画像を含む認証用積層体によって反射された電磁波を測定した結果を示す図である。 比較例１において、画像を含む認証用積層体を透過した電磁波を測定した結果を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

本実施の形態においては、画像が設けられる対象物が、所定の収容物を収容することができる収容体１０である例について説明する。この場合、画像には、収容体１０または収容体１０に収容されている収容物に関する情報が記録されている。図１は、収容体１０の構成を示す平面図である。図２は、図１の収容体１０のＡ−Ａ断面の構成を示す断面図である。

収容体
収容体１０は、紙や不透明な樹脂からなる不透明層を含んでいる。このため、可視光や赤外線は、収容体１０によって反射または吸収される。すなわち、可視光や赤外線は収容体１０を透過することができない。従って、収容体１０の外部からは対象物を視認することができない。なお「赤外線を反射もしくは吸収する」とは、収容体１０に赤外線を照射した際に、赤外線が収容体１０を全く透過しないこと、及び、赤外線が収容体１０を透過しても、透過した赤外線をセンサによって検知できない程度の微小な透過量であることを意味する。

収容体１０を構成する紙としては、例えば段ボールが用いられる。また収容体１０は、段ボール封筒と称されるものであってもよい。この場合、収容体１０は封筒状であり、封筒部１１と、封筒部１１の開口部に設けられたフラップ部（糊しろ）１２と、を有している。フラップ部１２は、１８０°折り返されて封筒部１１の接着領域１１ａに接着され、これにより段ボール封筒である収容体１０が封緘される。図１は、フラップ部１２が折り返される前の収容体１０を示している。

図２に示すように、収容体１０は、段ボールである第１層１３と、第１層１３に積層された、段ボールである第２層１４及び第３層１５と、を有している。封筒状に形成された第１層１３の外方を向く２つの面のうち、一方の面に第２層１４が積層されると共に接着され、他方の面に第３層１５が積層されると共に接着されている。

画像２１は、紙又は不透明な樹脂からなる不透明層によって外部から遮蔽された場所に設けられている。画像２１が収容体１０に設けられる場合、画像２１は、収容体１０のうち、収容体１０の外面１０ｘ以外の場所に設けられる。図２に示す例において、画像２１は、第１層１３と第２層１４との間に設けられている。なお外面１０ｘとは、収容体１０が封緘された時に収容体１０の外方を向いている面、即ち肉眼で視認され得る面である。

画像
以下、画像２１について説明する。収容体１０または収容体１０に収容されている収容物に関する情報が記録される限りにおいて、画像２１の形態が特に限られることはない。例えば画像２１の形態として、一次元バーコードや二次元バーコードなどを採用することができる。また画像２１が、ＯＣＲ数字、数字、文字、絵柄、記号等を示す画像であってもよい。本実施の形態においては、画像２１が一次元バーコードである例について説明する。

次に図２および図３を参照して、画像２１の具体的な構造について説明する。図２に示すように、画像２１は、収容体１０に設けられた基材層２５によって支持されている。以下の説明において、基材層２５と、基材層２５に設けられた画像２１とを少なくとも含む構造体のことを、認証用積層体２０とも称する。

図３は、認証用積層体２０を示す断面図である。図３に示すように、認証用積層体２０は、第１面２５ａおよび第１面２５ａの反対側に位置する第２面２５ｂを含むとともに電磁波を透過させる上述の基材層２５と、基材層２５の第１面２５ａ側に設けられた上述の画像２１と、基材層２５の第２面２５ｂ側に設けられ、電磁波を反射する反射層２６と、を備えている。

図３に示すように、画像２１は、一次元バーコードを構成するように配置されたパターン部２２を含んでいる。本実施の形態においては、後述するように、画像２１の認証工程において０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚの周波数範囲の電磁波が利用される。０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚの周波数範囲の電磁波は、いわゆるテラヘルツ波とも称されるものである。画像２１を構成する上述のパターン部２２は、電磁波を反射することができるよう構成されている。具体的には、パターン部２２は、電磁波を反射する反射材によって構成されている。

電磁波を反射することができる限りにおいて、パターン部２２を構成する反射材が特に限られることはない。例えば、各種金属材料やカーボン等の導電性を有する材料や、導電性を有する材料を２種以上複合した複合材料等を、パターン部２２を構成する反射材として用いることができる。パターン部２２の厚みは、例えば５０ｎｍ〜３０μｍの範囲内に設定される。電磁波に対するパターン部２２の反射率は、少なくとも５０％以上になっており、好ましくは８０％以上になっている。

また図３に示すように、基材層２５の第１面２５ａ側において、パターン部２２は、電磁波を透過させる非パターン部２３に接している。すなわち、基材層２５の第１面２５ａ側において画像２１が存在する空間は、電磁波を反射するパターン部２２と、電磁波を透過させる非パターン部２３と、に区画される。図３において、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界が符号２４で表されている。電磁波に対する非パターン部２３の透過率は、少なくとも５０％以上になっており、好ましくは８０％以上になっている。

電磁波を透過させることができる限りにおいて、非パターン部２３の構成が特に限られることはない。例えば非パターン部２３は、電磁波を透過させる非導電性材料によって構成されていてもよい。また非パターン部２３は、固体が存在しない空隙部として構成されていてもよい。ここでは、非パターン部２３が、パターン部２２の間に存在する空隙部である例について説明する。

（基材層）
基材層２５は、上述のように、電磁波を透過させるよう構成された層である。基材層２５を構成する材料が特に限られることはなく、ＰＥＴなどの非導電性材料が適宜用いられ得る。電磁波に対する基材層２５の透過率は、少なくとも５０％以上になっており、好ましくは８０％以上になっている。

（反射層）
反射層２６は、基材層２５の第１面２５ａ側から画像２１に向けて放射された電磁波Ｌのうち、非パターン部２３および基材層２５を透過して反射層２６に到達した電磁波を反射するための層である。図３において、パターン部２２によって反射された電磁波が符号Ｌ１で表され、非パターン部２３および基材層２５を透過した後に反射層２６によって反射された電磁波が符号Ｌ２で表されている。以下の説明において、パターン部２２によって反射された電磁波のことを第１反射波Ｌ１と称し、反射層２６によって反射された電磁波のことを第２反射波Ｌ２と称することもある。

反射層２６を構成する材料が特に限られることはなく、パターン部２２の場合と同様に、各種金属材料やカーボン等の導電性を有する材料や、導電性を有する材料を２種以上複合した複合材料等が適宜用いられ得る。電磁波に対する基材層２５の反射率は、少なくとも５０％以上になっており、好ましくは８０％以上になっている。反射層２６の厚みは、例えば５０ｎｍ〜３０μｍの範囲内に設定される。

好ましくは反射層２６は、パターン部２２を構成する上述の反射材と同一の材料を含んでいる。例えば、パターン部２２がカーボンインクを含む場合、反射層２６も同様にカーボンインクを含んでいてもよい。パターン部２２および反射層２６において同一の材料を用いることにより、認証用積層体２０の作製に要する材料の準備や、認証用積層体２０の作製工程を容易化することができる。

後述するように、本実施の形態においては、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４およびその周辺において生じる、第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との干渉を検出することにより、境界２４の位置を解析し、これによって画像２１の位置および形状を算出する。第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との間の干渉は、後述する照射部５１から放射され、パターン部２２によって反射され、そして第１反射波Ｌ１として後述する測定部５２に戻るまでの電磁波の経路と、照射部５１から放射され、反射層２６によって反射され、そして第２反射波Ｌ２として測定部５２に戻るまでの電磁波の経路と、の差に起因して生じる。以下、両者の経路の差を、単に経路差と称することもある。この経路差は、主に基材層２５の厚みｄに基づいて発生するものである。従って基材層２５の厚みｄは、用いられる電磁波すなわちテラヘルツ波の周波数範囲内で第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との干渉を正確に検出できるように設定される。例えば基材層２５の厚みｄは、２５μｍ〜３００μｍの範囲内に設定される。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用および効果について説明する。ここでは、上述の収容体１０に設けられた画像２１を認証して、収容体１０に収容されている収容物を判別するための方法について説明する。

認証装置
はじめに、画像２１を認証する認証方法を実施するための認証装置５０について、図４を参照して説明する。認証装置５０は、収容体１０に設けられた画像２１の複数の位置に基材層２５の第１面２５ａ側から電磁波Ｌを照射する照射部５１と、画像２１のパターン部２２によって反射された第１反射波Ｌ１、並びに、非パターン部２３および基材層２５を透過した後に反射層２６によって反射された第２反射波Ｌ２を測定する測定部５２と、測定部５２によって得られた測定情報に基づいて、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４の位置を解析する解析部５３と、を備えている。なお照射部５１、測定部５２および解析部５３は、一体的に構成されたものであってもよく、個別に構成されたものであってもよい。

（照射部）
照射部５１としては、第１周波数ｆ１から、第１周波数ｆ１よりも高周波側の第２周波数ｆ２までの成分を含む電磁波Ｌを、画像２１に向けて放射可能なものが用いられる。ここでは、図５に示すように、第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２までの成分を連続的に含む電磁波Ｌを放射することができる照射部５１が用いられる例について説明する。ここで第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２はいずれも、０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚの範囲内になっている。

図５に示すような広帯域のテラヘルツ波を発生させる方法としては、例えば、テラヘルツ時間領域分光法（Teraherts Time Domain Spactroscopy: THz-TDS）を挙げることができる。テラヘルツ時間領域分光法によって発生したテラヘルツ波は、強度は比較的低く、例えば数十ｍＷ程度であるが、安定性に優れているという利点を有している。

なお図示はしないが、照射部５１として、第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２までの成分を断続的に含む電磁波Ｌを放射することができるものが用いられてもよい。ここで「断続的」とは、単色のテラヘルツ波が複数含まれており、この結果、電磁波Ｌに、第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２までの成分が離散的に含まれていることを意味している。この場合、複数の単色テラヘルツ光源から放射される単色のテラヘルツ波を重畳することにより、第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２までの成分を含む電磁波Ｌが同時に画像２１に放射されるようにしてもよい。若しくは、１つの単色テラヘルツ光源から放射される単色のテラヘルツ波の周波数を経時的に変化させることにより、第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２までの成分を含む電磁波Ｌが、ある期間の間に画像２１に放射されるようにしてもよい。

単色のテラヘルツ波を発生させる方法としては、光パラメトリックや差周波混合等の非線形光学効果を利用してテラヘルツ波からなる電磁波を生成する方法を用いることができる。この場合、比較的に高い強度を有するテラヘルツ波を生成することができる。例えば、３００ｍＷ以上の強度や、１Ｗ以上の強度を有するテラヘルツ波を生成することができる。このため、収容体１０の不透明層として大きな厚みを有するものが用いられる場合であっても、収容体１０から戻ってくる電磁波を十分な精度で検出することができる。例えば、光パラメトリックや差周波混合等の非線形光学効果を利用して電磁波を生成する発生系が用いられる場合、不透明層を構成する紙として、１００μｍ〜１ｃｍの範囲内の厚みのものを用いることができる。
なお非線形光学結晶とは、レーザー光などの強い光が入射した場合に、非線形の、すなわち光の電磁場に比例しない応答をする結晶のことである。また非線形光学効果とは、非線形の、すなわち光の電磁場に比例しない応答のことである。上述の光パラメトリックや差周波混合は、非線形光学効果の一種である。

（測定部）
測定部５２としては、パターン部２２によって反射された第１反射波Ｌ１、並びに、非パターン部２３および基材層２５を透過した後に反射層２６によって反射された第２反射波Ｌ２を含む電磁波の強度を周波数ごとに測定して周波数スペクトルを得ることができるものが用いられる。例えば測定部５２として、スペクトルアナライザが用いられる。

認証装置５０は、照射部５１が画像２１の複数の位置に電磁波Ｌを順に照射することができるよう構成されている。例えば認証装置５０は、画像２１が設けられた収容体１０を搬送する搬送部５５をさらに備えている。この場合、収容体１０の搬送方向Ｔが、画像２１を構成するパターン部２２が並ぶ方向となるよう、搬送部５５上に収容体１０が載置される。これによって、照射部５１から放射される電磁波Ｌを利用して画像２１をスキャンすることが可能になる。

認証方法
次に、認証装置５０を用いて画像２１を認証する認証方法について説明する。

（照射工程）
はじめに、照射部５１を用いて、収容体１０に設けられた認証用積層体２０の基材層２５の第１面２５ａ側から画像２１の複数の位置に電磁波Ｌを照射する照射工程を実施する。上述のように、電磁波Ｌとして０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚの周波数範囲のテラヘルツ波が用いられるので、電磁波Ｌは、収容体１０を透過して画像２１に到達することができる。

（測定工程）
次に、測定部５２を用いて、画像２１のパターン部２２によって反射された第１反射波Ｌ１、並びに、非パターン部２３および基材層２５を透過した後に反射層２６によって反射された第２反射波Ｌ２を測定する測定工程を実施する。

照射工程および測定工程は、測定工程によって得られる測定情報が、第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との干渉に関する情報を含むように実施される。例えば照射工程および測定工程は、図５に示すように、画像２１が設けられた収容体１０を、搬送部５５を利用して照射部５１および測定部５２に対して相対的に移動させながら実施される。この場合、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４を跨ぐように電磁波Ｌがスキャンされるので、境界２４およびその周辺において生じる第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との干渉に関する情報を得ることができる。

以下、画像２１の各位置に電磁波Ｌを照射した場合に、測定部５２によって測定される電磁波について、図６Ａ〜図６Ｅを参照して説明する。図６Ａ〜図６Ｅはそれぞれ、画像２１の第１位置〜第５位置に電磁波Ｌを照射した場合に、測定部５２によって測定され得る電磁波を示す図である。

図６Ａに示すように、第１位置は、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４から十分に離れ、かつパターン部２２が存在しない位置である。この場合、電磁波Ｌは、非パターン部２３および基材層２５を透過した後に反射層２６によって反射される。このため測定部５２は、反射層２６によって反射された第２反射波Ｌ２を測定することになる。

図６Ｅに示すように、第５位置は、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４から十分に離れ、かつパターン部２２が存在する位置である。この場合、電磁波Ｌは、パターン部２２によって反射される。このため測定部５２は、パターン部２２によって反射された第１反射波Ｌ１を測定することになる。

図６Ｃに示すように、第３位置は、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界の位置である。この場合、電磁波Ｌは、パターン部２２および非パターン部２３の両方に到達する。また境界２４の周辺においては、電磁波の回折も生じる。従って、パターン部２２によって反射された第１反射波Ｌ１、並びに、非パターン部２３および基材層２５を透過した後に反射層２６によって反射された第２反射波Ｌ２の両方が、少なくとも部分的に測定部５２へ向かうことになる。

ところで第３位置においては、電磁波Ｌが第１反射波Ｌ１として測定部５２に到達するまでの経路と、電磁波Ｌが第２反射波Ｌ２として測定部５２に到達するまでの経路との間に、基材層２５の厚みｄの２倍に対応する経路差ΔＤが生じている。このため、第１反射波Ｌ１および第２反射波Ｌ２は、以下の式１が満たされる場合、干渉によって互いに弱めあうことになる。
〔式１〕
ｎ×ΔＤ＝ｎ×２ｄ＝（ｍ＋１／２）×λ
式１において、ｎは、電磁波Ｌに対する基材層２５の屈折率であり、ｍは、０以上の整数であり、λは、電磁波Ｌの波長である。例えば、ｎが１．５であり、ｄが１００μｍである場合、電磁波Ｌの波長が６００μｍ、２００μｍ、１２０μｍなどのときに、すなわち電磁波Ｌの周波数が０．５ＴＨｚ、１．５ＴＨｚ、２．５ＴＨｚなどのときに、第１反射波Ｌ１および第２反射波Ｌ２が互いに弱めあうことになる。

図６Ｂに示すように、第２位置は、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４よりもわずかに非パターン部２３側の位置である。電磁波Ｌは、ある程度の広がりを有するスポットして画像２１に照射される。このため第２位置においても、第３位置の場合と同様に、電磁波Ｌは、パターン部２２および非パターン部２３の両方に到達する。また境界２４の周辺においては、電磁波の回折も生じる。従って第２位置においても、パターン部２２によって反射された第１反射波Ｌ１、並びに、非パターン部２３および基材層２５を透過した後に反射層２６によって反射された第２反射波Ｌ２の両方が、少なくとも部分的に測定部５２へ向かうことになる。

一方、図６Ｂに示すように、測定部５２がパターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４よりもわずかに非パターン部２３側の位置に配置されている場合、電磁波Ｌが第１反射波Ｌ１として測定部５２に到達するまでの経路と、電磁波Ｌが第２反射波Ｌ２として測定部５２に到達するまでの経路との間の経路差ΔＤは、上述の第３位置の場合よりも小さくなる。すなわち、経路差ΔＤが２ｄよりも小さくなる。この結果、第２位置においては、第１反射波Ｌ１および第２反射波Ｌ２が互いに弱めあうようになる周波数が、第３位置の場合よりも高くなる。

図６Ｄに示すように、第４位置は、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４よりもわずかにパターン部２２側の位置である。第４位置においても、第２位置および第３位置の場合と同様に、電磁波Ｌは、パターン部２２および非パターン部２３の両方に到達する。また境界２４の周辺においては、電磁波の回折も生じる。従って第４位置においても、パターン部２２によって反射された第１反射波Ｌ１、並びに、非パターン部２３および基材層２５を透過した後に反射層２６によって反射された第２反射波Ｌ２の両方が、少なくとも部分的に測定部５２へ向かうことになる。

一方、図６Ｄに示すように、測定部５２がパターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４よりもわずかにパターン部２２側の位置に配置されている場合、電磁波Ｌが第１反射波Ｌ１として測定部５２に到達するまでの経路と、電磁波Ｌが第２反射波Ｌ２として測定部５２に到達するまでの経路との間の経路差ΔＤは、上述の第３位置の場合よりも大きくなる。すなわち、経路差ΔＤが２ｄよりも大きくなる。この結果、第４位置においては、第１反射波Ｌ１および第２反射波Ｌ２が互いに弱めあうようになる周波数が、第３位置の場合よりも低くなる。

図７は、第２位置〜第４位置において測定された電磁波のスペクトルを示す図である。図７において、横軸および縦軸はそれぞれ、測定部５２によって検出された電磁波の周波数および強度を表している。本実施の形態においては、収容体１０に設けられた認証用積層体２０によって反射された電磁波が測定部５２に到達するので、図７の縦軸は、認証用積層体２０の反射率の周波数依存性を表しているとも言える。

図５において、符号Ｓ＿Ｂ、Ｓ＿ＣおよびＳ＿Ｄはそれぞれ、上述の第２位置、第３位置および第４位置において測定された電磁波の周波数スペクトルを表している。上述のように、第２位置、第３位置および第４位置においては第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との干渉が生じており、このため各周波数スペクトルＳ＿Ｂ、Ｓ＿ＣおよびＳ＿Ｄには負のピークが存在している。すなわち、測定工程によって得られる測定情報には、第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との干渉の結果として検出される、ピーク周波数に関する情報が含まれている。図５において、符号ｆ＿Ｂ、ｆ＿Ｃおよびｆ＿Ｄはそれぞれ、各周波数スペクトルＳ＿Ｂ、Ｓ＿ＣおよびＳ＿Ｄに現れる負のピークのピーク周波数を表している。また符号Ｐ＿Ｂ、Ｐ＿ＣおよびＰ＿Ｄはそれぞれ、ピーク周波数ｆ＿Ｂ、ｆ＿Ｃおよびｆ＿Ｄが現れる際に、各位置において測定部５２によって測定された電磁波の強度を表している。

上述のように第２位置においては、第１反射波Ｌ１および第２反射波Ｌ２が互いに弱めあうようになる周波数が、第３位置の場合よりも高くなる。また上述のように第４位置においては、第１反射波Ｌ１および第２反射波Ｌ２が互いに弱めあうようになる周波数が、第３位置の場合よりも低くなる。従って、第２ピーク周波数ｆ＿Ｂ、第３ピーク周波数ｆ＿Ｃおよび第４ピーク周波数ｆ＿Ｄの間には、ｆ＿Ｂ＞ｆ＿Ｃ＞ｆ＿Ｄの関係が成立している。なお図７においては、Ｐ＿Ｂ＞Ｐ＿Ｃ＞Ｐ＿Ｄの関係がさらに成立する例が示されているが、Ｐ＿Ｂ、Ｐ＿ＣおよびＰ＿Ｄの大小関係が特に限られることはない。

上述の第２位置、第３位置および第４位置のような、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４およびその周辺の位置においては、第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との干渉の結果として、測定部５２によって測定される電磁波のピーク周波数の遷移が観測される。電磁波Ｌのスキャン方向に沿って複数のパターン部２２および非パターン部２３が並ぶ場合、そのようなピーク周波数の遷移は、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４毎に得られることになる。

（解析工程）
次に、測定工程によって得られた測定情報に基づいて、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４の位置を解析する解析工程を実施する。はじめに図８に示すように、測定工程において得られたピーク周波数の値を、電磁波Ｌを用いてスキャンした画像２１の各位置に対してプロットする。

ところで、パターン部２２から境界２４を跨いで非パターン部２３に向かうように電磁波Ｌのスキャンが実施される場合、上述の第２位置〜第４位置に関して説明した用に、測定部５２において測定される電磁波のピーク周波数は、非パターン部２３側へ向かうにつれて単調に増加することになる。従って、図８の右側または左側の一方に進むにつれて単調に増加する曲線は、境界２４の存在を示唆している。言い換えると、図８に示すようにピーク周波数の値を画像２１の各位置に対してプロットすることにより、パターン部２２から境界２４を跨いで非パターン部２３に向かうにつれて少なくとも部分的に単調に増加する複数の単調増加曲線３０を得ることができる。なお上述の第１位置や第５位置のような、第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との干渉が生じない位置においては、測定部５２によって測定される周波数スペクトルに、干渉に起因する負のピークは現れない。従って、図８において単調増加曲線３０が存在しない位置は、境界２４から離れた位置ということになる。

上述のように、単調増加曲線３０と境界２４との間には強い相関がある。従って、単調増加曲線３０に基づいて、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４の位置を解析することができる。図８には、各単調増加曲線３０に基づいて解析される境界２４の位置、並びに、境界２４の位置に基づいて算出されるパターン部２２および非パターン部２３の位置が併せて示されている。

単調増加曲線３０に基づいて境界２４の位置を解析するための具体的な方法としては、様々な方法が考えられる。
例えば図８に示すように、単調増加曲線３０が閾値周波数Ｔｈに交わる位置を、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４として認定することができる。ここで閾値周波数Ｔｈとしては、収容体１０に設けられる認証用積層体２０の基材層２５の厚みｄや屈折率ｎの値に基づいて予め定められたものを用いることができる。例えば、上述の式１に基づいて算出された波長λを周波数に変換したものを用いることができる。
若しくは、単調増加曲線３０の最小値が現れる点３１と最大値が現れる点３２との中間位置を、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４として認定する、という方法も考えられる。この方法は、基材層２５の厚みｄや屈折率ｎが位置によってばらつく場合や、基材層２５の厚みｄや屈折率ｎが不明である場合に有効である。

上述のように本実施の形態によれば、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４およびその周辺において生じる第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との干渉を利用して、境界２４の位置を解析することができる。このため、画像２１を含む認証用積層体２０が収容体１０の外面以外の場所に設けられている場合であっても、一次元バーコードとして構成された画像２１の形状を認識することができる。従って、一次元バーコードに記録された情報を読み取ることができる。これによって、画像２１が設けられている収容体１０や、収容体１０に収容されている収容物の認証を行うことができる。

また本実施の形態によれば、測定部５２によって測定される電磁波のピーク周波数の遷移に基づいて、パターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４の位置が解析される。このため、周波数が低く、このため解像性の低いテラヘルツ波、例えば０．１ＴＨｚ〜１．０ＴＨｚの範囲内のテラヘルツ波が電磁波Ｌとして用いられる場合であっても、境界２４の位置を正確に解析することができる。すなわち、複数のパターン部２２によって構成された画像２１の位置や形状を正確に解析することができる。
上述のテラヘルツ時間領域分光法においては、０．１ＴＨｚ〜１．０ＴＨｚの範囲内であれば、比較的に高い出力のテラヘルツ波を発生させることができる。このため、収容体１０の不透明層として大きな厚みを有するものが用いられる場合であっても、収容体１０に設けられた認証用積層体２０から戻ってくる電磁波を十分な精度で検出することができる。またテラヘルツ時間領域分光法によれば、光パラメトリックや差周波混合等の非線形光学効果を利用する場合に比べて一般に、周波数や出力が安定したテラヘルツ波を発生させることができる。さらに本実施の形態によれば、上述のように、０．１ＴＨｚ〜１．０ＴＨｚの範囲内のテラヘルツ波を利用して、画像２１の位置や形状を正確に解析することができる。従って本実施の形態は、テラヘルツ時間領域分光法によって発生したテラヘルツ波が電磁波Ｌとして画像２１に照射される場合に特に有効であると言える。

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述した実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。

（反射層の変形例）
上述の本実施の形態においては、反射層２６を含む認証用積層体２０が収容体１０に設けられる例を示した。しかしながら、収容体１０が、電磁波Ｌを反射することができる層を含む場合、その層を利用して、認証用積層体２０の非パターン部２３および基材層２５を透過した電磁波Ｌを反射してもよい。すなわち、認証用積層体２０が上述の反射層２６を含んでいないで場合であっても、第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との干渉を利用して境界２４の位置を解析することが可能である。

図９には、収容体１０の第１層１３が、電磁波Ｌを反射する反射層として機能することができるものであり、この第１層１３の上に、基材層２５および画像２１を含む認証用積層体２０が設けられる形態が示されている。図９に示すように、画像２１は基材層２５の第１面２５ａ側に設けられている。また反射層として機能する第１層１３は、基材層２５の第２面２５ｂ側に位置している。この場合、基材層２５の第１面２５ａ側から画像２１に照射された電磁波Ｌの一部は、非パターン部２３および基材層２５を透過した後に第１層１３によって反射されて上述の第２反射波Ｌ２となる。

（測定部の位置の変形例）
上述の図６Ａ〜図６Ｅにおいては、電磁波Ｌが照射された画像２１の位置のほぼ真上に測定部５２が配置される例を示した。しかしながら、第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との間の経路差に起因した干渉を検出することができる限りにおいて、画像２１に対する測定部５２の位置が特に限られることはない。

なお、上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。

（実施例１）
はじめに、厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムを準備し、次に、ＰＥＴフィルムの両面にハードコート層を設けた。ハードコート層は、ＰＥＴフィルムの表面を保護すること、および、印刷への耐性を高めることなどを目的として設けられる、樹脂製のものである。ハードコート層の形成方法は特には限られないが、ここでは塗工法を採用した。

次に、ＰＥＴフィルムの両面に設けられたハードコート層のうちの一方のハードコート層の表面にカーボンインクを所定のパターンで印刷することにより、複数のパターン部２２を含む画像２１を形成した。各パターン部２２の幅、およびパターン部２２の間に画定される非パターン部２３の幅は、それぞれ０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内とした。また、ＰＥＴフィルムの両面に設けられたハードコート層のうちの他方のハードコート層の表面のうち、ＰＥＴフィルムの法線方向に沿って見た場合に少なくとも画像２１と重なる部分に、カーボンインクを用いて反射層２６を形成した。このようにして、ＰＥＴフィルムを含む基材層２５と、基材層２５の第１面２５ａ側に設けられた画像２１と、基材層２５の第２面２５ｂ側に設けられた反射層２６と、を含む認証用積層体２０を作製した。

その後、パターン部２２が並ぶ方向に沿って、テラヘルツ光源に対して認証用積層体２０を相対的に移動させながら、基材層２５の第１面２５ａ側から画像２１へテラヘルツ波を照射した。テラヘルツ波としては、テラヘルツ時間領域分光法によって生成した、周波数が０．１〜２．２ＴＨｚの範囲内のものを用いた。また、認証用積層体２０によって反射されたテラヘルツ波の強度を測定した。測定結果を図１０に示す。図１０において、横軸は、テラヘルツ波が照射された画像２１の位置を表しており、縦軸は、測定された反射波の強度を表している。図１０においては、画像２１の各位置からの反射波の、各周波数における強度が、対応する画素の濃度によって表現されている。図１０の右側の縦軸に示されているように、強度が高くまたは低くなるほど濃度が高く設定され、中間の強度の濃度は低く設定されている。なお図１０の右側の縦軸の数値は、反射率が１の部材によって電磁波が反射された場合に検出される反射波の強度に対する比率を意味している。なお、画像２１の各位置からの反射波の、各周波数における強度は、対応する画素の濃度ではなく、対応する画素の色彩によって表現されていてもよい。また、濃度と色彩の組み合わせが用いられてもよい。

上述のように画像２１の各位置からの反射波の各周波数における強度を、対応する画素の濃度や色彩によって図に表現した場合、図１０に示すように、第１反射波Ｌ１と第２反射波Ｌ２との干渉の結果としてピーク周波数が検出される位置が、周辺の領域とは異なる濃度や色彩で表される。従って、パターン部２２から境界２４を跨いで非パターン部２３に向かうにつれて少なくとも部分的に単調に増加する単調増加曲線３０を、図１０において認定することができる。この点を考慮すると、図１０は、ピーク周波数の値を画像２１の各位置に対してプロットしたものであるとも言える。

（比較例１）
反射層２６を有しない認証用積層体２０を用い、かつ認証用積層体２０を透過したテラヘルツ波の強度を測定したこと以外は、実施例１の場合と同様にして、画像２１の位置および形状の解析を行った。透過波の測定結果を図１１に示す。

透過波を測定する場合、非パターン部２３および基材層２５を透過した電磁波は測定部５２に到達するが、パターン部２２によって反射された電磁波は測定部５２に到達しない。この場合、電磁波が検出された位置を非パターン部２３として認定し、電磁波が検出されなかった位置をパターン部２２として認定するという方法が、画像２１を解析するために採用される。従って、画像２１の位置や形状の検出分解能は、用いられる電磁波の解像性に依存することになる。一方、電磁波の解像性は、周波数が低いほど低下する。このため、電磁波の周波数が０．１〜１．０ＴＨｚの範囲内の場合、図１１に示すように、画像２１のパターン部２２と非パターン部２３との間の境界２４の位置を正確に解析することができなくなる。

これに対して上述の実施例１においては、ピーク周波数の遷移を利用するので、用いられる電磁波の解像性が低い場合であっても、境界２４の位置を正確に解析することができる。

１０ 収容体
２０ 認証用積層体
２１ 画像
２２ パターン部
２３ 非パターン部
２４ 境界
２５ 基材層
２６ 反射層
４０ 単調増加曲線
５０ 認証装置
５１ 照射部
５２ 測定部
５３ 解析部
５５ 搬送部

Claims (10)

1. 対象物に設けられた画像に電磁波を照射して画像を認証する認証方法であって、
   前記画像に照射される前記電磁波は、第１周波数から、前記第１周波数よりも高周波側の第２周波数までの成分を、連続的または断続的に含み、
   前記画像は、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を含むとともに前記電磁波を透過させる基材層の、前記第１面側に設けられており、
   前記画像は、前記電磁波を反射する反射材によって構成されたパターン部を含み、
   前記基材層の前記第１面側において、前記パターン部は、前記電磁波を透過させる非パターン部に接しており、
   前記基材層の前記第２面側には、前記電磁波を反射する反射層が設けられており、
   前記第１周波数および前記第２周波数はいずれも、０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚの範囲内であり、
   前記認証方法は、
   前記基材層の前記第１面側から前記画像の複数の位置に前記電磁波を照射する照射工程と、
   前記パターン部によって反射された第１反射波、並びに、前記非パターン部および前記基材層を透過した後に前記反射層によって反射された第２反射波を測定する測定工程と、 前記測定工程によって得られた測定情報に基づいて、前記パターン部と前記非パターン部との間の境界の位置を解析する解析工程と、を備え、
   前記測定情報は、前記第１反射波と前記第２反射波との干渉に関する情報を含む、認証方法。
2. 前記測定情報は、前記第１反射波と前記第２反射波との干渉の結果として検出されるピーク周波数に関する情報を含み、
   前記ピーク周波数の値を前記画像の各位置に対してプロットすることにより、前記パターン部から前記境界を跨いで前記非パターン部に向かうにつれて少なくとも部分的に単調に増加する単調増加曲線が得られ、
   前記解析工程においては、前記単調増加曲線に基づいて、前記パターン部と前記非パターン部との間の前記境界の位置が解析される、請求項１に記載の認証方法。
3. 前記解析工程においては、前記単調増加曲線が閾値周波数に交わる位置が、前記パターン部と前記非パターン部との間の前記境界として認定される、請求項２に記載の認証方法。
4. 前記対象物は、紙又は不透明な樹脂で形成された収容体であり、
   前記画像は、前記収容体の外面以外の場所に設けられている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の認証方法。
5. 対象物に設けられた画像に電磁波を照射して画像を認証する認証装置であって、
   前記画像に照射される前記電磁波は、第１周波数から、前記第１周波数よりも高周波側の第２周波数までの成分を、連続的または断続的に含み、
   前記画像は、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を含むとともに前記電磁波を透過させる基材層の、前記第１面側に設けられており、
   前記画像は、前記電磁波を反射する反射材によって構成されたパターン部を含み、
   前記基材層の前記第１面側において、前記パターン部は、前記電磁波を透過させる非パターン部に接しており、
   前記基材層の前記第２面側には、前記電磁波を反射する反射層が設けられており、
   前記第１周波数および前記第２周波数はいずれも、０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚの範囲内であり、
   前記認証装置は、
   前記基材層の前記第１面側から前記画像の複数の位置に前記電磁波を照射する照射部と、
   前記パターン部によって反射された第１反射波、並びに、前記非パターン部および前記基材層を透過した後に前記反射層によって反射された第２反射波を測定する測定部と、
   前記測定部によって得られた測定情報に基づいて、前記パターン部と前記非パターン部との間の境界の位置を解析する解析部と、を備え、
   前記測定情報は、前記第１反射波と前記第２反射波との干渉に関する情報を含む、認証装置。
6. 前記測定情報は、前記第１反射波と前記第２反射波との干渉の結果として検出されるピーク周波数に関する情報を含み、
   前記ピーク周波数の値を位置に対してプロットすることにより、前記パターン部から前記境界を跨いで前記非パターン部に向かうにつれて少なくとも部分的に単調に増加する単調増加曲線が得られ、
   前記解析部は、前記単調増加曲線に基づいて、前記パターン部と前記非パターン部との間の前記境界の位置を解析する、請求項５に記載の認証装置。
7. 前記解析部においては、前記単調増加曲線が閾値周波数に交わる位置が、前記パターン部と前記非パターン部との間の前記境界として認定される、請求項６に記載の認証装置。
8. 前記対象物は、紙又は不透明な樹脂で形成された収容体であり、
   前記画像は、前記収容体の外面以外の場所に設けられている、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の認証装置。
9. 認証されるべき対象物に設けられる認証用積層体であって、
   第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を含むとともに電磁波を透過させる基材層と、
   前記基材層の前記第１面側に設けられた画像と、
   前記基材層の前記第２面側に設けられ、前記電磁波を反射する反射層と、を備え、
   前記電磁波の周波数は、０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚの範囲内であり、
   前記画像は、前記電磁波を反射する反射材によって構成されたパターン部を含み、
   前記基材層の前記第１面側において、前記パターン部は、前記電磁波を透過させる非パターン部に接している、認証用積層体。
10. 前記反射層は、前記画像の前記パターン部を構成する前記反射材と同一の材料を含む、請求項９に記載の認証用積層体。