JPH11510283A - 光画像認証装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光強度ピクセル・アレイを検出し、ピクセルごとに参照ピクセル・アレイと比較して各ピクセルが良好か不良かを決定する、光学画像認証装置およびその方法である。認証は良好／不良ピクセルの数またはそれらの比に基づいて行われる。ピクセルには、グレー・スケール値または２値が割り当てられる。値は様々なしきい値レベルに関して割り振られる。光メモリは、ピクセル化した回折格子、すなわち「ピクセルグラム」にすることができる。検出はＣＣＤセンサおよびフレームごとのレーザ・パルスを介して行われる。検出したパターンの開始点の位置は、認証パターンのそれぞれの位置と一致する。認証パターンは、回転または直線移動した様々な形態で記憶される。保安およびクレジット・カードの分野で使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 光画像認証装置 発明の分野 本発明は一般に光メモリ技術に関し、このような技術は、カード（クレジット ・カード、デビット・カード、アクセス・カードなど）、文書、および様々なタ イプの製品の認証に適用される。本発明は特に、回折表面（すなわち光メモリ） からデータを検出または読み取り、さらに回折表面を認証するためにそのデータ を認証する方法および装置に関する。 発明の背景 カード、文書、および製品の不正な複製および偽造は、既存の偽造防止装置（ ホログラムなど）の多くがそれ自体容易に複製または偽造される可能性があるこ とから、重要かつ増加しつつある問題となっている。再包装および平行輸入を含 む、関連するその他の問題もまた、銘柄の所有者および製造業者にとって重要な 収益の損失となる。 偽造および上述の関係した問題から保護するために、現在では様々な保安装置 が利用されている。これら既存の装置は、ホログラム、ピクセルグラム、キネグ ラム、ジャイログラムなどの光学装置、およびガラスの微小球体のパターンを含 むことをベースとする光屈折表面を含む。 本発明の出願人の名義である国際公開第ＷＯ９４／０６０９７号（ＰＣＴ／Ａ Ｕ９３／００４５５）を有する文書を参照すると、この文書は、ホログラフィ・ パターンおよびキネグラムに関する従来技術の多くの文書を要約したものである 。 国際公開第ＷＯ９４／０６０９７号には回折表面として形成された光メモリ媒 体も記載され、その第２ｂ図には単一の視準された単色入射光線で回折表面を照 らすことによって得られる強度パターンが例示されている。さらに、その第３ａ 図および第３ｂ図には、回折表面を読み取り、認証するシステムが開示されてい る。 発明の概要 本発明は、最初に述べた従来技術の文書の１つまたは複数の欠点を克服する、 または少なくとも大幅に改善することを対象とする。さらに、本発明は、データ の検出および認証を、前記の国際公開第ＷＯ９４／０６０９７号に開示の配列に 勝るように改善することを対象とする。 したがって、１つの態様で本発明は、ピクセル・アレイに分割された検出した 光強度パターンを認証する装置を開示する。この装置は、ピクセル・アレイの形 式で認証パターンを記憶するメモリ手段と、検出したパターンを受信し、いくつ かのデジタル値のうちの１つを検出したパターンの各ピクセルにピクセルごとに 割り当て、さらに検出した各ピクセルを記憶した認証パターンの対応するピクセ ルと比較してそのピクセルが良好かまたは不良かを決定し、さらに良好ピクセル 数および／または不良ピクセル数に基づいて検出したパターンを認証するか、ま たは検出したパターンを拒絶するデータ処理手段とを含む。 ピクセルに０または１の２値が割り当てられ、データ処理手段が、この２値に 基づいて検出したパターンのどのピクセルが明るくどのピクセルが暗いかをピク セルごとに区別し、さらに対応する認証ピクセルから期待された通りにピクセル が明るいかまたは暗い場合にはそのピクセルを良好であると決定し、そうでない 場合には不良であると決定することが好ましい。 好ましい形態では、データ処理手段は、良好ピクセル対不良ピクセルの比に基 づいて検出したパターンを認証することができる。 データ処理手段はさらに、検出したピクセルを２値のいずれかに区別するいく つかのしきい値のうちの１つとその検出したパターンとを比較するようにするの が好ましい。 本発明は、回折パターンを読み取り、光強度パターンを検出する光読取り手段 をさらに含むことが好ましい。この光読取り手段は、回折パターンを照らして戻 り光パターンを発生させる光源を含むことができ、その戻り光パターンが例えば 電荷結合素子（ＣＣＤ）やＣＭＯＳセンサ手段により光強度として検出される。 さらに、光読取り手段は、周期的に回折パターンを読み取り、フレーム内の光 強度パターンを検出することが好ましい。光源は、１フレーム内で１度パルスさ れるレーザ光線源にすることができる。ＣＣＤセンサは一定時間にわたって戻り 光パターンに応答する。その応答時間はフレームの周期より短い。 さらに、メモリ手段は、それぞれが互いに対して角度をなすように回転した複 数の形態で認証パターンを記憶することができ、さらに、１つまたは複数の形態 の認証パターンのいずれか１つで検出したパターンが認証されるように、その認 証パターンのいずれか１つの形態が検出したパターンと比較される。 本発明ではさらに、ピクセル・アレイに分割された検出した光強度パターンを 認証する方法を開示する。この方法は、 認証パターンをピクセル・アレイの形式で記憶しておき、 検出したパターンを受信し、 検出したパターン中の各ピクセルにいくつかのデジタル値のうちの１つをピク セルをベースとして割り当て、 検出した各ピクセルを記憶した認証パターンの対応するピクセルと比較して、 そのピクセルが良好であるかまたは不良であるかを決定し、 良好ピクセル数および／または不良ピクセル数に基づいて、検出したパターン を認証するか、または検出したパターンを拒絶する。 ピクセルは０または１の２値が割り当てられ、その割当ては、２値に基づいて 検出したパターンのどのピクセルが明るくどのピクセルが暗いかをピクセルごと に区別し、比較は、対応する認証ピクセルから期待される通りにピクセルが明る いかまたは暗い場合にはそのピクセルを良好であると決定し、そうでない場合に は不良であると決定することが好ましい。 図面の簡単な説明 次に、添付の図面と関連して本発明の実施例について説明する。 第１図は回折表面を示す上面図である。 第２図は、第１図の表面によって生成された回折光線の強度パターンを示す図 である。 第３図は、回折表面読取り装置の断面図である。 第４図は、読取り装置のＣＣＤセンサを示す概略的なブロック・ダイアグラム である。 第５図は、読取り装置および認証装置を示す概略的なブロック・ダイアグラム である。 第６図は、認証過程を要約して示す概略的なブロック・ダイアグラムである。 第７図および第８図は、認証過程を詳細に示す概略的なブロック・ダイアグラ ムである。 好ましい実施形態の説明 第１図は、その上側から見た回折表面１０を示す図である。表面１０は隆起線 １１および１３によって囲まれたエッチング領域１５のメッシュ・パターンを含 み、このメッシュ・パターンは表面１０にわたって変化する。回折表面１０は、 単色のコヒーレント光で照らされたときにいくつかの戻り回折光線を生成するよ うに配列され、各戻り光線は回折表面１０を認証するために機械読取り可能にす ることができる特定の強度パターンを生成する。 第２図は、単一の視準されたほぼ単色の入射光線で照らされたときに第１図に 示すタイプの表面で生成される可能性がある、１つのタイプの回折光線の強度パ ターンを示す図である。第２図では、白色は回折光の強度が最大であることを、 また黒色は光の強度がゼロであることを示し、様々な程度の陰影は、遮断表面上 に投影された回折光線の強度パターン中の様々な中間レベルの光の強度を表す。 第２図の中央のスポットは入射光線の正反射を表し、この例では回折光が正反射 光線の周りに１対の対称画像を形成することを示す。回折表面１０は、回折画像 の機械読取りに適合するように、回折画像の角度の大きさおよび角位置の特定の 組合せを生成するように設計できることを理解されたい。また、回折光線の光強 度パターンの一部または全体を、回折表面１０を支承する装置を認証する目的の ために機械読取りに利用できることも理解されたい。したがって回折表面１０は 光メモリとなる。 第３図は、第１図に示すタイプの回折表面の読取りに適した読取り装置２０の 断面図である。この読取り装置は光シールド２２を有する。その光シールドの端 部は、片面に第１図に示すタイプの回折表面１０を備える媒体１６に突きあたっ ている。回折表面１０は、基板媒体１６の一部のみ、またはその全体を占めるこ とができる。 読取り装置２０はさらに、止めねじ３０で外側シェル２８に取付けかつ固定さ れる集束スリーブ２６に保持されたレーザ・ダイオード２４の形態のほぼ単色の 光の光源を有する。素子２４から出力されたレーザ光は、レンズ系３２を通過し 、その後、ほぼコヒーレント光の光線の形態となる。その後この光線は、表面に 対して垂直な方向で干渉表面１０に入射する。入射光の光源は、戻り回折光線３ ４、３４′の共役対を生成することになる。外側シェル２８内には、回折光線の 経路と一致して光学検出器配列３６、３８用のサイトが配列される。 レンズ系は、最も鮮明な回折画像をサイト３６および３８に生成するように調 節することが好ましい。これにより、レンズ系３２からの出力光線はわずかに集 束することになる。第３図に示す実施形態では、単一のセンサ配列３８のみを用 意する。センサ配列３８は、電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイの全アクティブ・ピ クセル領域の約６０％に回折光線３４が入射するように位置決めされたＣＣＤア レイで構成される。 このためこの実施形態では、ＣＣＤセンサ配列３８は、回折表面１０が生成し た全回折強度パターンの一部しか検出しない。回折表面１０およびＣＣＤアレイ ３８は、通常はＣＣＤアレイ３８が、表面１０によって生成されたゼロ次回折画 像の完全な構成部分を１つ検出できるように構成されることになる（ゼロ次画像 の残りの構成部分は、検出した構成部分の鏡像となる）。 読取りヘッドの動作では、レーザ・ダイオード光源２４は、ＣＣＤセンサの全 ウェル容量の約５０％で戻り信号を生成する「オン時間」でフレームごとに１度 パルスされる。ＣＣＤ素子は、一定時間にわたって入射光に応答して電荷を蓄積 することによって動作する。したがって、入射光は離散的かつ一様な瞬間の間に パルスされなければならず、センサ出力はセンサが光パルスの持続時間によって 電荷を蓄積するのにかかる最小限の時間を考慮して適当に「フレーム化」される 。 １つの実施形態では、ＣＣＤセンサ３８は１９２個×１６５個のピクセル形式 のセンサである。通常これらのピクセルは、８．５μｍ×１０．０μｍのサイズ である。この実施形態のＣＣＤセンサは、完全に動作するのに４本のワイヤしか 利用せず、センサへのクロック入力信号はＴＴＬと互換性があることが好ましい 。 視準レンズ３２と回折表面１０の相対的な配置は、戻り光線３４、３４′が検 出器配列３６、３８の位置に出現するようにするために重要である。正確な集束 は、検出器配列３８で最適な回折画像が生成されるように視準レンズ３２の位置 を調節することによって得ることができる。 回折表面１０は、基本セル・ユニットを繰り返すパターンから作成することが でき、各セル・ユニットは独自の回折強度画像を生成することができる。いくつ かの例では、レーザ・ダイオード２４および視準レンズ３２の光学特性により、 楕円形の光パターンが回折表面１０に入射することになる。いくつかの場合で光 学素子を構成する際には、楕円形パターンの長軸および短軸の長さおよび向きを 考慮に入れる必要がある。これは特に、軸の一方または他方が光学表面１０上の 特定の向きと一致すること、および軸の一方または他方の長さが回折表面１０の 個別のセル・ユニットに特有の寸法に匹敵することを確実にするためである。最 も一般的にはこれは、楕円形の短軸が光学表面１０の特定の方向と平行になるこ と、および短軸の長さが前記の特有な寸法に匹敵することを確実にするように光 学素子を構成し、それにより回折表面１０の基本セル構造の１行または１列のみ のセルが一時に完全に照らされることを確実にすることを含む。このような要件 を満たすように光学素子を構成するには、いくつかの場合には光学表面１０に入 射する光線の経路に開口を配置する必要がある。 第４図は、ピクセル・アレイ４０を駆動するアレイ・ドライバ部４２を含むＣ ＣＤセンサ３８を示す概略的なダイアグラムである。さらに、多重化ステージ４ ６を駆動する直列ドライバ部４４がある。マルチプレクサ４６からの出力は出力 増幅部４８に供給され、そこから出力端子５０に与えられる。入力電力供給端子 ５２は、クロッキングおよび駆動電子回路用の電力供給を受け、それとともにＣ ＣＤアレイ４０および出力増幅部４８に電力を供給する。クロック入力回線５４ は、積分時間、平行アレイ移動、直列レジスタ・ピクセル読出しを制御する。接 地基準接続点５６も用意されている。 したがって端子５０からの出力は、フレーム・レートで更新した増幅された形 態の直列レジスタ・ピクセル・データを表す。各フレームで、各ピクセルに関す る出力データは受信した光強度を表す。 第５図は、好ましい実施形態による読取りおよび認証装置を示す、概略的なブ ロック・ダイアグラムである。低電圧源（６Ｖ）および高電圧源が用意されてい る。６Ｖ電源は低電圧調整器６０によって５Ｖレベルに調整される。この電圧レ ベルは、全ての論理タイプ装置およびパルス・レーザ・ドライバ回路６２をサポ ートする。１８Ｖ電源は高電圧調整器６４によって１５．５Ｖレベルに調整され 、これがＣＣＤアレイ４０および出力増幅器４８を含む全てのアナログ回路に電 力を提供し、ビデオ・コンパレータ７４用に再び＋１０ＶＤＣに下方調整される 。 全体的なタイミングは、Ａｌｔｅｒａ ＥＰＳ−４４８タイミング生成チップ などのタイミング生成回路６８に送られる、１実施形態では１０．０ＭＨｚＴＴ Ｌ発振器であるマスタ・クロック６６から得られる。したがってタイミング生成 回路６８は、回線ノイズおよび蛍光源などの光源からの迷光の影響が低下させる ために主周波数の２倍になるように選択された（すなわち米国では１２０Ｈｚと なる）フレーム・タイミングを受け持つ。主周波数が５０Ｈｚである国では、フ レーム・レートは１００Ｈｚに設定されることになる。ＣＣＤセンサ４０からの ピクセル読出しは、マスタ発振器の周波数の２分の１、すなわち５ＭＨｚで行わ れる。レーザ・ダイオード２４は、１実施形態では２マイクロ秒の「オン時間」 でフレームごとに１度始動する。レーザ光源はフレームの残りの時間は遊休状態 のままであるが、このような低いデューティ・サイクルはＣＣＤセンサ４０の感 度および回折表面１０の高い反射率によるものである。さらに低い回折効率を有 する回折表面１０、例えば「クリア」回折表面１０の場合は、レーザ・ダイオー ド２４はさらに長いオン時間を有してもよい。 レーザ・ドライバ回路６２は、充電回路および始動回路からなり、回路故障が 起こった場合にレーザ・ダイオード２４が損傷を受けるのを防止するためにフェ イルセーフ回路機構も含むことができることが好ましい。このドライバ回路は論 理１でレーザ・ダイオード２４を始動し、論理ゼロでオフ状態になる。 １２０Ｈｚのフレーム・タイミングは８．３３３ミリ秒の周期を与える。オン 時間が２マイクロ秒の場合、これはデューティ・サイクルが０．０２４％である ことを示す。したがって、レーザ・ダイオードによる電力消失は非常に小さく、 レーザ・ダイオードのヒート・シンクは事実上不要となる。 ノイズ・フィルタ７０は、普通ならＣＣＤアレイ４０の出力ノイズ・フロアに 影響を与えることになる高周波数ノイズを調整した電源から除く。 ＣＣＤセンサ４０からの増幅された出力は、ビデオ・バッファ・オフセット増 幅器７２に移ってＤＣオフセットを与え、出力信号がビデオ・コンパレータ７４ への移行に適するようにする。しきい値を黒色（暗）ピクセルと白色（明）ピク セルの間に設定するＤＣ入力電圧もまた、ビデオ・コンパレータ７４に供給され る。しきい値レベルは、回路内のノイズによる間違った白色ピクセルを最小限に 抑え、照らされたピクセル数をパターン読取り専用メモリ７８に位置する事前に 記憶したデジタル画像と一致させることによって、事前に決定される。ビデオ・ コンパレータ７４は、しきい値付きの戻りパターンをピクセル・レートで１ビッ トのデジタル・データ流にデジタル化する。したがって、ビデオ・コンパレータ ７４は、戻り回折強度パターンが黒色か白色かを各フレームごとに最終的に決定 する。しきい値により処理された戻りパターンは、その後２つのＬＳＩ素子８０ 、８２のうちの最初の１つに移り、そこで認証過程が行われる。 第６図は、ＣＣＤセンサ４０からのアナログ出力画像、およびその後のビデオ ・コンパレータ７４で実行されたしきい値により処理されたアナログ画像の通常 の絵的表現を示す図である。フレーム・コンパレータ１００およびピクセル・ア キュムレータ１０２、１０４は、第５図に示すいくつかの構成要素、具体的には ＬＳＩ素子８０、８２、およびピクセル計数器８６、８８を表す。 パターン・メモリ７８に記憶した事前記憶画像から、各ピクセルは「明るいも のと期待される」または「暗いものと期待される」に分類される。その後しきい 値により処理された戻りパターンとの比較が行われ、暗い背景が期待される位置 で明るいピクセルは「不良」に分類され、明るいものと期待される位置で明るい ピクセルは「良好」に分類される。いくつかの好ましい実施形態では逆の比較を 実行することもでき、暗いものと期待される位置で暗いピクセルは「良好」に分 類され、明るいものと期待される位置で暗いピクセルは「不良」に分類される。 この試験は、ピクセル・アキュムレータ１０２で実行される。「良好」ピクセル および「不良」ピクセルの総数は、第２ピクセル・アキュムレータ１０４の２つ のカウンタに記憶される。各フレームの最後で、良好グループおよび不良グルー プのそれぞれのピクセルの総計数を引き、さらに最小限の差分規則を適用するこ とにより、戻り強度画像の認証または非認証をフレームごとに決定する。 第７図は、認証過程をさらに詳細に示す概略的なブロック・ダイアグラムであ る。ビデオ・コンパレータ７４からのしきい値により処理されたデータ（ＶＩＤ ）は、２サイクル遅延ラッチ１１０に入力され、ラッチされて２ピクセル・サイ クルだけ遅れる。パターンＲＯＭ７８は１６ビット生成プログラム１１２によっ てアドレスされ、ＣＬＫ入力を介してピクセル・レートで増分される。アドレス 生成プログラム１１２はフレームごとに一度、タイミング生成プログラム６８お よび遅延回線８４からのＣＬＲ^*信号によってクリアされる。 したがって、パターンＲＯＭ７８からのデジタル・データは、３サイクル遅延 ラッチ１１４に入力され、それによりラッチされて３ピクセル・サイクルだけ遅 れ、ＣＣＤセンサ４０およびパターンＲＯＭ７８からの伝播時間の差分と一致す る。ラッチされた遅延信号はその後、良好／不良ピクセル計数値を決定する、ス テアリング論理回路を含む処理装置１１６に提供される。したがって、明るいも のと期待されて明るいピクセルと暗いものと期待されるが明るいピクセルとによ って検出されたピクセルの進路を決めるために、パターンＲＯＭ７８からの各ピ クセルは、ＣＣＤセンサ４０からの対応するピクセルとタイミングを合わせて付 き合わされる。 明るいものと期待され、そのように決定されたピクセルは、「良好」ピクセル としてレート乗算器（計数器）１１８に送られる。計数器１１８は、セレクタ８ ６のＡＤＩＶビット０〜３によって、この区分に受信された各ピクセルに対して １クロック・サイクルから、受信された各１５個のピクセルに対して１クロック ・サイクルまで供給できるようにプログラムすることができる。不良ピクセルに 対する期待された良好ピクセルを計数することにより、認証過程の選択性がユー ザに与えられる。この場合、良好ピクセル対不良ピクセルの比率が中程度に低く ても認証の目的を見込むことができる保安性が最小限の適用業務では、計数器回 路を使用することなく良好および不良ピクセルを直接計数することができる。逆 に、保安性の高い適用業務では、例えば良好ピクセルの８分の１しか認証の目的 のために渡すことができず、したがって計数された不良ピクセル１つあたり少な くとも８つの良好ピクセルという比が必要となる。 第７図はまた、「不良ピクセル」計数器１２０も示す。この場合では、良好ピ クセル経路および不良ピクセルの経路の両方の計数が存在する。セレクタ８８の ＢＤＩＶビット０から３によって、暗いものと期待されるときに明るいピクセル の計数が必要とされる可能性があるのは、保安性が低い、あるいは周囲を照明す るまたは高速読取り装置を適用するために不良ピクセルの計数感度を低下させる 必要がある可能性がある条件下においてである。したがって、両方の計数器を含 むことにより、認証過程中の広範囲の良好ピクセル対不良ピクセルの比の計数が 可能になるので、融通性が含まれる。 したがってＬＳＩ素子８０からの出力ＣＫＡおよびＣＫＢは、それぞれ良好ピ クセル計数値および不良ピクセル計数値に分類され、所望の保安レベルによって その区分のいずれか一方またはその両方が計数される。したがって良好ピクセル 計数値および不良ピクセル計数値は両方とも、第８図に特に詳細に示す第２ＬＳ Ｉ素子８２に渡される。２つの診断ＬＥＤインジケータ９０、９２もまた、良好 ピクセル計数値および不良ピクセル計数値を指示するために設けられる。 良好ピクセル計数値および不良ピクセル計数値は別々に１６ビット・カウンタ １３０、１３２に渡される。各カウンタの１２個の重要性の低いビットは、ピク セル・レートで差分計数値を維持する１２ビット減算器回路１３４に経路指定さ れる。最も簡単な形態では、良好ピクセル・カウンタの総計数値が不良ピクセル の総計数値と等しいかまたはこれを越えると、減算器１３４は借りのない状態に なる。１２ビット減算した値および借りビットは論理装置１３６に渡され、そこ で良好ピクセル計数値と不良ピクセル計数値の間の最小限の差分が減算器の借り 出力と結合され、最小限の差分要件を設定する。さらに別の論理回路を組み込み 、不良ピクセル（ＣＫＢ）計数中の不良ピクセルの絶対数を制限し、期待される 計数範囲外に任意の戻りパターンを有する非認証回折パターンを確実に拒絶する ようにすることもできる。論理回路の追加的なレベルを追加し、独自の良好ピク セル計数値対不良ピクセル計数値の状況を収容することもできる。 論理回路１３６からの出力は、第５図に示すＬＥＤインジケータ９４に渡され る有効信号（ＡＧＥＢ）である。 いくつかの異なる戻りパターンの認証は、それぞれに異なる有効パターンを記 憶し、戻りパターンをそれぞれが記憶したパターンと比較してその戻りパターン が記憶したパターンのいずれかと一致するかどうかを決定する、様々なＥＰＲＯ Ｍチップを電気的に選択することによって達成されるものであることに留意され たい。 上記に記載の実施形態は、回折表面が光読取りシステムに対して既知の再現可 能な位置にある場合、例えば「スワイプ・スロット（swipe-slot）」クレジット ・カード構成が使用される場合などを例示するものである。その他の例では、読 取り装置を手持ち型にすることができ、それにより回折表面からの位置的距離が 変化し、さらに回転による向きが異なる可能性がある。このような状況を補償す る２つの方法について以下に説明する。 読取り装置が回折表面に対して回転すると、戻り回折画像が入射光線の正反射 の軸に対して回転することになる。このような回転画像がＣＣＤセンサ３８に到 達する場合、戻りパターンでは、暗いものと期待されて明るくなるピクセルが回 転しない状況よりも多くなる。したがって、普通なら有効である回折表面が拒絶 される可能性がある。 前述のように、１ビット直列ストリングのデータは、通常はＥＰＲＯＭ装置で あるパターンＲＯＭ７８に記憶され、戻り光線パターンとの比較に使用される。 最も一般的なＥＰＲＯＭ装置は８ビット・バイト用に構築されるので、ピクセル ・レートでサンプリングされる単一のパターン・チャネルに沿って出力される７ つの未使用チャネルが実際上存在する。ＥＰＲＯＭ中の残りの７つのチャネルの うち６つを使用することにより、やはり同じＥＰＲＯＭにロードされる「中央」 パターンの両側で回転する３つの画像に備えることができる。したがって、それ ぞれが互いに対して相対的に回転している７つの画像全てを記憶することができ る。各段階についての回転の程度は、ＣＣＤセンサの視野、およびパターンはＣ ＣＤセンサに映る最大回転角度を考慮することによって決定することができ、全 回転角度は元の画像の両側で３つのセグメントに分割される。このようにして、 より大きな回転の自由度をもって、記憶した画像パターン１つ１つについて、認 証過程の間に検出した画像パターンと突き合わせて順次比較することができる。 この過程は、基本的に戻り画像の電子的デローテーション（ｄｅ−ｒｏｔａｔｉ ｏｎ）の１つである。 パターン・データの有効なサンプル率は、回路を追加し、７つのチャネルの並 列（すなわち同時）処理を可能にすることによって維持することができる。別法 として、シフト・レジスタをフレームごとに一度クロックし、パターンＥＰＲＯ Ｍから次のデータ・ビット・パターンを選択して検出した戻りパターンと比較す ることもできる（直列技術）。７−１（直列）シフト・レジスタの技術を使用す ると、認証ループの最後のパターンが実際の戻り画像と一致する場合には、認証 過程の時間が最小限の８．３３３ミリ秒から最大限の５８．３ミリ秒に増加する 。他方、７つのデータ流を並列に読取りおよび比較する場合には、このような時 間の不利を受けることはないが、かなりの追加回路を必要とし、電力消費が同程 度増加することになる。「より広い」ＥＰＲＯＭ装置（ワードあたりのビット数 がより多い１６ビット装置など）を使用すれば、未使用のチャネルが多くなり、 上記で参照される直列または並列技術のどちらを使用しても、回転した戻り画像 を認証する能力がさらに改善される。したがって一般に、実際の戻り画像を電子 的に回転させたパターン・データと突き合わせて直列比較すると時間の不利が生 じ、戻り画像を電子的に回転させたパターン・データと並列比較すると時間の不 利は生じないが、電子的な複雑さおよび電力消費の増加をともなう。 以下のように、より大きな数のビット・バイトを有するＥＰＲＯＭ装置を使用 すれば、回転画像を認証する能力をさらに改善することができる。 上記の技術は画像の電子的デローテーションを扱うものである。前述のように 、例えば回折表面と機械読取り装置の間の相対運動によって戻りパターンが特定 の方向（ここでは任意に垂直方向と呼ぶ）に直線的にシフトする可能性がある場 合には、同様の状況が生じる。回転によって転置された認証画像の場合と同様の 技術を利用することもできる。この場合も、それぞれが様々に（１方向または２ 方向に）相対的に直線移動する、複数の認証画像が記憶される。 戻りパターンは一般に点、線、さらに円を含むことができる。したがって、第 ２の技術では、画像の垂直方向の最上端（すなわち水平線の１接点）に戻り信号 の特異領域を有するパターンを選択し、その後「浮動小数点」パターン開始位置 選定を実施することによって、戻り画像の垂直方向の絶対位置を容易に検出する ことができ、したがって垂直方向のオフセットの程度が解明される。最初に照ら されたピクセルはパターンＥＰＲＯＭのアドレス生成プログラムをリセットする ことになり、これにより、記憶したパターンはそのパターン情報が存在する最初 の行の最初のピクセルから始まり、戻り画像と比較されることになる。 このようにして、照らされた行のみがマップされることになるので、認証過程 で必要とされるＥＰＲＯＭパターンは減少する。アドレス生成プログラムを（ア ドレス生成プログラムのしきい値付きリセットにより）再開すると、デジタル化 された戻りパターンに対する記憶したパターンの比較が開始されることになる。 この過程に関連した時間の不利はなく、戻りデータおよびＥＰＲＯＭパターンの データ突き合わせが、完全フレーム認証過程の場合と同様の方法で処理されるこ とになる。 戻り画像の直線移動を補償する技術は２次元であると期待することができるの で、戻り画像の「浮動小数点」とそれによる画像認証の開始点とを、水平方向お よび垂直方向（すなわちデカルト座標系のＸ方向およびＹ方向）の両方で位置選 定することが可能になる。 上記に記載の戻りパターン・データは、記憶したパターンとの比較の前にただ １つのしきい値しか利用しない、すなわち戻りパターンの各ピクセルは単純な２ 値「明／暗」信号に変換されている。保安性の高い方法では記憶したパターンと 戻りパターンの間のグレー・スケール比較を組み込み、記憶したパターンおよび 戻りパターン中の各ピクセルを単純な２値１（明）または０（暗）に割り当てる のではなく、いくつかのデジタル値の１つに割り当てる。１ビット・データから 複数ビット・データへの移行は、（ｉ）各値（レベル）を検出するより多くのコ ンパレータか、またはフラッシュ・タイプのアナログ・デジタル変換器のどちら かを追加することによって達成することができる。ＥＰＲＯＭパターン配列中に 記憶されたデータは様々なデジタル化レベルと突き合わされ、単一ビットの比較 に関して本明細書に記載したものと同様の技術を使用して、複数ビットのデジタ ル化戻りパターンと比較されることになる。 第３図に図示の読取りヘッドでは、レーザ・ダイオード２４およびレンズ３２ からの出力光線は回折表面１０に対して垂直である。そうではなく出力光線が回 折表面１０に異なる角度で入射し、ＣＣＤセンサ３８が戻り回折光線３４を受け るように適当に位置決めされる可能性があることを理解されたい。 本明細書に記載の実施形態では、認証装置の出力は、ＬＥＤを活性化して回折 表面からの戻りパターンが認証されたか否かを指示させるために使用される。ま た、そうではなく認証装置の出力が別の装置または過程を活性化またはトリガす るために使用され、それによって前記の装置または過程に関するオプトエレクト ロニクス保安「キー」として機能する可能性があることも理解されたい。 本発明の基本的な概念から逸脱することなく、当業者には明らかな多数の改変 および修正を施すことが可能である。そのような全ての改変および修正は、本発 明の範囲内にあるものとみなされるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 チャンドラー，チャールズ・イー アメリカ合衆国・92692・カリフォルニア 州・ミッションビージョ・シエラ ビス タ・26682 (72)発明者 ポッター，ロバート・ジェイ アメリカ合衆国・92626・カリフォルニア 州・コスタメサ・サマーセット サーク ル・3424

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ピクセル・アレイに分割された検出した光強度パターンを認証する装置で あって、そのピクセル・アレイの形式で認証パターンを記憶するメモリ手段と、 検出したパターンを受信し、いくつかのデジタル値のうちの１つを検出したパタ ーンの各ピクセルにピクセルごとに割り当て、さらに検出した各ピクセルを記憶 した認証パターンの対応するピクセルと比較してそのピクセルが良好かまたは不 良かを決定し、さらに良好ピクセル数および／または不良ピクセル数に基づいて 検出したパターンを認証するか、または前記の検出したパターンを拒絶するデー タ処理手段とを含む装置。 ２．前記デジタル値がグレー・スケール表現で割り当てられる請求項１に記載 の装置。 ３．前記ピクセルに０または１の２値が割り当てられ、前記データ処理手段が 、この２値に基づいて前記検出したパターンのどのピクセルが明るくどのピクセ ルが暗いかをピクセルごとに識別し、さらに対応する認証ピクセルから期待され た通りにピクセルが明るいかまたは暗い場合にはそのピクセルを良好であると決 定し、そうでない場合には不良であると決定する請求項１に記載の装置。 ４．前記データ処理手段が、良好ピクセル対不良ピクセルの比に基づいて検出 したパターンを認証する請求項３に記載の装置。 ５．データ処理手段がさらに、検出したピクセルを前記２値に分けるためのい くつかのしきい値のうちの１つと前記検出したパターンとを比較する請求項４に 記載の装置。 ６．回折パターンを読み取り、前記の光強度パターンを検出する光読取り手段 をさらに含む請求項１ないし５のいずれか一項に記載の装置。 ７．光読取り手段が、前記回折パターンを照らして戻り光パターンを発生させ る光源を含み、その戻り光パターンが、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ手段によ って光強度として検出される請求項６に記載の装置。 ８．前記光読取り手段が、回折パターンを周期的に読み取り、前記光強度パタ ーンをフレーム単位で検出する請求項７に記載の装置。 ９．光源をフレーム内で１度パルスされるレーザ光線源にすることができる、 請求項８に記載の装置。 １０．ＣＣＤセンサが一定時間にわたって前記戻り光パターンに応答し、その 応答時間がフレームの周期より短い請求項９に記載の装置。 １１．前記のデータ処理手段がさらに、検出したパターンの最初に検出したピ クセルの位置を検出し、そのピクセルの位置を割当ての開始点として前記認証パ ターンのそれぞれの位置と一致させるように動作する請求項１ないし１０のいず れか一項に記載の装置。 １２．前記のメモリ手段が、その全てが互いに対して回転または直線移動した 複数の形態で前記認証パターンを記憶することができ、さらに、検出したパター ンを前記認証パターンのいずれか１つの形態と突き合わせて認証することができ るように、前記１つまたは複数の形態の認証パターンを検出したパターンと比較 する請求項１ないし１０に記載の装置。 １３．ピクセル・アレイに分割された検出した光強度パターンを認証する方法 であって、 認証パターンをピクセル・アレイの形式で記憶する段階と、 検出したパターンを受信する段階と、 検出したパターン中の各ピクセルにいくつかのデジタル値のうちの１つをピク セルごとに割り当てる段階と、 検出した各ピクセルを記憶した認証パターンの対応するピクセルと比較して、 そのピクセルが良好であるかまたは不良であるかを決定する段階と、 良好ピクセル数および／または不良ピクセル数に基づいて、検出したパターン を認証するか、または検出したパターンを拒絶する段階と を含む方法。 １４．前記割当て段階の前記デジタル値がグレー・スケール表現である請求項 １３に記載の方法。 １５．前記ピクセルに０または１の２値が割り当てられ、前記割当て段階で、 この２値に基づいて前記検出したパターンのどのピクセルが明るくどのピクセル が暗いかをピクセルごとに識別し、比較段階で、対応する認証ピクセルから期待 された通りにピクセルが明るいかまたは暗い場合にはそのピクセルを良好である と決定し、そうでない場合には不良であると決定する請求項１３に記載の方法。 １６．前記認証段階が、良好ピクセルおよび不良ピクセルの比を形成する段階 と、その比を非認証から認証を線引きする所定の数と比較する段階とを含む請求 項１５に記載の方法。 １７．割当て段階が、検出したパターンをいくつかのしきい値のうちの１つと 比較する段階と、この比較に基づいて検出した各ピクセルを前記２値に区別する 段階とを含む請求項１６に記載の方法。 １８．前記データ処理手段がさらに、検出したパターンの最初に検出したピク セルを検出する段階と、そのピクセルの位置をピクセルごとの割当て段階の開始 点として前記認証パターンのそれぞれの位置と一致させる段階とをさらに含む請 求項１３ないし１７のいずれか一項に記載の方法。 １９．記憶段階で、全てが互いに対して回転または直線移動した複数の形態で 前記認証パターンを記憶し、前記比較段階で、検出したパターンを前記認証パタ ーンのいずれか１つの形態と突き合わせて認証することができるように、前記１ つまたは複数の形態の認証パターンと検出したパターンとを比較する請求項１３ ないし１８のいずれか一項に記載の方法。