專利名稱：光記錄介質(zhì)及偽造品檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及記錄全息圖的光記錄介質(zhì)和偽造品檢測裝置，例如，涉及適合與下述情況的光記錄介質(zhì)及偽造品檢測裝置用全息圖來記錄預(yù)付貨款卡和金融機構(gòu)的卡、許可證和會員證等信息的全部或一部分。
作為現(xiàn)有技術(shù)的例子，

圖14表示了在日本專利公開公報特開平9-319849號公報中所公開的雙光學(xué)讀取裝置。形成在卡1上的雙光學(xué)器件10(10a、10b、10c)是衍射光柵，設(shè)計成這樣的結(jié)構(gòu)當(dāng)單色光21通過照明裝置20、半透明反射鏡25進行照射時，衍射光的強度集中在一次和二次衍射光。該一次衍射光23a和二次衍射光23b分別由一次衍射光感光器30a和二次衍射光感光器30b所感光。為了檢測照明光(單色光21)的強度，由衍射光柵10所反射的光通過半透明反射鏡25而由照明光感光器24所感光。接著，通過用照明光(單色光21)的強度除以一次衍射光23a的強度與二次衍射光23b的強度之和，就可以求出衍射光柵10的衍射效率，因此，當(dāng)該衍射效率為規(guī)定值以上時，則判斷為卡1是「真」，當(dāng)不足規(guī)定值時，則判斷為卡1是「偽」。即，在該現(xiàn)有技術(shù)的例子中，把衍射效率作為對卡1的真?zhèn)闻卸ǖ幕鶞?zhǔn)。
其中所使用的衍射光柵10例如為在O plus E，96.12月號，P83-88「計算機全息圖的優(yōu)化方法」中所記載的相位型全息圖。具體地說，使用計算機對與所希望的衍射角相對應(yīng)的衍射光位置信息進行傅立葉逆變換，由此，就能求出與衍射光柵的干涉條紋相對應(yīng)的相位分布。而且，如日本專利公開公報特開平9-230121號公報中所公開的那樣，應(yīng)用半導(dǎo)體制造技術(shù)在基板上制成與該相位分布相對應(yīng)的光柵最強光區(qū)(階梯狀級差)，通過把該基板上的光柵最強光區(qū)轉(zhuǎn)印到卡等光記錄介質(zhì)上，就能制成衍射光柵10。把由這樣的工藝所制成的衍射光學(xué)器件稱為雙光學(xué)器件。
下面參照圖15、圖16對相位型全息圖進行說明。圖15表示一般的透射相位型全息圖(衍射光學(xué)器件)的斷面圖，其材料是透明的透光性樹脂1a。接著，使入射光2產(chǎn)生相位差，對透射光發(fā)生衍射現(xiàn)象，成為衍射光3a，因此，在透光性樹脂1a中形成與相位差相對應(yīng)的階梯狀級差4。在本例中為3值的相位型全息圖，把入射光2的波長λ的一個周期(2π)分成三份，使一值的相位差成為2π/3，階梯狀級差4包括0π(沒有相位變化的部分)由三段構(gòu)成。最簡單的相位型全息圖為2值，在此情況下，由于是把一個周期(2π)分成兩份，則一值的相位差為π，階梯包含0π由兩段構(gòu)成。值的數(shù)量越多，衍射效率越大，但另一方面，制造工藝也變得越復(fù)雜。
圖16表示一般的反射相位型全息圖。在此情況下，為了通過透明的透光性樹脂1a使入射光2進行反射，對反射光發(fā)生衍射現(xiàn)象，產(chǎn)生衍射光3b。因此，在透光性樹脂1a的光柵最強光區(qū)表面1b上形成鋁等金屬制的反射膜5，在其上覆蓋有保護膜6。
為此，如果不使用計算機進行高度計算以及不使用昂貴的半導(dǎo)體制造設(shè)備，就不能制成上述這樣的衍射光學(xué)器件，因此，乍一看，偽造是非常困難的。但是，實際上存在這樣的問題由于衍射光學(xué)器件是簡單的光柵最強光區(qū)(階梯狀級差)4，所以如果制作使液體樹脂流入并固化的模具，使液體樹脂流入該模具中并進行固化，就能簡單地復(fù)制(偽造)光柵最強光區(qū)。
例如，在圖15所示的透射相位型全息圖的情況下，通過在光柵最強光區(qū)表面1b上蒸鍍薄的金屬膜，從而形成剝離層，使液體樹脂流到該剝離層上，使其固化，然后將液體樹脂與剝離層一起取下，由此，就能制成與光柵最強光區(qū)的凹凸相反的模具。接著，把該模具的剝離層進行加固，使液體樹脂流到其上，并使之固化，就能簡單地制成偽造品。
在圖16所示的反射相位型全息圖的情況下，由于光柵最強光區(qū)表面1b由金屬制的反射膜5和保護膜6所覆蓋，所以比透射相位型全息圖更難于進行偽造，但是，實際上，當(dāng)金屬制的反射膜5和保護膜6浸到強堿溶液等中時，就能夠簡單地進行剝離，而使光柵最強光區(qū)表面1b露出。由此，其后用與透射相位型全息圖時相同的方法就能簡單地進行偽造。
這樣偽造(復(fù)制)的光柵最強光區(qū)表面1b的精度要低于真品，衍射效率變差，而且，在圖14所示的方法中，由于把衍射效率作為卡1的真?zhèn)闻卸ǖ幕鶞?zhǔn)，所以能夠簡單地判斷為偽造品。但是，卡1是用手直接使用，此時，會附著指紋、油脂、手垢、塵埃等污物，而使衍射效率變差，因此，實際上，考慮到這樣的污物，用于判定真?zhèn)蔚难苌湫实拈撝挡坏貌唤档驮O(shè)定，因此，不能判斷像上述那樣復(fù)制的偽造品。
鑒于上述現(xiàn)有例子的問題，本發(fā)明的目的是提供一種光記錄介質(zhì)及偽造品檢測裝置，在將全息圖作為真?zhèn)闻卸ㄓ眠M行記錄的情況下，能夠正確地判定真?zhèn)巍?br> 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明，鑒于當(dāng)偽造構(gòu)成全息圖的光柵最強光區(qū)(階梯狀級差)時，其相位差會發(fā)生變化，所以當(dāng)相位差變化時就記錄所出現(xiàn)的水印全息圖。
即，根據(jù)本發(fā)明，提供一種光記錄介質(zhì)，形成2值的相位差為2π×n(n為1以上的自然數(shù))的光柵最強光區(qū)來作為相位型水印全息圖。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種偽造品檢測裝置，判定形成2值的相位差為2π×n(n為1以上的自然數(shù))的光柵最強光區(qū)來作為相位型水印全息圖的光記錄介質(zhì)的真?zhèn)?，包括照明裝置，用單色光照射上述水印全息圖；二維攝像裝置，對上述水印全息圖發(fā)生的衍射光進行攝像；0次光處理裝置，把由上述二維攝像裝置所攝像的衍射光強度分布信號的0次光成分置換為強度「0」，對除0次光之外的全部衍射光強度分布信號進行放大；判定裝置，把由上述0次光處理裝置所處理的衍射光強度分布信號與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較，來判定上述光記錄介質(zhì)的真?zhèn)巍?br> 本發(fā)明的這些和其他的目的、優(yōu)點及特征將通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例的描述而得到進一步說明。在這些附圖中圖1是表示本發(fā)明所涉及的光記錄介質(zhì)及偽造品檢測裝置的一個實施例的構(gòu)成圖；圖2是表示本發(fā)明所涉及的光記錄介質(zhì)及偽造品檢測裝置的另一個實施例的構(gòu)成圖；圖3是表示圖1的數(shù)據(jù)全息圖的平面圖；圖4是表示圖3的由數(shù)據(jù)全息圖所產(chǎn)生的衍射光強度分布的平面圖；圖5是表示圖1的水印全息圖的側(cè)面圖；圖6是表示圖5的水印全息圖的側(cè)面圖；圖7是表示偽造圖6的水印全息圖時的衍射光強度分布的平面圖；圖8是表示圖6的水印全息圖為「真」時的衍射光強度分布的平面圖；圖9是表示由真的水印全息圖所產(chǎn)生的衍射光強度分布的平面圖；圖10是表示由偽造的水印全息圖所產(chǎn)生的衍射光強度分布的另一個例子的平面圖11是表示由偽造的水印全息圖所產(chǎn)生的衍射光強度分布的另一個例子的平面圖；圖12是表示由偽造的水印全息圖所產(chǎn)生的衍射光強度分布的另一個例子的平面圖；圖13是表示由偽造的水印全息圖所產(chǎn)生的衍射光強度分布的另一個例子的平面圖；圖14是表示現(xiàn)有例子的構(gòu)成圖；圖15是表示透射相位型全息圖的斷面圖；圖16是表示反射相位型全息圖的斷面圖。
在圖1所示的全息圖埋入卡100中，形成反射相位型的數(shù)據(jù)全息圖D和水印全息圖W。其中，在本說明書中，把在卡100中所埋入的全息圖的一個單位稱為全息圖單位單元100a，在一個單元100a中，在同一面上以任意位置和比例混合形成5×5個數(shù)據(jù)全息圖D和水印全息圖W。而且，全息圖D、W的數(shù)量、全息圖D、W和單元100a的大小、形狀可以對應(yīng)于照明裝置101固有的照明形狀(照明光束輪廓)而自由設(shè)定。
該卡100由圖中未示出的運送裝置所運送，當(dāng)全息圖D、W被照明裝置101的可干涉性的光所照射時，照射光在全息圖D、W中進行反射和干涉，衍射光被感光裝置102所感光。感光裝置102是諸如CCD、PD等二維攝像器件，因此，能夠測定二維的衍射光的位置和強度。從感光裝置102所輸出的衍射光強度分布信號由0次光處理裝置103把0次光的光強度置換為「0」，再以規(guī)定的增益對除去0次光之后的全部衍射光強度進行放大，發(fā)送給衍射光識別裝置104。衍射光識別裝置104把作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)預(yù)先登錄的多個衍射光強度分布數(shù)據(jù)與從0次光處理裝置103所發(fā)送的數(shù)據(jù)進行比較，由此來判定卡100的真?zhèn)巍?br> 在由透射相位型構(gòu)成全息圖D、W的情況下，如圖2所示，可以變更照明裝置101和感光裝置102的配置位置，以使感光裝置102感受到卡100的透射光。在此情況下，當(dāng)照明光透過全息圖D、W時發(fā)生干涉，透過卡100的衍射光入射到感光裝置102中。
數(shù)據(jù)全息圖D表示預(yù)付貨款卡的余額、現(xiàn)金提取卡中的密碼和卡編號等數(shù)據(jù)。圖3作為數(shù)據(jù)全息圖D的一個例子表示了5值的透射相位型數(shù)據(jù)全息圖。所謂5值是表示把入射光的波長λ的一個周期(2π)分成5份，使1值的相位差為2π/5，階梯包含0π(沒有相位變化的部分)以5段形成。圖3表示把5段的相位差變換為最?。?、最大＝255的灰色標(biāo)度，而成為位形。
如上述那樣，該相位差能夠通過用計算機對衍射光的配置信息進行傅立葉逆變換而算出。而且，如日本專利公開公報特開平9-230121號公報中所公開的那樣，能夠應(yīng)用半導(dǎo)體制造技術(shù)來在基板上制成與該相位分布相對應(yīng)的光柵最強光區(qū)(階梯狀級差)，通過把該基板上的光柵最強光區(qū)轉(zhuǎn)印到卡等光記錄介質(zhì)上，就能制成數(shù)據(jù)全息圖D。圖4表示對圖3所示的數(shù)據(jù)全息圖D照射照明光，而由感光裝置102拍攝由光的干涉現(xiàn)象所發(fā)生的衍射光的光強度分布的圖象(全息圖重現(xiàn)圖象)。而且，值的數(shù)量并不僅限于5值，只要作為全息圖而起作用，可以是2值以上的任意數(shù)。
水印全息圖W表示用于判定偽造品的「透明」信息。該透明如后述那樣構(gòu)成為當(dāng)在真的全息圖單位單元上照射照明光的情況下，在感光裝置102的感光信號中不會出現(xiàn)，但在照射到偽造的全息圖單位單元上時，會出現(xiàn)該水印。下面對水印全息圖W的制作方法進行說明。制作方法與數(shù)據(jù)全息圖D相同，而不同點是，如圖2所示的那樣，以2值進行設(shè)計。所謂2值是指把入射光的波長λ的一個周期(2π)分成2份，使1值的相位差為π/2，階梯包含0π(沒有相位變化的部分)以2段(0和π)形成。
圖6是作為水印全息圖W的一個例子，該例表示把2段的相位差(0和π)變換為0和255的黑白兩色，從而成為位形。接著，在該「偽」的水印全息圖W上照射照明光，當(dāng)通過光的干涉現(xiàn)象而發(fā)生的衍射光由感光裝置102所感光時，該衍射光的光強度分布(全息圖重現(xiàn)圖象)就會如圖7所示的那樣，出現(xiàn)表示偽造品的「FAKE 」的文字字樣。
因此，在通常的全息圖的情況下，在卡100上原封不動地制成與設(shè)計值的相位分布相對應(yīng)的光柵最強光區(qū)(階梯狀級差)，但是，在本發(fā)明的水印全息圖W中，把與0和π相對應(yīng)的光柵最強光區(qū)的深度分別變換為0和2π×n使用。n是1、2、3等的自然數(shù)，假設(shè)n＝1，則設(shè)計上與0和π相對應(yīng)的光柵最強光區(qū)在實際的水印全息圖W上為0和2π。在此情況下，2值的相位差為2π，相當(dāng)于波長的一個周期，因此，即使照射照明光也沒有干涉，而不產(chǎn)生衍射光。與相位差為2π×n的情況相同，由于相位差相當(dāng)于波長的n周期，所以即使照射照明光也沒有干涉，與入射光相對應(yīng)的水印全息圖W的輸出僅為0次光，如圖8所示的那樣，沒有被攝取任何圖象。
水印全息圖W的特征是如上述那樣，由于相位差為2π×n，所以即使照射照明光，僅進行透射(或者反射)，衍射光也不會出現(xiàn)。其中，如上述那樣，當(dāng)通過使液體樹脂流到光柵最強光區(qū)表面上并固化而制成模具來進行偽造時，所復(fù)制的光柵最強光區(qū)表面的精度變差，水印全息圖W的光柵最強光區(qū)深度＝2π×n發(fā)生變化。因此，如圖7所示的那樣，以2值所設(shè)計的衍射圖形「FAKE 」的文字顯現(xiàn)出來。在此情況下，通過偽造而使光柵最強光區(qū)深度發(fā)生變化，從2π×n越接近π×n，水印全息圖W的衍射效率越增加，衍射圖形「FAKE 」就會更加明確地顯現(xiàn)出來。
因此，在本發(fā)明的卡100中，由于數(shù)據(jù)全息圖D和水印全息圖W以任意的位置和比例在同一面上混合形成，因此，當(dāng)因偽造而使光柵最強光區(qū)深度發(fā)生變化時，會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象數(shù)據(jù)全息圖D的衍射效率減少，同時，水印全息圖W的衍射效率增加。其中，在水印全息圖W的相位接近于2π×n的情況下，如圖8所示的那樣，相對于入射光的水印全息圖W的輸出的0次光變強，但是當(dāng)感光裝置102的動態(tài)范圍變窄時，0次光被加強檢出，同時可能數(shù)據(jù)全息圖D被減弱檢出。因此，0次光處理裝置103把0次光的光強度置換為「0」，以規(guī)定的增益對除去0次光之后的全部衍射光強度進行放大，由此，衍射光識別裝置104就能夠以高精度檢測衍射光。
圖9～圖13表示各種衍射光強度分布(全息圖重現(xiàn)圖象)。圖9表示按照設(shè)計制作的全息圖單位單元100a以形成具有100％的相位差的情況，在這種情況下，僅有數(shù)據(jù)全息圖D的衍射光顯現(xiàn)，而水印全息圖W的衍射光則完全不出現(xiàn)。圖10所示表示的是偽造全息圖單位單元100a而制作成具有95％的相位差的情況，在這種情況下，數(shù)據(jù)全息圖D的衍射光就會出現(xiàn)，而水印全息圖W的衍射光也會略微地顯現(xiàn)出來。
圖11表示偽造全息圖單位單元100a而制作成具有90％的相位差的情況，在此情況下，數(shù)據(jù)全息圖D的衍射光出現(xiàn)，水印全息圖W的衍射光比圖10更強地顯現(xiàn)出來。圖12表示偽造全息圖單位單元100a而制作成具有80％的相位差的情況，在此情況下，數(shù)據(jù)全息圖D的衍射光和水印全息圖W的衍射光以大致相同的程度顯現(xiàn)出來。圖13表示偽造全息圖單位單元100a而制作成具有70％的相位差的情況，在此情況下，數(shù)據(jù)全息圖D的衍射光變?nèi)酰∪DW的衍射光比數(shù)據(jù)全息圖D更強地顯現(xiàn)出來。
接著，衍射光識別裝置104把作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)而預(yù)先登錄的多個衍射光強度分布數(shù)據(jù)與按圖9～圖13所示的從0次光處理裝置103所輸出的數(shù)據(jù)進行比較，圖9的卡判定為「真」，圖10～圖13所示的卡判定為「偽」。
根據(jù)本發(fā)明，除了在權(quán)利要求范圍中所記載的發(fā)明之外，還提供了這樣的發(fā)明一種光記錄介質(zhì)，其特征在于權(quán)利要求1所記載的相位型水印全息圖和表示數(shù)據(jù)的相位型全息圖以任意的位置和比例在同一面上混合形成。
如上述那樣，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)構(gòu)成全息圖的光柵最強光區(qū)(階梯狀級差)被偽造時，鑒于其相位差發(fā)生變化，記錄了當(dāng)相位差變化時所出現(xiàn)的水印全息圖，因此，在作為真?zhèn)闻卸ㄓ枚涗浫D的情況下，能夠正確地判定真?zhèn)巍?br> 權(quán)利要求
1.一種光記錄介質(zhì)，形成2值的相位差為2π×n(n為1以上的自然數(shù))的光柵最強光區(qū)來作為相位型水印全息圖。
2.一種偽造品檢測裝置，判定形成2值的相位差為2π×n(n為1以上的自然數(shù))的光柵最強光區(qū)作為相位型水印全息圖的光記錄介質(zhì)的真?zhèn)?，其特征在于，包括照明裝置，用單色光照射上述水印全息圖；二維攝像裝置，對上述水印全息圖發(fā)生的衍射光進行攝像；0次光處理裝置，把由上述二維攝像裝置所攝像的衍射光強度分布信號的0次光成分置換為強度「0」，對除0次光之外的全部衍射光強度分布信號進行放大；判定裝置，把由上述0次光處理裝置所處理的衍射光強度分布信號與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較，來判定上述光記錄介質(zhì)的真?zhèn)巍?br> 全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種光記錄介質(zhì)及偽造品檢測裝置,在作為真?zhèn)闻卸ㄓ枚涗浫D的情況下,能夠正確地判定真?zhèn)巍Ｏ辔恍退∪DW以2值的相位差為2π×n(n為1以上的自然數(shù))的光柵最強光區(qū)所形成,當(dāng)因偽造而使相位差變化時,水印顯現(xiàn)出來。而且,相位型水印全息圖W和表示數(shù)據(jù)的相位型全息圖D以任意的位置和比例在同一面上混合形成。
文檔編號G11B23/28GK1253314SQ9912225
公開日2000年5月17日 申請日期1999年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月6日
發(fā)明者橫地良也 申請人:日本勝利株式會社