JP2006097426A - Optical key system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学的鍵システムに関し、より詳しくは、セキュリティ性の高い光学部材を用いた鍵システムに関する。 The present invention relates to an optical key system, and more particularly to a key system using an optical member with high security.
従来の機械式鍵システムは、主として金属の小片にユニークな形状を刻んだものを鍵とし、その鍵の有するユニークさを機械的に認証して開錠または施錠するシステムである。しかしながら、このような金物の小片に刻まれたユニークな形状を利用した鍵システムは、複製が容易に可能であるという問題があった。 A conventional mechanical key system is a system in which a key obtained by carving a unique shape mainly on a small piece of metal is used to unlock or lock the key by mechanically authenticating the uniqueness of the key. However, such a key system using a unique shape carved in a small piece of hardware has a problem that it can be easily duplicated.
ところで、このような鍵が十分に機能しない状態とは、意図していない開錠や、予定されていない第三者による同一認証を受けるような偽造によって開錠がなされてしまう状態を指す。つまり、鍵が十分に機能しない状態とは、鍵の有する排他的な独自性が予定されていない第三者によって犯されるということである。そして、このような鍵が十分に機能しない状態を回避するために、第三者に対して排他的な独自性を有する鍵システム、即ち、同じ鍵を複製することが、鍵の製作業者であっても非常に困難ないしは不可能である鍵システムの出現が古来より要請され続けている。そして、このような要請に応えるべく従来より種々の鍵システムが提案されてきている。 By the way, the state where such a key does not function sufficiently refers to a state where unlocking is performed by unintentional unlocking or forgery that is subject to the same authentication by an unplanned third party. In other words, a state where the key does not function sufficiently means that the exclusive uniqueness of the key is committed by a third party who is not scheduled. In order to avoid such a situation where the key does not function sufficiently, a key system having an exclusive uniqueness to a third party, that is, copying the same key is a key manufacturer. However, the advent of a key system that is very difficult or impossible has been demanded since ancient times. Various key systems have been proposed in the past to meet such demands.
例えば、昨今では、ピッキング盗等に対する対策として、磁石を組み込んだ鍵システムや鍵の形状の加工を精密化した鍵システムが提案されている。しかしながら、このような鍵システムであっても、鍵に工業的な寸法と仕様があることから、やはり複製が可能であるという問題があった。 For example, recently, as countermeasures against picking theft, etc., a key system incorporating a magnet and a key system that refines the processing of the key shape have been proposed. However, even such a key system has a problem that it can be duplicated because the key has industrial dimensions and specifications.
さらに、今までの鍵とは根本的に違った鍵システムとして、人の眼底、指紋、声等の各人が有する独自の情報を判別することで鍵に必要な排他性を得ようとする鍵システムが提案されている。しかしながら、このような鍵システムにおいても、読みとりの不安定さがあることや、属人的に認証されることから柔軟な許認可が困難であるといった問題点があった。 Furthermore, as a key system that is fundamentally different from previous keys, a key system that tries to obtain the necessary exclusivity required for each key by determining the unique information that each person has, such as the fundus, fingerprint, and voice of the person. Has been proposed. However, even in such a key system, there are problems that there is instability in reading and that it is difficult to permit and authorize flexibly because it is authenticated personally.
一方、従来の鍵システムの概念をそのままにしながら複製が困難な鍵システムとして、特開２０００−２２０３３１号公報（特許文献１）及び特開２００３−３１４１０９号公報（特許文献２）では、光学多層膜を利用した光学式キー装置が提案されている。しかしながら、このような特開２０００−２２０３３１号公報や特開２００３−３１４１０９号公報に記載されている鍵システムにおいては、鍵の同一性を認定する方法として鍵に使用されている光学多層膜の分光特性を分光器で計測し、これを予め鍵システム中に記憶されている分光特性情報と照合する方法をとることから、それが正当な鍵であると判定するために鍵の形状に相当する分光特性をデジタルデータの形で錠の識別装置の中に複製して格納しておく必要があった。そのため、このような鍵システムにおいては、鍵を複製しないとの概念に反してデジタルデータの形で鍵を複製してしまうという問題があり、更には、製造者自身が鍵のデジタルデータ（複製物）に関して秘密を保持する必要があるという問題、並びに第三者にデータを読み取られることにより鍵の複製及び不正開錠がなされてしまう危険性があるという問題があった。また、鍵に使用されている光学多層膜の分光特性が温度等の条件によって変化した場合、正当な鍵と判定されなくなってしまうという誤判定の問題もあった。
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、光学的な多層薄膜を用いた鍵システムであって、鍵として用いる多層薄膜の分光特性を鍵認識装置側にデジタルデータ化して保存することを必要とせず、それによって第三者並びに鍵システムの製造者であっても鍵の複製及び不正開錠がなされることを完全に防止でき、しかも温度変化等による誤判定の発生を十分に防止できるという、従来にない極めて高水準のセキュリティ性を備えた光学的鍵システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is a key system using an optical multilayer thin film. The spectral characteristics of the multilayer thin film used as a key are converted into digital data on the key recognition device side. Therefore, even third parties and key system manufacturers can completely prevent duplication and unauthorized unlocking of keys, and misjudgment due to temperature changes, etc. It is an object of the present invention to provide an optical key system having an unprecedented extremely high level of security that can sufficiently prevent the above.
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、光学的鍵システムにおいて鍵と鍵認識装置との双方に同一の多層薄膜を備えることにより、前記目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has found that the above object can be achieved by providing the same multilayer thin film in both the key and the key recognition device in the optical key system. The present invention has been completed.
すなわち、本発明の光学的鍵システムは、
特有の分光特性を有する多層薄膜からなる識別子を備える鍵、及び
前記識別子と同一の分光特性を有する多層薄膜からなる参照部材と、前記識別子及び前記参照部材に照射される光を発する光源と、前記識別子を透過又は反射した識別光及び前記参照部材を透過又は反射した参照光を検知し、前記識別子の分光特性と前記参照部材の分光特性との同一性を判定して判定信号を発する判定手段とを備える鍵認識装置、
を備えることを特徴とするものである。
That is, the optical key system of the present invention is
A key provided with an identifier made of a multilayer thin film having specific spectral characteristics, a reference member made of a multilayer thin film having the same spectral characteristics as the identifier, a light source that emits light irradiated on the identifier and the reference member, and A determination unit that detects identification light transmitted or reflected by an identifier and reference light transmitted or reflected by the reference member, determines the identity between the spectral characteristic of the identifier and the spectral characteristic of the reference member, and issues a determination signal; A key recognition device comprising:
It is characterized by providing.
本発明の光学的鍵システムにおいては、鍵と鍵認識装置との双方に同一の多層薄膜を備えており、それによって鍵に使われている多層薄膜自体を鍵の判定のための割り符として利用している。このように同一の多層薄膜そのものを判定のために利用していることから、本発明の光学的鍵システムにおいては、多層薄膜の分光特性を鍵認識装置側にデジタルデータ化して保存することを必要としないため、不正にデータを読み取られて鍵が複製及び不正開錠されることを完全に防止することが可能となる。また、このような本発明の光学的鍵システムにおいては、同一の分光特性を有する多層薄膜の事後的な複製が極めて困難であることから、例えば複数の多層薄膜の中から使用者自身が選んだ多層薄膜を錠及び鍵認識装置に組み込んで鍵システムを構成する方法をとることにより、その鍵システムの製造者であっても鍵の複製をすることが困難となり、極めて高水準のセキュリティ性を備える鍵システムとなる。さらに、温度変化等により多層薄膜の分光特性が変わっても、鍵と鍵認識装置の双方が同一の条件下で使用されるため、鍵と鍵認識装置に備えられる双方の多層薄膜の分光特性が同様に変化することとなり、誤判定の問題も生じない。 In the optical key system of the present invention, both the key and the key recognition device are provided with the same multilayer thin film, whereby the multilayer thin film used for the key itself is used as a tally for determining the key. is doing. Since the same multilayer thin film itself is used for determination as described above, in the optical key system of the present invention, it is necessary to store the spectral characteristics of the multilayer thin film as digital data on the key recognition device side. Therefore, it is possible to completely prevent the data from being illegally read and the key being copied and illegally unlocked. In addition, in such an optical key system of the present invention, since it is extremely difficult to perform a subsequent replication of a multilayer thin film having the same spectral characteristics, the user himself / herself selected from a plurality of multilayer thin films, for example. By adopting a method for configuring a key system by incorporating a multilayer thin film into a lock and key recognition device, it becomes difficult for even the key system manufacturer to duplicate the key, and has a very high level of security. It becomes a key system. Furthermore, even if the spectral characteristics of the multilayer thin film change due to temperature changes, etc., since both the key and the key recognition device are used under the same conditions, the spectral characteristics of both the multilayer thin film provided in the key and the key recognition device are It will change similarly, and the problem of misjudgment does not arise.
前記本発明の光学的鍵システムとしては、前記判定信号に基づいて施錠又は開錠する施錠装置、及び／又は、前記判定信号に基づいて判定結果を表示する表示装置を更に備えていることが好ましい。 The optical key system of the present invention preferably further includes a locking device that locks or unlocks based on the determination signal and / or a display device that displays a determination result based on the determination signal. .
このような施錠装置を備えることによって、判定信号に応じて電気的に施錠及び開錠をすることが可能となる。また、このような表示装置を備えることによって、鍵の利用者又は第三者に対して、正当な鍵であるか否かの判定結果を表示して知らせることが可能となる。 By providing such a locking device, it becomes possible to lock and unlock electrically according to the determination signal. Further, by providing such a display device, it is possible to display and notify the determination result as to whether or not the key is valid to a key user or a third party.
さらに、前記本発明の光学的鍵システムにおいては、前記鍵認識装置が、前記光源から発せられた光を前記識別子に照射される識別光と前記参照部材に照射される参照光とに分割する光分割手段と、前記識別子を透過又は反射した識別光と前記参照部材を透過又は反射した参照光とを合成して合成光を得る光合成手段とを更に備えていることが好ましく、
その場合、前記識別子の分光特性と前記参照部材の分光特性とが同一である場合に、前記識別子を透過又は反射した識別光の光学特性と前記参照部材を透過又は反射した参照光の光学特性とが相補的な関係になることを利用して、前記判定手段において前記合成光のスペクトラムの平坦性を判定することによって前記識別子の分光特性と前記参照部材の分光特性との同一性を判定することが好ましい。
Furthermore, in the optical key system of the present invention, the key recognition device splits light emitted from the light source into identification light applied to the identifier and reference light applied to the reference member. Preferably, the apparatus further includes a dividing unit, and a light combining unit that combines the identification light transmitted or reflected by the identifier and the reference light transmitted or reflected by the reference member to obtain combined light,
In that case, when the spectral characteristic of the identifier and the spectral characteristic of the reference member are the same, the optical characteristic of the identification light transmitted or reflected by the identifier and the optical characteristic of the reference light transmitted or reflected by the reference member And determining the identity between the spectral characteristic of the identifier and the spectral characteristic of the reference member by determining the flatness of the spectrum of the combined light in the determining means. Is preferred.
さらに、前記本発明の光学的鍵システムが前記光分割手段と光合成手段とを更に備える場合、前記識別子の分光特性と前記参照部材の分光特性とが同一である場合に、前記識別子を透過した識別光の光強度特性と前記参照部材を反射した参照光の光強度特性とが相補的な関係になること、或いは前記識別子を反射した識別光の光強度特性と前記参照部材を透過した参照光の光強度特性とが相補的な関係になることを利用することが好ましい。 Further, when the optical key system of the present invention further includes the light splitting means and the light combining means, the identification that transmits the identifier is made when the spectral characteristic of the identifier and the spectral characteristic of the reference member are the same. The light intensity characteristic of the light and the light intensity characteristic of the reference light reflected from the reference member have a complementary relationship, or the light intensity characteristic of the identification light reflected from the identifier and the reference light transmitted through the reference member. It is preferable to use the fact that the light intensity characteristic is complementary.
このような多層薄膜を透過した光の光強度特性と多層薄膜を反射した光の光強度特性との相補的な関係を利用することによって、多層薄膜を透過した光と反射した光の合成光のスペクトラムの平坦性を評価するという簡易かつ確実性の高い評価方法で鍵の判定を行うことが可能となる。 By utilizing the complementary relationship between the light intensity characteristics of the light transmitted through the multilayer thin film and the light intensity characteristics of the light reflected from the multilayer thin film, the combined light of the light transmitted through the multilayer thin film and the reflected light The key can be determined by a simple and reliable evaluation method of evaluating the flatness of the spectrum.
また、前記本発明の光学的鍵システムとしては、前記識別子及び前記参照部材がそれぞれ、前記多層薄膜、光学異方性物質膜及び反射膜を積層していることが好ましく、
その場合、前記識別子の分光特性と前記参照部材の分光特性とが同一である場合に、前記識別子を反射した識別光の偏光特性と前記参照部材を反射した参照光の偏光特性とが相補的な関係になることを利用することが好ましい。
In the optical key system of the present invention, preferably, the identifier and the reference member are each laminated with the multilayer thin film, the optically anisotropic material film, and the reflective film,
In that case, when the spectral characteristic of the identifier and the spectral characteristic of the reference member are the same, the polarization characteristic of the identification light reflected from the identifier and the polarization characteristic of the reference light reflected from the reference member are complementary. It is preferable to take advantage of the relationship.
このような識別光の偏光特性と参照光の偏光特性の相補的な関係を利用することによって、識別光と参照光の合成光のスペクトラムの平坦性を評価するという簡易かつ確実性の高い評価方法で鍵の判定を行うことが可能となる。 A simple and highly reliable evaluation method for evaluating the flatness of the spectrum of the combined light of the identification light and the reference light by utilizing the complementary relationship between the polarization characteristics of the identification light and the polarization characteristics of the reference light. The key can be determined with.
さらに、本発明にかかる前記光分割手段及び前記光合成手段としては、それぞれ偏光分離ミラーからなるものであることが好ましい。このような偏光分離ミラーを用いることによって、入射光を正確にほぼ半分に分割して識別光と参照光とに分けることを可能とし、他方、識別光又は参照光のうちの一方を透過させ、一方を反射させて偏光面の異なる識別光と参照光を合成することが可能となる。 Furthermore, it is preferable that the light splitting unit and the light combining unit according to the present invention each include a polarization separation mirror. By using such a polarization separation mirror, it is possible to divide incident light accurately into almost half and to separate it into identification light and reference light, while transmitting one of identification light or reference light, It is possible to synthesize one of the identification light and the reference light having different polarization planes by reflecting one of them.
本発明によれば、光学的な多層薄膜を用いた鍵システムであって、鍵として用いる多層薄膜の分光特性を鍵認識装置側にデジタルデータ化して保存することを必要とせず、それによって第三者並びに鍵システムの製造者であっても鍵の複製及び不正開錠がなされることを完全に防止でき、しかも温度変化等による誤判定の発生を十分に防止できるという、従来にない極めて高水準のセキュリティ性を備えた光学的鍵システムを提供することが可能となる。 According to the present invention, a key system using an optical multilayer thin film does not require the spectral characteristics of the multilayer thin film used as a key to be converted into digital data and stored on the key recognition device side. Even a key manufacturer and key system manufacturer can completely prevent key duplication and unauthorized unlocking, and can sufficiently prevent the occurrence of misjudgment due to temperature changes, etc. It is possible to provide an optical key system having the above security.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.
［第一の実施形態］
図１は、本発明の光学的鍵システムの好適な第一の実施形態の構成を示す模式図である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a preferred first embodiment of the optical key system of the present invention.
本実施形態の鍵システムは、基本的には鍵１、鍵認識装置２及び施錠装置３からなり、本実施形態では更に表示装置４を備えている。
The key system of the present embodiment basically includes a
鍵１は、特有の分光特性を有する多層薄膜からなる識別子５を備えており、本実施形態ではガラス基板６上に蒸着により形成せしめた独自の分光特性を有する多層薄膜を識別子５として用いている。また、本実施形態では、識別子５と同じ方法で識別子５の多層薄膜と同一の分光特性を有する多層薄膜を準備し、その多層薄膜を参照部材７として用いる。
The
鍵認識装置２は、参照部材７、光源８及び分光計測判定装置９を備えており、更に光学系を構成するコリメータレンズ１０、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１，１２、（１／４）λ波長板１３、（１／２）λ波長板１４、全反射プリズム１５及び偏光板１６を備えている。
The
鍵認識装置２においては、光源８から発せられた光Ｌ１の光路上にコリメータレンズ１０及び偏光分離ミラー１１が配置され、偏光分離ミラー１１によって反射されたｓ偏光成分の光（識別光）Ｌ２の光路上に（１／４）λ波長板１３が配置されている。そして、（１／４）λ波長板１３を透過した識別光Ｌ２の光路上に、判定対象となる鍵１の識別子５が配置され、識別光Ｌ２が識別子５によって反射されるように構成されている。
In the
一方、偏光分離ミラー１１を透過したｐ偏光成分の光（参照光）Ｌ３の光路上には参照部材７が配置され、更に参照部材７を透過した参照光Ｌ３′の光路上に（１／２）λ波長板１４及び全反射プリズム１５が配置され、参照部材７を透過した参照光Ｌ３′と識別子５により反射された識別光Ｌ２′とが交差するように構成されている。
On the other hand, the
そして、参照光Ｌ３′と識別光Ｌ２′とが交差する位置に偏光分離ミラー１２が配置され、偏光分離ミラー１２によって参照光Ｌ３′と識別光Ｌ２′とが合成されて得られた合成光Ｌ４が偏光板１６を透過して分光計測判定装置９に入射されるように構成されている。
A polarization separation mirror 12 is disposed at a position where the reference light L3 ′ and the identification light L2 ′ intersect, and the combined light L4 obtained by combining the reference light L3 ′ and the identification light L2 ′ by the polarization separation mirror 12. Is transmitted through the
分光計測判定装置９は、スリット１７、グレーティング１８、フィールドレンズ（結像レンズ）１９、ラインセンサー２０及び情報処理装置２１を備えており、合成光Ｌ４がスリット１７、グレーティング１８及びフィールドレンズ１９を透過してラインセンサー２０に入射するように配置されている。そして、ラインセンサー２０と情報処理装置２１とが電気的に接続されており、さらに情報処理装置２１と施錠装置３及び表示装置４とが電気的に接続されている。
The spectroscopic
図２に識別子５及び参照部材７として用いることのできる多層薄膜の模式断面図を示す。このような図２に示された多層薄膜は、基板として厚さ０．５ｍｍの光学研磨した合成石英平行平板を使い、この基板上に光学的な多層薄膜を積層させたものであり、多層薄膜の構成は大きく３構成になっている。具体的な多層薄膜の構成は、先ず、基板上に高屈折率層として厚さ１１６．２８ｎｍの酸化アルミニウム膜と低屈折率層として厚さ１１９．４２ｎｍの酸化珪素膜とを、交互に合計２０層積層させた層がある。その層の上には、高屈折率層として厚さ１０５．７０ｎｍの酸化アルミニウム膜と低屈折率層として厚さ１０８．５６ｎｍの酸化珪素膜とを、交互に合計２０層積層させた層がある。更にその層の上に、高屈折率層として厚さ９５．１３ｎｍの酸化アルミニウム膜と低屈折率層として厚さ９７．７０ｎｍの酸化珪素膜とを、交互に合計２０層積層させた層がある。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a multilayer thin film that can be used as the
このような構成を有する多層薄膜の分光透過特性を図３に示す。複雑なピーク位置を持つ光学設計は、多層薄膜の屈折率、膜厚、層数等のパラメータが多いために複製の難易度が非常に高い。また、各層の膜厚を個々に変化させたり屈折率が異なる第３の屈折率層を加えるなどすれば、更に複製の難易度を高くすることができる。 FIG. 3 shows the spectral transmission characteristics of the multilayer thin film having such a configuration. An optical design having a complicated peak position is very difficult to replicate because there are many parameters such as the refractive index, film thickness, and number of layers of the multilayer thin film. Further, if the film thickness of each layer is individually changed or a third refractive index layer having a different refractive index is added, the degree of difficulty in copying can be further increased.
例えば、製造誤差によって、各層の厚さがそれぞれ１％少なかった場合の多層薄膜の分光透過特性を図３に点線で示す。図３に示すように、多層薄膜の膜厚が１％少ないこと（僅かｌｎｍ膜厚の差）によっても、多層薄膜の分光透過特性は大きく異なってくる。 For example, the spectral transmission characteristics of the multilayer thin film when the thickness of each layer is 1% less due to manufacturing errors are shown by dotted lines in FIG. As shown in FIG. 3, the spectral transmission characteristics of the multilayer thin film vary greatly even when the film thickness of the multilayer thin film is 1% less (a slight difference in film thickness of 1 nm).
また、このような多層薄膜の製造の際においては、成膜装置であるスパッタリング装置や蒸着装置内の基板設置位置等の違いによって得られる多層薄膜の膜厚誤差が１０％以上となることも珍しくない。そのため、多層薄膜の膜厚を１％未満で再現することは、非常に困難なものである。このように、多層薄膜の分光特性を再現することは、例え高度な膜厚制御技術を使った場合であっても、設計段階に加え、製造段階で更に困難なものとなることから、事実上ほとんど不可能であるといえる。 Further, in the production of such a multilayer thin film, it is rare that the film thickness error of the multilayer thin film obtained by the difference in the position of the substrate in the sputtering apparatus or the vapor deposition apparatus as the film forming apparatus becomes 10% or more. Absent. Therefore, it is very difficult to reproduce the thickness of the multilayer thin film at less than 1%. In this way, reproducing the spectral characteristics of a multilayer thin film is practically difficult even at the manufacturing stage in addition to the design stage even if advanced film thickness control technology is used. It is almost impossible.
また、このような多層薄膜は、光を吸収せずに入射してきた光を多層薄膜の分光特性に従って反射光と透過光とに切り分けるものである。従って、多層薄膜を透過した光と多層薄膜に反射された光とを合算すると入射光と等しくなる。このように、多層薄膜の分光透過特性と分光反射特性とは相補的な関係にある。例えば、波長に対してほぼ一定の光学特性（例えば光強度特性）を有する光を発する光源を用いた場合、識別子５によって反射された識別光Ｌ２′を計測すると多層薄膜の分光反射特性に由来する図４に示すような光学特性（例えば光強度特性）が計測され、他方、参照部材７を透過した参照光Ｌ３′を計測すると多層薄膜の分光透過特性に由来する図５に示すような光学特性（例えば光強度特性）が計測される。そして、識別光Ｌ２′と参照光Ｌ３′との合成光のスペクトラムは、図６に示されているような波長に対して平坦性のあるほぼ一定な光学特性（例えば光強度特性）、すなわち光源８が発した光と同一の光学特性（例えば光強度特性）が計測されることとなる。本実施形態は、このような多層薄膜の分光特性の相補的な関係を利用するものである。このように同一の分光特性を有する多層薄膜を識別子５及び参照部材７に用いて鍵の判定のための割り符として利用することで、本発明の鍵システムにおいては、多層薄膜の分光特性を鍵認識装置側にデジタルデータ化して保存することを必要とせず、不正にデータを読み取られて鍵が複製及び不正開錠がなされることを完全に防止することが可能となる。
In addition, such a multilayer thin film separates light that has entered without absorbing light into reflected light and transmitted light according to the spectral characteristics of the multilayer thin film. Therefore, the sum of the light transmitted through the multilayer thin film and the light reflected by the multilayer thin film is equal to the incident light. Thus, the spectral transmission characteristics and spectral reflection characteristics of the multilayer thin film are in a complementary relationship. For example, in the case of using a light source that emits light having substantially constant optical characteristics (for example, light intensity characteristics) with respect to the wavelength, when the identification light L2 ′ reflected by the
ここで、鍵１は、識別光Ｌ２の光路に対して多層薄膜面が垂直となるように配置されていればよく、どのような向きに置かれてもかまわない。本実施形態においては、上述のように多層薄膜の分光特性を鍵の判定基準としているため、多層薄膜面が垂直であれば鍵１の向きに依存しないためである。また、参照部材７も同様に、参照光Ｌ３の光路に対して多層薄膜面が垂直となるように設置されている。
Here, the
光源８としては、特に制限されないが、本実施形態においては、波長領域５５０ｎｍ〜６００ｎｍにおいてほぼ一定の光強度特性を有する白色ＬＥＤ（日亜化学社製ＮＳＰＷ３００ＢＳ）を使用している。かかる光源８はランダム偏光で光束を輻射する。
Although it does not restrict | limit especially as the
また、光学系を構成するコリメータレンズ１０、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１，１２、（１／４）λ波長板１３、（１／２）λ波長板１４、全反射プリズム１５及び偏光板１６としては、特に制限されず、市販されているもの等を適宜使用することができる。
The
なお、（１／４）λ波長板１３は、入射してくる光Ｌ２の光路に対する垂直方向と波長板との間の角度が４５°となるように傾斜させて設置されている。また、（１／２）λ波長板１４も同様に、入射してくる光Ｌ３の光路に対する垂直方向と波長板との間の角度が４５°となるように傾斜させて設置されている。
The (¼)
偏光板１６は、（１／４）π方向の偏光板であり、合成光Ｌ４の光路に対する垂直方向と偏光板との間の角度が４５°となるように傾斜させて設置されている。このような偏光板１６は、互いに直交する識別光の偏光面と参照光の偏光面とを一致させるために設置されるものである。すなわち、偏光板１６は、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１を透過してきた識別光と反射してきた参照光とを、それぞれ（１／４）π方向偏光させて偏光面を一致させる役割を果たすものである。本実施形態においては、グレーティングを使用するため、２つの合成される光束の偏光面を一致させておくことが望ましいことから偏光板１６を設置している。
The
分光計測判定装置９においては、スリット１７は、グレーティング１８の向きと同方向に設置されている。かかるスリット１７により光束が絞り込まれ、分光を検知するラインセンサー２０への開口が決められる。また、グレーティング１８によってスリット１７を透過した光が回折されて波長に従って広がり、その後、フィールドレンズ１９によって結像されてラインセンサー２０でスペクトラムが計測される。ここで、フィールドレンズ１９は、スリット１７と垂直に置かれたシリンドリカルなレンズである。このようなフィールドレンズ１９によって、グレーティング１８で分光した光がラインセンサー２０に投影される。なお、図１では便宜上、分光計測判定装置９に備えられているスリット１７、グレーティング１８、フィールドレンズ１９及びラインセンサー２０を直線的な構成で記載しているが、分光は反射型のグレーティングを用いて行うケースが通常である。このような反射型のグレーティングを用いた場合には、分光計測判定装置９の光学的な構成は、グレーティング１８で光束が折られるかたちの構成とすることも可能である。
In the spectroscopic
ラインセンサー２０は、フィールドレンズ１９によって結像されたスリット像が投影される位置に設置されている。このようなラインセンサー２０としては特に制限されず、所定の幾何学形状の光強度検出素子が配設されているようなＣＣＤを用いることができる。本実施形態においては、このようなラインセンサー２０としてＳＯＮＹ社製ＩＬＸ５５４Ｂを使用している。そして、ラインセンサー２０によって合成光の波長毎の強度が計測されて光電変換される。このようにして変換された強度信号が情報処理装置２１に出力される。
The
情報処理装置２１は、ラインセンサー２０から入力された強度信号によって、識別子及び参照部材が備えるそれぞれの多層薄膜が有する分光特性の同一性を計算、判定するものである。すなわち、情報処理装置２１は、入力された強度信号によって鍵１が正当なものであるか否かを計算、判定し、その判定信号を施錠装置３及び表示装置４へと送る。このような判定に使用する手段としては特に制限されず、例えば、予めインストールされている公知の回折像解析プログラムを用いることが挙げられる。なお、本実施形態の情報処理装置２１においては、識別光と参照光の合成光のスペクトラムの平坦性が認識されたときに鍵１が正当なものであると判定する。
The
また、このような判定に際し、実際には多少ノイズが含まれる場合があるため、情報処理装置２１においては、スペクトラムのＳＮ比を考慮して多層薄膜が有する分光特性の同一性を判定することが好ましい。例えば、スペクトラムのＳＮ比が１０％以内に入っている場合に鍵１が正当なものであると判定し、他方、１０％を越えた場合には鍵１が不正なものであると判定するように調節することが好ましい。なお、本実施形態のように、識別光と参照光の合成光のスペクトラムの平坦性が認識されたときに鍵１が正当なものであると判定する場合においては、センサーがサチュレーションを起こす程度の高強度の光が外部から人為的に入射されると、検出された光があたかも一定の光学特性（例えば光強度特性）を有しているがごとく誤認され、鍵システムが破られてしまう可能性がある。そのため、本実施形態においては、情報処理装置２１において、識別光と参照光の合成光のスペクトラムの平坦性を計算する前に、検出された光の強度が適性なものであるかを予め判定してこれを防止している。
In addition, since such a determination may actually include some noise, the
施錠装置３は、前記判定信号を受けて施錠又は開錠する装置である。なお、本発明に用いられる施錠装置としては特に制限されず、前記判定信号に応じて施錠又は開錠できるものが用いられ、例えば市販の電気的制御による施錠装置を適宜用いることが可能である。
The
また、表示装置４は、前記判定信号を受けて、鍵の判定結果を表示する装置である。本実施形態において、このような表示装置４としては汎用のＬＣＤキャラクタ表示ディスプレイを使用している。なお、本発明に用いられる表示装置としては特に制限されず、市販のモニターや所定のランプを適宜用いることができる。
The
次に、このような鍵１及び鍵認識装置２を備える本発明の第一の実施形態について、図１に示す模式図及び図７に示す動作のフローチャートを参照しつつ、その好適な使用態様を説明する。
Next, with respect to the first embodiment of the present invention including such a
本実施形態においては、鍵認識装置２が鍵１を検知すると（ステップＳ３０）、光源８が点灯する（ステップＳ３１）。そして、光源８が輻射した光Ｌ１はコリメータレンズ１０で平行光とされる。このような平行光は、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１に向かい、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１によってｓ偏光成分（識別光）Ｌ２とｐ偏光成分（参照光）Ｌ３とに分けられる。この時、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１によって折り曲げられた識別光Ｌ２が鍵１へと向かい、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１を透過した参照光Ｌ３が参照部材７へと向かう。本実施形態においては、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１へ入射する光Ｌ１がランダム偏光であることから、入射した光のほぼ正確に半分が偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１によって反射され、残りの半分の光が偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１を透過する。そして、識別光Ｌ２の偏光面と参照光Ｌ３の偏光面は、互いに９０°異なる。
In the present embodiment, when the
次に、識別光Ｌ２は（１／４）λ波長板１３を透過した後、鍵認識装置２から出射して鍵１の識別子５に照射される。そして、識別子５によって反射されて鍵認識装置２に戻ってくる識別光Ｌ２′は、鍵１の識別子５の多層薄膜の分光反射特性に由来した光学特性（図４に示すような光強度特性）を有する識別光Ｌ２′となる。なお、識別子５によって反射されなかった光は鍵１を通過し、そのままとなるか或いは図示されていない鍵１の後に置かれた黒色の材質に吸収されて、鍵認識装置２には戻ってこない。このようにして鍵１に照射された光のうち、鍵１に備えられた識別子５によって反射された光のみが再度（１／４）λ波長板１３に向かう。従って、再び鍵認識装置２に戻ってくる識別光Ｌ２′は、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１に入射した光束の半分に多層膜の分光反射特性が乗じられたものとなる。
Next, the identification light L <b> 2 passes through the (¼)
そして、鍵１の識別子５によって反射されて鍵認識装置に帰ってきた識別光Ｌ２′は、再度（１／４）λ波長板１３を通過する。このように識別光は、再度偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１に入射するまでに（１／４）λ波長板１３を二度通過することとなるため、偏光面が（１／２）πだけ回転する。従って、鍵１の識別子５によって反射された識別光Ｌ２′は、そのまま偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１を透過して偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１２へと向かうこととなる。
Then, the identification
一方、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１で分けられた参照光Ｌ３は、鍵に備えられている識別子５と同じ多層薄膜からなる参照部材７を透過する。この時、参照部材７を透過した参照光Ｌ３′は、多層薄膜（参照部材７）の分光透過特性に由来した光学特性（例えば図５に示すような光強度特性）を有する。従って、参照部材７を透過した参照光Ｌ３′は、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１に入射した光の半分に多層薄膜（参照部材７）の分光透過特性が乗じられたものとなる。
On the other hand, the reference light L3 divided by the polarization separation mirror (PBS) 11 passes through the
次に、参照部材７を透過した参照光Ｌ３′は、（１／２）λ波長板１４を透過し、偏光面が（１／２）πだけ回転する。そして、（１／２）λ波長板１４を透過した参照光Ｌ３′は、全反射プリズム１５に入射し、進行方向を反対向きにして偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１２へと向かう。このように、全反射プリズム１５に入射した参照光Ｌ３′は折り返されて、進行方向を逆向きにして偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１２へと向かうこととなる。
Next, the reference light L3 ′ transmitted through the
そして、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１２に向かって入射してくる光のうち、識別光Ｌ２′は偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１２をそのまま通過し、識別光と９０°偏光面の異なる参照光Ｌ３′は偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１２によって反射される。従って、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１２によって、識別光Ｌ２′と参照光Ｌ３′とが合成されて合成光Ｌ４となる。 Of the light incident on the polarization separation mirror (PBS) 12, the identification light L2 ′ passes through the polarization separation mirror (PBS) 12 as it is, and the reference light L3 ′ having a 90 ° polarization plane different from that of the identification light. Is reflected by a polarization separation mirror (PBS) 12. Accordingly, the polarization beam splitting mirror (PBS) 12 combines the identification light L2 ′ and the reference light L3 ′ into a combined light L4.
次に、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１２によって合成されて得られた合成光Ｌ４は、偏光板１６へと向かう。このような偏光板１６は、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１２を透過してきた識別光Ｌ２′の偏光面と偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１２に反射された参照光Ｌ３′の偏光面を、それぞれ（１／４）π方向偏光させて偏光面を一致させる。
Next, the synthesized
そして、偏光板１６を透過して偏光面が一致させられた合成光Ｌ４は、スリット１７を透過してグレーティング１８に照射された後、フィールドレンズ１９を透過する。このように、スリット１７を通過した光の像が、グレーティング１８で分光され、フィールドレンズ１９によってラインセンサー２０に投影されるのである。すなわち、スリット像はグレーティング１８で波長に従って広がり、ラインセンサー２０でスペクトラムとして計測されることとなる。
Then, the combined
ラインセンサー２０においては、入射した光の波長毎の強度が測定され、光電変換されて、その強度信号（ＣＣＤ信号）が情報処理装置２１に出力される（ステップＳ３２）。そして、情報処理装置２１において、先ず、光源が発した光の強度から判断してラインセンサー２０に入射した光の強度が適正であるかを判定する（ステップＳ３３）。
In the
そして、光の強度が適正である場合には、情報処理装置２１によって、前記強度信号のＤＣ成分が除去され（ステップＳ３４）、続いて信号処理がなされ（ステップＳ３５）、得られた信号に基づいて識別子５の多層薄膜と参照部材７の多層薄膜の分光特性の同一性が判定される（ステップＳ３６）。この際、合成光のスペクトラムの平坦性が認識された場合には、正当な鍵であると判定され、その判定信号が施錠装置３及び表示装置４に出力されて開錠がなされ（ステップＳ３７）、一連の処理が終了する。一方、情報処理装置２１において、光の強度が不適正であると判定された場合、及び合成光のスペクトラムの平坦性が認識されなかった場合には、鍵１は不正なものと判定され（ステップＳ３８）、この場合も一連の処理が終了する。
When the light intensity is appropriate, the
［第二の実施形態］
次に、本発明の光学的鍵システムの好適な第二の実施形態について説明する。図８は、本発明の鍵システムの好適な第二の実施形態の構成を示す模式図である。
[Second Embodiment]
Next, a second preferred embodiment of the optical key system of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the second preferred embodiment of the key system of the present invention.
本実施形態の鍵システムは、前述の第一の実施形態と同容に基本的には鍵１、鍵認識装置２及び施錠装置３からなり、更に表示装置４を備えているが、以下の点において第一の実施形態と相違する。
The key system of the present embodiment basically includes a
すなわち、先ず、鍵１は、特有の分光特性を有する多層薄膜からなる識別子５と（１／４）λ波長板２２と反射層２３とが積層した構成となっている。また、積層した構造を有する鍵１は矩形で、積層されている（１／４）λ波長板２２の軸は水平面に対し、光軸を中心に４５°傾斜させた構成をとる。更に、前記反射層２３に用いられる部材としては、反射層による光の吸収がないという理由から、ＧＢＯ膜が使用されている。また、本実施形態では、参照部材７と（１／４）λ波長板２２と反射層２３とを積層させて鍵１と同様の構成を有する参照部材積層体２４を作成している。
That is, first, the
鍵認識装置２は、参照部材積層体２４、光源８及び分光計測判定装置９を備えており、更に光学系を構成するコリメータレンズ１０、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１、（１／４）λ波長板１３及び偏光板１６を備えている。
The
鍵認識装置２においては、光源８から発せられた光Ｌ５の光路上にコリメータレンズ１０及び偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１が配置され、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１によって反射されたｓ偏光成分の光（識別光）Ｌ６の光路上に判定対象となる鍵１が配置され、識別光Ｌ６が鍵１によって反射されるように構成されている。
In the
一方、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１を透過したｐ偏光成分の光（参照光）Ｌ７の光路上には（１／４）λ波長板１３が配置され、更に（１／４）λ波長板１３を透過した参照光Ｌ７の光路上に参照部材積層体２４が配置され、参照光Ｌ７が参照部材積層体２４によって反射されるように構成されている。
On the other hand, a (¼)
そして、鍵１によって反射された識別光Ｌ６′及び参照部材７によって反射された参照光Ｌ７′が偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１によって合成され、得られた合成光Ｌ８が偏光板１６を透過して分光計測判定装置９に入射されるように構成されている。
Then, the identification
本実施形態は、多層薄膜の以下のような特性を利用するものである。すなわち、矩形の鍵１の辺に対して水平方向もしくは垂直方向に偏光した光がこの鍵１に入射すると、識別子５（多層薄膜）で入射光束の一部が反射し、この時、反射した光は多層薄膜の分光反射特性に由来する光学特性（例えば光強度特性）を有する。そして、識別子５（多層薄膜）によって反射されず識別子５（多層薄膜）を透過した光は、（１／４）λ波長板２２を透過し、反射層２３で折り返された後、再度（１／４）λ波長板２２を透過し、識別子５（多層薄膜）に逆方向から入射することとなる。このように識別子５（多層薄膜）に逆方向から入射する光は、（１／４）λ波長板２２を往復で２回通過するため、偏光面が（１／２）πだけ回転する。こうして識別子５（多層薄膜）に戻ってきた光のうち、識別子５（多層薄膜）によって反射させられた光は折り返されて再度反射層２３へと向かい、識別子５（多層薄膜）を反射せずに通過した光のみが鍵１から出射する。この過程は何度も繰り返され、識別子５（多層薄膜）を透過した光のみがこの鍵１から脱出できることになる。この時、鍵１から光が出射するまでの間に、識別子５（多層薄膜）と反射層２３とを折り返した回数が偶数か奇数かで、出射する光の偏光面が、（１／２）π異なることとなる。
This embodiment utilizes the following characteristics of the multilayer thin film. That is, when light polarized in a horizontal direction or a vertical direction with respect to the side of the
ここで、識別子５（多層薄膜）の分光透過率をＴ（λ）とすると、垂直方向の直線偏光の光束をこの鍵に加えて出射する光の比率は次の表１に示す通りである。なお、次数とは、入射軸奥の反射層で反射される回数を指すものとする。また、入射光は偏光面に対して４５°方向におかれた（１／４）λ偏光板を一度通過すると円偏光となり、もう一度通過すると偏光面が９０°度だけ回転した直線偏光光束となる。 Here, assuming that the spectral transmittance of the identifier 5 (multilayer thin film) is T (λ), the ratio of the light emitted by adding the linearly polarized light beam in the vertical direction to this key is as shown in Table 1 below. The order refers to the number of times reflected by the reflection layer at the back of the incident axis. Moreover, incident light becomes circularly polarized light once passing through a (¼) λ polarizing plate placed in a direction of 45 ° with respect to the polarization plane, and becomes linearly polarized light whose polarization plane is rotated by 90 ° when passing once again. .
また、鍵１を出射する光の比率に関して、無限級数の和をとると反射光の偏光面（１／２）π方向の成分は、下記式１のように表わすことができる。すなわち、反射光の偏光面（１／２）π方向の成分は、
式１：Ｔ（λ）／（２−Ｔ（λ））＝｛２／（２−Ｔ（λ））｝−１
となる。一方、偏光面が０方向の成分は下記式２のように表すことができる。
式２：２−｛２／（２−Ｔ（λ））｝
このように、鍵１から帰ってくる光の強度は、反射層２３での光の吸収が小さいとすると、偏光面（１／２）π方向の成分の光の強度と偏光面が０方向の成分の光の強度とが相補的な関係にあることから入射光の強度に等しくなる。つまり、鍵１は一見、鏡面体に見えることとなる。すなわち、本実施形態で用いられる鍵１は、識別子５（多層薄膜）に由来する分光特性を持ち、鍵１によって反射された光の強度を変化させるものではなく、鍵１によって反射された光の偏光特性を変化させるものということができる。本実施形態は、このような偶数回反射光の偏光特性と奇数回反射光の偏光特性の相補的な関係を利用したものである。
In addition, regarding the ratio of the light emitted from the
Formula 1: T (λ) / (2-T (λ)) = {2 / (2-T (λ))} − 1
It becomes. On the other hand, the component whose polarization plane is in the 0 direction can be expressed as the following
Formula 2: 2- {2 / (2-T (λ))}
Thus, the intensity of light returning from the
なお、本実施形態における鍵１においては、反射層２３を設けることで、鍵自体が干渉色とはならず、多層薄膜で構成されていることが見知される可能性が少なく、より安全性が高いといえる。
In the key 1 in the present embodiment, by providing the
また、本実施形態においては、上述のように、鍵１及び参照部材積層体２４によって反射された光の偏光特性の相補的な関係を利用するため、鍵１の垂直の辺が光源からの光Ｌ５の光路に対して平行となる方向に置く必要がある。また、参照部材積層体２４も鍵１と同様に、参照部材積層体２４の垂直の辺が識別光Ｌ６の光路に対して平行となる方向に置く必要がある。
In the present embodiment, as described above, since the complementary relationship of the polarization characteristics of the light reflected by the
光源８は、前述の第一の実施形態に用いられる光源と同様の白色ＬＥＤである。また、光学系を構成するコリメータレンズ１０、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１、（１／４）λ波長板１３及び偏光板１６についても、前述の第一の実施形態に用いられているものと同様のものが用いられる。ここで（１／４）λ波長板１３は参照光Ｌ７の光路に対する垂直方向と（１／４）λ波長板１３との間の角度が４５°となるように傾斜させて設置されている。このような（１／４）λ波長板１３を通過することで、参照光Ｌ７は円偏光とされる。また、偏光板１６も、合成光Ｌ８の光路に対する垂直方向と偏光板１６との間の角度が４５°となるように傾斜させて設置されている。
The
分光計測判定装置９は、前述の第一の実施形態の分光計測判定装置と同様のものが設置されており、更に、施錠装置３及び表示装置４についても、前述の第一の実施形態と同様のものが設置されている。
The spectroscopic
次に、本発明の第二の実施形態について、図８に示す模式図及び図７に示す動作のフローチャートを参照しつつ、その好適な使用態様を説明する。 Next, a preferred embodiment of the second embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. 8 and the flowchart of the operation shown in FIG.
先ず、鍵認識装置２が鍵１を検知すると（ステップＳ３０）、光源８が点灯する（ステップＳ３１）。このような光源８が輻射した光Ｌ５はコリメータレンズ１０で平行光とされ、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１に入射する。そして、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１によって、前記平行光がｓ偏光成分の光（識別光）Ｌ６とｐ偏光成分の光（参照光）Ｌ７に分けられる。このようにして、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１によって反射された識別光Ｌ６は、鍵１に照射され、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１を透過した参照光Ｌ７は、参照部材積層体２４へ照射される。
First, when the
そして、鍵１に入射した識別光Ｌ６は、鍵１によって反射されて、先に示したような偏光特性を有する識別光Ｌ６′に変化させられ、再度偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１に入射する。このようにして鍵１によって反射されて戻ってきた識別光Ｌ６′のうち、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１を透過することができるのは反射層で奇数回反射している光のみである。これは、奇数回反射している識別光の偏光面が、鍵１に入射した識別光の偏光面に対して９０°回転しているからである。
Then, the identification light L6 incident on the
一方、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１を透過した参照光Ｌ７の光路上には、（１／４）λ波長板１３が置かれている。参照光Ｌ７が（１／４）λ波長板１３を通過することで参照光Ｌ７は円偏光となる。従って、参照部材積層体２４に入射する参照光Ｌ７は、前述の第一の実施形態で想定したような直線偏光ではない。また、このような参照部材積層体２４から出射した光は、反射層での奇数回又は偶数回の反射に応じて回転方向が左右異なる円偏光となるため区別することが可能である。
On the other hand, a (¼)
そして、参照部材７を反射して戻ってきた参照光Ｌ７′は、（１／４）λ波長板１３を再度通過して直線偏光となる。ここで、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１に戻ってきた時点では、偶数回反射の光と奇数回反射の光は、偏光面が９０°異なる直線偏光となっている。なお、このような（１／４）λ波長板１３は参照光Ｌ７の光路上ではなく、参照光Ｌ７′と識別光Ｌ６′を合成させた後の合成光Ｌ８の光路上に設置するのでもかまわない。
Then, the reference light L7 ′ that has returned after being reflected by the
このようにして偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１に戻ってきた参照光Ｌ７′のうち、偶数回反射の光のみが偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１によって反射されて直角に折られ、分光計測判定装置９に向かう。 Of the reference light L7 ′ returned to the polarization separation mirror (PBS) 11 in this way, only the light reflected even times is reflected by the polarization separation mirror (PBS) 11 and folded at a right angle. Head for.
このように、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１によって、偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１を透過した識別光Ｌ６′と偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１１によって反射された参照光Ｌ７′とが合成される。このように合成されて得られた合成光Ｌ８は、偏光板１６を透過して偏光面を一致させられ、分光計測判定装置９に入射する。そして、合成光Ｌ８は、スリット１７を透過してグレーティング１８に照射された後、フィールドレンズ１９を透過し、ラインセンサー２０に投影される。
In this way, the polarization separation mirror (PBS) 11 synthesizes the identification light L6 ′ transmitted through the polarization separation mirror (PBS) 11 and the reference light L7 ′ reflected by the polarization separation mirror (PBS) 11. The combined light L8 obtained by combining in this way is transmitted through the
ラインセンサー２０においては、入射した光の波長毎の強度が光電変換されて、その強度信号が情報処理装置２１に出力される（ステップＳ３２）。そして、情報処理装置２１においては、先ず、光源が発した光の強度から判断してラインセンサーに入射した光の強度が適正であるかを判定する（ステップＳ３３）。
In the
そして、光の強度が適正である場合には、情報処理装置２１によって、前記強度信号のＤＣ成分が除去され（ステップＳ３４）、続いて信号処理がなされ（ステップＳ３５）、得られた信号に基づいて識別子５の多層薄膜と参照部材７の多層薄膜の分光特性の同一性が判定される（ステップＳ３６）。この際、合成光のスペクトラムの平坦性が認識された場合には、正当な鍵であると判定され、その判定信号が施錠装置３及び表示装置４に出力されて開錠がなされ（ステップＳ３７）、一連の処理が終了する。一方、情報処理装置２１において、光の強度が不適正であると判定された場合、及び合成光のスペクトラムの平坦性が認識されなかった場合には、鍵１は不正なものと判定され（ステップＳ３８）、この場合も一連の処理が終了する。
When the light intensity is appropriate, the
［その他の実施形態について］
なお、本発明の実施形態は前記第一及び第二の実施形態に限定されるものではない。
[Other embodiments]
The embodiment of the present invention is not limited to the first and second embodiments.
すなわち、例えば、前記第一の実施形態では多層薄膜を透過した光の光強度特性と多層薄膜を反射した光の光強度特性の相補的な関係を利用したものであるが、合成光のスペクトラムと光源が発する光のスペクトラムとの同一性を比較して鍵の判定をする実施形態とすることも可能である。具体的には、鍵認識装置内に分光計測判定装置を２つ設置して、一方の分光計測判定装置で、第一の実施態様と同様に特有の分光特性を有する多層薄膜からなる識別子によって反射させられた反射光と、識別子と同一の多層薄膜からなる参照部材を透過した透過光とを合成して得られる合成光のスペクトラムを計測し、もう一方の分光計測判定装置で光源が発する光が有するスペクトラムを直接計測して、それぞれが示すスペクトラムが同一か否かを比較して鍵の適正を判定する実施形態が挙げられる。 That is, for example, in the first embodiment, a complementary relationship between the light intensity characteristic of the light transmitted through the multilayer thin film and the light intensity characteristic of the light reflected from the multilayer thin film is used. It is also possible to make an embodiment in which the key is determined by comparing the identity with the spectrum of light emitted from the light source. Specifically, two spectroscopic measurement determination devices are installed in the key recognition device, and one of the spectroscopic measurement determination devices is reflected by an identifier made of a multilayer thin film having specific spectral characteristics as in the first embodiment. The spectrum of the combined light obtained by combining the reflected light and the transmitted light transmitted through the reference member made of the same multilayer thin film as the identifier is measured, and the light emitted from the light source in the other spectroscopic determination device There is an embodiment in which the spectrum is directly measured and the appropriateness of the key is determined by comparing whether or not each spectrum is the same.
また、前記第一の実施形態は多層薄膜を透過した光の光強度特性と多層薄膜を反射した光の光強度特性の相補的な関係を利用したものであるが、多層薄膜を透過した光の光強度特性又は多層薄膜を反射した光の光強度特性のどちらか一方のみを利用して、多層薄膜が有する分光特性の同一性を比較して鍵の判定をする実施形態とすることも可能である。具体的には、鍵認識装置内に分光計測判定装置を２つ設置して、一方の分光計測判定装置で識別子を透過した光の光強度特性を測定し、もう一方の分光計測判定装置で参照部材を透過した透過した光の光強度特性を測定し、それぞれの光の光強度特性を比較して多層薄膜が有する分光特性が同一のものであるか否かを判定して鍵の適正を判定する実施形態が挙げられる。 The first embodiment uses a complementary relationship between the light intensity characteristic of the light transmitted through the multilayer thin film and the light intensity characteristic of the light reflected from the multilayer thin film. Using only one of the light intensity characteristics or the light intensity characteristics of the light reflected from the multilayer thin film, it is possible to make an embodiment in which the key is determined by comparing the same spectral characteristics of the multilayer thin film. is there. Specifically, two spectroscopic measurement determination devices are installed in the key recognition device, the light intensity characteristic of the light transmitted through the identifier is measured by one spectroscopic measurement determination device, and is referenced by the other spectroscopic measurement determination device. Measure the light intensity characteristics of the transmitted light that has passed through the member, and compare the light intensity characteristics of each light to determine whether the multilayer thin film has the same spectral characteristics, and determine the appropriateness of the key Embodiment which performs is mentioned.
さらに、前記第一及び第二の実施形態においては光源として白色ＬＥＤを使用していたが、前記光源を変更して用いることも可能である。このような光源としては、使用する波長領域おいて連続かつ白色（色として白色という意味ではなく、一定の強度のスペクトラムと云う意味）で発光する光源を用いることが好ましく、例えば、前述の白色ＬＥＤの他、有機ＥＬ、タングステンランプ、フィラメント型光源等が挙げられる。なお、本発明に用いられる多層薄膜が非常に狭い幅で強度変化を繰り返すような設計であって使用波長領域を狭く取れるような場合には、前記光源の中でも、ＬＥＤを用いることが好ましい。なお、ランダム偏光の状態に自信がもてないような光源を用いた場合には、光源から発せられる光の光路上に、垂直方向に対して４５°に傾けた偏光板を設置して、同様の効果が得られるようにすることも可能である。 Furthermore, in said 1st and 2nd embodiment, although white LED was used as a light source, it is also possible to change and use the said light source. As such a light source, it is preferable to use a light source that emits light continuously and in white in the wavelength region to be used (meaning that the color is not a white color but a spectrum having a constant intensity). In addition, organic EL, a tungsten lamp, a filament light source, etc. are mentioned. In the case where the multilayer thin film used in the present invention is designed to repeat the intensity change with a very narrow width and the usable wavelength region can be narrowed, it is preferable to use an LED among the light sources. If a light source that does not give confidence to the state of random polarization is used, a polarizing plate inclined at 45 ° with respect to the vertical direction is installed on the optical path of the light emitted from the light source, and the same effect is obtained. It is also possible to obtain
また、第一の実施形態においては参照光を折り返すために全反射プリズムを用いていたが、全反射プリズムと代えて同様の効果が得られるもの（例えば反射板、銀、アルミ蒸着板、ＧＢＯフィルム多層積層板（３Ｍ社）等）を使用することも可能である。 In the first embodiment, the total reflection prism is used to turn back the reference light, but the same effect can be obtained instead of the total reflection prism (for example, a reflection plate, silver, an aluminum vapor deposition plate, a GBO film). It is also possible to use a multi-layer laminate (3M company, etc.).
また、第二の実施形態においては、前述のような構成の鍵１が用いられていたが、（１／４）λ波長板を基材とし、（１／４）λ波長板の上に蒸着により形成せしめた独自の分光特性を有する多層薄膜を準備し、かかる多層薄膜（識別子）に反射膜を積層させる構成の鍵を用いてもよい。更に、第二の実施形態の鍵の反射層に用いられる部材もＧＢＯ膜に代えて、銀、アルミ蒸着板、誘電体ミラー等を使用することも可能である。なお、このような部材の中でも、光が吸収され難いという観点から、ＧＢＯ膜のような全反射膜を用いることが好ましい。
Further, in the second embodiment, the
なお、本発明の鍵システムを破る方法としては、前述のようにセンサーがサチュレーションをおこす程度の高強度の光を外部から人為的に入射させる方法が挙げられる。しかしながら、前記第一及び第二の実施形態のように分光計測判定装置においてセンサー光量のレベルをモニターして光の強度を判定することや、あらかじめ特定の波長だけを遮光するフィルターを鍵認識装置内に設置することで、これを防止することが可能である。 In addition, as a method of breaking the key system of the present invention, as described above, there is a method of artificially entering light from the outside with high intensity enough to cause the sensor to saturate. However, as in the first and second embodiments, in the spectroscopic measurement determination device, the light intensity is determined by monitoring the sensor light amount level, or a filter that shields only a specific wavelength in advance is included in the key recognition device. It is possible to prevent this by installing it in the.
以上説明したように、本発明によれば、光学的な多層薄膜を用いた鍵システムであって、鍵として用いる多層薄膜の分光特性を鍵認識装置側にデジタルデータ化して保存することを必要とせず、それによって第三者並びに鍵システムの製造者であっても鍵の複製及び不正開錠がなされることを完全に防止でき、しかも温度変化等による誤判定の発生を十分に防止できるという、従来にない極めて高水準のセキュリティ性を備えた光学的鍵システムを提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, a key system using an optical multilayer thin film requires that the spectral characteristics of the multilayer thin film used as a key be stored as digital data on the key recognition device side. Therefore, even third parties and key system manufacturers can completely prevent duplication and unauthorized unlocking of keys, and can sufficiently prevent the occurrence of misjudgment due to temperature changes, etc. It is possible to provide an optical key system having an extremely high level of security that has never been achieved.
１…鍵、２…鍵認識装置、３…施錠装置、４…表示装置、５…識別子、６…基材、７…参照部材、８…光源、９…分光計測判定装置、１０…コリメータレンズ、１１…偏光分離ミラー（ＰＢＳ）１２…偏光分離ミラー（ＰＢＳ）、１３…（１／４）λ波長板、１４…（１／２）λ波長板、１５…全反射プリズム、１６…偏光板、１７…スリット、１８…グレーティング、１９…フィールドレンズ、２０…ラインセンサー、２１…情報処理装置、２２…（１／４）λ波長板、２３…反射層、２４…参照部材積層体、Ｌ１…光源８から発せられた光、Ｌ２…識別光、Ｌ２′…識別子５により反射された識別光、Ｌ３…参照光、Ｌ３′…参照部材７を透過した参照光、Ｌ４…合成光、Ｌ５…光源８から発せられた光、Ｌ６…識別光、Ｌ６′…鍵１により反射された識別光、Ｌ７…参照光、Ｌ７′…参照部材により反射された参照光、Ｌ８…合成光。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記識別子と同一の分光特性を有する多層薄膜からなる参照部材と、前記識別子及び前記参照部材に照射される光を発する光源と、前記識別子を透過又は反射した識別光及び前記参照部材を透過又は反射した参照光を検知し、前記識別子の分光特性と前記参照部材の分光特性との同一性を判定して判定信号を発する判定手段とを備える鍵認識装置、
を備えることを特徴とする光学的鍵システム。 A key having an identifier made of a multilayer thin film having a specific spectral characteristic, a reference member made of a multilayer thin film having the same spectral characteristic as the identifier, a light source that emits light irradiated to the identifier and the reference member, and A determination unit that detects identification light transmitted or reflected by an identifier and reference light transmitted or reflected by the reference member, determines the identity between the spectral characteristic of the identifier and the spectral characteristic of the reference member, and issues a determination signal; A key recognition device comprising:
An optical key system comprising:
前記識別子の分光特性と前記参照部材の分光特性とが同一である場合に、前記識別子を透過又は反射した識別光の光学特性と前記参照部材を透過又は反射した参照光の光学特性とが相補的な関係になることを利用して、前記判定手段において前記合成光のスペクトラムの平坦性を判定することによって前記識別子の分光特性と前記参照部材の分光特性との同一性を判定することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の光学的鍵システム。 The key recognition device divides light emitted from the light source into identification light applied to the identifier and reference light applied to the reference member, and identification light transmitted or reflected from the identifier And a light combining means for combining the reference light transmitted or reflected by the reference member to obtain combined light,
When the spectral characteristic of the identifier and the spectral characteristic of the reference member are the same, the optical characteristic of the identification light transmitted or reflected by the identifier and the optical characteristic of the reference light transmitted or reflected by the reference member are complementary. The determination means determines the identity between the spectral characteristic of the identifier and the spectral characteristic of the reference member by determining the flatness of the spectrum of the combined light in the determination means. The optical key system according to any one of claims 1 to 3.
前記識別子の分光特性と前記参照部材の分光特性とが同一である場合に、前記識別子を反射した識別光の偏光特性と前記参照部材を反射した参照光の偏光特性とが相補的な関係になることを利用することを特徴とする請求項４に記載の光学的鍵システム。 The identifier and the reference member are each formed by laminating the multilayer thin film, the optically anisotropic material film, and the reflective film,
When the spectral characteristic of the identifier and the spectral characteristic of the reference member are the same, the polarization characteristic of the identification light reflected from the identifier and the polarization characteristic of the reference light reflected from the reference member are complementary. 5. The optical key system according to claim 4, wherein the optical key system is utilized.
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