JP2008145991A - Identification method for hologram pattern - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紙幣の偽造防止等の目的で使用されるホログラムパターンの識別を行うための方法、およびこれを利用した情報のコード化技術に関する。 The present invention relates to a method for identifying a hologram pattern used for the purpose of preventing counterfeiting of banknotes, and an information coding technique using the method.
見る角度によってパターンが変化あるいは消滅するホログラムは、決して新しい技術ではないものの、その形成には高度な印刷技術が必要とされるため、主に偽造防止の目的で紙幣やクレジットカード等に利用されている。例えば一万円紙幣の場合、左下部に３種類のホログラムパターンが重ねて付与されており、紙幣を見る角度によって、これらのパターンが変化するようになっている。 Holograms whose patterns change or disappear depending on the viewing angle are not new technologies, but they require advanced printing technology to form them, so they are mainly used for banknotes and credit cards to prevent counterfeiting. Yes. For example, in the case of a 10,000 yen banknote, three types of hologram patterns are superimposed on the lower left, and these patterns change depending on the angle at which the banknote is viewed.
このような特殊な視覚効果をもつホログラムを、単に偽造が難しい印刷パターンとしてのみではなく、積極的に情報をコード化する手段として利用する方法も、一般的に知られている。例えば以下の特許文献１では、正面からはコードのパターンが見えにくいため、デザイン面で優れたコード作成方法として、ホログラムの使用も示唆されている。ホログラムは二次元のパターンとして記録が可能であることから、コードとしての利用形態では二次元バーコードとするものが多く、以下の特許文献２および３を例示することができる。 A method of using such a hologram having a special visual effect not only as a print pattern that is difficult to forge but also as a means for positively encoding information is generally known. For example, in Patent Document 1 below, since a code pattern is difficult to see from the front, the use of a hologram is suggested as a code creation method that is excellent in design. Since holograms can be recorded as a two-dimensional pattern, there are many two-dimensional barcodes in the form of use as codes, and the following Patent Documents 2 and 3 can be exemplified.
さらに、ホログラムはパターンに加えて光の進行方向も記録されるという特徴から、パターンを複数重ね合わせても、異なる方向からの検出光照射により、それぞれのパターンを独立して再現することが可能である。この場合、情報を二次元パターンとして記録したものを重ね合わせることにより、情報を三次元的に記録することができるため、情報の高密度化が実現される。多層に記録されたホログラムパターン情報を、それぞれ独立に読み出す方法としては、以下の特許文献４を例として挙げることができる。この例では、各ホログラム層への光入射位置をあらかじめ異なる位置に配置しておき、読み出し用の光源位置を移動させることにより、どの層へ読み出し光を入射させるかを制御している。 In addition, because holograms record the direction of travel of light in addition to the pattern, even if multiple patterns are superimposed, each pattern can be reproduced independently by irradiation with detection light from different directions. is there. In this case, since information can be recorded three-dimensionally by superimposing information recorded as a two-dimensional pattern, information can be densified. The following Patent Document 4 can be cited as an example of a method for independently reading out hologram pattern information recorded in multiple layers. In this example, the light incident position on each hologram layer is arranged at a different position in advance, and the light source position for reading is moved to control which layer the reading light is incident on.
二次元コードパターンを三次元化する方法としては、以下の特許文献５に記載されているように、二次元コードパターンをカラー化することによっても実現できるが、後述するように、この方式ではホログラムを利用する場合に比べて、信頼性に劣る点がある。 As a method of making a two-dimensional code pattern three-dimensional, it can be realized by colorizing the two-dimensional code pattern as described in Patent Document 5 below. However, as described later, this method uses a hologram. There is a point inferior in reliability compared to the case of using.
また、ホログラムパターンを偽造などの犯罪防止目的で使用する場合、そのパターンを解読するアルゴリズムについても、不正利用を防止することが望ましい。高度な印刷技術が必要であるとはいえ、広く知られている技術である以上は偽造される可能性が低いとはいえず、その場合にはコードの解読アルゴリズムの機密性が高められていることが、偽造防止の目的では重要となるからである。この点については、以下の特許文献６に記載されているように、偽造判定プログラムを書き換え可能な構成にしておくというような方法を選択することができる。 Further, when a hologram pattern is used for crime prevention such as forgery, it is desirable to prevent unauthorized use of an algorithm for decoding the pattern. Although advanced printing technology is required, it is not likely to be counterfeited as long as it is a well-known technology, in which case the confidentiality of the code decryption algorithm is increased This is because it is important for the purpose of preventing forgery. With respect to this point, as described in Patent Document 6 below, it is possible to select a method in which the forgery determination program is configured to be rewritable.
上記のように、ホログラムの原理を利用した偽造防止法、あるいは情報のコーディング法は、不正利用を防止する目的において高い効果を発揮することが期待でき、実際に紙幣やクレジットカードなどに利用されている。 As described above, the anti-counterfeiting method using the hologram principle or the information coding method can be expected to exert a high effect for the purpose of preventing unauthorized use, and is actually used for banknotes and credit cards. Yes.
しかしながら、例えば紙幣に利用されているホログラムパターンの場合、通常の方向性のない照明下で観察すると、図１に示すように３つのパターンが重なったように見え、結果的に何を意味するパターンなのか容易には確認できないような状況となる。したがって、もしこのパターンが偽造されていたとしても、正しいパターンを認識している者は少ないため、それが偽造されたものであると気がつく可能性は低いという問題点がある。しかも、偽造であることを疑って、受け取った店員などが紙幣を凝視した場合、支払いを行った者にとっては非常に心象の悪い行動となるため、店員も容易にそのような確認は行えないのが実情である。これらのことから、紙幣のように多層に重ねられたホログラムパターンを偽造防止の目的で活用するためには、それらを容易に判別できる手段が必要であって、これを本発明の第一の目的とする。 However, in the case of a hologram pattern used for banknotes, for example, when viewed under illumination with no normal directionality, it appears that the three patterns overlap as shown in FIG. This is a situation that cannot be easily confirmed. Therefore, even if this pattern is forged, there are few people who recognize the correct pattern, so there is a problem that the possibility of recognizing that the pattern is forged is low. In addition, if the clerk who received the ticket stares at the banknotes because he suspected that it was counterfeit, it would be very unpleasant for the person who made the payment, so the clerk would not be able to confirm it easily. Is the actual situation. For these reasons, in order to utilize hologram patterns stacked in multiple layers like banknotes for the purpose of preventing counterfeiting, a means capable of easily distinguishing them is necessary, and this is the first object of the present invention. And
さらに、特許文献６を例示して述べたように、偽造防止目的においては、単純に印刷が難しいホログラムパターンをコードとして多層に重ね合わせるだけではなく、それらを解読するアルゴリズムも容易には理解されないようにしておくことが有効である。この目的を実現することが、本発明の第二の目的である。 Furthermore, as described in Patent Document 6, for the purpose of preventing counterfeiting, not only hologram patterns that are difficult to print are simply superimposed in multiple layers as codes, but an algorithm for decoding them is not easily understood. It is effective to keep Realizing this object is the second object of the present invention.
まず第一の目的である、紙幣に付与されたホログラムパターンを容易に判別できる方法について説明する。図２は、現在の一万円紙幣に付与されているホログラムパターンであるが、通常は図２(a)のように、複数のホログラムパターンが重なって見られる。これに対し、図２(b)のようにA-A'方向から光を照射すると、「１００００」という数字のパターンだけが明確に現れる。このような検出に用いる光源には指向性が必要とされるが、レーザー光ほどの指向性は必要ではなく、発光ダイオードで十分である。 First, a method for easily discriminating the hologram pattern applied to the banknote, which is the first object, will be described. FIG. 2 shows a hologram pattern applied to the current 10,000-yen banknote, but usually a plurality of hologram patterns are seen overlapping as shown in FIG. On the other hand, when light is irradiated from the AA ′ direction as shown in FIG. 2 (b), only the number pattern “10000” appears clearly. The light source used for such detection requires directivity, but it does not need directivity as much as laser light, and a light emitting diode is sufficient.
同様に、図２(a)のA-A'方向とは60度異なるB-B'方向から光を照射すると、図２(c)のように花びらのパターンのみが明確に現れ、さらに60度異なるC-C'方向から光を照射すると、図２(d)のように日本国を表すマークのパターンのみが明確に現れる。 Similarly, when light is irradiated from the BB ′ direction, which is 60 degrees different from the AA ′ direction in FIG. 2 (a), only the petal pattern appears clearly as shown in FIG. When light is irradiated from different CC 'directions, only the mark pattern representing Japan appears clearly as shown in FIG. 2 (d).
上記のように、ホログラムパターンを可視化できる光の照射方向は決まっており、可視化に必要な光の照射方向が互いに異なる複数重ね合わされたホログラムパターンに、それぞれ異なる方向から可視光を照射することにより、任意のパターンのみを可視化することが可能である。 As described above, the irradiation direction of light capable of visualizing the hologram pattern is determined, and by irradiating visible light from different directions to a plurality of superimposed hologram patterns having different irradiation directions of light necessary for visualization, Only an arbitrary pattern can be visualized.
したがって、図２のように３つのパターンを別々に目視できるように発光ダイオードを配置し、それぞれ個別に発光させることにより、ホログラムパターンが偽造されたものであるかどうかを容易に目視できるようになる。具体的には図３に示すように、少なくとも紙幣３０１のホログラムパターン３０２を覆うようにケース３０３を形成し、その内部に発光ダイオード群３０４を、水平面内で互いに１２０度ずつ異なる角度で配置しておく。発光ダイオード群３０４の方向は、ホログラムパターン３０２を照射できる方向とする。発光ダイオード群３０４は全て同色のものとしてもよいが、それぞれ異なる色（例えば青色、緑色、赤色、黄色、オレンジ色、白色の中から選択する）で構成しておくと、パターンは同じであっても、記録時の方向が異なるような偽造があった場合でも、判別することが可能になる。また、紙幣には蛍光インクも使用されていることから、これを同時に判別できるように、紫外発光ダイオードを合わせて配置しておいてもよい。発光ダイオード群３０４の電源としては、電池（充電池を含む）が好ましく、ケース３０３に組み込まれるものとする。
Therefore, by arranging the light emitting diodes so that the three patterns can be seen separately as shown in FIG. 2 and individually emitting light, it is possible to easily see whether the hologram pattern is forged. . Specifically, as shown in FIG. 3, a
さらに、ホログラムパターン３０２を目視できるようにするために、開口部３０５を設けておく。開口部が大きすぎると外光によって目視しにくくなるため、開口部の形状としては直径３０mm以下の円形あるいは一片３０mm以下の長方形が例示されるが、これに限るものではない。ケース３０３のサイズは、最小限ホログラムパターン３０２を覆うことができればよいが、蛍光インクや透かし、マイクロ印刷等の紙幣偽造防止技術も合わせて確認できるようにする場合には、さらに大きなサイズであってもよい。
Further, an
上記のように、図３に示した構成をもつ偽造紙幣判定器を作製すれば、紙幣のホログラムパターンを容易に判別することができ、第一の目的は達成される。パターンを確認することが主たる目的であるから、複数の光源は自動的かつ周期的に点灯状態が切り替わるようにしておくと、とくに操作することなく複数のホログラムパターンを確認できるため、便利である。なお、このような構成は紙幣の偽造判定のみならず、複数重なり合ったホログラムパターンを用いたものに対して一般的に利用できるものであるから、その利用目的は偽造紙幣の判別に限られるものではない。 As described above, if the counterfeit banknote discriminator having the configuration shown in FIG. 3 is produced, the hologram pattern of the banknote can be easily discriminated, and the first object is achieved. Since the main purpose is to confirm the pattern, it is convenient to automatically and periodically switch the lighting state of a plurality of light sources because a plurality of hologram patterns can be confirmed without any particular operation. In addition, since such a structure can be generally used for not only counterfeit judgment of banknotes but also those using a plurality of overlapping hologram patterns, the purpose of use is not limited to discrimination of counterfeit banknotes. Absent.
また、ホログラムパターンを何らかの情報を有するコードとして利用する場合には、既に述べたように、ホログラムパターンを複数層重ねることにより、情報の高密度化を実現させることができる。さらに図３に示したように、各層のホログラムパターンを個別に再現できるように複数の検出光源を配置すれば、それぞれのホログラムパターンによって表現されたコードを個別に可視化して検出するだけでなく、複数の方向から同時に可視光を照射することにより、複数のホログラムパターンが合成されて可視化されたパターンを新たなコードとして利用することができる。 Further, when the hologram pattern is used as a code having some information, as described above, it is possible to realize a high information density by overlapping a plurality of hologram patterns. Further, as shown in FIG. 3, if a plurality of detection light sources are arranged so that the hologram pattern of each layer can be individually reproduced, not only the code expressed by each hologram pattern is individually visualized and detected, By simultaneously irradiating visible light from a plurality of directions, a pattern obtained by synthesizing a plurality of hologram patterns and visualized can be used as a new code.
これについて図４の例を用いて説明する。図４(a)および図４(b)は、いずれもホログラムによって表現された独立の二次元バーコードの一例であり、これらはそれぞれ異なる検出光源によって、独立に再現されるものとする。ここで、双方のコードを再現するための検出光を同時に照射すれば、図４(c)のように、双方のコードを重ね合わせた新規の二次元バーコードが生成されることになる。検出光の方向が異なるホログラムパターンをn種類以上重ね合わせるとすれば、各光源を点灯させる組み合わせはn（n―１）／２通りと、飛躍的に増加する。したがって、単にホログラムパターンのみを偽造しても、それらを検出する光源の方向の組み合わせが不明である限り、ホログラムパターンが意味するコードの内容はわからないことになり、情報まで盗まれる可能性は低くなる。 This will be described with reference to the example of FIG. 4 (a) and 4 (b) are examples of independent two-dimensional barcodes expressed by holograms, and these are reproduced independently by different detection light sources. Here, if the detection light for reproducing both codes is simultaneously irradiated, a new two-dimensional bar code in which both codes are superimposed is generated as shown in FIG. 4C. If n or more types of hologram patterns having different detection light directions are superimposed, the number of combinations for turning on each light source is dramatically increased to n (n−1) / 2. Therefore, even if only the hologram pattern is forged, as long as the combination of the directions of the light sources that detect them is unknown, the contents of the code that the hologram pattern means will not be known, and the possibility of information being stolen is low. .
図４は同一色の光源を複数組み合わせて利用することを想定したものであるが、異なる検出光源は方向だけでなく発光波長も異なるように配置しておくと、さらに機密性の高い情報処理が可能になる。例えば図５において、図５(a)と図５(b)の検出光源の波長が異なっているとする。このとき、それぞれの光源を同時点灯させた場合に生成されるパターンは、図５(c)のようにコードが重なり合わない部分には元の光源の色が現れるが、重なり合う部分にはそれぞれの光源の色が重ね合わされた新規色５０１として現れる。そこで、二次元コードの読み取りをカラーで実行できるようにしておけば、重ねあわされた色の部分のみをコードとする、あるいは重ねあわされた色の部分をコードから除外する、といった処理も可能になる。このように、異なる色の光源を組み合わせて利用すれば、コード解読のアルゴリズムを複雑化することが可能になるため、さらにコード情報が盗まれにくくなるのである。この場合、同一の方向（同一のホログラム層）に複数色の検出光を入射できるようにしておくことも好ましい。なお、点灯する光源の位置や色が容易に目で確認できるようになっていると効果が低くなるため、光源は１秒当たり５回以上は異なる組み合わせで点灯するようにしておき、そのうち特定の１回でパターンの検出を実行するようにしておくのがよい。
FIG. 4 assumes that a plurality of light sources of the same color are used in combination. However, if different detection light sources are arranged not only in directions but also in different emission wavelengths, information processing with higher confidentiality can be performed. It becomes possible. For example, in FIG. 5, it is assumed that the wavelengths of the detection light sources in FIGS. 5 (a) and 5 (b) are different. At this time, the pattern generated when the respective light sources are turned on simultaneously, the color of the original light source appears in the part where the codes do not overlap as shown in FIG. It appears as a
上記のように、複数のホログラムパターンを重ね合わせてコードとして利用する際に、それぞれのパターンは互いに異なる方向からの検出光によって独立に再現されるようにしておくと、検出光を点灯させる組み合わせを変えることによって、コード情報を盗まれる可能性が低くなる効果が得られる。したがって、コードを解読するアルゴリズムが容易に理解されないようにするという第二の目的も、達成されることになる。なお、光源を点灯させる組み合わせだけでなく順序も変更させる方法、光源を点灯させるアルゴリズムを利用者が入力する方法などを用いることにより、さらに解読アルゴリズムを複雑化させることが可能になるが、これについては後述する。 As described above, when a plurality of hologram patterns are superimposed and used as a code, if each pattern is reproduced independently by detection light from different directions, a combination of lighting the detection light can be obtained. By changing, it is possible to obtain an effect of reducing the possibility of the code information being stolen. Therefore, the second objective of ensuring that the algorithm for decoding the code is not easily understood is also achieved. In addition, it becomes possible to further complicate the decoding algorithm by using a method for changing the order as well as a combination for turning on the light source, a method for inputting the algorithm for turning on the light source, etc. Will be described later.
検出光の方向が異なるホログラムパターンを重ね合わせて利用する場合において、各パターンを独立に再現できるように検出光源を配置することを基本構成とし、紙幣の確認の際には、ホログラムパターンを観察可能な開口部も有するケースを作製することにより、紙幣のホログラムパターン部の偽造の有無を容易かつ正確に確認できるようになる。また、上記のホログラムパターンを重ね合わせて二次元コードとして利用する場合には、やはり上記の基本構成とし、複数の検出光源を同時点灯させるなどの方法により、各パターンを重ねて新規のパターンが生成されるようにすれば、コード解読のアルゴリズムが複雑化され、コード情報を盗まれにくくなる。 When hologram patterns with different detection light directions are used in an overlapping manner, the basic configuration is to arrange the detection light source so that each pattern can be reproduced independently, and the hologram pattern can be observed when checking banknotes. By producing a case that also has an opening, it is possible to easily and accurately confirm the presence or absence of counterfeiting of the hologram pattern portion of the banknote. In addition, when using the above hologram pattern as a two-dimensional code by superimposing it, a new pattern is generated by superimposing each pattern by the above-mentioned basic configuration and by simultaneously lighting a plurality of detection light sources. By doing so, the code decoding algorithm is complicated, and it becomes difficult for the code information to be stolen.
図６に、本発明のホログラムパターン検出装置の一例を示す。ケース６０１には、本発明の基本構成である複数の光源６０２が配置され、それぞれ異なる方向からホログラムパターンを照射する構造となっている。光源６０２としては指向性を有するものが望ましく、発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。ホログラムパターンは受光器６０３によって取り込まれるが、これはフォトダイオード等の受光素子が二次元的に配置されたイメージセンサーである。取り込まれたホログラムパターンは、ケース６０１の内部に組み込まれたプロセッサで解読されるか、あるいはホログラムパターン検出器が接続されたコンピュータにデータとして転送されて解読される。内部を観察するための開口部を設けてもよいが、受光器６０３の位置によってはホログラムパターンを上方から観察することは難しくなるため、ディスプレイ６０４をケース６０１の上面に設置し、ここに読み取ったホログラムパターンを表示してもよい。
FIG. 6 shows an example of the hologram pattern detection apparatus of the present invention. The
さらに図６の構成の特徴として、入力キー６０５を配置する。ホログラムパターンを二次元コードとして作成した者は、同時にそれを解読するために必要な複数の光源６０２の点灯方法も必要に応じて決定しておく。複数の光源６０２の点灯方法は、単に定められた数種類の光源を同時に点灯させるだけでなく、複数の方向から定められた順序に従って可視光を照射する方法を採ることも可能である。
Further, an
点灯方法を初めからホログラムパターン検出器に記憶させておいてもよいが、点灯方法を変更できないのは情報の保護において好ましくはない。実際の使用においては、ホログラムパターン作成者はパターンを配布するとともに、利用者に対して点灯方法を指定する解読コードを通知する。解読コードは数字や文字、記号などから構成され、利用者は入力キー６０５によって解読コードを入力する。これにより、本発明のホログラムパターン識別装置は複数の光源６０２を点灯させる組み合わせや順序を決定し、実際に光源６０２を点灯させてホログラムパターンとして表現されたコードを解読する。この方法であれば、単にホログラムパターンを入手しただけでは、その中に含まれる情報を解読できないという利点があるだけでなく、同じホログラムパターンであっても、利用者ごとに異なる解読キーワードを提供することにより、与える情報を変更することができる。例えばホログラムパターンとしてコード化した情報が、有料のソフトウェアのダウンロードサイトに関する情報であって、支払い料金に応じてダウンロードできるソフトウェアの種類を変えたい（すなわちソフトウェアごとにダウンロードサイトを用意する）ような場合に、このようなコード解読方法を活用することができる。
Although the lighting method may be stored in the hologram pattern detector from the beginning, it is not preferable in terms of information protection that the lighting method cannot be changed. In actual use, the hologram pattern creator distributes the pattern and notifies the user of a decryption code that specifies the lighting method. The decryption code is composed of numbers, letters, symbols, etc., and the user inputs the decryption code with the
なお、利用者にキー入力を求めることが望ましくない場合には、キーワードを通知する代わりに、複数の光源６０２を点灯させる組み合わせや順序の情報も二次元コードとして利用者に提供してもよい。すなわち利用者はまず、本発明のホログラムパターン検出装置に、光源点灯アルゴリズムをコード化したホログラムパターンを読み込ませ、次に解読させたいホログラムパターンを読み込ませるという手順を実行することになる。この方式であれば、とくに入力キー６０５は必要ではなくなる。
If it is not desirable to ask the user for key input, instead of notifying the keyword, information on the combination and order for turning on the plurality of
また、既に入力インターフェイスやディスプレイを有している携帯電話等の情報機器に、複数の検出光源を取り付けることにより、上記のホログラムパターン検出機能を実現させてもよい。 Further, the above hologram pattern detection function may be realized by attaching a plurality of detection light sources to an information device such as a mobile phone that already has an input interface and a display.
さらに、以上のパターン解読動作は、コードがホログラムパターンとして生成されていない場合にも応用できる場合がある。例えば、特定の波長の光源のみで発光する色素でパターンを印刷し、そのような組み合わせを複数用意することができれば、やはり光源の点灯の組み合わせや順序を制御することにより、同等の効果が得られることになる。 Further, the above pattern decoding operation may be applicable even when the code is not generated as a hologram pattern. For example, if a pattern is printed with a dye that emits light only with a light source of a specific wavelength and a plurality of such combinations can be prepared, the same effect can be obtained by controlling the combination and order of lighting of the light sources. It will be.
本発明のホログラムパターン検出装置は、既にホログラムパターンが利用されている紙幣やカード等の偽造の有無を判定する機器として利用できる。また、複数のホログラムパターンを組み合わせたコードを、可変である解読アルゴリズムによって安全に解読できる情報判定機として利用することができる。 The hologram pattern detection device of the present invention can be used as a device for determining the presence or absence of counterfeiting such as bills and cards in which a hologram pattern is already used. Further, a code combining a plurality of hologram patterns can be used as an information determination device that can be safely decoded by a variable decoding algorithm.
３０１ 紙幣
３０２ ホログラムパターン
３０３ ケース
３０４ 検出光源
３０５ 開口部
５０１ 新規色
６０１ ケース
６０２ 検出光源
６０３ 受光器
６０４ ディスプレイ
６０５ 入力キー
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