JP5929092B2

JP5929092B2 - 識別装置

Info

Publication number: JP5929092B2
Application number: JP2011231733A
Authority: JP
Inventors: 美穂荒木; 牛腸　智; 智牛腸
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2031-10-21
Also published as: JP2013089167A

Description

本発明は、赤外蛍光体を発光することにより識別が可能となる識別媒体の識別装置に係り、特に測定位置を認識するための可視光を照射する手段を備えた識別装置に関する。

有価証券、カードおよび通行券などの貴重印刷物や、運転免許証、パスポートおよび保険証など個人を認証する証明証書、物品を真正と証明するステッカー等の偽造防止媒体は、第三者に偽造および改竄されないために常に新たな偽造防止技術を盛り込むことが要求されており、併せて真正品であるか否かの判断が可能な真偽判別方法が必要とされている。

上記偽造防止技術には、セキュリティ性を高めるために、マイクロ文字、コピー牽制パターン、赤外線吸収インキあるいは蛍光発光インキなどが用いられている。上記技術のうち、蛍光発光インキには、通常の可視光下で肉眼により視認し難く、紫外線や赤外線を照射することにより、目視あるいは検出機によってマークを検出することが可能なインキが適用される。

この種、蛍光インキは、通常の印刷用のインキに用いられる可視光領域に吸収を持つ有色の有機顔料あるいは無機顔料の代わりに、蛍光性の顔料が用いられる。蛍光発光インキの他の成分としては、ビヒクルおよび補助剤などがある。上記蛍光発光インキは、通常のオフセット印刷等の公知の印刷方式にて蛍光印刷部を形成できる。

蛍光印刷部を発光させるためには、励起光を照射する。励起光を照射することにより、蛍光印刷物の蛍光体が励起光を吸収し、蛍光を発光する。この蛍光を目視または検出器などを利用して蛍光マークとして確認することができる。可視光を発光する蛍光体は一般に使用されるようになってきており、目視にて確認することができる。一方、赤外線を発光する蛍光体を用いた印刷物では、検出装置にて識別し、セキュリティを付与している（特許文献１参照）。

しかしながら、これらの赤外蛍光印刷部を発光させるための励起光は赤外光であり、一般消費者や偽造や模造を行おうとする者に気付かれ難いという利点があるが、励起光が目視ではみることができないため、検知する作業をすることが難しいという問題点がある。特に可視光の蛍光を確認する装置と異なり、何処を照射しているかが分かり難かったり、識別装置と識別媒体との距離をごく近くに設けなければならないという問題点がある（特許文献２参照）。

特許第３０６９６６９号公報特開平４−２５５０８４号公報

本発明は上記実情に鑑みなされたもので、光を照射する投光手段を２つ設けることで識別装置と識別媒体の距離が離れていても容易に識別を可能にし、特に赤外線領域と可視光領域の光を照射する２つの投光手段を備えることで識別を容易に可能にした識別装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、赤外線領域に励起波長のピークを持つ蛍光体を含むマークの識別装置であって、前記マークに対して、少なくとも前記蛍光体の励起光を照射する第１の投光手段と、可視光を照射する第２の投光手段と、前記第１の投光手段に対応して放出される蛍光を検出する受光手段とを備え、前記第１の投光手段の光と前記第２の投光手段の光とを前記マークの測定位置に集光し、かつ、前記受光手段に前記マークから放出された前記蛍光を集光するためのレンズであって、前記第１の投光手段および前記第２の投光手段の両方が前記レンズに対して光を照射できるとともに、前記受光手段が前記レンズを通した前記蛍光を検出できる位置に前記レンズを備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、少なくとも赤外線領域と可視光領域の２つの励起波長のピークを持つ蛍光体を含むマークの識別装置であって、前記マークに対する、前記蛍光体の赤外線領域の励起光を照射する第１の投光手段と可視光領域の励起光を照射する第２の投光手段を少なくとも備え、前記第１の投光手段および前記第２の投光手段に対応して放出される蛍光を検出する受光手段とを備え、前記第１の投光手段の光と前記第２の投光手段の光とを前記マークの測定位置に集光し、かつ、前記受光手段に前記マークから放出された前記蛍光を集光するためのレンズであって、前記第１の投光手段および前記第２の投光手段の両方が前記レンズに対して光を照射できるとともに、前記受光手段が前記レンズを通した前記蛍光を検出できる位置に前記レンズを備えていることを特徴とする。

本発明によれば下記の効果を奏することができる。
すなわち、上記請求項１に係る発明によれば、励起光が赤外線領域である蛍光体を含むマークに対して、識別装置が励起させるための励起光を照射するための投光手段の他に、可視光を照射する手段を備えることで、励起光が照射されている位置がわかるようになると同時に一定の距離があっても照射されている位置がわかるため、識別しやすいという効果が得られる。
また、識別装置は、第１の投光手段の光と第２の投光手段の光とをマークの測定位置に集光させるためのレンズを備えているため、２つの投光手段の光が集光する点が分かるようになるとともに、マークと識別装置の距離の最適位置も分かるようになり、より検出感度を向上させることができるという効果が得られる。

また、上記請求項２に係る発明によれば、赤外線領域と可視光領域の少なくとも２つの励起波長のピークを持つ蛍光体を含むマークに対して、蛍光体の赤外線領域の励起光を照射する第１の投光手段の他に、可視光領域の励起光を照射する第２の投光手段を備えることで、励起光が照射されている位置が分かるようになり、識別し易くなるとともに、可視光が励起光でもあるため、励起エネルギーが大きくなり、発光が大きくなるため、マークに含まれる蛍光体が少なくても識別が可能となり、検出器の感度が悪くても識別が可能となる等、識別を容易にした効果が得られる。
また、識別装置は、第１の投光手段の光と第２の投光手段の光とをマークの測定位置に集光させるためのレンズを備えているため、２つの投光手段の光が集光する点が分かるようになるとともに、マークと識別装置の距離の最適位置も分かるようになり、より検出感度を向上させることができるという効果が得られる。

本発明の識別装置の一実施形態を説明するための概略図である。図１の識別媒体の一実施形態の内部を説明するための説明図である。図１の識別媒体の一実施形態の内部を説明するための説明図である。

以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の識別装置の一実施形態を説明するための概略図であり、図２は、図１の識別媒体の一実施形態の内部を説明するための説明図である。図３は、識別媒体の図１とは別の一実施形態の内部を説明するための説明図である。

本発明の実施形態に係る識別装置１１が検知する識別媒体１２は、励起波長の光を照射したときに発光する蛍光体を含むマーク１３を設けており、識別装置１１はこれを検知するためのものである。本発明の実施形態に係る識別装置１１で識別される蛍光体は、少なくとも赤外線領域に励起スペクトルのピークがあるものである。さらに、可視光領域にも小さな励起スペクトルのピークがあるものはより望ましい。発光波長は、紫外可視、赤外光のいずれかであり、近赤外領域が望ましい。また、励起波長と発光波長で異なる波長領域があることが望ましいが、同じであってもよい。

蛍光とは、エネルギーを吸収するとそのエネルギーを光で放出する物質で、この発光現象のうち、光（紫外・可視光）のエネルギーを吸収し発光する物質である。光はＥ＝ｈν（Ｅ：エネルギー、ｈ：プランク定数、ν：振動数）で表されるエネルギーを持っている。光が物質にあたるとき、光の持つエネルギーが物質に吸収される場合があり、エネルギーの吸収により、安定なエネルギー状態（基底状態）にあった物質は、一時的に高いエネルギー状態（励起状態）になる。そして、物質はエネルギーを放出し、安定な基底状態に戻ろうとする。このとき、差分のエネルギーを熱などではなく、光として放出する現象のことを発光という。多くの物質では、吸収したエネルギーの一部を熱エネルギーとして放出するため、吸収した光よりも長波長の光を生じるが、中には短い波長の光を生じるものもある。

光刺激による発光には、蛍光とりん光があるが、大きな括りとして蛍光と呼ばれることもあり、本発明でもりん光を含めて蛍光と記載している。蛍光では、吸収したエネルギーの一部は熱として放出し、残りのエネルギーを光として放出する。一方、りん光の場合も同様に熱を放出する。この際、項間交差が起こり、すぐに基底状態に戻れず、ゆっくりと発光し続ける現象がりん光である。大抵の場合、蛍光はナノ秒オーダー、りん光はマイクロからミリ秒オーダーで発光する。紫外、可視光を物質が吸収する場合、電子遷移を生じる。この電子にはスピンの向きがあり、二つの電子が逆向きで存在するという決まり（パウリの排他原理）がある。通常の励起ではスピンの向きは逆向きのままであるが、りん光の場合、項間交差が起こり、スピンが同じ向きになり、そのままでは基底状態に戻れなくなり、基底状態に戻るのに時間がかかるものである。

蛍光体としては、硫化物蛍光体（ＺｎＳ，ＣａＳ）が挙げられる。その一例として、硫化カルシウムを母体とし、これにサマリウム（Ｓｍ）およびユーロピウム（Ｅｒ）を賦活剤として添加したものが挙げられる。また、アルカリ土類硫化物の混合物を母体とし、ビスマスおよびサマリウムを活性化剤として含むもの、硫化マグネシウムと硫化ストロンチウムの混合物（Ｍｇ_ｘＳｒ_１−ｘＳ）を母体とし、マグネシウムやストロンチウムを混合したものが挙げられる。

蛍光体を含むマーク１３は、オフセット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷、スクリーン印刷、パッド印刷が好ましいが、その他の印刷方式で設けることもでき、また、転写機やラミネート機を用いることにより設けることができる。

本発明の識別装置１１は、上記した識別媒体１２の蛍光体を含むマーク１３を識別する装置である。識別装置１１は、蛍光体を含むマーク１３に対して、照射する第１の投光手段１および第２の投光手段２を備え、第１の投光手段１で放出され付属するレンズ５を通った照射光２１、および、第２の投光手段２で放出され付属するレンズ６を通った照射光２２で照射された蛍光体を含むマーク１３の発光を検出する受光手段３を備えている。

第１の投光手段１は、識別媒体１２の蛍光体を含むマーク１３を識別するために、蛍光体の赤外領域の励起波長を照射するためのもので、近赤外発光のＬＥＤが望ましいが、レーザーや白熱灯等、発光体の励起波長を含む光を照射するものである。この第１の投光手段１には付属してレンズ５を備えている。一方、第２の投光手段２は、第１の投光手段１の照射している位置を認識するためのもので、可視光のＬＥＤが好ましいが、レーザーや白熱灯、蛍光灯等の可視光が照射できればよい。

レンズ５は、第１の投光手段１で照射する赤外光を集光させるためのもので、集光できるものであれば、他のレンズでもよい。レンズ６についても、第２の投光手段２で照射する可視光を集光させるためのもので、集光できるものであれば、他のレンズでもよい。レンズ５およびレンズ６は、同じ距離で集光させるように、距離と位置を設定すればよい。投光手段にＬＥＤを使用する場合、砲弾型のＬＥＤを用い、ＬＥＤの砲弾型のエポキシ部分がレンズ５およびレンズ６となり、好ましい形態である。第１の投光手段１および第２の投光手段２は連続光でもパルス光を照射してもよい。

このレンズ５から照射される赤外の照射光２１、および、レンズ６から照射される可視の照射光２２とは焦点が合う位置を重ねるために、図２のように、第１の投光手段１および第２の投光手段２、レンズ５、レンズ６が配置されていることが重要である。第１の投光手段１と第２の投光手段２の波長以外の条件が同じである場合、同じ距離で集光する同条件のレンズをそれぞれ使用する場合には、測定位置、つまり、レンズから識別媒体までの距離２３は、それぞれ同じであることが必要となる。同じ角度で同じ高さに配置してもよい。また、投光手段とレンズがそれぞれ異なる場合には、これに限定せず、集光させる距離と角度が異なっていても、同じ位置で集光すればよい。

照射光２１および照射光２２によって励起された識別媒体１２の蛍光体を含むマーク１３は、発光する。発光した光は、光学フィルタ４を通り、受光素子３に達する。光学フィルタ４は、発光する波長の光を透過し、外***、および、必要に応じて、照射光２１および照射光２２を遮断するためのものである。任意の波長より長い波長の光を透過し、それより短い光を遮断するロングパスフィルタが望ましいが、バンドパスフィルタ等の別のフィルタでもよい。

受光手段３は、赤外領域の光を受光し判別するものであればよく、赤外光を受光し電気信号に変換する受光素子、Ｓｉフォトダイオードが好ましい。例えば、受光素子で受け取った光を電気信号に変換し、強度を出力表示部３２に表示する。あらかじめブランクの発光強度より高い強度を判定値として決めておき、この出力表示部３２の値が判定値を上回るようであれば、判定ランプ３３が点灯するように回路設計をする。この出力表示は出力表示部３２、判定ランプ３３の双方若しくはいずれかで行ってもよい。また、受光手段３は、赤外カメラや別のものでもよい。赤外カメラの場合、発光している部分が白くなるため、目視で判別したり、画像処理して判別したりすることも可能である。識別装置１１、および、識別媒体１２のどちらか一方を動かして、線状に読み取ることでコードを読み取っても、赤外カメラを用いて２次元のコードを読み取ってもよい。

第１の投光手段１に付属するレンズ５、および、第２の投光手段２に使用するレンズ６、第１の投光手段１および第２の投光手段２の照射光を絞るレンズ７は、いずれも光を屈折させて収束させるための光学素子である凸レンズであることが望ましい。回転対称な透明な物質で軸から離れるほど、内側に屈折するように傾けた形状、つまり、縁より中央が厚い形状にすれば、光があつまるようにすることができる。この回転対称軸を光軸と呼び、光軸に平行な光線はレンズを通過したのち一点に集まる。この点を焦点と呼んでいる。

図３のように、レンズ５から放出される照射光２１、および、レンズ６から放出される照射光２２は、共通するレンズ７を通して焦点位置を重ねてもよい。この場合、識別媒体１２の蛍光体を含むマーク１３からの発光もレンズ７を通して検出することも可能である。

以下に、本発明の具体的実施例について説明する。

＜実施例１＞
まず、上質紙に蛍光体を含むインキでスクリーン印刷を行い、８０℃の乾燥機に入れて乾燥し、１０μｍの厚みの蛍光体を含むマークを設け、識別媒体を得た。

［蛍光体を含むインキの組成］
蛍光体（ＮｄＮａＰ_４Ｏ_１２）２５重量部
塩化酢酸ビニル２５重量部
シクロヘキサノン３０重量部
イソホロン２０重量部
上記で得た識別媒体を、図１に示す識別装置にかけて、読み取りを行った。図２のように照射手段１として、励起波長である中心７８０ｎｍの赤外線を発光するＬＥＤにて赤外線を照射し、これに５０ｍｍ離れたところで焦点を結ぶレンズを付属した。一方、照射手段２として中心４５０ｎｍの可視光を発光するＬＥＤで照射し、これも５０ｍｍ離れた位置で焦点を結ぶレンズを付属した。赤外線ＬＥＤは垂直方向より３０度傾けて設置した。さらに、可視光ＬＥＤは垂直方向より３０度傾け、赤外ＬＥＤとは別の方向から照射し、赤外線ＬＥＤと同じ高さに設置することで、同じ位置で集光するようにした。この集光した位置の垂直方向に、赤外カメラを設置し、赤外カメラの前に８５０ｎｍ以上の光を透過し、約８５０ｎｍ以下の光を遮断するロングパスフィルタを翳した。

＜実施例２＞
実施例１において、使用する識別装置において、照射手段２として励起波長である中心５８０ｎｍの可視光を発光するＬＥＤに変更し、これ以外は実施例１と同様にして、識別媒体の読み取りを行った。

＜比較例＞
実施例１の識別装置において、可視光ＬＥＤの照射を行わない以外は実施例１と同様にして、識別媒体の読み取りを行った。

実施例１および実施例２、比較例において、識別媒体について結果を見ずに読み取りをそれぞれ５回行った。実施例１および実施例２については、測定位置がすぐに分かり、１回あたりの測定準備にかける時間が短く測定ができたが、比較例については何処を測定しているのかが分からないため、光の方向を推測しながら準備をして測定し、時間がかかった。また、その発光強度の結果を表１に表した。

表１から明らかなように、実施例１および実施例２、比較例の測定結果から、安定して読み取りが行えるのは実施例１および実施例２であり、比較例では読み取る方向や距離が合っていないために、正確な読み取りが行えていない。比較例よりも実施例１の識別装置の方が、読み取り時間が早く、正確に発光を捉えているため、発光の読み取りに優れていることがわかった。さらに、実施例２では実施例１よりも大きな発光強度を測定することができた。

１…第１の投光手段、２…第２の投光手段、３…受光手段、４…光学フィルタ、５…第１の投光手段に付属するレンズ、６…第２の投光手段に付属するレンズ、７…第１の投光手段および第２の投光手段の照射光を絞るレンズ、１１…識別装置、１２…識別媒体、１３…蛍光体を含むマーク、２１…第１の投光手段による照射光、２２…第２の投光手段２による照射光、２３…レンズから識別媒体までの距離、３１…電源スイッチ、３２…出力表示部、３３…判定ランプ。

Claims

赤外線領域に励起波長のピークを持つ蛍光体を含むマークの識別装置であって、前記マークに対して、少なくとも前記蛍光体の励起光を照射する第１の投光手段と、可視光を照射する第２の投光手段と、前記第１の投光手段に対応して放出される蛍光を検出する受光手段とを備え、
前記第１の投光手段の光と前記第２の投光手段の光とを前記マークの測定位置に集光し、かつ、前記受光手段に前記マークから放出された前記蛍光を集光するためのレンズであって、前記第１の投光手段および前記第２の投光手段の両方が前記レンズに対して光を照射できるとともに、前記受光手段が前記レンズを通した前記蛍光を検出できる位置に前記レンズを備えていることを特徴とする識別装置。
少なくとも赤外線領域と可視光領域の２つの励起波長のピークを持つ蛍光体を含むマークの識別装置であって、前記マークに対する、前記蛍光体の赤外線領域の励起光を照射する第１の投光手段と可視光領域の励起光を照射する第２の投光手段を少なくとも備え、前記第１の投光手段および前記第２の投光手段に対応して放出される蛍光を検出する受光手段とを備え、
前記第１の投光手段の光と前記第２の投光手段の光とを前記マークの測定位置に集光し、かつ、前記受光手段に前記マークから放出された前記蛍光を集光するためのレンズであって、前記第１の投光手段および前記第２の投光手段の両方が前記レンズに対して光を照射できるとともに、前記受光手段が前記レンズを通した前記蛍光を検出できる位置に前記レンズを備えていることを特徴とする識別装置。