JP2006133054A

JP2006133054A - 干渉顔料検出装置

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Publication number: JP2006133054A
Application number: JP2004321795A
Authority: JP
Inventors: Kohei Endo; 康平圓藤; Akihiro Okumura; 晃弘奥村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】媒体上の干渉顔料の種類によらず干渉顔料の検出が可能な干渉願顔料検出装置を提供する。
【解決手段】光源１ａおよび１ｂから発光した紫外線を干渉フィルタ２ａおよび２ｂを介して媒体５に照射し、この媒体からの反射光を受光部３で受光してその受光光量に対応した信号を判定部４に出力させ、判定部４は干渉フィルタ２ａを通過した光を受光したときの受光部３の出力信号と干渉フィルタ２ｂを通過したときの受光部３の出力信号の差の値と閾値とを比較して、媒体５の干渉顔料の有無を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は紙幣や有価証券等に干渉顔料が使用されているか否かを検出する装置に関するものである。

従来、紙幣や有価証券等の偽造防止のため、光学的変化インキやパールインキなどが使用されている。
この光学的変化インキやパールインキを構成する顔料（以下、干渉顔料と記す。）は、誘電体の多層構造となっており、見る角度によって色が変わる等の見え方が変化する光学的変化特性をもっている。
これらは人間の目で確認することができることを主眼としているが、干渉顔料を検出するための装置としては、以下のような装置が提案されている。
まず、予め真正品に貼付するラベルには、誘電体薄膜の多層構造からなる第一の光フィルタ（干渉顔料）が組込まれる。

次に、疑わしい物品があった場合、その物品のラベルを第二の光フィルタ有する装置を通して係官が観察することによって干渉顔料が使用されているか否かを検出する。
ここで、上記干渉顔料及び第二の光フィルタの関係を説明すると、干渉顔料の透過率対波長特性（以下、スペクトル特性と記す。）を示す波形は、規則的な山（ピーク）を有しており、第二の光フィルタのスペクトル特性を示す波形は規則的な谷（ノッチ）を有している。

これら光フィルタのピークとノッチを比較すると、干渉顔料のピークが第二の光フィルタのノッチと一致するようになっており、これを相補形と呼ぶ。
そして、干渉顔料が組込まれたラベルをそのまま観察した場合は、ラベルに記載されている文字をはっきりと見て取ることができるが、上記のように干渉顔料に対して相補形の第二の光フィルタを通して観察すると黒く見えるようになっている。

このように、第２の光フィルタと相補形である干渉顔料が組込まれているかを係官が観察することで干渉顔料の検出を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
特表平１０−５００４９５号公報（第４−７頁、第１図、第２図）

しかしながら、上述した装置は、干渉顔料と相補形の第二の光フィルタ有する装置を用いなければ干渉顔料を検出することができない。
このような性質を持つ干渉顔料は偽造することが困難であるため、機械でも検出を行えるようにし、これを自動取扱機に用いることで、紙幣や有価証券等の真偽の識別に利用したいという要望があるが、紙幣や有価証券等では、その種類によってスペクトル特性が異なる干渉顔料を用いるので、そのスペクトル特性に応じた第二の光フィルタを有する装置をすべて備えるにはコストがかかるという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するため、紙幣や有価証券等上の干渉顔料の種類によらず干渉顔料の検出が可能な装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、媒体に紫外線を照射する光源と、紫外線の透過特性が異なる第一および第二のフィルタと、前記光から照射され、前記媒体で反射される前または反射された後に前記第一および第二のフィルタを通過した光を受光して、その受光光量に対応した信号を出力する受光部と、判定部とを有し、該判定部は、第一のフィルタを通過した光を受光したときの受光部の出力信号と第二のフィルタを通過したときの受光部の出力信号の差の値と閾値とを比較して、前記媒体の干渉顔料の有無を検出することを特徴とする。

これにより、本発明は、干渉顔料の種類によらず、一つの装置で干渉顔料の検出が可能となり、コストを抑えることができるという効果が得られる。

以下に、図面を参照して本発明による干渉顔料検出装置の実施例について説明する。

図１は本実施例における干渉顔料検出装置の構成を示す図であり、この干渉顔料検出装置は、光源１ａおよび１ｂ、干渉フィルタ２ａ（例えば第一のフィルタ）および干渉フィルタ２ｂ（例えば第２のフィルタ）、受光部３、判定部４から構成され、紙幣や有価証券等の媒体５に、誘電体により構成される顔料（以下、干渉顔料と記す。）が使用されているか否かを検出する装置である。

ここで、光源１ａおよび１ｂは紫外線を発光する光源で、媒体５に向けて適当な角度で紫外線を照射するように配置されている。
干渉フィルタ２ａおよび２ｂは、紫外線領域の中でもそれぞれ異なる波長の光を透過する透過特性をもち、この干渉フィルタ２ａおよび２ｂは光源１ａおよび１ｂに対向して設けられ、光源１ａおよび１ｂで発光した紫外線が干渉フィルタ２ａまたは２ｂを通過して媒体５に順次照射されるようになっている。
受光部３は、媒体５で反射した反射光を受光する部位であり、反射光を受光した受光部３は分光測定を行い、その反射光の強度、すなわち受光した反射光の光量を信号に変換してその信号を順次判定部４に送る機能を有している。

図２は判定部４の構成を示すブロック図である。
図に示すように、判定部４は受光光量記憶部１１ａおよび１１ｂ、減算部１２、閾値記憶部１３、比較部１４から構成される。
受光光量記憶部１１ａおよび１１ｂは、受光部３から受けた受光光量の信号をそれぞれ記憶しておく。

減算部１２は、受光光量記憶部１１ａおよび１１ｂから信号を受け取ってそれらの差をとり、その結果を比較部１４へ送る。
閾値記憶部１３は、媒体５に干渉顔料が使用されているか否かの検出に用いる閾値を記憶しておく。
比較部１４は、減算部１２から受取った結果と閾値記憶部１３に記憶されている閾値とを比較し、媒体５に干渉顔料が使用されているか否かを検出する。

図３は干渉顔料における反射光の反射強度対波長の特性を示す一例であり、図４は一般インキにおける反射光の反射強度対波長の特性を示す一例である。
図において、縦軸は反射光の反射強度をパーセンテージで示し、横軸は反射光の波長をナノメートルで示している。
本発明で検出しようとする干渉顔料は、誘電体の多層構造となっており、この干渉顔料に当たった光は誘電体の各層で反射し、それらの反射光が相互に干渉する。
このような干渉顔料における反射光の反射強度対波長の特性（以下、反射スペクトルという。）を観察してみると、図３のように、反射スペクトルに規則的なピークがあり、特にこの反射スペクトルは紫外線領域である波長４００ナノメートル付近について特徴的なピークを有している。

一方、一般インキでは図４に示すように、反射スペクトルの紫外線領域がほぼ平坦となっている。
そこで、紫外線領域におけるピークの有無を検出することで、干渉顔料が使用されているか否かを検出する。
なお、この紫外線領域において、干渉顔料の反射スペクトルの波形変化は単調増加または単調減少となればよい。

干渉顔料を構成する誘電体層の厚さと屈折率より、得られる反射スペクトルは異なるが、媒体の色が変化するような光学的変化特性を生じさせるためには、顔料の厚さや屈折率は、ある範囲に限定されると考えられる。
そのため媒体５に利用されているほとんどの干渉顔料のスペクトル波形が、単調増加または単調減少している傾向をある程度推定することができるので、そのような範囲内で検出を行うものとする。

次に、上述した構成の作用について説明する。
なお、以下の説明において、光源の紫外線領域における発光スペクトルは波長に対して一定の強さであり、また受光部の受光特性は波長に対して一定の感度を持つものとする。
また、本実施例における干渉顔料検出装置は、以下に説明する処理において前記干渉顔料検出装置内に設けられた図示しない制御部により図示しない記憶部に格納されたプログラムに基づいて制御されて以下のように動作するもので、前記判定部はこの制御部とソフトウェア、及びメモリ等により実現されるものとする。

図５は、干渉フィルタの透過特性を示す図、図６は受光部３で得られる反射スペクトルを示す図である。
図５において、１０１ａ（実線部）は干渉フィルタ２ａの透過特性、１０１ｂ（点線部）は干渉フィルタ２ｂの透過特性であり、１０２は媒体の反射スペクトルとする。
図で示すように、干渉フィルタ２ａと２ｂは、紫外線領域の中でも異なる波長の光を透過する。

まず、光源１ａを点灯して媒体５に紫外線を発光する。このとき、光源１ｂは消灯しておく。
光源１ａから発光した紫外線は、図５の１０１ａで示す透過特性をもつ干渉フィルタ２ａを通って媒体５に照射し、その媒体５からの反射光は受光部３で受光される。
図６（ａ）はこのときに受光部３で得られる反射スペクトル１０３ａを示すものであり、また、１０３ａで囲まれる斜線部の面積は受光部３で受光する反射光の光量を表している。

受光部３はこの面積で表される受光光量に対応した値を信号Ｂ1として判定部４へ出力し、信号Ｂ１を受取った判定部４は、これを受光光量記憶部１１ａに格納しておく。
次に光源１ａを消灯し、光源１ｂを点灯して紫外線を発光する。
光源１ｂから発光した紫外線は、１０１ｂで示す透過特性をもつ干渉フィルタ２ｂを通って媒体５に照射し、その媒体５からの反射光は受光部３で受光される。

図６（ｂ）は、このときに受光部３にて得られる反射光の反射スペクトル１０３ｂを示すものであり、受光部３で受光する反射光の光量は、図６（ｂ）の１０３ｂで囲まれる斜線部の面積で表される。
この反射光を受光した受光部３は上記と同様に、斜線部の面積で表される受光光量に対応した値を信号Ｂ２として判定部４へ出力し、信号Ｂ２を受取った判定部４は、これを受光光量記憶部１１ｂに格納しておく。
このように受光部３から出力された信号Ｂ１とＢ２を得た判定部４は、この出力信号を用い干渉顔料の検出を行う。
まず、判定部４では、減算部１２にて、受光光量記憶部１１ａおよび１１ｂに格納している信号Ｂ１およびＢ２の差δＢ（δＢ＝Ｂ１−Ｂ２）の絶対値を求める。

即ち、図３で示す干渉顔料の反射スペクトルのように、紫外線領域においてもピークが存在する波形の場合には、Ｂ１とＢ２はそれぞれ異なる値をとるため、両者の差δＢがある値をとることとなる。
一方、図４で示す一般インキの反射スペクトルのように、紫外線領域のスペクトル特性が一定であれば、Ｂ１およびＢ２の値はほぼ同じであり、差δＢはほとんどなない。
したがって、ここで求めた差δＢと、閾値記憶部１３に記憶されている閾値とを比較部１４で比較し、ピークの存在の有無を検出する。
つまり、δＢの値が閾値を超えていれば、反射スペクトルの紫外線領域にピークが存在するので干渉顔料の使用を検出でき、δＢが閾値未満であれば、反射スペクトルの紫外線領域にピークが存在しないので干渉顔料の使用を検出できないということになる。

以上説明したように、紫外線領域におけるピークの有無により干渉顔料を検出するので、干渉顔料の種類による反射スペクトルの違いによらず一つの装置で干渉顔料を検出することができ、コストを抑えることができるという効果がある。

図７は実施例２の干渉顔料検出装置の構成を示す図である。
図に示すように、本実施例の干渉顔料検出装置の構成は、光源１、受光部３、判定部４は実施例１と同様であるが、使用する光源は一個の光源１とし、フィルタ切替装置６を備えるものとする。
図８はフィルタ切替装置６の構成図であり、このフィルタ切替装置６は光源１に設けられるものである。

図に示すように、このフィルタ切替装置６は実施例１と同様の透過特性をもつ干渉フィルタ２ａ、２ｂと、フィルタ保持部７と、このフィルタ保持部７を回転するための図示しないモータから構成される。
フィルタ切替装置６において、干渉フィルタ２ａ、２ｂはフィルタ保持部７に光源と対向可能に取り付けられており、図示しない制御部の制御によってモータが駆動することでフィルタ保持部７が回転し、これにより干渉フィルタの一方が光源１に対向するよう切替えられる。

ここで、干渉フィルタ２ａ、２ｂは、図５で説明したものと同様の透過特性をもち、さらに、図６において説明したものと同様の反射スペクトルが受光部３で得られるのものとし、以下の説明においてはこの図５及び図６を参照して説明する。
次に、上述した構成の作用について説明する。
また、本実施例における干渉顔料検出装置は、上記実施例と同様に図示しない制御部により制御されて以下のように動作するものとする。

まず、光源１を点灯して紫外線を発光し、フィルタ切替装置６のフィルタ保持部７を図示しないモータで回転し、干渉フィルタ２ａが光源１と対向するよう切替を行って紫外線が干渉フィルタ２ａにあたるようにする。
これにより、光源１から発光した紫外線は実施例１と同様に、図５の１０１ａで示す透過特性をもつ干渉フィルタ２ａを通って媒体５に照射し、その媒体５からの反射光は受光部３で受光される。

反射光を受光した受光部３は、図６（ａ）の１０３ａで囲まれた斜線部の面積が表す受光光量に対応した値を信号Ｂ1として判定部４へ出力し、信号Ｂ１を受取った判定部４は、これを受光光量記憶部１１ａに格納しておく。
次に、光源１を点灯したまま、フィルタ切替装置６のフィルタ保持部７を回転し、干渉フィルタ２ｂが光源１と対向するように切替を行い、干渉フィルタ２ｂに紫外線があたるようにする。

これにより、光源１から発光した紫外線は実施例１と同様に、１０１ｂで示す透過特性をもつ干渉フィルタ２ｂを通って媒体５に照射し、その媒体５からの反射光は受光部３で受光される。
反射光を受光した受光部３は、図６（ｂ）の１０３ｂで囲まれた斜線部の面積が表す受光光量に対応した値を信号Ｂ２として判定部４へ出力し、信号Ｂ２を受取った判定部４は、これを受光光量記憶部１１ｂに格納しておく。
このように受光部３から出力された信号Ｂ１とＢ２を得た判定部４はこの出力信号を用い、実施例１と同様に干渉顔料の検出を行う。
判定部４では、減算部１２にて、受光光量記憶部１１ａおよび１１ｂに格納している信号Ｂ１およびＢ２の差δＢ（δＢ＝Ｂ１−Ｂ２）の絶対値を求め、ここで求めた差δＢと、閾値記憶部１３に記憶されている閾値とを比較部１４で比較し、ピークの存在の有無を検出する。

つまり、δＢの値が閾値を超えていれば、反射スペクトルの紫外線領域にピークが存在するので干渉顔料の使用を検出でき、δＢが閾値未満であれば、反射スペクトルの紫外線領域にピークが存在しないので干渉顔料の使用を検出できないということになる。
以上説明したように、紫外線領域におけるピークの有無により干渉顔料を検出するので、干渉顔料の種類による反射スペクトルの違いによらず一つの装置で干渉顔料を検出することができ、コストを抑えることができるという効果がある。

さらに、光源を一つとしたことで、この一つの光源からの反射光を受光できるよう受光部と光源を構成すればよく、光源が２つある場合よりも装置の設計が容易となる。
なお、本実施例２において、図示しないモータがフィルタ保持部７を回転させることで、干渉フィルタ２ａ、２ｂの一方が光源１と対向するよう切替えを行うとして説明したが、フィルタ保持部７をモータによりスライドさせて干渉フィルタ２ａ、２ｂを切替えるようにしてもよい。

図９は実施例３の干渉顔料検出装置の構成を示す図である。
本実施例の干渉顔料検出装置の構成は、光源１、受光部３、判定部４と、波長可変フィルタ８を用いて構成される。
本実施例で使用される波長可変フィルタ８は、光源１と対向するように設けられ、紫外線領域の中でも異なる波長の光を透過する２つの透過特性を有し、図示しない制御部による制御信号によって透過特性を交互に切替えることで、第一および第二のフィルタとして使用することができる。

このような透過特性が可変である波長可変フィルタ８の例としては、例えば液晶チューナブルフィルタと呼ばれるフィルタ（フォトテクニカ株式会社製液晶フィルタ「ＶａｒｉＳｐｅｃ」参照。）などがある。
なお、以下の説明において、波長可変フィルタ８は、図５の１０１ａで示す透過特性と、１０１ｂの透過特性をもつものとする。

さらに、波長可変フィルタ８を通過した反射光の一方から図６（ａ）において説明したものと同様の反射スペクトルが受光部３で得られるものとし、波長可変フィルタ８を通過した他方の反射光から図６（ｂ）のものと同様の反射スペクトルが受光部３で得られるものとして、以下の説明においてはこの図５及び図６を参照して説明する。
次に、上述した構成の作用について説明する。
なお、本実施例における干渉顔料検出装置は、上記実施例と同様に図示しない制御部により制御されて以下のように動作するものとする。

まず、光源１を点灯して紫外線を発光し、波長可変フィルタ８の透過特性を設定する。
このときの透過特性は図５の１０１ａで示される透過特性が設定されるものとする。
これにより、光源１から発光した紫外線は、図５の１０１ａで示す透過特性をもつ波長可変フィルタ８を通って媒体５に照射し、その媒体５からの反射した反射光は受光部３で受光される。

反射光を受光した受光部３は、図６（ａ）の１０３ａで囲まれた斜線部の面積が表す受光光量に対応した値を信号Ｂ1として判定部４へ出力し、信号Ｂ１を受取った判定部４は、これを受光光量記憶部１１ａに格納しておく。
次に、光源１を点灯したまま波長可変フィルタ８の透過特性を切替える。
このときの透過特性は図５の１０１ｂで示される透過特性が設定されるものとする。

これにより、光源１から発光した紫外線は、１０１ｂで示す透過特性をもつ波長可変フィルタ８を通って媒体５に照射し、その媒体５からの反射した反射光は受光部３が受光する。
反射光を受光した受光部３は、図６（ｂ）の１０３ｂで囲まれた斜線部の面積が表す受光光量に対応した値を信号Ｂ２として判定部４へ出力し、信号Ｂ２を受取った判定部４は、これを受光光量記憶部１１ａに格納しておく。
このように受光部３から出力された信号Ｂ１とＢ２を得た判定部４はこの出力信号を用い、干渉顔料の検出を行う。

判定部４では、減算部１２にて、受光光量記憶部１１ａおよび１１ｂに格納している信号Ｂ１およびＢ２の差δＢ（δＢ＝Ｂ１−Ｂ２）の絶対値を求め、ここで求めた差δＢと、閾値記憶部１３に記憶されている閾値とを比較部１４で比較し、ピークの存在の有無を検出する。
つまり、δＢの値が閾値を超えていれば、反射スペクトルの紫外線領域にピークが存在するので干渉顔料の使用を検出でき、δＢが閾値未満であれば、反射スペクトルの紫外線領域にピークが存在しないので干渉顔料の使用を検出できないということになる。

以上説明したように、紫外線領域におけるピークの有無により干渉顔料を検出するので、干渉顔料の種類による反射スペクトルの違いによらず一つの装置で干渉顔料を検出することができ、コストを抑えることができるという効果がある。
また、一つのフィルタで異なる２つの透過特性を有する波長可変フィルタを用いることで、装置を小型化することができるという効果が得られる。

図９は実施例４の干渉顔料検出装置の構成を示す図である。
本実施例の干渉顔料検出装置は、一つの光源１と、二つの干渉フィルタ２ａと２ｂと、二つの受光部３ａと３ｂおよび、判定部４にて構成され、受光部が２つあり、干渉フィルタ２ａと２ｂは受光部３ａと３ｂにそれぞれ対向して設けられている。
ここで、干渉フィルタ２ａ、２ｂは、図５で説明したものと同様の透過特性をもち、さらに、図６において説明したものと同様の反射スペクトルが受光部３で得られるのものとし、以下の説明においてはこの図５及び図６を参照して説明する。

次に、上述した構成の作用について説明する。
なお、上記実施例と同様に図示しない制御部により制御されて以下のように動作するものとする。
まず、光源１を点灯して紫外線を照射する。
これにより、光源１から発光した紫外線は媒体５に照射し、その媒体５からの反射した反射光は図５の１０１ａで示す透過特性をもつ干渉フィルタ２ａと、１０１ｂで示す透過特性をもつ２ｂを通ってそれぞれ受光部３ａと３ｂに受光される。

反射光を受光した受光部３ａは、図６（ａ）の１０３ａで囲まれた斜線部の面積が表す受光光量に対応した値を信号Ｂ1として判定部４へ出力する。
一方、反射光を受光した受光部３ｂでは、上記受光部３ｂと平行して図６（ｂ）の１０３ｂで囲まれた斜線部の面積が表す受光光量に対応した値を信号Ｂ２として判定部４へ出力する。

受光部３ａから信号Ｂ１、受光部３ｂから信号Ｂ２を同時に受取った判定部４は、信号Ｂ１を受光光量記憶部１１ａに格納し、信号Ｂ２を受光光量記憶部１１ａに格納しておく。
このように受光部３から出力された信号Ｂ１とＢ２を得た判定部４はこの出力信号を用い、干渉顔料の検出を行う。

以上説明したように、紫外線領域におけるピークの有無により干渉顔料を検出するので、干渉顔料の種類による反射スペクトルの違いによらず一つの装置で干渉顔料を検出することができ、コストを抑えることができるという効果がある。
さらに、受光部を２つ設け、それらの受光部に異なる透過特性をもつフィルタをそれぞれ取り付けるようにしたので、そのフィルタを透過した反射光を同時に得ることができることとなり、紙幣や有価証券等の媒体を扱う自動取扱機にこの装置を適用した場合には、媒体が搬送されている場合でも、媒体の同一地点から反射光を得ることができ、媒体上の干渉顔料の検出をより正確に行うことができるという効果が得られる。

なお、上記各実施例においては媒体上の干渉顔料の検出を確実に行うことができるので、紙幣や有価証券等の媒体を扱う自動取扱機に用い、媒体の真偽判断に利用することができる。

実施例１における干渉顔料検出装置の構成を示す図判定部４の構成を示すブロック図干渉顔料における反射光の反射強度対波長の特性を示す一例一般インキにおける反射光の反射強度対波長の特性を示す一例干渉フィルタの透過特性を示す図受光部３で得られる反射スペクトルを示す図実施例２の干渉顔料検出装置の構成を示す図フィルタ切替装置６の構成図実施例３の干渉顔料検出装置の構成を示す図実施例４の干渉顔料検出装置の構成を示す図

符号の説明

１ａ、１ｂ光源
２ａ、２ｂ干渉フィルタ
３受光部
４判定部
５媒体
６フィルタ切替装置
７フィルタ保持部
８波長可変フィルタ

Claims

媒体に紫外線を照射する光源と、
紫外線の透過特性が異なる第一および第二のフィルタと、
前記光源から照射され、前記媒体で反射される前または反射された後に前記第一および第二のフィルタを通過した光を受光して、その受光光量に対応した信号を出力する受光部と、
判定部とを有し、
該判定部は、第一のフィルタを通過した光を受光したときの受光部の出力信号と第二のフィルタを通過したときの受光部の出力信号の差の値と閾値とを比較して、前記媒体の干渉顔料の有無を検出することを特徴とする干渉顔料検出装置。
請求項１記載の干渉顔料検出装置において、
前記光源は二個備えられ、前記第一および第二のフィルタを前記二個の光源に対向するよう設けたことを特徴とする干渉顔料検出装置。
請求項１記載の干渉顔料検出装置において、
前記光源は一個とし、
前記第一および第二のフィルタをフィルタ保持部に取り付けて、一方のフィルタが前記光源と対向するようにフィルタ保持部を移動させることで前記第一および第二のフィルタを切替えるようにしたことを特徴とする干渉顔料検出装置。
請求項１記載の干渉顔料検出装置において、
前記光源は１個とし、
前記光源と対向するように設けられ、透過特性を可変とした一個の波長可変フィルタを備え、
前記波長可変フィルタに制御信号を与えることで前記波長可変フィルタの透過特性を切替えて第一および第二のフィルタとして使用することを特徴とする干渉顔料検出装置。
請求項１記載の干渉顔料検出装置において、
一個の光源と二個の受光部を有し、
前記第一および第二のフィルタを前記二個の受光部に対向するよう設けたことことを特徴とする干渉顔料検出装置。