JP4556534B2 - 記録媒体及びホログラム読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラムを固定した記録媒体、及び当該記録媒体からホログラムを読み取るホログラム読取装置に関する。

近年、ＩＣチップ等の磁気記憶領域を備えたカード型の記録媒体が普及しつつある。例えばクレジットカード等に本人認証のための情報を格納したものなどがある。また、この記録媒体に顔写真を貼付け、氏名を記述して個人用ＩＤカードとする例もある。この個人用ＩＤカードは、社員証や通行証などとして使用される。

このように、かかる記録媒体は個人認証等の用途に利用されることが多いため、磁気記憶領域に格納されている情報が不正に書き替えられたり、偽造されたりすることのないよう、セキュリティの対策を整えておく必要がある。

この記録媒体において、上記磁気記憶領域は、基本的に書き替え可能なメモリであり、偽造等を完全に防止することはできない。そこで特許文献１に開示の技術では、新規情報の追記は可能であるが、過去に記録された情報を改変できないという特性を有するホログラムを用いている。
特開２０００−３４８１４９号公報

しかしながら、この特許文献１に開示された従来の技術では、次のような問題点がある。すなわち、昨今では個人認証をより的確に行うため、個人に固有の情報である指紋や虹彩などの情報（いわゆるバイオメトリクス情報）を利用することが多くなっている。ここで上記特許文献１に開示の技術を利用する場合、データベースにこれら個人認証のためのバイオメトリクス情報を格納する必要があるため、当該データベースから当該バイオメトリクス情報が不正に流出しないよう、データベースの管理負担が大きくなる。

また、このようにデータベース登録する際には、バイオメトリクス情報はディジタル情報として記録されることとなり、ディジタル情報の特性から完全な形での複製が容易になることも、このデータベースの管理負担を大きくする原因の一つとなる。

さらに、特許文献１に開示の技術では、ホログラム自体が偽造された場合に対処できない。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、データベースの管理負担を軽減できるホログラム読取装置を提供することを、その目的の一つとする。

また、本発明の別の目的の一つは、ホログラムが偽造された場合に、配慮したホログラム読取装置を提供することである。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、記録媒体であって、記録媒体ごとに固有に定められた媒体識別子を保持する記憶部を備え、前記媒体識別子を用いて変調された参照光を利用して生成されたホログラムをその表面に固定したことを特徴としている。

また、前記ホログラムは、その一部に、ノイズレベルを測定するためのマーカー部を含んで生成されていることとしてもよい。

さらに本発明の一態様に係るホログラム読取装置は、前記媒体識別子を読み取る手段と、当該記録媒体の表面に固定されたホログラムに対して、前記媒体識別子を利用して変調した参照光を照射し、ホログラムからの再生光を生成する手段と、を含むことを特徴としている。

また、本発明の別の態様に係るホログラム読取装置は、ホログラムが、その一部に、ノイズレベルを測定するためのマーカー部を含んで生成されたものである場合、前記媒体識別子を読み取る手段と、当該記録媒体の表面に固定されたホログラムに対して、前記媒体識別子を利用して変調した参照光を照射し、ホログラムからの再生光を生成する手段と、前記再生光に含まれる、前記マーカー部を参照してノイズレベルを測定し、当該測定結果を出力する手段と、を含むこととしてもよい。

ここでデータベースに対してアクセス可能に接続され、前記媒体識別子と、前記ノイズレベルの測定結果とを関連づけて、当該データベースに記録する手段を含み、前記データベースに記録されたノイズレベルの測定結果の履歴が、所定処理に供されるようにしてもよい。

また、本発明の別の態様に係るホログラム読取方法は、前記媒体識別子を読み取る工程と、当該記録媒体の表面に固定されたホログラムに対して、前記媒体識別子を利用して変調した参照光を照射し、ホログラムからの再生光を生成する工程と、を含むことを特徴としている。

さらに本発明の別の態様に係るプログラムは、コンピュータに、上記記録媒体から、前記媒体識別子を読み取る手順と、当該記録媒体の表面に固定されたホログラムに対して、前記媒体識別子を利用して変調した参照光を照射し、ホログラムからの再生光を生成する手順と、を実行させることを特徴としている。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る記録媒体１は、図１に示すように、基体１０と、基体１０の両面にそれぞれ貼付けられる２つの保護体１５とを含んで構成されている。基体１０には、アンテナ１１と、記憶素子１２と、制御部１３とが形成されている。記憶素子１２には、記録媒体１ごとに予め定められた固有の媒体識別子が格納されている。制御部１３は、媒体識別子を要求する信号がアンテナ１１で受信されると、記憶素子１２から媒体識別子を読出して、アンテナ１１を介して当該媒体識別子を表す信号を送信する。

また、この記録媒体１の保護体１５の少なくとも一方の表面には、少なくとも一つのホログラムが記録されている。このため、保護体１５の一部には、ホログラム固定層１６を形成する。具体的には、一度だけ書き込むことができるフォトポリマー材料、あるいは、書き換え可能なアゾポリマー材料などを含む部材を貼付けるなどして、ホログラム固定層１６を形成すればよい。

この部材に、物体光と参照光とを照射することによってホログラムを記録することになる。本実施の形態では、物体光を生成するため空間光変調器を用いる。すなわち、この空間光変調器に記録媒体１の保持者の個人情報、例えば、顔写真の画像、指紋の画像、虹彩の画像などのバイオメトリクス情報を入力する。具体的に空間光変調器は、光を透過する液晶ディスプレイを含んで構成され、この液晶ディスプレイにバイオメトリクス情報である画像を表示する。光源から放射された光がこの液晶ディスプレイを透過すると、バイオメトリクス情報である画像によって、その強度や位相が空間的に変調されることになる。この変調された光を物体光として、レンズ等によって集光（フーリエ変換）し、ホログラム固定層１６に入射する。

こうして物体光を入射するとともに、別途、参照光を入射する。この参照光は、記録媒体１の媒体識別子を用いて変調する。具体的にここでも空間光変調器を用いることができる。この場合、液晶ディスプレイに表示する画像として、媒体識別子に基づいて生成された符号画像（例えば二次元バーコードの画像）などとすることができる。

物体光と参照光とを一斉にホログラム固定層１６に照射することで、バイオメトリクス情報に係る画像で変調された物体光と媒体識別子に係る画像で変調された参照光との干渉によるホログラムがホログラム固定層１６に固定されて記録される。

また、本発明の実施の形態に係るホログラム読取装置は、図２に示すように、制御部２１と、記憶部２２と、カードリーダ部２３と、参照光生成部２４と、情報提示部２５とを含んで構成されている。

制御部２１は、ＣＰＵ等であり、記憶部２２に格納されているプログラムに従って動作している。この制御部２１は、記録媒体１からカードリーダ部２３によって読み取られた媒体識別子を参照光生成部２４に出力する処理（ホログラム再生処理）を実行している。この制御部２１の処理の具体的な内容については後に詳しく説明する。

記憶部２２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ素子、その他、ディスクデバイス等のコンピュータ可読な記録媒体を含んで構成されている。この記憶部２２には、制御部２１によって実行されるプログラムが格納されている。また、この記憶部２２は、制御部２１の処理の過程で必要となる種々のデータを保持するワークメモリとしても動作する。

カードリーダ部２３は、アンテナを備えて構成され、記録媒体１が近接したことを検出すると、当該記録媒体１に対して媒体識別子を要求する信号を送信する。そして、記録媒体１側から媒体識別子が受信されると、当該受信した媒体識別子を制御部２１に出力する。

参照光生成部２４は、空間光変調器を備え、制御部２１から入力される媒体識別子に係る画像で光源からの光を変調して投射する。情報提示部２５は、参照光生成部２４が投射した光によってホログラムが照射されたときに、当該ホログラムから投影される物体光（再生光）の再現映像を提示する。具体的に、この情報提示部２５は、制御部２１に接続されている必要は必ずしもなく、例えばスリガラス等のスクリーンであってもよい。また、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子、及びディスプレイを備えて、ホログラムから投影される物体光（再生光）を撮像素子で受けて撮像し、当該撮像された映像データをディスプレイに表示するものであってもよい。

次に、本実施の形態に係る記録媒体１、並びにこの記録媒体１を利用して個人認証を行う認証装置としてのホログラム読取装置の利用例とその動作について説明する。

記録媒体１は、予め、例えば学生証や社員証、会員証などとして発行される。この発行の時点で所持者の顔写真を撮影し、この顔写真の画像で物体光を変調して投影し、記録媒体１ごとに固有の媒体識別子を二次元バーコード画像としたもので参照光を変調して投影し、ホログラムを作成する。このホログラムは、記録媒体１上に固定しておく。

また、学生証や社員証、会員証の提示が必要な場所（例えば大学内の図書館や、会員用の施設入口など）に、ホログラム読取装置を配しておく。

所持者は、記録媒体１を携帯しており、記録媒体１の提示が必要な場所にあるホログラム読取装置のカードリーダ部２３に当該記録媒体１を近接させる。すると、カードリーダ部２３が記録媒体１が近接したことを検出し、当該記録媒体１に対して媒体識別子を要求する信号を送信する。記録媒体１は、記憶している媒体識別子を送信する。カードリーダ部２３は、記録媒体１側から媒体識別子を受信して制御部２１に出力する。

制御部２１は、媒体識別子に基づく二次元バーコード画像を生成して、参照光生成部２４に出力する。参照光生成部２４は、当該二次元バーコード画像で変調された参照光を投射する。利用者が、この参照光内に記録媒体１上に固定されたホログラムをかざすと、ホログラムから物体光（再生光）が放射され、情報提示部２５にこの再現光に基づく映像が映し出される。

守衛など、提示された会員証などを検証するスタッフは、この映像と、所持者の顔とを比較して当該記録媒体１の所持者が真の所有者であるか否か、そして提示された記録媒体１が正当なものであるか否かを判断することになる。

このように本実施の形態では、記録媒体１に記録されている情報により個人認証を可能としており、個人情報を記録したデータベースを用いないので、データベースの管理負担を軽減できる。

また、本実施の形態の記録媒体１のホログラムには、その一部所定領域に、ノイズレベルを測定するためのマーカー部を含めてもよい。このマーカー部は、例えば図３に示すように明部Ｓと、暗部Ｎとを含む。明部Ｓと暗部Ｎとは互いに隣接して配置されてもよいし（Ａ）、離れて配置されてもよい（Ｂ）。この図３では、説明を容易にするためホログラムに記録される物体光の状態を示しているが、現実には、明部Ｓは、略白色の画像に係るホログラム像であり、暗部Ｎは、略黒色の画像に係るホログラム像である。また、明部Ｓや暗部Ｎの領域は、複数あってもよい。

このマーカー部を利用するためには、ホログラム読取装置の情報提示部２５は、参照光を投影したときにホログラムから放射される物体光（再生光）を撮像素子で撮像し、その画像を制御部２１に出力する。そして制御部２１が、明部Ｓと暗部Ｎとが記録されている所定領域のそれぞれの光強度（所定領域に含まれる画素の明度値の平均等）を検出し、その比をノイズレベルの情報（測定結果）として出力する。

すなわち記録媒体１は、携帯される時間の経過に伴って、その表面に傷がついたり、汚れがついたりして明部Ｓからの光強度が暗部Ｎからの光強度に漸近する。具体的に光強度は明度の情報とすることができ、白で「２５６」、黒で「１」となるようディジタイズしておく。そして制御部２１は、明部Ｓの明度と、暗部Ｎの明度とを比を算出する。この比が「１」に近づくほど汚れている（劣化している）と判断される。

制御部２１は、例えばこの比が所定のしきい値（例えば「２」）を下回ったときに、読取不可能と判断して、その旨を情報提示部２５のディスプレイに表示出力する。

さらに制御部２１は、記憶部２２にノイズレベルの履歴を記録するデータベースを格納してもよい。このデータベースは、図４に示すように、媒体識別子と、当該媒体識別子を読み取った日時と、算出されたノイズレベルとを関連付けて格納したものである。

制御部２１は、ノイズレベルの情報を算出したときに、その時点での日時の情報（図示しないカレンダや時計から取得する）と、当該ノイズレベルに係るホログラムが固定されている記録媒体１の媒体識別子とを関連付けて、このデータベースに格納する。

そして制御部２１は、このデータベースから、当該媒体識別子に関連づけて、過去に（例えば前回）記録したノイズレベルの情報を取得する。そして、今回算出して記録したノイズレベルと、過去に記録したノイズレベル（ノイズレベルの履歴）とを比較して、今回記録したノイズレベルの情報が、過去に記録したものより小さい値となっていれば、劣化が進行していると判断できる。

また、今回算出して記録したノイズレベルの情報が、過去に記録したものより大きい値となっている場合、劣化の程度が逆行したことになる。そこで制御部２１は、記録媒体が携帯されていると劣化が進行することが一般的であることに基づき、劣化の程度が逆行したと判断されるときには、当該ホログラムに偽造（新たに製造され、記録媒体１に貼付けられたなど）の疑いがある旨を情報提示部２５のディスプレイに表示する。

なお、ここでは今回記録したノイズレベルと過去に記録したノイズレベルとの大きさを比較する例について説明したが、これだけでなく、その差を利用した処理を行ってもよい。つまり、劣化が進行したと判断される場合も、今回記録したノイズレベルと過去に記録したノイズレベルとの差が、別途定めたしきい値を越える場合は、当該ホログラムに偽造の疑いがある旨を情報提示部２５のディスプレイに表示する。偽造したホログラムを故意に汚損して、あたかも劣化の程度が大きいかのように装う不正を防止する趣旨である。

ここでしきい値は、予め定めておいてもよいし、過去の記録の日時と、今回の記録の日時との差に応じて、当該日時の差に関する増加関数に基づいて定めてもよい。日時の経過が長ければ、それだけ劣化の程度が進行すると仮定できることに配慮したものである。

さらに、制御部２１は、データベースから取得したノイズレベルの情報のうち、今回記録したものを除く、各ノイズレベルの情報を、日時の経過に対するグラフとしてプロットし、当該プロットに対して所定のカーブフィッティング（例えば公知の多項式補間）を行って、今回記録したノイズレベルが、当該カーブフィッティングから予測される（補外して予測される）値から所定の範囲にあるか否かを調べ、所定の範囲から逸脱している場合に当該ホログラムに偽造の疑いがある旨を情報提示部２５のディスプレイに表示するようにしてもよい。

このような処理を行う場合は、例えば悪意ある第三者が、不正に取得した記録媒体に、当該第三者の顔写真に基づいて生成したホログラム像を貼付して持参した場合に、ホログラム像の劣化の程度が偶々一致しない限りホログラムに偽造の疑いがあることが守衛などのスタッフに提示されることとなる。これによって、悪意ある第三者の不正な立入りを阻止できる。

なお、ここではデータベースが記憶部２２に格納されているものとしているが、これに代えて、ネットワークを介して接続されたデータベースサーバに保持されていてもよい。この場合、当該データベースには、媒体識別子とノイズレベルの情報が保持されているだけで、個人情報に相当するものは含まれないので、データベースの管理負担は比較的軽い。

また、ここまでの説明では、ホログラムから放射された物体光（再生光）は、スクリーンやディスプレイに提示され、守衛等のスタッフの利用に供することとしていたが、本実施の形態のホログラム読取装置は、さらに、記録媒体１の所持者の顔画像を撮像するカメラを備えてもよい。この場合、当該カメラで撮像された記録媒体１の所持者の顔画像のデータを制御部２１が取得し、当該顔画像データと、ホログラムから放射され、撮像素子などでディジタイズされた画像データとを比較する。ここでの比較は、比較の対象となる各画像データから、目の位置を特定し、左目と右目との間隔を測定するなど、所定の特徴量に基づく比較を行うこととなる。この比較方法は、顔画像データの処理技術において広く知られたものを用いることができる。

また、ホログラムから放射された物体光（再生光）と、所持者の顔の像とを光学的に相関演算してもよい。この演算方法は、結合変換相関器（Joint Transform Correlator）や、マッチトフィルタ（Matched Filter）などを用いる広く知られた方法（例えば、谷田貝豊彦著，朝倉書店発行の「光とフーリエ変換」の第７章を参照）を採用して行うことができる。

制御部２１は、これら比較処理や、光学的な相関演算の結果を、ディスプレイ等に提示したり、これらの結果に基づいてゲートの開閉を制御するようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係る記録媒体の例を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係るホログラム読取装置の構成ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る記録媒体上に固定されるホログラムの例を表す説明図である。 ノイズレベルを記録するデータベースの例を表す説明図である。

符号の説明

１ 記録媒体、１０ 基体、１１ アンテナ、１２ 記憶素子、１３，２１ 制御部、１５ 保護体、２２ 記憶部、２３ カードリーダ部、２４ 参照光生成部、２５ 情報提示部。

Claims (7)

1. 記録媒体ごとに固有に定められた媒体識別子を保持する記憶部を備え、
   前記媒体識別子を用いて変調された参照光を利用して生成されたホログラムをその表面に固定したことを特徴とする記録媒体。
2. 請求項１に記載の記録媒体であって、
   前記ホログラムは、その一部に、ノイズレベルを測定するためのマーカー部を含んで生成されていることを特徴とする記録媒体。
3. 請求項１または２に記載の記録媒体から、前記媒体識別子を読み取る手段と、
   当該記録媒体の表面に固定されたホログラムに対して、前記媒体識別子を利用して変調した参照光を照射し、ホログラムからの再生光を生成する手段と、
   を含むことを特徴とするホログラム読取装置。
4. 請求項２に記載の記録媒体から、前記媒体識別子を読み取る手段と、
   当該記録媒体の表面に固定されたホログラムに対して、前記媒体識別子を利用して変調した参照光を照射し、ホログラムからの再生光を生成する手段と、
   前記再生光に含まれる、前記マーカー部を参照してノイズレベルを測定し、当該測定結果を出力する手段と、
   を含むことを特徴とするホログラム読取装置。
5. 請求項４に記載のホログラム読取装置であって、
   データベースに対してアクセス可能に接続され、
   前記媒体識別子と、前記ノイズレベルの測定結果とを関連づけて、当該データベースに記録する手段を含み、
   前記データベースに記録されたノイズレベルの測定結果の履歴が、所定処理に供されることを特徴とするホログラム読取装置。
6. 請求項１または２に記載の記録媒体から、前記媒体識別子を読み取る工程と、
   当該記録媒体の表面に固定されたホログラムに対して、前記媒体識別子を利用して変調した参照光を照射し、ホログラムからの再生光を生成する工程と、
   を含むことを特徴とするホログラム読取方法。
7. コンピュータに、
   請求項１または２に記載の記録媒体から、前記媒体識別子を読み取る手順と、
   当該記録媒体の表面に固定されたホログラムに対して、前記媒体識別子を利用して変調した参照光を照射し、ホログラムからの再生光を生成する手順と、
   を実行させることを特徴とするプログラム。
   

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