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JP4064378B2 - Method and apparatus for coupling external light in waveguide hologram - Google Patents
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JP4064378B2 - Method and apparatus for coupling external light in waveguide hologram - Google Patents

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Description

本発明は、導波路ホログラムにおける外部光の結合方法及び結合装置に関し、更に詳しくは、紙幣における透かしやマイクロ文字、クレジットカードにおけるホログラム等と同等の機能を有し、しかも、パスポート、免許証、保険証、各種会員証等、比較的偽造が容易なものに適用することにより、これらの携帯者の正当性を保証し、あるいは商品パッケージ等に適用することにより、該商品パッケージ等の未開封を証明することが可能な導波路ホログラムにおける外部光の結合方法及び結合装置に関するものである。   The present invention relates to a method and apparatus for coupling external light in a waveguide hologram, and more specifically, has a function equivalent to a watermark in a banknote, a micro character, a hologram in a credit card, and the like, and further, a passport, a license, an insurance. By applying it to certificates, various membership cards, etc. that are relatively easy to counterfeit, it is possible to guarantee the legitimacy of these carriers, or certify that the product package etc. has not been opened by applying it to the product package etc. The present invention relates to a method and apparatus for coupling external light in a waveguide hologram.

従来、紙幣、クレジットカード、パスポート、免許証、保険証、各種会員証等においては、製造に高度な技術を要する物を付帯させて偽造防止を図る手法が用いられている。例えば、紙幣の透かしやマイクロ文字、クレジットカードにおけるホログラム等である(例えば、特許文献1参照)。しかし、これらの例は、紙幣やカードを製造する際に作り込まれる物であるから、大量に同一物を作製する場合に適用されるもので、特に安全性を意識しないで製造された物に対して偽造防止を施すものではない。
製造後の物品に対して何らかのシールを貼付することで、物品の偽造を防止すると同時に、安全性を向上させるには、貼付するシールは以下の基準を満たしていることが望ましい。
2. Description of the Related Art Conventionally, bills, credit cards, passports, licenses, insurance cards, various membership cards, and the like have been used with a technique for preventing forgery by attaching items that require advanced technology for manufacturing. For example, it is a watermark of a banknote, a micro character, a hologram in a credit card, etc. (for example, refer patent document 1). However, since these examples are made when manufacturing banknotes and cards, they are applied when making the same product in large quantities, especially for products manufactured without being conscious of safety. It does not prevent counterfeiting.
In order to prevent forgery of an article by applying a sticker to an article after manufacture, and to improve safety, it is desirable that the sticker to be attached satisfies the following standards.

(1)偽造することが極めて困難であること。
(2)正当な製造者は安価に製造することができること。
(3)真贋の判別が容易であること。
(4)簡単に貼ることができるが、剥がすことは困難であること。
(5)たとえ剥がすことができたとしても、剥がすと二度と使えなくなること。
(6)重要度に応じて安全性のレベルを変更することができること。
等々である。
(1) It is extremely difficult to forge.
(2) A legitimate manufacturer can manufacture at a low cost.
(3) Easy authentication.
(4) Can be easily applied, but difficult to remove.
(5) Even if it can be peeled off, it can no longer be used once peeled off.
(6) The safety level can be changed according to the importance.
And so on.

一方、偽造が困難でしかも記憶容量の大きな情報記録媒体として、ホログラフィーを用いたホログラム情報記録媒体が提案されている。
しかしながら、従来のホログラム情報記録媒体においては、記憶容量に優れたものは大量生産ができず、印刷技術を応用した大量生産が可能なものは記憶密度が制限されるために大きな記憶容量を確保することができない等、様々な問題点がある。そこで、本発明者等は、偽造が困難でしかも大量生産可能な平面ホログラムの原理を用いる一方で、この平面ホログラムを多層に重ね、かつ、各層からのホログラムを独立に再生することを可能とした再生専用多重ホログラムカードを提案した(特許文献2参照)。
On the other hand, a hologram information recording medium using holography has been proposed as an information recording medium that is difficult to forge and has a large storage capacity.
However, conventional hologram information recording media cannot be mass-produced if they have excellent storage capacity, and those that can be mass-produced by applying printing technology have a large storage capacity because the storage density is limited. There are various problems such as being unable to do so. Therefore, the present inventors made use of the principle of a plane hologram that is difficult to forge and that can be mass-produced. On the other hand, the plane holograms can be stacked in multiple layers and the holograms from each layer can be reproduced independently. A reproduction-only multiplex hologram card was proposed (see Patent Document 2).

図9は、この再生専用多重ホログラムカードを示す断面図であり、この再生専用多重ホログラムカード1は、/クラッド2−1/コア3−1/クラッド2−2/…コア3−n−1/クラッド2−n/の様な周期層構造の端部が45°の反射面4になっている。そして、何れの/クラッド/コア/クラッド/単位においても、使用するレーザー光5の波長に対して平面型シングルモード導波路になっている。
この再生専用多重ホログラムカード1では、屈折率が1.48程度の通常の高分子材料を用いてコアとクラッドを作製する場合、シングルモード条件からコアの厚みを2.4μm以下にする必要がある。また、コア間のクロストークを押さえるため、クラッドの厚みを6μmより十分厚くする必要がある。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing this reproduction-only multiplex hologram card. This reproduction-only multiplex hologram card 1 is divided into: / clad 2-1 / core 3-1 / clad 2-2 / ... core 3-n-1 / The end of the periodic layer structure such as the cladding 2-n / is a reflection surface 4 of 45 °. In any / cladding / core / cladding / unit, a planar single mode waveguide is formed with respect to the wavelength of the laser beam 5 to be used.
In this read-only multiplex hologram card 1, when a core and a clad are manufactured using a normal polymer material having a refractive index of about 1.48, the core thickness needs to be 2.4 μm or less from a single mode condition. . Further, in order to suppress crosstalk between the cores, it is necessary to make the thickness of the clad sufficiently thicker than 6 μm.

この再生専用多重ホログラムカード1では、レーザー光5は凸レンズ6により焦点を各コア(図3では、コア3−5)の45°カット位置に合わせるように集光され、反射面4により反射されて各コア(図3では、コア3−5)内を導波光7として伝搬する。この導波光7は、コア3−5内を伝搬する間に散乱要因8により回折されてコア3−5外に回折光9となって現れ、この回折光9がホログラム像10を形成する。
特開平6−259013号公報 特開平11−345419号公報
In this reproduction-only multiplex hologram card 1, the laser beam 5 is condensed by the convex lens 6 so as to be focused on the 45 ° cut position of each core (core 3-5 in FIG. 3) and reflected by the reflecting surface 4. It propagates as guided light 7 in each core (core 3-5 in FIG. 3). The guided light 7 is diffracted by the scattering factor 8 while propagating in the core 3-5 and appears as diffracted light 9 outside the core 3-5, and the diffracted light 9 forms a hologram image 10.
JP-A-6-259013 JP-A-11-345419

ところで、世の中一般の技術レベルの進歩に伴い、偽造の技術も進歩するため、同じ技術を用いていたのでは基準(1)の条件は満たされなくなってしまう。例えば、磁気情報を貼付する方式では、すでに偽造が比較的簡単に行われているために、各所で偽造の被害が発生している。また、通常のホログラムシールも、ホログラム製造技術は既に限られた機関が独占できる技術ではない上に、基準(5)を満たしていないので、安全とはいえない。   By the way, as the technology level of the world advances, forgery technology also advances, so if the same technology is used, the condition of standard (1) is not satisfied. For example, in the method of attaching magnetic information, forgery has already been carried out relatively easily, and forged damage has occurred in various places. Also, a normal hologram seal is not safe because the hologram manufacturing technology is not already a technology that can be monopolized by a limited organization and does not satisfy the standard (5).

また、上述した再生専用多重ホログラムカードをシールにすると、基準(1)および基準(2)は後述するように簡単に達成できるが、従来型の導波路ホログラムでは、基準(3)以降の基準を満たしていない。例えば、回折像を得るためには、少なくとも導波路に光を結合してやらねばならないが、1μm程度の厚みしかないコア層に、正確に集光ビームをマッチさせる為には、少なくとも人間の手を用いる限り、非常にまれな偶然を期待しなければならないという問題点があった。   In addition, when the reproduction-only multiplex hologram card described above is used as a seal, the reference (1) and the reference (2) can be easily achieved as described later. However, in the conventional waveguide hologram, the reference after the reference (3) is used. not filled. For example, in order to obtain a diffraction image, at least light must be coupled to the waveguide, but at least a human hand is used to accurately match the focused beam to the core layer having a thickness of about 1 μm. As long as there was a problem of having to expect a very rare coincidence.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、紙幣における透かしやマイクロ文字、クレジットカードにおけるホログラム等と同等の機能を有し、しかも、パスポート、免許証、保険証、各種会員証等、比較的偽造が容易なものに適用することにより、これらの携帯者の正当性を保証することができ、また、商品パッケージ等に適用することにより、該商品パッケージ等の未開封を証明することができる上述の基準(1)〜(6)を満たすシールとして、平面型光導波路に外部から該平面型光導波路内に入射する外部光を該平面型光導波路に結合させて導波光とするグレーティングからなる外部光結合用ホログラムを有する導波路ホログラムからなる導波路ホログラム型偽造防止シールを用いた場合に、この外部光結合用ホログラムに対してさらに容易に外部光を結合することが可能な導波路ホログラムにおける外部光の結合方法及び結合装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has functions equivalent to a watermark and micro characters on a banknote, a hologram on a credit card, and the like, and also has a passport, license, insurance card, various membership cards. By applying it to items that are relatively easy to counterfeit, it is possible to guarantee the legitimacy of these carriers, and by applying it to product packages, etc., it is proved that the product package has not been opened. As a seal that satisfies the above-mentioned criteria (1) to (6), external light that enters the planar optical waveguide from the outside is coupled to the planar optical waveguide to be guided light. When using a waveguide hologram type anti-counterfeit seal comprising a waveguide hologram having an external optical coupling hologram made of a grating, this external optical coupling hologram To provide a binding method and coupling device of the external light in the waveguide holograms that can be more easily couple the external light for.

上記課題を解決するために、本発明は次の様な導波路ホログラムにおける外部光の結合方法及び結合装置を採用した。
すなわち、本発明の導波路ホログラムにおける外部光の結合方法は、平面型光導波路に外部から該平面型光導波路内に入射する外部光を該平面型光導波路に結合させて導波光とするグレーティングからなる外部光結合用ホログラムを有する導波路ホログラムにおける外部光の結合方法であって、レーザ光源または光ファイバの出射端から出射される光をレンズを用いて前記外部光結合用ホログラムの入力部にて平面波とすると共に、前記レーザ光源または前記出射端を振動手段を用いて前記レンズの光軸に対し垂直方向に振動させることにより、前記平面波の前記入力部に入射する入射方向を振動させ、この入射方向の振動の方向を前記導波光の進行方向に一致させることにより、前記平面波を外部光として前記平面型光導波路に結合させることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention employs the following method and apparatus for coupling external light in a waveguide hologram.
In other words, the external light coupling method in the waveguide hologram of the present invention is based on a grating that uses external light incident on the planar optical waveguide from the outside to the planar optical waveguide to be guided light. A method for combining external light in a waveguide hologram having an external optical coupling hologram, wherein light emitted from a laser light source or an output end of an optical fiber is used at an input portion of the external optical coupling hologram using a lens. In addition to the plane wave, the laser light source or the emission end is vibrated in a direction perpendicular to the optical axis of the lens by using a vibrating means, thereby vibrating the incident direction of the plane wave incident on the input unit. by matching the direction of the direction of the vibration in the traveling direction of the guided light, it is attached to the planar optical waveguide the plane wave as external light And wherein the door.

本発明の第1の導波路ホログラムにおける外部光の結合装置は、平面型光導波路に外部から該平面型光導波路内に入射する外部光を該平面型光導波路に結合させて導波光とするグレーティングからなる外部光結合用ホログラムを有する導波路ホログラムにおける外部光の結合装置であって、レーザ光源と、このレーザ光源から出射される光を前記外部光結合用ホログラムの入力部にて平面波とするレンズと、前記レーザ光源を前記レンズの光軸に対し垂直方向に振動させることにより、前記平面波の前記入力部に入射する入射方向を振動させる振動手段と、を備え、前記入射方向の振動の方向を前記導波光の進行方向に一致させることにより、前記平面波を外部光として前記平面型光導波路に結合させることを特徴とする。
本発明の第2の導波路ホログラムにおける外部光の結合装置は、平面型光導波路に外部から該平面型光導波路内に入射する外部光を該平面型光導波路に結合させて導波光とするグレーティングからなる外部光結合用ホログラムを有する導波路ホログラムにおける外部光の結合装置であって、レーザ光源と、このレーザ光源からの出射光を導波する光ファイバと、この光ファイバの出射端から出射される光を前記外部光結合用ホログラムの入力部にて平面波とするレンズと、前記出射端を前記レンズの光軸に対し垂直方向に振動させることにより、前記平面波の前記入力部に入射する入射方向を振動させる振動手段と、を備え、前記入射方向の振動の方向を前記導波光の進行方向に一致させることにより、前記平面波を外部光として前記平面型光導波路に結合させることを特徴とする。
The external light coupling device in the first waveguide hologram of the present invention is a grating in which external light incident on the planar optical waveguide from the outside is coupled to the planar optical waveguide to be guided light. A device for coupling external light in a waveguide hologram having an external light coupling hologram comprising: a laser light source , and a lens that converts light emitted from the laser light source into a plane wave at an input portion of the external light coupling hologram And vibration means for vibrating the incident direction of the plane wave incident on the input unit by vibrating the laser light source in a direction perpendicular to the optical axis of the lens, and changing the direction of vibration in the incident direction. By matching the traveling direction of the guided light, the planar wave is coupled as external light to the planar optical waveguide.
The external light coupling device in the second waveguide hologram of the present invention is a grating in which external light incident on the planar optical waveguide from the outside is coupled to the planar optical waveguide to be guided light. A device for coupling external light in a waveguide hologram having an external optical coupling hologram comprising: a laser light source; an optical fiber that guides light emitted from the laser light source; and an output end of the optical fiber. The incident light incident on the input portion of the plane wave by vibrating the exit end in a direction perpendicular to the optical axis of the lens. Vibration means for oscillating the plane wave, and by making the direction of vibration in the incident direction coincide with the traveling direction of the guided light, the plane wave is used as the external light. Characterized in that for coupling to the waveguide.

本発明について、さらに説明を付け加えると、上述した6つの基準に照らして、導波路ホログラムの技術を採用することで(1)の基準を満足させる。ホログラムの再生には、“目で見る”ことを考慮して可視光用ではあってもレーザーを用いる。ただし、必要があれば、CCD、あるいはCMOSディテクタ等の受光器と画像認識技術を用いてもよい。
ここで、可視光用レーザーを用いることは、一般の使用者には、どの様な情報が書かれているか知ることが困難であるから、セキュリティの向上に資する。
To further explain the present invention, the criterion (1) is satisfied by adopting the waveguide hologram technique in light of the above-described six criteria. For reproduction of the hologram, a laser is used even if it is for visible light in consideration of "seeing with eyes". However, if necessary, a light receiver such as a CCD or a CMOS detector and an image recognition technique may be used.
Here, using a visible light laser contributes to improving security because it is difficult for general users to know what information is written.

光源は数mm以上のコヒーレンス長を有する可視光用レーザーならいずれでも良く、その波長に合わせて導波路ホログラムを作ることは可能である。より具体的には、必要とするセキュリティのレベルに応じて、波長を設定すればよい。例えば、波長を短くすればするほど、導波路ホログラムの製造が難しくなるから、偽造に対するセキュリティレベルが向上するし、一般に短波長のレーザー光源は入手困難である。   The light source may be any visible light laser having a coherence length of several millimeters or more, and a waveguide hologram can be produced in accordance with the wavelength. More specifically, the wavelength may be set according to the level of security required. For example, the shorter the wavelength, the more difficult it becomes to manufacture a waveguide hologram, so the level of security against forgery is improved, and it is generally difficult to obtain a laser light source with a short wavelength.

ただし、費用対効果の観点から考えると、コンパクトディスクの再生用光源に用いられる安価な赤色半導体レーザーを用いるのがよい。この場合においても、ホログラムの凹凸は、波長780nmの赤色レーザー光に対して0.5μmピッチで、0.2μm以下の太さの極細線で描かれなければならない。しかしながら、現時点の技術レベルでは、この様な極細線を描く技術は限られた機関においてのみ実施可能であるから、例えば、悪意を有する第三者が、この様な極細線を描く技術を手にする可能性は小さい。
さらに、光導波路を形成する技術が必要であるから、微細加工技術と導波路化技術を同時に有する必要がある。この様な技術が一般に広まるためには、なお10年単位の時間が必要になろう。
However, from the viewpoint of cost-effectiveness, it is preferable to use an inexpensive red semiconductor laser that is used as a compact disk reproducing light source. Even in this case, the unevenness of the hologram must be drawn with a fine line having a thickness of 0.2 μm or less at a pitch of 0.5 μm with respect to red laser light having a wavelength of 780 nm. However, at the current technical level, such a technique for drawing a fine line can be implemented only in a limited organization. For example, a malicious third party can obtain such a technique for drawing a fine line. The possibility of doing is small.
Furthermore, since a technique for forming an optical waveguide is required, it is necessary to have a microfabrication technique and a waveguide technique at the same time. In order for such a technology to generally spread, it will still require 10 years.

ちなみに、レーザー光の波長が410nmの場合、ホログラムの凹凸は0.3μmピッチ、0.1μm以下の極細線加工を必要とするために、原盤を作製するのに電子線描画装置、もしくはdeepUV描画装置が必要になる。これらの装置は、一部の研究機関等においてはすでに確立され、保有された技術であるが、一般への普及には、さらに長い年月が必要となろう。
一方、原盤作製と導波路化技術を有する機関であれば、大量生産可能であることが導波路ホログラムのメリットであるから、上述した基準(1)および基準(2)は、導波路ホログラムそのものの特性として、ある程度満たされているものである。
By the way, when the wavelength of the laser beam is 410 nm, the projections and depressions of the hologram require an ultrafine wire processing with a pitch of 0.3 μm and 0.1 μm or less, so an electron beam drawing device or a deep UV drawing device is used to produce a master disk. Is required. These devices are already established and possessed by some research institutions, etc., but it will take a longer time to spread to the general public.
On the other hand, if it is an organization having master production and waveguide technology, it is a merit of the waveguide hologram that mass production is possible. Therefore, the above-mentioned standard (1) and standard (2) are those of the waveguide hologram itself. The characteristic is satisfied to some extent.

本発明によれば、従来、基準とされた(1)偽造することが極めて困難であること、(2)正当な製造者は安価に製造することができること、(3)真贋の判別が容易であること、(4)簡単に貼ることができるが、剥がすことは困難であること、(5)たとえ剥がすことができたとしても、剥がすと二度と使えなくなること、(6)重要度に応じてセキュリティレベルを変更することができること、等を満たすことができ、偽造防止、及び携帯者の正当性を認証することができるシールとして、平面型光導波路に外部から該平面型光導波路内に入射する外部光を該平面型光導波路に結合させて導波光とするグレーティングからなる外部光結合用ホログラムを有する導波路ホログラムからなる導波路ホログラム型偽造防止シールを用いた場合に、この外部光結合用ホログラムに対してさらに容易に外部光を結合することができる。 According to the present invention, the standard (1) it is extremely difficult to forge, (2) a legitimate manufacturer can manufacture at a low cost, and (3) it is easy to determine authenticity. (4) Can be easily applied, but difficult to remove, (5) Even if it can be removed, it cannot be used again, (6) Security depending on importance Level that can be changed, etc. can be satisfied, anti-counterfeiting, and external that is incident on the planar optical waveguide from the outside as a seal that can authenticate the legitimacy of the wearer When a waveguide hologram type anti-counterfeit seal comprising a waveguide hologram having an external optical coupling hologram comprising a grating that couples light to the planar optical waveguide to produce guided light is used , It can be more easily couple the external light to the external light coupling hologram.

以下、本発明の各実施の形態及び参考の形態について図面に基づき説明する。
第1の参考の形態
図1は、本発明の前提となる第1の参考の形態の導波路ホログラム型偽造防止シールを示す図であり、(a)は側面図、(b)は上面図、(c)は入力部を拡大した一部拡大断面図であり、図において、符号11は入力部、12はホログラムが形成された出力部、13は導波路を構成するクラッド、14は同コア、15は同クラッド、16は周期がλ/nの微細な凹凸からなるグレーティングである。また、21は平面波からなる外部光、22は導波光、23は回折光である。
この偽造防止シールは、上述した基準(3)を満足するために、導波路ホログラムヘの外部光の結合方法に細工を施したもので、グレーティング16による外部光の結合を行う構成である。
Hereinafter, embodiments and reference embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[ First Reference Form ]
1A and 1B are diagrams showing a waveguide hologram type forgery prevention seal according to a first embodiment as a premise of the present invention, in which FIG. 1A is a side view, FIG. 1B is a top view, and FIG. In the figure, reference numeral 11 denotes an input portion, 12 denotes an output portion on which a hologram is formed, 13 denotes a clad constituting a waveguide, 14 denotes the same core, 15 denotes the same cladding, Is a grating composed of fine irregularities with a period of λ / n. Reference numeral 21 denotes external light composed of plane waves, 22 is guided light, and 23 is diffracted light.
This anti-counterfeit seal is a configuration in which external light is coupled by the grating 16 in order to satisfy the above-mentioned criterion (3), by crafting the external light coupling method to the waveguide hologram.

次に、図1に基づき外部光結合法を説明する。ここでは、簡単のために、コア14は1層のみ作られているとする。平面波である外部光21は、入力部11に照射される。入力部11では、使用光の空気中の波長をλ、コア14の屈折率をnとして、周期がλ/nのグレーティング16が導波路内に形成されている。
このとき、周期がλ/nのグレーティング16と外部光21との相互作用により、ほぼグレーティングベクトルの方向に進行する導波光22が発生する。ここで、入力部11のグレーティングベクトルの方向に、ホログラムが形成されている出力部12を形成しておけば、回折光23を得ることができる。
Next, the external optical coupling method will be described with reference to FIG. Here, for simplicity, it is assumed that the core 14 is made of only one layer. External light 21 that is a plane wave is applied to the input unit 11. In the input unit 11, a grating 16 having a period of λ / n is formed in the waveguide, where λ is the wavelength of the used light in the air and n is the refractive index of the core 14.
At this time, guided light 22 traveling substantially in the direction of the grating vector is generated by the interaction between the grating 16 having a period of λ / n and the external light 21. Here, if the output unit 12 on which the hologram is formed is formed in the direction of the grating vector of the input unit 11, the diffracted light 23 can be obtained.

この様な外部光結合方式を採用することにより、上述した基準(3)を満足することができる。入力部11の光束の大きさはミリメートル(mm)の大きさであるから、光束がそれより大きな平面波21を用意すれば、“手動で”位置合わせを行うことは容易である。また、回折光23は目視で認識可能であるから、CCDその他の受光器を用意する必要もない。ただし、既述したように、自動認域の必要がある場合などにおいては、CCDやCMOSディテクタ等の二次元受光器と画像認識技術を併用すればよい。   By adopting such an external optical coupling method, the above-mentioned criterion (3) can be satisfied. Since the size of the light beam of the input unit 11 is a millimeter (mm), if a plane wave 21 having a larger light beam is prepared, it is easy to perform “manual” alignment. Further, since the diffracted light 23 can be visually recognized, it is not necessary to prepare a CCD or other light receiver. However, as described above, when an automatic recognition area is necessary, a two-dimensional light receiver such as a CCD or CMOS detector may be used in combination with an image recognition technique.

さて、導波路ホログラムの特性として、上述した基準(1)および基準(2)はある程度満足されてはいるが、たとえ、導波路ホログラムを作製する技術を有する機関であっても、正当な製造者でない限り同一の物を作製することができない仕組みを付与することは、基準(6)を満足する上で重要である。この仕組みを付与したものが次に説明する導波路ホログラム型偽造防止シールである。   Although the above-mentioned criteria (1) and criteria (2) are satisfied to some extent as the characteristics of the waveguide hologram, even if it is an organization having a technique for producing a waveguide hologram, it is a legitimate manufacturer. It is important to provide a mechanism that cannot produce the same product unless it satisfies the criteria (6). A waveguide hologram type anti-counterfeit seal described below is provided with this mechanism.

第2の参考の形態
図2は、本発明の前提となる第2の参考の形態の導波路ホログラム型偽造防止シールを示す断面図であり、(a)は入力光が導波路に結合しない場合、(b)は入力光が導波路に接合する場合をそれぞれ示している。
[ Second Reference Form ]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a waveguide hologram type anti-counterfeit seal according to a second embodiment as a premise of the present invention . FIG. 2A shows a case where input light is not coupled to the waveguide, and FIG. Each shows a case where light is joined to a waveguide.

図において、符号31はクラッド、32はコア、33はクラッド、34は表面の凹凸、35は導波路内の一様グレーティング、36はクラッド、37はコア、38はクラッド、39は表面の凹凸、40は導波路内の一様グレーティングである。また、41は平面波の入力光、42は表面の凹凸34によって変調された入力光、43は導波路に結合できるように予め位相変調された入力光、44は表面の凹凸39によって平面波に変換された入力光、45は導波光である。   In the figure, reference numeral 31 is a cladding, 32 is a core, 33 is a cladding, 34 is a surface irregularity, 35 is a uniform grating in the waveguide, 36 is a cladding, 37 is a core, 38 is a cladding, 39 is a surface irregularity, Reference numeral 40 denotes a uniform grating in the waveguide. Also, 41 is a plane wave input light, 42 is an input light modulated by the surface irregularities 34, 43 is an input light phase-modulated in advance so as to be coupled to the waveguide, and 44 is converted into a plane wave by the surface irregularities 39. The input light 45 is guided light.

この偽造防止シールは、光波面に位相変調を付与し、位相変調パターンを暗号鍵として用いる。
ここで、位相変調と、その暗号鍵化について説明する。
入力光が導波路に結合しない場合(a)と、入力光が導波路に結合する場合(b)とは、入力光41、43の位相が異なるために、結果が異なる。
This anti-counterfeit seal applies phase modulation to the light wavefront and uses the phase modulation pattern as an encryption key.
Here, phase modulation and its encryption key encryption will be described.
The case where the input light is not coupled to the waveguide (a) and the case where the input light is coupled to the waveguide (b) are different because the phases of the input light 41 and 43 are different.

入力光が導波路に結合しない場合(a)では、入力光41が平面波であるために、クラッド33の表面に形成された凹凸34によって変調されて入力光42となる。この入力光42は、その波面は凸部(領域A)では位相が遅れ、逆に凹部(領域B)では、相対的に位相が進む。したがって、領域Aと領域Bとで入力光42の波面の位相が180°ずれていれば、コア32に達し、グレーティング35によって回折された光は互いにうち消しあう。従って、外部光である入力光41が導波路と結合せず、導波光が存在しないので再生像が得られない。   In the case where the input light is not coupled to the waveguide (a), the input light 41 is a plane wave, so that the input light 42 is modulated by the unevenness 34 formed on the surface of the cladding 33. The phase of the wavefront of the input light 42 is delayed at the convex portion (region A), whereas the phase is relatively advanced at the concave portion (region B). Therefore, if the phase of the wavefront of the input light 42 is shifted by 180 ° between the region A and the region B, the light that reaches the core 32 and is diffracted by the grating 35 is erased. Therefore, the input light 41, which is external light, is not coupled with the waveguide, and no reproduced image is obtained because no guided light exists.

一方、入力光が導波路に結合する場合(b)では、入力光43の位相をあらかじめ操作しておき、クラッド36上の凹凸39によって、この入力光43がクラッド36内に進入したときには平面波に変換された入力光44となるように調整してある。この場合、領域Aと領域Bで導波光が互いに強めあい、外部光と導波路の結合が起き、導波光45が発生する。従って、出力部からの再生像を観察することができる。   On the other hand, when the input light is coupled to the waveguide (b), the phase of the input light 43 is manipulated in advance, and when the input light 43 enters the clad 36 due to the unevenness 39 on the clad 36, it becomes a plane wave. Adjustment is made so that the input light 44 is converted. In this case, the guided light strengthens each other in the region A and the region B, coupling of the external light and the waveguide occurs, and the guided light 45 is generated. Therefore, a reproduced image from the output unit can be observed.

さて、外部光と導波光の結合強度を制御するという観点では、上述した第2の実施の形態と同様であるが、クラッド上に凹凸を形成するのではなく、入力部のグレーティングそのものに変調をかけることも可能である。この構成が次に説明する導波路ホログラム型偽造防止シールである。   Now, from the viewpoint of controlling the coupling strength between external light and guided light, it is the same as in the second embodiment described above, but instead of forming irregularities on the cladding, the grating of the input section itself is modulated. It is also possible to apply. This structure is a waveguide hologram type anti-counterfeit seal described below.

第3の参考の形態
図3は、本発明の前提となる第3の参考の形態の導波路ホログラム型偽造防止シールを示す断面図であり、(a)は入力光が導波路に結合しない場合、(b)は入力光が導波路に接合する場合をそれぞれ示している。
[ Third Reference Form ]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a waveguide hologram type anti-counterfeit seal according to a third embodiment as a premise of the present invention . FIG. 3A shows a case where input light is not coupled to the waveguide, and FIG. Each shows a case where light is joined to a waveguide.

図において、符号51はクラッド、52はコア、53はクラッド、54は領域Aと領域Bで反転したグレーティング、56はクラッド、57はコア、58はクラッド、59は領域Aと領域Bで反転したグレーティングである。また、61は平面波の入力光、62はクラッド56内を進む平面波のままの入力光、63は導波路に結合できるように予め位相変調された入力光、64はクラッド56内を進む位相変調されたままの入力光、65は導波光である。   In the figure, reference numeral 51 is a clad, 52 is a core, 53 is a clad, 54 is a grating inverted in regions A and B, 56 is a clad, 57 is a core, 58 is a clad, and 59 is inverted in regions A and B. It is a grating. Also, 61 is a plane wave input light, 62 is a plane wave input light traveling in the cladding 56, 63 is a phase modulated input light so that it can be coupled to the waveguide, and 64 is phase modulated traveling in the cladding 56. Remaining input light 65 is guided light.

この入力光が導波路に結合しない場合(a)と、入力光が導波路に結合する場合(b)は、同じ構造を有するものであるが、上記の第2の実施の形態と同様、入力光61、63が相異なるために結果が異なる。
入力光が導波路に結合しない場合(a)、入力光61は平面波であって、ここでは図2と異なりクラッド51の表面には凹凸が無いので、クラッド51を進む入力光62も平面波である。しかし、コア52に形成されている領域Aと領域Bで反転したグレーティング54が変調され、領域Aと領域Bで180°異なる位相の導波光を生成するため、うち消しあう。したがって、外部光である入力光61が導波路に結合しないので、再生像も得られない。
The case where the input light is not coupled to the waveguide (a) and the case where the input light is coupled to the waveguide (b) have the same structure, but the input is the same as in the second embodiment. The results are different because the lights 61 and 63 are different.
When the input light is not coupled to the waveguide (a), the input light 61 is a plane wave. Here, unlike the case of FIG. 2, the surface of the clad 51 is not uneven, so the input light 62 traveling through the clad 51 is also a plane wave. . However, since the inverted grating 54 in the region A and the region B formed in the core 52 is modulated to generate guided light having a phase different by 180 ° between the region A and the region B, they are erased. Therefore, since the input light 61 which is external light is not coupled to the waveguide, a reproduced image cannot be obtained.

一方、入力光が導波路に結合する場合(b)では、グレーティング59の変調を見込んで、入力光63の位相を変調してあるため、領域Aと領域Bで生成される導波光が強めあう。結果として、導波光65が発生し、再生像が得られることになる。
この偽造防止シールにおいても、外部光の変調を伴って初めて再生像を得るようにすることができる。
On the other hand, in the case where the input light is coupled to the waveguide (b), the phase of the input light 63 is modulated in anticipation of the modulation of the grating 59, so that the guided light generated in the regions A and B is strengthened. . As a result, guided light 65 is generated and a reproduced image is obtained.
Also in this forgery prevention seal, it is possible to obtain a reproduced image only with modulation of external light.

上述した第2及び第3の参考の形態の偽造防止シールにおいては、外部光の変調を伴って初めて再生像を得るようにすることができる。ここで、位相変調パターンが暗号鍵の役割を果たしている。ここで、例えば、位相変調の単位を2μm、入力部の大きさを1mm角とすると、位相変調は500×500ピクセルとなる。また、互いに直交する位相パターンは、ピクセル数と同じパターン種類があるので、250000種類のパターンを取り得る。 In the anti-counterfeit seal of the second and third reference forms described above, it is possible to obtain a reproduced image only with external light modulation. Here, the phase modulation pattern plays the role of the encryption key. Here, for example, if the unit of phase modulation is 2 μm and the size of the input unit is 1 mm square, the phase modulation is 500 × 500 pixels. Further, since the phase patterns orthogonal to each other have the same pattern types as the number of pixels, 250,000 types of patterns can be taken.

ここで、位相が直交するとは、位相パターンα、βにおける第(i,j)ピクセルの位相を、それぞれ

Figure 0004064378
Figure 0004064378
としたとき、
Figure 0004064378
を満たすことである。
但し、
Figure 0004064378
はクロネッカーのデルタである。 Here, the phase is orthogonal means the phase of the (i, j) pixel in the phase patterns α and β, respectively.
Figure 0004064378
Figure 0004064378
When
Figure 0004064378
Is to satisfy.
However,
Figure 0004064378
Is the Kronecker Delta.

一般に、振幅マスクと異なり、位相マスクを作製するのは費用がかかるので、250000種類の位相マスクをすべて試すという作業には膨大な費用と時間を要する。従って、導波路ホログラムの作製技術を有する機関であっても、その位相変調パターンを知らない限り、複製することは困難であり、上述した基準(6)を満たすことがわかる。   In general, unlike an amplitude mask, it is expensive to manufacture a phase mask, so that the task of trying all 250,000 types of phase masks requires enormous costs and time. Therefore, it can be seen that even an engine having a technique for producing a waveguide hologram is difficult to duplicate unless the phase modulation pattern is known, and satisfies the above-mentioned criterion (6).

この第2及び第3の参考の形態の形態の偽造防止シールにおいては、必要に応じて各層の外部光結合用ホログラムのグレーティングの周期を層によって異なる構成を付加することで、安全性のレベルをさらに上げることが可能である。
偽造が疑われる時には、通常は使わない層と波長と位相パターンを用いる。
この構成を第2の参考の形態の偽造防止シールに付加する場合には、入力部の位置は互いに重ならないように配置する必要があるが、この構成を第3の参考の形態の偽造防止シールに付加する場合には、入力部は互いに重なりがあっても良い。
In the anti-counterfeit seal in the form of the second and third reference forms , the level of safety is increased by adding a configuration in which the grating period of the external optical coupling hologram of each layer differs depending on the layer as necessary. Further increase is possible.
When forgery is suspected, use layers, wavelengths and phase patterns that are not normally used.
When adding this configuration forgery-proof seal of the second reference embodiment, although the position of the input unit should be arranged so as not to overlap each other, forgery-proof seal of this configuration a third reference embodiment In the case of adding to, the input units may overlap each other.

入力部が2ヵ所あることで、上記と同様の大きさを仮定すると、250000種類の位相パターンがあり得る。したがって、両者で250000×250000種類、即ち625億種類の位相パターンがあり得る。これを解読し偽造することは、実効上“不可能”である。また、第二層の波長や、第二層の存在そのものを秘密にしておくこともセキュリティレベルを上げる為には有効である。   Assuming the same size as the above because there are two input parts, there can be 250,000 types of phase patterns. Therefore, there can be 250,000 × 250,000 types, that is, 62.5 billion types of phase patterns. It is effectively impossible to decipher and forge this. It is also effective to increase the security level by keeping the wavelength of the second layer and the existence of the second layer secret.

上述した基準(4)は、剥がし難い接着剤、例えば、2液混合タイプのエポキシ系接着剤等を用いることで満足することができる。より難しい基準は基準(5)であり、万が一剥がされた場合に、剥がされたという履歴が確認できる機能を有することである。この構成が次に説明する導波路ホログラム型偽造防止シールを備えた物品である。   The above-mentioned standard (4) can be satisfied by using an adhesive that is difficult to peel off, for example, a two-component mixed type epoxy adhesive. The more difficult standard is the standard (5), and it has a function of confirming the history of peeling when it is peeled off. This configuration is an article provided with a waveguide hologram type anti-counterfeit seal described below.

第4の参考の形態
図4は、本発明の前提となる第4の参考の形態の導波路ホログラム型偽造防止シールを備えた物品を示す部分断面図であり、図において、符号71は被接着物、72は導波路ホログラム型偽造防止シール、73は透明カバーシール(透明シール)、74は被接着物71と透明カバーシール73との接着部、75は偽造防止シール72と透明カバーシール73との接着部、76は偽造防止シール72と被接着物71との接着部である。
[ Fourth Reference Form ]
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing an article provided with a waveguide hologram type anti-counterfeit seal according to a fourth embodiment as a premise of the present invention . In the figure , reference numeral 71 denotes an adherend, and 72 denotes a waveguide. Hologram-type anti-counterfeit seal, 73 is a transparent cover seal (transparent seal), 74 is an adhesive portion between the adherend 71 and the transparent cover seal 73, 75 is an adhesive portion between the anti-counterfeit seal 72 and the transparent cover seal 73, 76 is This is an adhesion portion between the forgery prevention seal 72 and the adherend 71.

被接着物71は、具体的には、パスポート用紙、各種免許証、会員証そのものである。
偽造防止シール72は、クラッド81、コア82及びクラッド83により構成されている。ここでは、偽造防止シール72のコア82は1層しか示していないが、複数あってもよい。
Specifically, the adherend 71 is a passport sheet, various licenses, or a membership card itself.
The forgery prevention seal 72 includes a clad 81, a core 82, and a clad 83. Here, only one layer of the core 82 of the anti-counterfeit seal 72 is shown, but a plurality of cores 82 may be provided.

ここで、被接着物71と透明カバーシール73との間の接着強度をAsb、被接着物71と偽造防止シール72との間の接着強度をAwb、透明カバーシール73と偽造防止シール72との接着強度をAsw、コア82とクラッド81、83との間の接着強度をAccとすると、
Asb>>Acc ……(2−1)
Awb>>Acc ……(2−2)
Asw>>Acc ……(2−3)
を満たしている。
Here, the adhesive strength between the adherend 71 and the transparent cover seal 73 is Asb, the adhesive strength between the adherend 71 and the anti-counterfeit seal 72 is Awb, and the transparent cover seal 73 and the anti-counterfeit seal 72 are When the adhesive strength is Asw and the adhesive strength between the core 82 and the clad 81, 83 is Acc,
Asb >> Acc (2-1)
Awb >> Acc (2-2)
Asw >> Acc (2-3)
Meet.

すなわち、被接着物71と偽造防止シール72との間の接着強度、偽造防止シール72と透明カバーシール73との間の接着強度、及び透明カバーシール73と被接着物71との間の接着強度は、光導波路のコア82とクラッド81、83との間の接着強度より大となっている。
以上により、透明カバーシール73を剥がそうと試みると、この透明カバーシール73が剥がれる前に、コア82とクラッド81、83との間の接着部分で剥がれることになり、二度と光を導波することはない。したがって、上述した基準(5)を満たすことができる。
That is, the adhesive strength between the adherend 71 and the anti-counterfeit seal 72, the adhesive strength between the anti-counterfeit seal 72 and the transparent cover seal 73, and the adhesive strength between the transparent cover seal 73 and the adherend 71 Is larger than the adhesive strength between the core 82 of the optical waveguide and the clads 81 and 83.
As described above, when the transparent cover seal 73 is attempted to be peeled off, the transparent cover seal 73 is peeled off at the bonding portion between the core 82 and the clad 81 and 83 before the transparent cover seal 73 is peeled off, so that light is guided again. There is no. Therefore, the above-mentioned criterion (5) can be satisfied.

第1の実施の形態
図5は、本発明の第1の実施の形態に係る外部光の結合方法及び結合装置とその前提となる導波路ホログラム型偽造防止シールを示す図で、(a)は上面図、(b)は側面図であり、図において、符号91は偽造防止シールの入力部、92は同出力部である。この偽造防止シールは、ポリカーボネートシート93上に、クラッド94、コア95、クラッド96が順次積層され、このポリカーボネートシート93の裏面が接着面とされている。また、符号97は半導体レーザ、98は凸レンズ、99は導波光、100は回折光、101はボイスコイル等の振動手段により半導体レーザ97に与えられた振動である。
[ First Embodiment ]
5A and 5B are diagrams showing an external light coupling method and coupling apparatus according to the first embodiment of the present invention and a waveguide hologram type anti-counterfeit seal as a premise thereof. FIG. 5A is a top view, and FIG. Is a side view. In the figure, reference numeral 91 denotes an input portion of the forgery prevention seal, and 92 denotes the output portion. This anti-counterfeit seal has a clad 94, a core 95, and a clad 96 sequentially laminated on a polycarbonate sheet 93, and the back surface of the polycarbonate sheet 93 is used as an adhesive surface. Reference numeral 97 is a semiconductor laser, 98 is a convex lens, 99 is guided light, 100 is diffracted light, and 101 is vibration applied to the semiconductor laser 97 by vibration means such as a voice coil.

半導体レーザ97としては、光磁気ディスクの光源に用いられている680nmの赤色半導体レーザが好適に用いられる。
この偽造防止シールは、厚み221μm×幅1mm×長さ3cmの細長いシートである。このシートの長手方向の一方の端部に1mm×1mmの大きさの一様グレーティングからなる入力部91が、もう一方の端部に1mm×1mmの大きさの出力部92が形成されている。入力部91の一様グレーティングは、ピッチ0.44μm×深さ0.2μm×デューティ50%のグレーティングであり、入力部91のクラッド94にスタンパを押しつける事により形成される。
As the semiconductor laser 97, a 680 nm red semiconductor laser used for a light source of a magneto-optical disk is preferably used.
This anti-counterfeit seal is an elongated sheet having a thickness of 221 μm, a width of 1 mm, and a length of 3 cm. An input portion 91 made of a uniform grating having a size of 1 mm × 1 mm is formed at one end in the longitudinal direction of the sheet, and an output portion 92 having a size of 1 mm × 1 mm is formed at the other end. The uniform grating of the input unit 91 is a grating having a pitch of 0.44 μm × depth of 0.2 μm × duty of 50%, and is formed by pressing a stamper against the clad 94 of the input unit 91.

出力部92も入力部91と同様、凹凸で形成されるが、これは単純なグレーティングではなく、任意の波面を作り出すホログラムである。
この偽造防止シールは、コア95を屈折率1.52、クラッド94、96を屈折率1.50のともに紫外線硬化樹脂を用いて作製する。コア95の厚みは1μm、クラッド94、96各々の厚みは10μmである。これらコア95及びクラッド94、96全体の厚みは21μmであるが、この厚みでは薄すぎて皺が寄るのを防げないので、厚み200μmのポリカーボネートシート93で裏打ちされている。
The output unit 92 is also formed with irregularities like the input unit 91, but this is not a simple grating but a hologram that creates an arbitrary wavefront.
This anti-counterfeit seal is produced using an ultraviolet curable resin with a core 95 having a refractive index of 1.52 and clads 94 and 96 having a refractive index of 1.50. The thickness of the core 95 is 1 μm, and the thickness of each of the clads 94 and 96 is 10 μm. The total thickness of the core 95 and the clads 94 and 96 is 21 μm. However, since this thickness is too thin to prevent wrinkles, it is lined with a polycarbonate sheet 93 having a thickness of 200 μm.

この偽造防止シールを、ポリカーボネートシート93の裏面93aで、被接着物と接着剤を介して接着させる。従って、光はその反対側の面、すなわちクラッド96上方から入力し、回折光100が結像して得られる再生像も接着面と反対側から観察することになる。
ここで、入力部91への外部光の結合には注意を要する。
一般に、薄膜型ホログラムにおいては、導波路型ホログラムから外部への回折にはブラッグ条件が課せられなかった。その理由は、外部への回折光の回折角度に自由度があったためである。
This anti-counterfeit seal is adhered to the adherend and the adhesive on the back surface 93a of the polycarbonate sheet 93. Accordingly, light is input from the opposite surface, that is, from above the cladding 96, and a reproduced image obtained by forming the diffracted light 100 is also observed from the opposite side of the adhesive surface.
Here, attention must be paid to coupling of external light to the input unit 91.
In general, in a thin film type hologram, Bragg conditions are not imposed on diffraction from a waveguide type hologram to the outside. The reason is that there is a degree of freedom in the diffraction angle of the diffracted light to the outside.

一方、外部光の導波路への結合の場合においては、導波方向は導波路で束縛されているために、外部光に自由度を持たせなければならない。そのために、導波光の進行方向を含み、導波面に垂直な面内で入力光の進行方向を可変にしなければならない。そのため、半導体レーザ97をボイスコイル等の振動手段を用いて紙面内で横方向に振動101させることで、半導体レーザ97から出射される入力光の入射方向を振動させ、この振動する入力光を焦点距離fの凸レンズ98を用いて入力部91で平面波とする。   On the other hand, in the case of coupling of external light to a waveguide, since the waveguide direction is constrained by the waveguide, the external light must have a degree of freedom. For this purpose, the traveling direction of the input light must be variable in a plane that includes the traveling direction of the guided light and is perpendicular to the waveguide surface. For this reason, the semiconductor laser 97 is vibrated 101 in the horizontal direction within the paper surface using a vibrating means such as a voice coil, so that the incident direction of the input light emitted from the semiconductor laser 97 is vibrated, and the oscillating input light is focused. A plane wave is generated by the input unit 91 using a convex lens 98 having a distance f.

ここでは、入力部91が小さいので、凸レンズ98は直径が1.5mm、焦点距離fが3mm程度の小さな物でよい。ボイスコイル等の振動手段による半導体レーザ97の振動101は数10Hz程度で、振幅も0.1mm程度あれば十分であるから、前記振動手段にかかる負担は軽微である。
出力部92は、回折光100が導波路から10cm離れた位置に、1cm×1cmの大きさの像を結ぶように設計される。このように、導波路から10cm程度離せば、像の大きさを1mm×1mmの大きさから1cm×1cmの大きさに拡大結像させることは容易である。また、人間の目による観察も、1cm×1cmの大きさであれは容易である。
Here, since the input unit 91 is small, the convex lens 98 may be a small object having a diameter of 1.5 mm and a focal length f of about 3 mm. Since the vibration 101 of the semiconductor laser 97 by the vibration means such as a voice coil is about several tens Hz and the amplitude is about 0.1 mm, the burden on the vibration means is small.
The output unit 92 is designed so that an image having a size of 1 cm × 1 cm is formed at a position where the diffracted light 100 is 10 cm away from the waveguide. As described above, if the distance from the waveguide is about 10 cm, it is easy to enlarge the image from 1 mm × 1 mm to 1 cm × 1 cm. In addition, observation with the human eye is easy if the size is 1 cm × 1 cm.

第2の実施の形態
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る外部光の結合方法及び結合装置とその前提となる導波路ホログラム型偽造防止シールを示す図で、(a)は上面図、(b)は側面図であり、図において、符号111は偽造防止シールの波長680nm用入カ部、112は同532nm用入力部、113は同出力部である。この偽造防止シールは、ポリカーボネートシート93上に、厚み10μmのクラッド114、厚み0.7μmの532nm用コア115、厚み10μmのクラッド116、厚み1μmの680nm用コア117、厚み10μmのクラッド118が順次積層され、このポリカーボネートシート93の裏面が接着面とされている。
[ Second Embodiment ]
6A and 6B are diagrams showing a coupling method and coupling apparatus for external light according to a second embodiment of the present invention and a waveguide hologram anti-counterfeit seal as a premise thereof. FIG. 6A is a top view, and FIG. Is a side view. In the figure, reference numeral 111 denotes an input portion for a wavelength of 680 nm of the anti-counterfeit seal, 112 denotes an input portion for 532 nm, and 113 denotes the same output portion. In this anti-counterfeit seal, a 10 μm thick clad 114, a 0.7 μm thick 532 nm core 115, a 10 μm thick clad 116, a 1 μm thick 680 nm core 117, and a 10 μm thick clad 118 are sequentially laminated on a polycarbonate sheet 93. The back surface of the polycarbonate sheet 93 is an adhesive surface.

また、符号121は波長680nm用半導体レーザ、122は波長532nm用光ファイバ出射端、123は凸レンズ、124はボイスコイル等の振動手段により半導体レーザ121に与えられる振動、125はボイスコイル等の振動手段により光ファイバ出射端122に与えられる振動である。また、126は導波光、127は回折光である。   Reference numeral 121 is a semiconductor laser for a wavelength of 680 nm, 122 is an optical fiber emitting end for a wavelength of 532 nm, 123 is a convex lens, 124 is vibration applied to the semiconductor laser 121 by vibration means such as a voice coil, and 125 is vibration means such as a voice coil. Is the vibration given to the optical fiber exit end 122. Reference numeral 126 denotes guided light, and 127 denotes diffracted light.

この偽造防止シールは、上述した第1の実施の形態の前提となる偽造防止シールとは、幅1mm×長さ3cmの細長いシートである点では同様であるが、コア層を二層備えた構成とした点が異なる。
また、上層のコア117が波長680nm用、下層のコア115が波長532nm用で、YAG・SHGレーザのレーザ光が好適である。波長680nm用入カ部111は、532nm用入力部112に重ならないように形成される。出力部113は、上層のコア117及び下層のコア115に共通であるが、もちろん、層が異なる。
This anti-counterfeit seal is the same as the anti-counterfeit seal which is the premise of the above-described first embodiment in that it is a long and thin sheet having a width of 1 mm × length of 3 cm, but has a configuration including two core layers. It is different.
Further, the upper core 117 has a wavelength of 680 nm and the lower core 115 has a wavelength of 532 nm, and a YAG / SHG laser is preferably used. The input portion 111 for wavelength 680 nm is formed so as not to overlap the input portion 112 for 532 nm. The output unit 113 is common to the upper core 117 and the lower core 115, but of course, the layers are different.

コア115、117の屈折率が1.52、クラッド114、116、118の屈折率が1.50である点は第1の実施の形態の前提となる偽造防止シールと同様である。
クラッド114、116、118の厚みはすべて10μmであるが、コア115の厚みは0.7μm、コア117の厚みは1μmであるから、200μmの厚みのポリカーボネートシート93と併せると、トータルで231.7μm厚となる。
680nm用入カ部111は、ピッチ0.44μm×深さ0.2μm×デューティ50%のグレーティングにより構成され、532nm用入力部112は、ピッチ0.35μm×深さ0.2μm×デューティ50%のグレーティングにより構成されている。
The points that the refractive indexes of the cores 115 and 117 are 1.52, and the refractive indexes of the clads 114, 116, and 118 are 1.50 are the same as the forgery prevention seal that is the premise of the first embodiment .
The clads 114, 116, and 118 are all 10 μm thick, but the core 115 is 0.7 μm thick and the core 117 is 1 μm thick. Therefore, when combined with the 200 μm thick polycarbonate sheet 93, the total thickness is 231.7 μm. Thick.
The input portion 111 for 680 nm is configured by a grating with a pitch of 0.44 μm × depth of 0.2 μm × duty of 50%, and the input portion for 532 nm of pitch of 0.35 μm × depth of 0.2 μm × duty of 50%. It consists of a grating.

この偽造防止シールは、通常は、680nm用半導体レーザ121のみによるチェックでよいが、偽造が疑われる場合には、532nmの回折光126もチェックする。ここでは、YAG・SHGレーザ(図示せず)により出射される532nmのレーザ光は、光ファイバ出射端122から出射される。
また、凸レンズ123およびボイスコイル等の振動手段が必要な点は、上述した第1の実施の形態と同様である。凸レンズ123の口径や焦点距離、ボイスコイルによる振動条件等は、第1の実施の形態と同様でよい。
This anti-counterfeit seal can usually be checked only by the semiconductor laser 121 for 680 nm, but if forgery is suspected, the 532-nm diffracted light 126 is also checked. Here, a laser beam of 532 nm emitted from a YAG / SHG laser (not shown) is emitted from the optical fiber emitting end 122.
Further, the point that the vibration means such as the convex lens 123 and the voice coil is necessary is the same as in the first embodiment described above. The aperture and focal length of the convex lens 123, the vibration condition by the voice coil, and the like may be the same as those in the first embodiment .

第5の参考の形態
図7は、本発明の前提となる第5の参考の形態の導波路ホログラム型偽造防止シールの位相変調のパターンを示す模式図であり、(a)は2×2ピクセルからなる直交位相の全種類(ここでは、4種類)のパターンを示し、(b)は4×4ピクセルからなる直交位相の全種類(ここでは、16種類)のパターンを示し、(c)及び(d)は16×16ピクセルからなる直交位相の256種類のうち2種類のパターンを示している。特に、(c)は本実施の形態での使用を仮定した直交位相パターンである。
これらの図では、白抜きの部分と、斜線の部分とで、位相が180°異なる。すなわち、白抜きの部分同士、斜線の部分同士では、それぞれ同位相である。
[ Fifth Reference Form ]
FIG. 7 is a schematic diagram showing a phase modulation pattern of a waveguide hologram type anti-counterfeit seal according to a fifth reference embodiment as a premise of the present invention . FIG. 7 (a) is a diagram showing all quadrature phases composed of 2 × 2 pixels. Types (here, 4 types) of patterns are shown, (b) shows patterns of all types (here, 16 types) of 4 × 4 pixels, and (c) and (d) are 16 ×. Two types of patterns of 256 types of quadrature with 16 pixels are shown. In particular, (c) is a quadrature pattern assumed to be used in the present embodiment.
In these drawings, the phase is 180 ° different between the white portion and the shaded portion. That is, the white portions and the shaded portions have the same phase.

ここで、入力光が位相変調されている例について説明する。
この参考の形態の偽造防止シールでは、導波路ホログラムの形状は、入力部91に形成されたグレーティング、および入力レンズ系である半導体レーザ97及び凸レンズ98を除いて、上述した第1の実施の形態の前提となる偽造防止シールと同一である。
Here, an example in which input light is phase-modulated will be described.
In the forgery prevention seal of this reference form , the shape of the waveguide hologram is the same as that of the first embodiment described above except for the grating formed in the input unit 91 and the semiconductor laser 97 and the convex lens 98 which are the input lens system. It is the same as the anti-counterfeit seal which is the premise of

まず位相変調について説明する。
一般に、N×Nのピクセルによる位相変調を用いた場合、N2種類の直交位相パターンが存在しうる。図7では、(a)2×2ピクセルによる4パターン、(b)4×4ピクセルによる16パターン、(c)及び(d)16×16ピクセルによる256パターンのうち2パターン、をそれぞれ示している。
First, phase modulation will be described.
In general, when phase modulation using N × N pixels is used, N2 types of quadrature patterns can exist. FIG. 7 shows (a) 4 patterns of 2 × 2 pixels, (b) 16 patterns of 4 × 4 pixels, and (c) and (d) 2 patterns of 256 patterns of 16 × 16 pixels, respectively. .

これらは、上述した式(1)を満足している。ここで、2n×2n形式を例示したのは、各ピクセルの位相を0゜もしくは180°の二種類のみとすることができるからであり、入力光の位相変調用位相マスクを作製するのに都合が良いからである。
ここで、(c)に示されるような市松模様の位相パターンを選んだとする。この図では、白と黒では180°位相が異なる。
入力部91は1mm×1mmの大きさであるから、16×16ピクセルである位相パターンは、各ピクセルサイズが62.5μm×62.5μmである。
These satisfy the above-described formula (1). Here, the 2n × 2n format is exemplified because the phase of each pixel can be only two types of 0 ° or 180 °, which is convenient for producing a phase mask for phase modulation of input light. Because it is good.
Here, it is assumed that a checkered phase pattern as shown in (c) is selected. In this figure, the 180 ° phase is different between white and black.
Since the input unit 91 has a size of 1 mm × 1 mm, each pixel size of the phase pattern of 16 × 16 pixels is 62.5 μm × 62.5 μm.

図8は、この参考の形態の偽造防止シールに適用される入力光学系を示す構成図であり、(a)は実位相パターン方式の光学系、(b)はフーリエ位相パターン方式の光学系である。
図において、131は偽造防止シールの入力部、132は位相マスク(位相変調手段)、133は凸レンズ、134は半導体レーザ、135は図示しないボイスコイルによる振動、136はフーリエ変換レンズ、137はコリメートレンズである。凸レンズ133は直径1.5mm、焦点距離f=3mm程度のものが用いられる。
FIGS. 8A and 8B are configuration diagrams showing an input optical system applied to the anti-counterfeit seal according to the reference embodiment . FIG. 8A shows an actual phase pattern type optical system, and FIG. 8B shows a Fourier phase pattern type optical system. is there.
In the figure, 131 is an input part of a forgery prevention seal, 132 is a phase mask (phase modulation means), 133 is a convex lens, 134 is a semiconductor laser, 135 is vibration by a voice coil (not shown), 136 is a Fourier transform lens, and 137 is a collimating lens. It is. A convex lens 133 having a diameter of about 1.5 mm and a focal length f = 3 mm is used.

実位相パターン方式(a)では、位相マスク132は偽造防止シールの入力部131にほぼ密着して配置される。位相マスク132はガラスエッチングもしくはプラスチック材料のスタンピングによって作製することができるが、ここでは屈折率1.5のプラスチックをマスクとして用いる。位相マスク132と偽造防止シールの位相変調は同じサイズでなけれはならない。位相マスク132は、図7(c)の黒部分に対応する部分に凹部を、白部分に対応する部分に凸部をそれぞれ配置し、これらの高度差は450nmでなけれはならない。   In the actual phase pattern method (a), the phase mask 132 is disposed in close contact with the input portion 131 of the forgery prevention seal. The phase mask 132 can be manufactured by glass etching or plastic material stamping. Here, a plastic having a refractive index of 1.5 is used as a mask. The phase modulation of the phase mask 132 and the anti-counterfeit seal must be the same size. The phase mask 132 has a concave portion in the portion corresponding to the black portion in FIG. 7C and a convex portion in the portion corresponding to the white portion, and the height difference between them should be 450 nm.

この偽造防止シールの入力部に関しては、例えば、第2の参考の形態においては、図7(c)の黒部分が領域Aに、白部分が領域Bにそれぞれ相当しており、450nmの高度差を有するように作製される。
また、第3の参考の形態においては、図7(c)の黒部分が領域Aに、白部分が領域Bにそれぞれ相当しており、領域Aと領域Bとでグレーティングの位相が反転する構成とされている。
Regarding the input part of the forgery prevention seal, for example, in the second reference embodiment , the black portion in FIG. 7C corresponds to the region A and the white portion corresponds to the region B, and the altitude difference of 450 nm. It is produced so that it may have.
In the third reference embodiment , the black portion in FIG. 7C corresponds to the region A and the white portion corresponds to the region B, and the phase of the grating is inverted between the region A and the region B. It is said that.

一方、フーリエパターン方式(b)では、位相マスク132は実位相パターン方式と同じものを用いる。フーリエ変換レンズ136は実位相パターン方式の凸レンズ133と同じものを用いるが、位相マスク132のフーリエ像が偽造防止シールの入力部131にて結像される位置に配置する。コリメートレンズ137はレーザ光をコリメートするために設けられるもので、焦点距離はf’=2mm程度あれば良い。   On the other hand, in the Fourier pattern method (b), the same phase mask 132 as the actual phase pattern method is used. The Fourier transform lens 136 is the same as the actual phase pattern type convex lens 133, but is arranged at a position where the Fourier image of the phase mask 132 is formed at the input portion 131 of the anti-counterfeit seal. The collimating lens 137 is provided for collimating the laser beam, and the focal length may be about f ′ = 2 mm.

ただし、偽造防止シールとしては、入力部131の位相パターンが位相マスク132のフーリエ変換の複素共役の位相パターンで与えられるので、各ピクセルの位相は二種類では与えられず、複雑なパターンとなる。
ただし、この方法のメリットは、入力ビームの位置ずれに対して許容度が大きくなるという点にある。
However, as the anti-counterfeit seal, the phase pattern of the input unit 131 is given as the complex conjugate phase pattern of the Fourier transform of the phase mask 132, so that the phase of each pixel is not given in two types and becomes a complicated pattern.
However, the merit of this method is that the tolerance for the positional deviation of the input beam is increased.

また、本発明の偽造防止シールを「錠前」とし、位相マスク132を「鍵」とすれば、「錠前」と「鍵」、すなわち本発明の偽造防止シールと位相マスク132が合致するか否かで認証を行うことができる。この場合、本発明の偽造防止シールと位相マスク132が合致するか否かを認識した段階で、認証の可否を直ちに判定することができる。
さらに、複数のホログラムが積層された偽造防止シールを用いれば、安全性のレベルを上げることができる。
If the anti-counterfeit seal of the present invention is “lock” and the phase mask 132 is “key”, it is determined whether “lock” and “key”, that is, whether the anti-counterfeit seal of the present invention and the phase mask 132 match. You can authenticate with. In this case, it is possible to immediately determine whether authentication is possible at the stage of recognizing whether the anti-counterfeit seal of the present invention matches the phase mask 132.
Furthermore, if a forgery prevention seal in which a plurality of holograms are laminated is used, the level of safety can be increased.

第6の参考の形態
本発明の前提となる第6の参考の形態の導波路ホログラム型偽造防止シールは、第1の実施の形態の前提となる偽造防止シールとほぼ同等の偽造防止シールを用いる。ただし、コアの材料が異なる。
[ Sixth Reference Form ]
The waveguide hologram type anti-counterfeit seal of the sixth reference form which is the premise of the present invention uses a forgery-preventing seal substantially equivalent to the anti-counterfeit seal which is the premise of the first embodiment . However, the core material is different.

また、この偽造防止シールを備えた物品は、図4に示す透明カバーシール73として、厚み0.2mmのアートン樹脂のシートを用いる。被接着物71は紙である。
接着部74〜76は全て二液混合タイプのエポキシ系接着剤を用いる。また、コア82にフッ素添加の紫外線硬化樹脂を用いることで、コア82とクラッド81、83との間の接着強度を弱める。
Further, the article provided with the forgery prevention seal uses an Arton resin sheet having a thickness of 0.2 mm as the transparent cover seal 73 shown in FIG. The adherend 71 is paper.
The adhesive parts 74 to 76 all use a two-component mixed epoxy adhesive. Further, by using a fluorine-added ultraviolet curable resin for the core 82, the adhesive strength between the core 82 and the clads 81 and 83 is weakened.

以上、本発明の各実施の形態及び参考の形態につき説明したが、本発明は、必ずしも上述した実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明にいう目的を達成し、本発明にいう効果を有する範囲内において、適宜に変更実施することが可能なものである。 As mentioned above, although each embodiment and reference form of this invention were demonstrated, this invention is not necessarily limited only to embodiment mentioned above, The objective said to this invention is achieved, and it says to this invention. Changes can be made as appropriate within the range having the effect.

本発明の第1の参考の形態の導波路ホログラム型偽造防止シールを示す図であり、(a)は側面図、(b)は上面図、(c)は入力部を拡大した一部拡大断面図である。It is a figure which shows the waveguide hologram type forgery prevention seal of the 1st reference form of this invention, (a) is a side view, (b) is a top view, (c) is the partially expanded cross section which expanded the input part. FIG. 本発明の第2の参考の形態の導波路ホログラム型偽造防止シールを示す断面図であり、(a)は入力光が導波路に結合しない場合、(b)は入力光が導波路に接合する場合である。It is sectional drawing which shows the waveguide hologram type forgery prevention seal of the 2nd reference form of this invention, (a) is a case where input light is not couple | bonded with a waveguide, (b) joins input light to a waveguide Is the case. 本発明の第3の参考の形態の導波路ホログラム型偽造防止シールを示す断面図であり、(a)は入力光が導波路に結合しない場合、(b)は入力光が導波路に接合する場合である。It is sectional drawing which shows the waveguide hologram type forgery prevention seal of the 3rd reference form of this invention, (a) is a case where input light is not couple | bonded with a waveguide, (b) joins input light to a waveguide Is the case. 本発明の第4の参考の形態の導波路ホログラム型偽造防止シールを備えた物品を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the article | item provided with the waveguide hologram type forgery prevention seal of the 4th reference form of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る外部光の結合方法及び結合装置とその前提となる導波路ホログラム型偽造防止シールを示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows the coupling method and coupling | bonding apparatus of external light which concern on the 1st Embodiment of this invention, and the waveguide hologram type forgery prevention seal | sticker used as the premise , (a) is a top view, (b) is a side view It is. 本発明の第2の実施の形態に係る外部光の結合方法及び結合装置とその前提となる導波路ホログラム型偽造防止シールを示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows the coupling method and coupling | bonding apparatus of external light which concern on the 2nd Embodiment of this invention, and the waveguide hologram type forgery prevention seal | sticker used as the premise , (a) is a top view, (b) is a side view It is. 本発明の第5の参考の形態の導波路ホログラム型偽造防止シールの位相変調のパターンの様々な例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows various examples of the phase modulation pattern of the waveguide hologram type forgery prevention seal of the 5th reference form of this invention. 本発明の第5の参考の形態の偽造防止シールに適用される入力光学系を示す構成図であり、(a)は実位相パターン方式の光学系、(b)はフーリエ位相パターン方式の光学系である。It is a block diagram which shows the input optical system applied to the forgery prevention seal | sticker of the 5th reference form of this invention, (a) is an optical system of a real phase pattern system, (b) is an optical system of a Fourier phase pattern system It is. 再生専用多重ホログラムカードを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a reproduction-only multiple hologram card.

符号の説明Explanation of symbols

1 再生専用多重ホログラムカード
2−1〜2−n クラッド
3−1〜3−n−1 コア
4 反射面
5 レーザー光
6 凸レンズ
7 導波光
8 散乱要因
9 回折光
10 ホログラム像
11 入力部
12 出力部
13 クラッド
14 コア
15 クラッド
16 グレーティング
21 外部光
22 導波光
23 回折光
31、33、36、38 クラッド
32、37 コア
34、39 凹凸
35、40 一様グレーティング
41 平面波の入力光
42 変調された入力光
43 予め位相変調された入力光
44 平面波に変換された入力光
45 導波光
51、53、56、58 クラッド
52、57 コア
54、59 反転したグレーティング
61、62 平面波の入力光
63、64 予め位相変調された入力光
65 導波光
71 被接着物
72 導波路ホログラム型偽造防止シール
73 透明カバーシール(透明シール)
74〜76 接着部
81、83 クラッド
82 コア
91 入力部
92 出力部
93 ポリカーボネートシート
94、96 クラッド
95 コア
97 半導体レーザ
98 凸レンズ
99 導波光
100 回折光
101 振動
111 680nm用入カ部
112 532nm用入力部
113 出力部
114、116、118 クラッド
115 532nm用コア
117 680nm用コア
121 680nm用半導体レーザ
122 光ファイバ出射端
123 凸レンズ
124、125 振動
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Read-only multiple hologram card 2-1 to 2-n Clad 3-1 to 3-n-1 Core 4 Reflecting surface 5 Laser light 6 Convex lens 7 Waveguide light 8 Scattering factor 9 Diffracted light 10 Hologram image 11 Input part 12 Output part 13 Clad 14 Core 15 Clad 16 Grating 21 External light 22 Waveguide light 23 Diffracted light 31, 33, 36, 38 Clad 32, 37 Core 34, 39 Concavities and convexities 35, 40 Uniform grating 41 Plane wave input light 42 Modulated input light 43 Pre-phase-modulated input light 44 Input light converted to plane wave 45 Waveguide light 51, 53, 56, 58 Clad 52, 57 Core 54, 59 Inverted grating 61, 62 Plane wave input light 63, 64 Pre-phase modulation Input light 65 guided light 71 adherend 72 waveguide hologram forgery Stop seal 73 transparent cover seal (transparent seal)
74-76 Adhesive part 81, 83 Clad 82 Core 91 Input part 92 Output part 93 Polycarbonate sheet 94, 96 Clad 95 Core 97 Semiconductor laser 98 Convex lens 99 Waveguide light 100 Diffracted light 101 Vibration 111 Input part for 680 nm 112 Input part for 532 nm 113 Output unit 114, 116, 118 Clad 115 Core for 532nm 117 Core for 680nm 121 Semiconductor laser for 680nm 122 Optical fiber exit end 123 Convex lens 124, 125 Vibration

Claims (3)

平面型光導波路に外部から該平面型光導波路内に入射する外部光を該平面型光導波路に結合させて導波光とするグレーティングからなる外部光結合用ホログラムを有する導波路ホログラムにおける外部光の結合方法であって、
レーザ光源または光ファイバの出射端から出射される光をレンズを用いて前記外部光結合用ホログラムの入力部にて平面波とすると共に、
前記レーザ光源または前記出射端を振動手段を用いて前記レンズの光軸に対し垂直方向に振動させることにより、前記平面波の前記入力部に入射する入射方向を振動させ、
この入射方向の振動の方向を前記導波光の進行方向に一致させることにより、前記平面波を外部光として前記平面型光導波路に結合させることを特徴とする導波路ホログラムにおける外部光の結合方法。
Coupling of external light in a waveguide hologram having an external optical coupling hologram made of a grating that couples external light incident on the planar optical waveguide from the outside into the planar optical waveguide to be coupled to the planar optical waveguide. A method,
While making the light emitted from the laser light source or the output end of the optical fiber into a plane wave at the input part of the external light coupling hologram using a lens ,
By vibrating the laser light source or the emitting end in a direction perpendicular to the optical axis of the lens using a vibrating means, the incident direction of the plane wave incident on the input unit is vibrated,
A method for coupling external light in a waveguide hologram , wherein the plane wave is coupled as external light to the planar optical waveguide by making the direction of vibration in the incident direction coincide with the traveling direction of the guided light.
平面型光導波路に外部から該平面型光導波路内に入射する外部光を該平面型光導波路に結合させて導波光とするグレーティングからなる外部光結合用ホログラムを有する導波路ホログラムにおける外部光の結合装置であって、
レーザ光源と
このレーザ光源から出射される光を前記外部光結合用ホログラムの入力部にて平面波とするレンズと、
前記レーザ光源を前記レンズの光軸に対し垂直方向に振動させることにより、前記平面波の前記入力部に入射する入射方向を振動させる振動手段と、
を備え、
前記入射方向の振動の方向を前記導波光の進行方向に一致させることにより、前記平面波を外部光として前記平面型光導波路に結合させることを特徴とする導波路ホログラムにおける外部光の結合装置。
Coupling of external light in a waveguide hologram having an external optical coupling hologram made of a grating that couples external light incident on the planar optical waveguide from the outside into the planar optical waveguide to be coupled to the planar optical waveguide. A device,
A laser light source ;
A lens that converts the light emitted from the laser light source into a plane wave at the input portion of the external light coupling hologram;
Vibration means for vibrating the incident direction of the plane wave incident on the input unit by vibrating the laser light source in a direction perpendicular to the optical axis of the lens;
With
An apparatus for coupling external light in a waveguide hologram , wherein the plane wave is coupled as external light to the planar optical waveguide by making the direction of vibration in the incident direction coincide with the traveling direction of the guided light.
平面型光導波路に外部から該平面型光導波路内に入射する外部光を該平面型光導波路に結合させて導波光とするグレーティングからなる外部光結合用ホログラムを有する導波路ホログラムにおける外部光の結合装置であって、Coupling of external light in a waveguide hologram having an external light coupling hologram composed of a grating that couples external light incident on the planar optical waveguide from the outside into the planar optical waveguide to be coupled to the planar optical waveguide. A device,
レーザ光源と、A laser light source;
このレーザ光源からの出射光を導波する光ファイバと、An optical fiber for guiding light emitted from the laser light source;
この光ファイバの出射端から出射される光を前記外部光結合用ホログラムの入力部にて平面波とするレンズと、A lens that makes the light emitted from the exit end of the optical fiber a plane wave at the input portion of the external optical coupling hologram;
前記出射端を前記レンズの光軸に対し垂直方向に振動させることにより、前記平面波の前記入力部に入射する入射方向を振動させる振動手段と、Vibrating means for vibrating the incident direction of the plane wave incident on the input unit by vibrating the emitting end in a direction perpendicular to the optical axis of the lens;
を備え、With
前記入射方向の振動の方向を前記導波光の進行方向に一致させることにより、前記平面波を外部光として前記平面型光導波路に結合させることを特徴とする導波路ホログラムにおける外部光の結合装置。An apparatus for coupling external light in a waveguide hologram, wherein the plane wave is coupled as external light to the planar optical waveguide by making the direction of vibration in the incident direction coincide with the traveling direction of the guided light.
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