光记录介质及伪造品检测装置 本发明涉及记录全息图的光记录介质和伪造品检测装置，例如，涉及适合与下述情况的光记录介质及伪造品检测装置：用全息图来记录预付货款卡和金融机构的卡、许可证和会员证等信息的全部或一部分。
作为现有技术的例子，图14表示了在日本专利公开公报特开平9-319849号公报中所公开的双光学读取装置。形成在卡1上的双光学器件10(10a、10b、10c)是衍射光栅，设计成这样的结构：当单色光21通过照明装置20、半透明反射镜25进行照射时，衍射光的强度集中在一次和二次衍射光。该一次衍射光23a和二次衍射光23b分别由一次衍射光感光器30a和二次衍射光感光器30b所感光。为了检测照明光(单色光21)的强度，由衍射光栅10所反射的光通过半透明反射镜25而由照明光感光器24所感光。接着，通过用照明光(单色光21)的强度除以一次衍射光23a的强度与二次衍射光23b的强度之和，就可以求出衍射光栅10的衍射效率，因此，当该衍射效率为规定值以上时，则判断为卡1是「真」，当不足规定值时，则判断为卡1是「伪」。即，在该现有技术的例子中，把衍射效率作为对卡1的真伪判定的基准。
其中所使用的衍射光栅10例如为在O plus E，96.12月号，P83-88「计算机全息图的优化方法」中所记载的相位型全息图。具体地说，使用计算机对与所希望地衍射角相对应的衍射光位置信息进行傅立叶逆变换，由此，就能求出与衍射光栅的干涉条纹相对应的相位分布。而且，如日本专利公开公报特开平9-230121号公报中所公开的那样，应用半导体制造技术在基板上制成与该相位分布相对应的光栅最强光区(阶梯状级差)，通过把该基板上的光栅最强光区转印到卡等光记录介质上，就能制成衍射光栅10。把由这样的工艺所制成的衍射光学器件称为双光学器件。
下面参照图15、图16对相位型全息图进行说明。图15表示一般的透射相位型全息图(衍射光学器件)的断面图，其材料是透明的透光性树脂1a。接着，使入射光2产生相位差，对透射光发生衍射现象，成为衍射光3a，因此，在透光性树脂1a中形成与相位差相对应的阶梯状级差4。在本例中为3值的相位型全息图，把入射光2的波长λ的一个周期(2π)分成三份，使一值的相位差成为2π/3，阶梯状级差4包括0π(没有相位变化的部分)由三段构成。最简单的相位型全息图为2值，在此情况下，由于是把一个周期(2π)分成两份，则一值的相位差为π，阶梯包含0π由两段构成。值的数量越多，衍射效率越大，但另一方面，制造工艺也变得越复杂。
图16表示一般的反射相位型全息图。在此情况下，为了通过透明的透光性树脂1a使入射光2进行反射，对反射光发生衍射现象，产生衍射光3b。因此，在透光性树脂1a的光栅最强光区表面1b上形成铝等金属制的反射膜5，在其上覆盖有保护膜6。
为此，如果不使用计算机进行高度计算以及不使用昂贵的半导体制造设备，就不能制成上述这样的衍射光学器件，因此，乍一看，伪造是非常困难的。但是，实际上存在这样的问题：由于衍射光学器件是简单的光栅最强光区(阶梯状级差)4，所以如果制作使液体树脂流入并固化的模具，使液体树脂流入该模具中并进行固化，就能简单地复制(伪造)光栅最强光区。
例如，在图15所示的透射相位型全息图的情况下，通过在光栅最强光区表面1b上蒸镀薄的金属膜，从而形成剥离层，使液体树脂流到该剥离层上，使其固化，然后将液体树脂与剥离层一起取下，由此，就能制成与光栅最强光区的凹凸相反的模具。接着，把该模具的剥离层进行加固，使液体树脂流到其上，并使之固化，就能简单地制成伪造品。
在图16所示的反射相位型全息图的情况下，由于光栅最强光区表面1b由金属制的反射膜5和保护膜6所覆盖，所以比透射相位型全息图更难于进行伪造，但是，实际上，当金属制的反射膜5和保护膜6浸到强碱溶液等中时，就能够简单地进行剥离，而使光栅最强光区表面1b露出。由此，其后用与透射相位型全息图时相同的方法就能简单地进行伪造。
这样伪造(复制)的光栅最强光区表面1b的精度要低于真品，衍射效率变差，而且，在图14所示的方法中，由于把衍射效率作为卡1的真伪判定的基准，所以能够简单地判断为伪造品。但是，卡1是用手直接使用，此时，会附着指纹、油脂、手垢、尘埃等污物，而使衍射效率变差，因此，实际上，考虑到这样的污物，用于判定真伪的衍射效率的阈值不得不降低设定，因此，不能判断像上述那样复制的伪造品。
鉴于上述现有例子的问题，本发明的目的是提供一种光记录介质及伪造品检测装置，在将全息图作为真伪判定用进行记录的情况下，能够正确地判定真伪。
为了实现上述目的，本发明，鉴于当伪造构成全息图的光栅最强光区(阶梯状级差)时，其相位差会发生变化，所以当相位差变化时就记录所出现的水印全息图。
即，根据本发明，提供一种光记录介质，形成2值的相位差为2π×n(n为1以上的自然数)的光栅最强光区来作为相位型水印全息图。
根据本发明，提供一种伪造品检测装置，判定形成2值的相位差为2π×n(n为1以上的自然数)的光栅最强光区来作为相位型水印全息图的光记录介质的真伪，包括：
照明装置，用单色光照射上述水印全息图；
二维摄像装置，对上述水印全息图发生的衍射光进行摄像；
0次光处理装置，把由上述二维摄像装置所摄像的衍射光强度分布信号的0次光成分置换为强度「0」，对除0次光之外的全部衍射光强度分布信号进行放大；
判定装置，把由上述0次光处理装置所处理的衍射光强度分布信号与基准数据进行比较，来判定上述光记录介质的真伪。
本发明的这些和其他的目的、优点及特征将通过结合附图对本发明的实施例的描述而得到进一步说明。在这些附图中：
图1是表示本发明所涉及的光记录介质及伪造品检测装置的一个实施例的构成图；
图2是表示本发明所涉及的光记录介质及伪造品检测装置的另一个实施例的构成图；
图3是表示图1的数据全息图的平面图；
图4是表示图3的由数据全息图所产生的衍射光强度分布的平面图；
图5是表示图1的水印全息图的侧面图；
图6是表示图5的水印全息图的侧面图；
图7是表示伪造图6的水印全息图时的衍射光强度分布的平面图；
图8是表示图6的水印全息图为「真」时的衍射光强度分布的平面图；
图9是表示由真的水印全息图所产生的衍射光强度分布的平面图；
图10是表示由伪造的水印全息图所产生的衍射光强度分布的另一个例子的平面图；
图11是表示由伪造的水印全息图所产生的衍射光强度分布的另一个例子的平面图；
图12是表示由伪造的水印全息图所产生的衍射光强度分布的另一个例子的平面图；
图13是表示由伪造的水印全息图所产生的衍射光强度分布的另一个例子的平面图；
图14是表示现有例子的构成图；
图15是表示透射相位型全息图的断面图；
图16是表示反射相位型全息图的断面图。
在图1所示的全息图埋入卡100中，形成反射相位型的数据全息图D和水印全息图W。其中，在本说明书中，把在卡100中所埋入的全息图的一个单位称为全息图单位单元100a，在一个单元100a中，在同一面上以任意位置和比例混合形成5×5个数据全息图D和水印全息图W。而且，全息图D、W的数量、全息图D、W和单元100a的大小、形状可以对应于照明装置101固有的照明形状(照明光束轮廓)而自由设定。
该卡100由图中未示出的运送装置所运送，当全息图D、W被照明装置101的可干涉性的光所照射时，照射光在全息图D、W中进行反射和干涉，衍射光被感光装置102所感光。感光装置102是诸如CCD、PD等二维摄像器件，因此，能够测定二维的衍射光的位置和强度。从感光装置102所输出的衍射光强度分布信号由0次光处理装置103把0次光的光强度置换为「0」，再以规定的增益对除去0次光之后的全部衍射光强度进行放大，发送给衍射光识别装置104。衍射光识别装置104把作为基准数据预先登录的多个衍射光强度分布数据与从0次光处理装置103所发送的数据进行比较，由此来判定卡100的真伪。
在由透射相位型构成全息图D、W的情况下，如图2所示，可以变更照明装置101和感光装置102的配置位置，以使感光装置102感受到卡100的透射光。在此情况下，当照明光透过全息图D、W时发生干涉，透过卡100的衍射光入射到感光装置102中。
数据全息图D表示预付货款卡的余额、现金提取卡中的密码和卡编号等数据。图3作为数据全息图D的一个例子表示了5值的透射相位型数据全息图。所谓5值是表示把入射光的波长λ的一个周期(2π)分成5份，使1值的相位差为2π/5，阶梯包含0π(没有相位变化的部分)以5段形成。图3表示把5段的相位差变换为最小＝0、最大＝255的灰色标度，而成为位图图形。
如上述那样，该相位差能够通过用计算机对衍射光的配置信息进行傅立叶逆变换而算出。而且，如日本专利公开公报特开平9-230121号公报中所公开的那样，能够应用半导体制造技术来在基板上制成与该相位分布相对应的光栅最强光区(阶梯状级差)，通过把该基板上的光栅最强光区转印到卡等光记录介质上，就能制成数据全息图D。图4表示对图3所示的数据全息图D照射照明光，而由感光装置102拍摄由光的干涉现象所发生的衍射光的光强度分布的图象(全息图重现图象)。而且，值的数量并不仅限于5值，只要作为全息图而起作用，可以是2值以上的任意数。
水印全息图W表示用于判定伪造品的「透明」信息。该透明如后述那样构成为：当在真的全息图单位单元上照射照明光的情况下，在感光装置102的感光信号中不会出现，但在照射到伪造的全息图单位单元上时，会出现该水印。下面对水印全息图W的制作方法进行说明。制作方法与数据全息图D相同，而不同点是，如图2所示的那样，以2值进行设计。所谓2值是指把入射光的波长λ的一个周期(2π)分成2份，使1值的相位差为π/2，阶梯包含0π(没有相位变化的部分)以2段(0和π)形成。
图6是作为水印全息图W的一个例子，该例表示把2段的相位差(0和π)变换为0和255的黑白两色，从而成为位图图形。接着，在该「伪」的水印全息图W上照射照明光，当通过光的干涉现象而发生的衍射光由感光装置102所感光时，该衍射光的光强度分布(全息图重现图象)就会如图7所示的那样，出现表示伪造品的「FAKE 」的文字字样。
因此，在通常的全息图的情况下，在卡100上原封不动地制成与设计值的相位分布相对应的光栅最强光区(阶梯状级差)，但是，在本发明的水印全息图W中，把与0和π相对应的光栅最强光区的深度分别变换为0和2π×n使用。n是1、2、3等的自然数，假设n＝1，则设计上与0和π相对应的光栅最强光区在实际的水印全息图W上为0和2π。在此情况下，2值的相位差为2π，相当于波长的一个周期，因此，即使照射照明光也没有干涉，而不产生衍射光。与相位差为2π×n的情况相同，由于相位差相当于波长的n周期，所以即使照射照明光也没有干涉，与入射光相对应的水印全息图W的输出仅为0次光，如图8所示的那样，没有被摄取任何图象。
水印全息图W的特征是：如上述那样，由于相位差为2π×n，所以即使照射照明光，仅进行透射(或者反射)，衍射光也不会出现。其中，如上述那样，当通过使液体树脂流到光栅最强光区表面上并固化而制成模具来进行伪造时，所复制的光栅最强光区表面的精度变差，水印全息图W的光栅最强光区深度＝2π×n发生变化。因此，如图7所示的那样，以2值所设计的衍射图形「FAKE 」的文字显现出来。在此情况下，通过伪造而使光栅最强光区深度发生变化，从2π×n越接近π×n，水印全息图W的衍射效率越增加，衍射图形「FAKE 」就会更加明确地显现出来。
因此，在本发明的卡100中，由于数据全息图D和水印全息图W以任意的位置和比例在同一面上混合形成，因此，当因伪造而使光栅最强光区深度发生变化时，会产生这样的现象：数据全息图D的衍射效率减少，同时，水印全息图W的衍射效率增加。其中，在水印全息图W的相位接近于2π×n的情况下，如图8所示的那样，相对于入射光的水印全息图W的输出的0次光变强，但是当感光装置102的动态范围变窄时，0次光被加强检出，同时可能数据全息图D被减弱检出。因此，0次光处理装置103把0次光的光强度置换为「0」，以规定的增益对除去0次光之后的全部衍射光强度进行放大，由此，衍射光识别装置104就能够以高精度检测衍射光。
图9～图13表示各种衍射光强度分布(全息图重现图象)。图9表示按照设计制作的全息图单位单元100a以形成具有100％的相位差的情况，在这种情况下，仅有数据全息图D的衍射光显现，而水印全息图W的衍射光则完全不出现。图10所示表示的是伪造全息图单位单元100a而制作成具有95％的相位差的情况，在这种情况下，数据全息图D的衍射光就会出现，而水印全息图W的衍射光也会略微地显现出来。
图11表示伪造全息图单位单元100a而制作成具有90％的相位差的情况，在此情况下，数据全息图D的衍射光出现，水印全息图W的衍射光比图10更强地显现出来。图12表示伪造全息图单位单元100a而制作成具有80％的相位差的情况，在此情况下，数据全息图D的衍射光和水印全息图W的衍射光以大致相同的程度显现出来。图13表示伪造全息图单位单元100a而制作成具有70％的相位差的情况，在此情况下，数据全息图D的衍射光变弱，水印全息图W的衍射光比数据全息图D更强地显现出来。
接着，衍射光识别装置104把作为基准数据而预先登录的多个衍射光强度分布数据与按图9～图13所示的从0次光处理装置103所输出的数据进行比较，图9的卡判定为「真」，图10～图13所示的卡判定为「伪」。
根据本发明，除了在权利要求范围中所记载的发明之外，还提供了这样的发明：
一种光记录介质，其特征在于权利要求1所记载的相位型水印全息图和表示数据的相位型全息图以任意的位置和比例在同一面上混合形成。
如上述那样，根据本发明，当构成全息图的光栅最强光区(阶梯状级差)被伪造时，鉴于其相位差发生变化，记录了当相位差变化时所出现的水印全息图，因此，在作为真伪判定用而记录全息图的情况下，能够正确地判定真伪。