JP2000207782A - 光情報記録媒体およびその情報の読み取り方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回折格子セルから構成される従来の光情報記録
媒体では、情報読み取りの際、回折格子セルからの１次
回折光を受光・検出する構成であり、回折格子セル自体
が記録情報であり、前記セルが偽造・模造の対象とされ
る。本発明では、商品外観の意匠性の低下を招くことが
ないと共に、商品コードなどの情報記録部の存在を隠蔽
でき、セキュリティ性の向上した光情報記録媒体を提案
する。 【解決手段】回折格子セル自体が記録情報を構成せず、
回折格子セルの配置される間隔により情報を記録し、そ
の情報読み取りに際して、回折格子セルからの０次回折
光を受光・検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的に記録情報
を読み取る情報記録媒体に関し、特に、回折格子からな
るセル（以下、回折格子セルと称する）が基板表面に配
置されて構成されるタイプの光情報記録媒体の新規な構
成とそれに固有な記録情報の読み取り方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、バーコードに例示されるよう
な、光により記録情報を読み取ることができる情報記録
媒体は多数知られている。しかし、多くの光情報記録媒
体は、肉眼で観察するための画像などを情報記録部に表
現することはできず、デザインを著しく制限し、意匠性
が低い。特に、商品コードなどを記録してパッケージに
形成してある場合、商品の外観を損ねてしまう。また、
同様の理由で、クレジットカードなどの表面に情報記録
部を適用することは困難であると共に、適用しても情報
記録部の存在があからさまであると偽造・模造も容易と
なりセキュリティ性に問題を残すことになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたもので、商品外観の意匠性
の低下を招くことがないと共に、商品コードなどの情報
記録部の存在を隠蔽でき、セキュリティ性も向上する光
情報記録媒体を提案することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】回折格子セルから構成さ
れる従来の光情報記録媒体では、情報読み取りの際、回
折格子セルからの１次回折光を受光・検出する構成であ
り、回折格子セル自体が記録情報であり、前記セルが偽
造・模造の対象とされる。

【０００５】本発明では、回折格子セル自体が記録情報
を構成せず、回折格子セルの配置される間隔により情報
を記録し、その情報読み取りに際して、回折格子セルか
らの１次回折光を受光・検出する構成とはしない新規な
手法を採用する。

【０００６】請求項１の発明に係る光情報記録媒体は、
回折格子からなるセルが基板表面に配置されて構成され
る光情報記録媒体において、前記セルの配置される間隔
により情報を記録したことを特徴とする。

【０００７】請求項２の光情報記録媒体は、回折格子か
らなるセルが基板表面に配置されて構成される光情報記
録媒体において、前記セルのサイズおよび隣接するセル
同士の間隔により情報を記録したことを特徴とする。

【０００８】請求項３の光情報記録媒体は、前記セルと
して、回折格子の空間周波数，回折格子の方向の何れか
が異なる複数種類のセルを用いることを特徴とする。

【０００９】請求項４の光情報記録媒体は、回折格子の
方向が同一もしくはほぼ同一なセルの集まりで、特定の
画像を表現していることを特徴とする。

【００１０】請求項５の光情報記録媒体は、回折格子の
空間周波数が同一もしくはほぼ同一なセルの集まりで、
特定の画像を表現していることを特徴とする。

【００１１】請求項６の光情報記録媒体は、請求項４に
記載の光情報記録媒体において、特定の画像を構成する
セルのうち、画像の暗い部分に位置するセルの回折格子
と、画像の明るい部分に位置するセルの回折格子とが、
その明るさに応じて異なる空間周波数を有することを特
徴とする。

【００１２】請求項７の光情報記録媒体は、請求項５に
記載の光情報記録媒体において、特定の画像を構成する
セルのうち、画像の暗い部分に位置するセルの回折格子
と、画像の明るい部分に位置するセルの回折格子とが、
その明るさに応じて異なる方向であることを特徴とす
る。

【００１３】請求項８の発明に係る光情報記録媒体の読
み取り方法は、請求項１〜７の何れかに記載の光情報記
録媒体の情報読み取りにあたり、光情報記録媒体に光を
入射し、前記媒体の微小領域からの０次回折光の強度を
検出することにより、前記微小領域がセル内かセル間の
間隙に位置するかを判定する工程を具備し、前記微小領
域の空間的な配置に応じた０次回折光の強度分布から情
報を読み取ることを特徴とする。

【００１４】＜作用＞本発明の光情報記録媒体では、回
折格子セル自体が記録情報を構成しないため、一見する
と、回折格子セルの集まりから構成される装飾画像など
のパターンが強く視覚されるため、記録情報の存在は認
識されにくい。例えば、本発明の記録媒体に光を入射し
て回折格子セルからの１次以上の回折光を観察すると、
レインボーホログラムなどと同様の虹色の光模様を観察
できる。従って、回折格子セル自体によって表現された
装飾画像などを肉眼により確認でき、それとは全く独立
な情報を、装飾画像などと同一箇所から機械読み取りを
行なうことが可能であるため、高度なセキュリティ・チ
ェックが可能となる。

【００１５】また、本発明の読み取り方法では、回折格
子セルの同一箇所における０次回折光（正反射光もしく
は透過光）の強度分布を検出することにより、記録情報
を読み取ることになる。このとき、１次回折光などによ
り容易に情報記録領域を確認可能にすることができる一
方、記録された情報そのものを肉眼で読み取ることはで
きない。実際、回折格子セルのサイズおよびセル同士の
間隙を十分小さく（例えば、100 μｍ以下）することに
より、記録された情報は肉眼では読み取ることができ
ず、一方、０次回折光強度を検出する簡単な装置を用い
て容易に情報を読み取ることができ、真偽判定の容易
さ、情報の隠蔽性などから高いセキュリティ性が実現で
きる。

【００１６】特に、０次回折光は入射光と同方向（透過
の場合）、あるいは正反射の方向（反射の場合）に出射
するので、高次の回折光などを検出する場合に比べて、
簡単に高精度な読み取りが実現できる。

【００１７】さらに、回折格子セルあるいは一定領域内
の回折格子セルの集まりを画素として画像を表現するこ
とにより、記録情報とは全く独立に肉眼で観察できる画
像を表現することが可能である。

【００１８】その際、ほぼ一様な格子方向の回折格子か
らなる画素は１つの視点から同時に観察でき、このとき
に回折格子の空間周波数の若干の差異はその回折格子の
ある画素の「色」として認識されるため、カラー画像の
表現が可能である。

【００１９】大きく空間周波数あるいは方向の異なる回
折格子からなる部分は、同時に観察することはできない
ため、前記視点において画像の暗い部分として表現した
い領域は、このような回折格子から構成すれば良い。画
像の暗い部分の表現には回折格子セルを形成しないとい
う方法もあるが、暗い部分にも何らかの回折格子セルを
形成しておくことにより、情報読み取り領域と画像とを
完全に独立にすることができ、記録情報量を増やすこと
が可能である。

【００２０】あるいは、情報を繰り返し並べて記録する
ことにより、任意の位置から同一の情報を読み取ること
ができ、情報読み取りの容易さ、安定性（精度）を向上
させることも可能である。尚、ある視点から観察できな
いような空間周波数や角度の回折格子からなるセルによ
り、別に設定した視点から観察できる別の画像を形成す
ることもできる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明を詳
細に説明する。 ＜実施形態１＞図１は、情報記録領域を矩形の領域に形
成した場合の本発明の光情報記録媒体の一例を示す説明
図である。上記記録領域は、一種類の回折格子からなる
回折格子セルをサイズおよび間隔を変化させて並べて構
成される。図１では、一種類の回折格子からなり、かつ
矩形領域内に回折格子セルが並べられているので、一般
的な観察条件下では肉眼では回折格子セルからの１次回
折光を観察することによって、図１の右図のような矩形
領域が光って見える。このときに観察者に認識される色
などは観察条件によって変化するが、観察者の視点の移
動に伴い、認識される色（波長）などが変化し、レイン
ボーホログラムのような効果を持つ。

【００２２】＜実施形態２＞図２は、情報記録領域を任
意のパターン内に形成した場合の本発明の光情報記録媒
体の一例を示す説明図である。図２では、情報は図１と
同様にして記録されているが、肉眼における観察では回
折格子セルの配置された領域のみが光って見え、記録さ
れた情報とは独立なパターン（図２の右図）が認識され
る。

【００２３】＜実施形態３＞図３は、一種類の回折格子
からなる回折格子セルをサイズおよび間隔を変化させて
並べて構成された（図１の）情報記録領域を拡大して示
す説明図である。このとき、回折格子セルからの１次回
折光は、ある特定方向にのみ出射する。従って、予め情
報が記録されている状態を知る者が特定方向から観察し
た際に、明るく光る領域が情報が記録されている領域で
あることを容易に特定できる。

【００２４】＜実施形態４＞図４は、方向や空間周波数
が異なる複数種類の回折格子からなる回折格子セルをサ
イズおよび間隔を変化させて並べて構成された情報記録
領域を拡大して示す説明図である。この場合、任意の方
向から観察しても、いくつかの回折格子セルが様々な波
長で光って見えるため、視認性は良くなる。また、回折
格子セル毎に、適切な空間周波数、格子方向を設定すれ
ば、任意の画像などの表示も可能である。例えば、複数
の画像をそれぞれ異なる方向から観察可能とすることに
より、観察者の視点位置により変化する画像や、両眼視
差を利用した立体像も表示できる。

【００２５】＜実施形態５＞図５は、セル毎に方向や空
間周波数が異なる複数種類の回折格子からなる回折格子
セルをサイズおよび間隔を変化させて、２次元に並べて
構成された情報記録領域を拡大して示す説明図である。
ただし、同図では、記録情報のトラッキング方向は水平
方向のみである。このような場合、情報読み取り時の読
み取り位置精度において垂直方向に大きな許容度を持つ
ため、非常に高い情報読み取り精度を実現できる。

【００２６】一方、同図とは異なり、垂直方向のセルの
配置などを利用して別の情報も記録した場合には、情報
記録密度を上げることが出来る。

【００２７】図５では更に、ｘｙ方向共に特定の大きさ
の領域を「画素」として扱い、画素内での回折格子は一
様としている。画素内での回折格子セルの配置は任意で
あり、セルのサイズやセル同士の間隔により、図１，２
の例と同様に情報を記録している。

【００２８】一方、記録した情報と画素内の回折格子の
空間周波数や格子方向は独立であるため、例えば、格子
方向を一定にして、空間周波数を色に対応させること
で、カラー画像が表現できる。画像の暗い部分について
は、格子方向を変えるか、空間周波数を大幅に変えるこ
とにより、１次回折光を画像の観察可能な方向とは異な
らせることができる。このとき、画素が矩形形状（矩形
領域）として取り扱えるので、コンピュータ等で作成し
たマトリクス状の画素から成る画像を容易に表現するこ
とができる。

【００２９】図６は、図３〜５に示す場合の記録情報パ
ターンを示す説明図である。図６の光情報記録媒体の情
報は、図７に示す形で検出できる。従って、バーコード
のような情報と同様な読み取りが可能である。

【００３０】図６〜７に示す情報読み取りに際しては、
０次回折光（媒体表面からの反射光や透過光）を検出し
ている。ある一瞬において測定している領域が回折格子
セル内にあれば、回折格子による１次以上の回折光成分
の発生により、検出される０次回折光強度が弱くなる。

【００３１】一方、測定領域が回折格子セル同士の間隙
になると、高次の回折による損失なく０次回折光が出射
するため、検出強度が強くなる。これらの２者の光強度
の差から、情報が記録されている方向に検出領域を走査
することにより、回折格子セル同士の間隙、あるいは回
折格子セル同士の間隙と回折格子セルのサイズが判別で
き、情報が再生できる。

【００３２】図９は、本発明の光情報記録媒体の読み取
り方法の一例を示す説明図である。レーザーダイオード
などの光源から出射したビーム状の光が光情報記録媒体
にほぼ垂直に入射し、その０次回折光（反射光あるいは
透過光）を受光素子に導いて光強度を検出している。そ
の際、１次以上の回折光は０次回折光とは全く異なる方
向に出射する。

【００３３】従って、入射光が回折格子セル内に入射す
ると、１次以上の回折光にエネルギーが分散するため、
０次回折光は弱くなる。一方、回折格子セルの間隙に入
射すると、入射した光はほとんど損失無く０次回折光と
なり、受光素子に検出される。従って、回折格子の有無
が光強度により判別でき、光情報記録媒体と光ヘッドを
相対的に移動して、あるいは入射光を走査して、光情報
記録媒体上の回折格子セルのサイズと間隙の配置情報を
得ることが出来、記録情報を再生できる。

【００３４】読み取り用光学系がこのような配置の場
合、光をレンズなどで収束して入射するなどして、容易
に光情報記録媒体への高精度な集光が可能となり、読み
取りの精度が向上し、高密度な記録にも対応できる。ま
た、光ヘッド部をコンパクトにまとめることができ、取
り扱いが容易に出来る。尚、０次回折光は入射光と同方
向（透過の場合）、あるいは正反射の方向（反射の場
合）に出射するので、光源と受光素子の配置位置を容易
に設定でき、高次の回折光などを検出する場合に比べ
て、簡単に高精度な読み取りが実現できる。

【００３５】図１０は、本発明の光情報記録媒体を肉眼
で観察する様子を示している。肉眼で観察する場合、通
常、観察者の頭の上方より光が入射し、光情報記録媒体
の正面方向に観察者が位置する。従って、観察者は特定
の回折光（一般的には１次回折光）のみで再生されたパ
ターンや画像を観察することになる。図５のような光情
報記録媒体で画像を表示している場合には、カラー画像
が明確に認識できる。一方、回折格子セルの間隙により
記録された情報は意識されず、特に、画素の大きさが１
００μm 以下であれば、通常観察条件下では記録された
情報は全く識別できない。

【００３６】例えば、図８のように、「Ａ」「Ｂ」
「Ｃ」という文字をそれぞれ、赤，緑，青で表現したい
場合、そこに配置する回折格子セルの回折格子の空間周
波数を例えばそれぞれ800 本／ｍｍ，950 本／ｍｍ，11
00本／ｍｍにすれば（格子方向はほぼ同一）、照明光入
射角度＝３０度のときに正面から観察すると、それぞれ
の文字が各色で光って見える。

【００３７】図５のような画素構造を採用する場合、こ
れらの回折格子の空間周波数や格子方向は回折格子セル
のサイズや間隙とは独立であり（その他の場合は回折格
子の空間周波数や格子方向と回折格子セル同士の間隙と
が独立）、従って、観察される画像と記録された情報は
独立である。ここで、文字の周囲の領域は、例えば格子
方向の異なる回折格子のセルを使用してそのセルのサイ
ズやセル同士の間隙で情報を記録すれば、上記条件で観
察される画像は全く変わらずに、光情報記録媒体全域の
広い領域で多くの情報を記録できる。一方、記録情報と
しては少なくて良いのであれば、記録情報を水平・垂直
方向に繰り返し記録すれば、広い領域のどの小領域から
でも情報を読み取ることが可能となり、情報読み取りの
容易さが飛躍的に増大する。

【００３８】以上では、回折格子セルを画素として画像
を表示する場合について述べたが、これに限らず、画像
の代わりに、回折格子セル同士の間隔、あるいは間隔と
サイズにより記録された情報とは別の１次元もしくは２
次元のパターンとしても良い。

【００３９】また、上記読み取り方法の例では、ビーム
状の光を用いて微小領域毎に情報記録媒体上の情報を検
出する場合について述べたが、ラインセンサー、あるい
はＣＣＤなどを用いて、１次元や、２次元の情報を一度
に読み取ってもよい。

【００４０】また、上述の読み取り方法では、光情報記
録媒体にほぼ垂直に光が入射する場合について述べた
が、これに限るものではない。光を斜めより入射する場
合、０次回折光出射方向は、入射と同方向，もしくは光
情報記録媒体面の垂線に対して対称な方向とすれば良
く、肉眼での観察も同時に行えるという特徴がある。

【００４１】

【発明の効果】本発明によって、情報読み取りを行う者
が容易に情報記録箇所を特定し、記録された情報読み取
りを正確に行うことができると共に、意匠性を損ねるこ
とがなく、情報記録部分に任意の画像や商品ロゴなどが
表示でき、一般的な商品や各種有価証券類への貼付も違
和感なく行える。また、肉眼で観察可能な画像と記録さ
れた情報とは独立であるため、偽造・模造・改竄などが
困難である。従って、商品外観の意匠性の低下を招くこ
とがなく、肉眼による真偽判定が可能であると共に、商
品コードなどの記録情報の存在を隠蔽でき、セキュリテ
ィ性の向上した光情報記録媒体が提供される。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】情報記録領域を矩形の領域に形成した場合の本
発明の光情報記録媒体の一例を示す説明図。

【図２】情報記録領域を任意のパターン内に形成した場
合の本発明の光情報記録媒体の一例を示す説明図。

【図３】一種類の回折格子からなる回折格子セルをサイ
ズおよび間隔を変化させて並べて構成された（図１の）
情報記録領域を拡大して示す説明図。

【図４】方向や空間周波数が異なる複数種類の回折格子
からなる回折格子セルをサイズおよび間隔を変化させて
並べて構成された情報記録領域を拡大して示す説明図。

【図５】方向や空間周波数が異なる複数種類の回折格子
からなる回折格子セルをサイズおよび間隔を変化させ
て、２次元に並べて構成された情報記録領域を拡大して
示す説明図。

【図６】図３〜５に示す場合の記録情報パターンを示す
説明図。

【図７】図６の光情報記録媒体の情報が検出される波形
を示す説明図。

【図８】光情報記録媒体として、種類の異なる回折格子
によりカラーのパターンを記録する場合を示す説明図。

【図９】本発明の光情報記録媒体の読み取り方法の一例
を示す説明図。

【図１０】本発明の光情報記録媒体を肉眼で観察する様
子を示す説明図。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回折格子からなるセルが基板表面に配置さ
   れて構成される光情報記録媒体において、前記セルの配
   置される間隔により情報を記録したことを特徴とする光
   情報記録媒体。
2. 【請求項２】回折格子からなるセルが基板表面に配置さ
   れて構成される光情報記録媒体において、前記セルのサ
   イズおよび隣接するセル同士の間隔により情報を記録し
   たことを特徴とする光情報記録媒体。
3. 【請求項３】前記セルとして、回折格子の空間周波数，
   回折格子の方向の何れかが異なる複数種類のセルを用い
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の光情報記
   録媒体。
4. 【請求項４】回折格子の方向が同一もしくはほぼ同一な
   セルの集まりで、特定の画像を表現していることを特徴
   とする請求項１〜３の何れかに記載の光情報記録媒体。
5. 【請求項５】回折格子の空間周波数が同一もしくはほぼ
   同一なセルの集まりで、特定の画像を表現していること
   を特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光情報記録
   媒体。
6. 【請求項６】特定の画像を構成するセルのうち、画像の
   暗い部分に位置するセルの回折格子と、画像の明るい部
   分に位置するセルの回折格子とが、その明るさに応じて
   異なる空間周波数を有することを特徴とする請求項４に
   記載の光情報記録媒体。
7. 【請求項７】特定の画像を構成するセルのうち、画像の
   暗い部分に位置するセルの回折格子と、画像の明るい部
   分に位置するセルの回折格子とが、その明るさに応じて
   異なる方向であることを特徴とする請求項５に記載の光
   情報記録媒体。
8. 【請求項８】請求項１〜７の何れかに記載の光情報記録
   媒体の情報読み取りにあたり、 光情報記録媒体に光を入射し、前記媒体の微小領域から
   の０次回折光の強度を検出することにより、前記微小領
   域がセル内かセル間の間隙に位置するかを判定する工程
   を具備し、前記微小領域の空間的な配置に応じた０次回
   折光の強度分布から情報を読み取ることを特徴とする光
   情報記録媒体の読み取り方法。