JP2015176448A - 識別システムおよび識別システム用オパール複合体 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的低いコストで、識別体の美観を損ねずに識別対象体を高精度に識別する。【解決手段】 複数のシリカ粒子からなる集合体が樹脂中に複数分散されて配置されたオパール複合体と、前記オパール複合体に光を照射する光照射手段と、前記オパール複合体による前記光の反射光または前記オパール複合体を透過した前記光の透過光の少なくともいずれか一方からなる識別光を受光して、受光した前記識別光に応じた識別用情報を出力する受光手段と、前記受光手段から出力された前記識別用情報と、前記オパール複合体に前記光を照射した場合に得られる前記識別用情報の特徴を表す条件情報とを比較して、前記識別用情報が前記オパール複合体に前記光を照射することで得られたものか否かを識別する識別手段を有することを特徴とする識別システムを提供する。【選択図】図１

Description

本発明は識別システムおよび識別システム用オパール複合体に関する。

外観上似ている複数の物品について、それぞれを識別するためには、例えばこの物品にそれぞれ異なる模様等を付けて物品の外観に特徴を持たせる方法がある。このような手法により、その物品を見た人物が、模様等に基づく外観的な特徴を判断材料として、その人物の主観的感覚に基いて物品を識別することができる。また例えば、外観に頼らずに下記特許文献１に記載されているようないわゆるＩＣタグと呼ばれる無線通信チップを物品に埋め込み、このチップに記憶された識別情報（ＩＤ）に基いて外観上似ている複数の物品を識別する技術も利用されている。

特開２００２−１８３６９３号公報

しかし上述の模様等を付ける手法の場合、人間が主観的に識別できる模様のバリエーション等には限界があるので、識別すべき対象の物品の数が多くなった場合、細かい模様の違いなどを人物の主観に基いて判断することは難く、また識別に多くの時間を要するといった課題がある。模様ではなく、数字や英字等の文字列からなる識別符号を明記しておく手法もあるが、この手法では物品の外観上の美観を損ねてしまう。また、上述のＩＣタグ技術を用いる手法では、基本的に物品の製造過程においてＩＣタグを物品に埋め込む必要があり、コストが比較的高くなってしまう。物品を製造した後に、物品の表面にＩＣタグを取り付けることもできるが、この場合は物品の美観を損ねてしまう。本発明はこれら課題を解決することも目的とする。

本発明は、複数のシリカ粒子からなる集合体が樹脂中に複数分散されて配置されたオパール複合体と、前記オパール複合体に光を照射する光照射手段と、前記オパール複合体による前記光の反射光または前記オパール複合体を透過した前記光の透過光の少なくともいずれか一方からなる識別光を受光して、受光した前記識別光に応じた識別用情報を出力する受光手段と、前記受光手段から出力された前記識別用情報と、前記オパール複合体に前記光を照射した場合に得られる前記識別用情報の特徴を表す条件情報とを比較して、前記識別用情報が前記オパール複合体に前記光を照射することで得られたものか否かを識別する識別手段を有することを特徴とする識別システムを提供する。また、識別システムに用いるためのオパール複合体であって、前記識別対象体に取り付けることができることを特徴とする識別システム用オパール複合体を併せて提供する。

本発明によれば、比較的低いコストで、識別体の美観を損ねずに識別対象体を高精度に識別することができる。本発明によれば、識別体の美観をむしろ向上させることもできる。

本発明の識別システムの一実施形態について説明する機能ブロック図である。 図１に示す識別システムに用いるためのオパール複合体の一実施形態について説明する概略図である。 図２に示すオパール複合体が、図１に示す識別システムで識別する識別対象体に取り付けられた状態を示す図である。 図１に示す識別システムにおいて、識別対象体のオパール複合体に光を照射している状態について説明する概略の側面図である。 受光手段から出力される識別用情報の一例を示している。 本実施形態のオパール複合体の電子顕微鏡写真である。

以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明の識別システムの一実施形態について説明する機能ブロック図である。図２は、図１に示す識別システムに用いるためのオパール複合体の一実施形態について説明する概略図である。図３は、図２に示すオパール複合体が、図１に示す識別システムで識別する識別対象体に取り付けられた状態を示す図である。

図１に示す識別システム１００は、複数のシリカ粒子１からなる集合体２が樹脂４中に複数分散されて配置されたオパール複合体１０（図２参照）と、オパール複合体１０に光Ｌ１を照射する光照射手段１０２と、オパール複合体１０による光Ｌ１の反射光からなる識別光Ｌ２を受光して、受光した識別光Ｌ２に応じた識別用情報を出力する受光手段１０４と、オパール複合体１０に光Ｌ１を照射した場合に得られる識別用情報の特徴を表す条件情報が予め記憶された記憶手段１０６と、受光手段１０４から出力された識別用情報と条件情報とを比較して、識別用情報がオパール複合体１０に光Ｌ１を照射することで得られたものか否かを識別する識別手段１０８とを有する。より詳しくは、識別システム１００では、複数のオパール複合体１０ａ〜１０ｎそれぞれが、複数の識別対象体１１ａ〜１１ｎにそれぞれ取り付けられており（ｎは任意の数で特に限定されない）、記憶手段１０６には、複数のオパール複合体１０ａ〜１０ｎそれぞれと、取り付けられた識別対象体１１ａ〜１１ｎそれぞれとの対応関係（例えばオパール複合体１０ａが識別対象体１１ａに取り付けられ、オパール複合体１０ｂは識別対象体１１ｂに取り付けられている等の情報）が予め記憶されている。また識別手段１０８は、記憶手段１０６に記憶された条件情報と対応関係とを参照し、識別情報が複数の識別対象体１１ａ〜１１ｎのうちいずれに取り付けられたオパール複合体に光Ｌ１を照射することで得られたものかを識別する。

なお本実施形態では、識別光Ｌ２として光Ｌ１の反射光のみを用いる例を示すが、識別光Ｌ２としてオパール複合体１０を透過した光Ｌ１の透過光のみを用いてもよく、光Ｌ１の反射と光Ｌ１の透過光との双方を用いてもよい。

本実施形態のオパール複合体１０は、複数のシリカ粒子１からなる集合体２が樹脂４中に分散されて配置されている。集合体２では、シリカ粒子１はある程度の規則性をもって配列されてなる層が複数積層したような構造を有している。シリカ粒子１が層状に配列して構成された面を主面３とすると、主面３の方向や位置、また層状に構成された主面３の間隔等は集合体２ごとに異なっており、樹脂４中にそれぞれがランダムに配置されている。このようなオパール複合体１０に例えば白色光が照射された場合、白色光は集合体２におけるそれぞれの主面３において反射して特定波長の光が強め合うが、主面３の位置や角度の違い等に応じて、これら強め合う波長が変化する。オパール複合体１０内には、このように集合体２が分散しているので、見る角度に応じてそれぞれの集合体２の色が変化する（すなわち、見る角度に応じて、観察者の目に届く光のうちの強まっている波長が変化する）。このように見る角度に応じて、強度が強い光の波長（色）が変化する効果は遊色効果と呼ばれ、優れた美観を有する。また、集合体２の配置位置はランダムに分散しているので、集合体２で反射する光の強度や、集合体２を透過する光の強度は、場所毎に異なる。これらオパール複合体１０における集合体２の位置（分散状態）や、各集合体２における主面３の向きや層の間隔などは完全に制御することは実質的に不可能であり、オパール複合体１０が複数あれば、これら反射光や透過光の状態はオパール複合体１０毎に全て異なっているといえる。一方で、遊色効果自体は複数のオパール複合体１０それぞれが共通して有しているので、複数のオパール複合体１０それぞれの外観上の特徴は、人間が主観的に識別できるほど大きくない。オパール複合体１０はこのように、外観上の特徴は人間が主観的に識別できるほど大きくなく統一したデザイン感をもつ一方で、人間が主観的に識別できる精度よりも高い精度で反射光や透過光の状態を比較した場合、反射光や透過光の状態は複数のオパール複合体１０それぞれで全て異なっている。

本実施形態のオパール複合体１０はシート状に薄く加工されており、接着剤等を用いて他の物品に容易に取り付けることができ、取り付けた場合も取り付けた物品の全体のサイズの増加を抑制できる。識別システム１００では、図３に示すように複数のオパール複合体１０ａ〜１０ｎそれぞれが、複数の識別対象体１１ａ〜１１ｎにそれぞれ取り付けられている。本実施形態の識別対象体１１ａ〜１１ｎは例えばバッジであり、材料の質感や形状、標記された文字列（図３で●▲■で示す）などからなる基本的デザインが同一である（すなわち、複数の識別体１１ａ〜１１ｎそれぞれで、人間が主観的に識別できるほど外観上の違いが大きくない ）。このように基本的デザインが同一のバッジは、例えば社章
など、これらバッジをつけた人物が、特定の１つの組織（特定の企業等）に属していることを示すために用いられている。複数の識別体１１ａ〜１１ｎには、オパール複合体１０ａ〜１０ｎがそれぞれ取り付けられているが、上述のようにオパール複合体１０ａ〜１０ｎも、人間が主観的に識別できる程度の外観上の違いは無い。すなわち、オパール複合体１０ａ〜１０ｎが取り付けられている状態でも、複数の識別体１１ａ〜１１ｎを見た人物は、いずれの識別体（バッジ）についても、それらが全て特定の１つの組織を表す同一のデザインであると判断できる。

光照射手段１０２は、例えばＬＥＤ素子を有するＬＥＤ照射デバイスや、レーザー光を出射するレーザー発光デバイスなどである。また、受光手段１０４は、例えばフォトダイオード素子やＣＣＤ素子等を備える受光デバイスであり、受光した光の強度に応じた電気信号を識別用情報として出力する。

記憶手段１０６と識別手段１０８とは、情報処理ユニット１２０に設けられている。また情報処理ユニット１２０には、各手段と接続して各手段の動作を制御する制御手段１１０も設けられている。情報処理ユニット１２０は、例えばメモリ１０６に記憶されたプログラムをＣＰＵ（図示せず）が実行することで各手段（記憶手段１０６、識別手段１０８、制御手段１１０等）が機能するコンピューターである。なお、情報処理ユニット１２０は、例えば特定機能を有する電子回路等が組み合わされて構成された専用装置であってもよく、光照射手段１０２や受光手段１０４、および情報処理ユニット１２０について、その構成は特に限定されない。

図４は、識別システム１００において、識別対象体１１のオパール複合体１０に光Ｌ１を照射している状態について説明する概略の側面図である。識別システム１００では、識別対象体１１ａ〜１１ｎのいずれかを例えば図示しないホルダ等に固定する。光照射手段１０２は、このホルダにおける特定位置に特定の角度で光Ｌ１が照射されるよう設定されており、光照射手段１０２は、この識別対象体１１（識別対象体１１ａ〜１１ｎのいずれか）に取り付けられたオパール複合体１０（オパール複合体１０ａ〜１０ｎのいずれか）の所定位置に所定の角度で光Ｌ１を照射する。光Ｌ１は、受光手段１０４の種類などシステムに応じた特性に応じて設定すればよく特に限定されない。例えば、紫外光や可視光など、その波長範囲は特に限定されず、またレーザー光などであってもよい。

受光手段１０４の受光面も、ホルダに対して特定の位置と特定の角度で設定されており、受光手段１０４は、この識別対象体１１（識別対象体１１ａ〜１１ｎのいずれか）に取り付けられたオパール複合体１０（オパール複合体１０ａ〜１０ｎのいずれか）による、光Ｌ１の反射光からなる識別光Ｌ２を受光して、受光した識別光Ｌ２に応じた識別用情報を出力する。より詳しくは本実施形態では、光照射手段１０２は、オパール複合体１０に対して光Ｌ１を走査させて照射し、受光手段１０４は光Ｌ１の走査にともなって変化する識別光Ｌ２に応じた識別用情報を時系列に出力する。

図５は、受光手段１０４から出力される識別用情報の一例を示している。図５に示すように本実施形態では、識別光Ｌ２における、異なる複数（図示は２つ）の特定波長Ｗ１、Ｗ２それぞれの光強度（波長依存強度）を時系列に出力し、この時系列の情報を識別情報として用いている。

オパール複合体１０に対して光Ｌ１を照射した場合、オパール複合体１０による反射光からなる識別光Ｌ２は、オパール複合体１０にランダムに配置された集合体２の位置や、集合体２における主面３の状態等に応じて決まる。オパール複合体１０に対して光Ｌ１を走査させて照射した場合は、識別光Ｌ２の波長依存強度は時系列に変化し、これら識別光Ｌ２の情報（本実施形態では時系列情報）は複数のオパール複合体１０それぞれで異なっている。

記憶手段１０６には、オパール複合体１０に光Ｌ１を照射した場合に得られる識別用情報の特徴を表す条件情報として、図５に示されるような波長依存強度を表す情報が予め記憶されている。このような条件情報は、識別システム１００の使用に先がけて、実際に光照射手段１０２および受光手段１０４を用いて、各オパール複合体１０（オパール複合体１０ａ〜１０ｎ）が設けられた識別対象体１１の全て（識別対象体１１ａ〜１１ｎの全て）について識別光Ｌ２の時系列変化情報を取得し、これら時系列変化情報を条件情報としてメモリ１０６に記憶しておけばよい。

また本実施形態のメモリ１０６には、このようなオパール複合体１０それぞれ（オパール複合体１０ａ〜１０ｎそれぞれ）毎に記憶された条件情報に加えて、複数のオパール複合体１０（オパール複合体１０ａ〜１０ｎ）それぞれの条件情報と、取り付けられた識別対象体１１ａ〜１１ｎそれぞれとの対応関係が予め記憶されている。例えば、図５に示すような複数のオパール複合体１０（オパール複合体１０ａ〜１０ｎ）それぞれの条件情報の１つ１つについて、この条件情報に対応するオパール複合体１０が取り付けられた識別対象体１１は同じ組織内のどの人物が所有するものであるかといった情報が、メモリ１０６に記憶されている。

識別手段１０８は、記憶手段１０６に記憶された上述の条件情報を参照し、取得した識別情報がいずれのオパール複合体（オパール複合体１０ａ〜１０ｎのいずれか）に光Ｌ１を照射することで得られたものかを識別し、かつ対応関係を参照する。参照によって識別手段１０８は、取得した識別情報が複数の識別対象体１１ａ〜１１ｎのうちいずれに対応するものであり、さらに取得した識別情報は、どの人物に対応するもの（どの人物が所有するもの）であるかを識別する。

このような識別システム１００によれば、例えばホルダに配置したバッジが、どの人物が所有するバッジであるかを識別することができる。識別システム１００は図示しないモニタ等の情報出力手段を備えており、この出力手段で出力された情報を確認することで、識別システム１００を扱うオペレータが、ホルダに配置した識別対象体１１を、どの人物が所有するものであるかを確認することができる。

本識別システムを用いるとＩＣタグ等を用いることなく比較的低いコストで、識別対象体を高精度に識別することができる。またオパール複合体は、遊色効果も備えた優れた美観を有するものであり、美観を損ねないばかりでなく、例えばバッジ等の識別体の美観をむしろ向上させることもできる。

例えば社章等のバッジの一部等にオパール複合体を用いた場合、オパール複合体が優れた美観を有する統一したデザインの一部を構成しつつ、人物名や組織内ＩＤなどの個人情報を隠した（標記しない）状態で、識別システム１００によって各バッジ等を１つ１つ識別することも可能である。例えば、会社等の建物の入館の際の目印として、統一したデザインのバッジの外観を利用し、入館時のバッジの有無に基いて簡易的に入館の可否を判断しておきながら、館内の特定場所については識別システム１００を設置し、上述の識別情報に基づいて識別された特定の人物のみを入室させるなど、段階的な識別に利用することもできる。本システムの利用例はこのような例に限定されず、その他多様な形態で利用することができる。例えば、記憶手段１０６に１つのオパール複合体１０ｘの条件情報のみを記憶しておき、複数のオパール複合体１０（オパール複合体１０ａ〜１０ｎ）の中から１つのオパール複合体１０ｘを選定するように使用してもよく、使用形態について特に限定されない。また、条件情報を記憶手段１０６に記憶させておくのではなく、システム１００に設けられた図示しない入力手段（キーボードやマウス等）によって、外部から条件情報を入力し、識別手段１０８がこの入力された条件情報を用いて識別してもよい。このようにシステム１００の構成についても、上記実施形態に限定されない。

次に、オパール複合体１０の製造方法の一実施形態について説明しておく。本実施形態のオパール複合体は、薄膜状のオパールを粉砕することによって、複数の集合体を得る第１工程と、複数の集合体を樹脂中に分散させる第２工程と、集合体が分散された樹脂を固化して固化物を得る第３工程とを含む。

第１工程においては、薄膜状のオパールを粉砕して複数の集合体２を得る。まず、シリカ粒子１を分散媒に少量ずつ混ぜ、最終的には質量比でシリカ粒子１に対して分散媒が１〜５倍程度になるようにして１〜３分間攪拌する。分散媒は極性を有する液体であれば特に制限されない。例えば水、アルコール、これらの混合物などが挙げられる。特に水のような極性の高い液体が好ましく、アルコールなどの揮発性の高い液体を分散媒に用いることも可能である。次に、シリカ粒子１の分散液をビュレットに入れて、平板上に塗布して、シート状のオパールの前駆体を形成させる。ここで平板は親水性を有するものが用いられことが好ましい。

次に、平板上の前駆体を崩さないように乾燥室へ移動して、シリカ粒子１の分散液の分散媒を少しずつ蒸発させ、シリカ粒子１が沈殿するとともに、シリカ粒子１が凝集するように、シリカ粒子１の分散液の分散媒が少しずつ蒸発させていくのが良い。乾燥する温度と時間は、シリカ粒子１が沈殿するとともに、シリカ粒子１が凝集する時間を満足すればよく、３０〜４０℃、１〜１０分間くらいが目安である。

次に、乾燥した薄膜状のオパールを平板からリムバーなどで擦り落すなどの粉砕方法によって、集合体２を得る。あるいは、薄膜状のオパールを水やアルコールなどの分散媒で洗い落として、濾過して分散媒とシリカ粒子１とを分離して集合体２を得ても良い。または、薄膜状のオパールをミル内に投入してもよい。

このように、薄膜状のオパールを粉砕すれば、主面を大部分有する集合体２を得ることができる。なお、平板に形成された薄膜上のオパールに事前に樹脂を添加して含浸させることによって、リムバーなどで擦り落とす際に、集合体２が崩れて主面３が損なわれてし
まうことを低減することができる。

これによって、安定して集合体２を再現性良く、かつ、効率的に製造することができるので、大量生産することが可能である。

樹脂を含浸させた薄膜状のオパールは、また、その後の粉砕においても、板状の形を崩さないままで主面３を維持することができる。

樹脂を含浸しない集合体２がオパール複合体１０中に含まれる場合、より多彩な色合いを有する遊色効果が得られる。

このような粉砕された集合体２は、粒径が揃うように分級しても良い。分級方法としては、フィルターでろ過すると集合体２同士が張り付いてしまうので、集合体２を水に分散させた分散液を遠心分離によって分級した後に、撹拌した分散媒中で保管するのが好ましい。

第２工程および第３工程においては、複数の集合体２を樹脂４の中に分散して固化する。分散工程において、集合体２と樹脂４との比重の差により両者が混合しない場合、樹脂４を撹拌あるいは対流させながら集合体２を分散する、あるいはさらに、徐々に加熱することで樹脂４を固化した固化物とすればよい。このような分散工程により主面３がそれぞれ異なる方向に面したオパール複合体１０が得られる。

得られたオパール複合体は、最終的な表面仕上げとして、バフ研磨を用いてもよいが、研磨の有無および研磨の種類はこの限りではない。あるいは研磨しないで表面にニスなどを塗布して平滑にすることも可能である。

なお、このようなオパール複合体１０は、ワイヤーソー等でスライス加工してシート状にすることで、壁紙、包装紙、パッケージ、あるいは工芸品の螺鈿模様等の装飾に用いることができるものである。

図６は、このような工程を経て得られるオパール複合体１０の電子顕微鏡写真である。図６中で白く見える部分が集合体２であり、黒く見える部分が樹脂である。このように樹脂中に集合体２が分散されていることがわかる。オパール複合体１０における集合体２の配置等はランダムで、見た目の印象については統一感はあるものの、識別システム１００によって得られる識別情報は、いずれも異なっている。

以上、本発明の実施形態および実施例について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限定されるものでない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行なってもよいのはもちろんである。

１ シリカ粒子
２ 集合体
３ 主面
４ 樹脂
１０（１０ａ〜１０ｎ） オパール複合体
１１（１１ａ〜１１ｎ） 識別対象体
１００ 識別システム
１０２ 光照射手段
１０４ 受光手段
１０６ 記憶手段
１０８ 識別手段
Ｌ１ 光
Ｌ２ 識別光

Claims (7)

1. 複数のシリカ粒子からなる集合体が樹脂中に複数分散されて配置されたオパール複合体と、
   前記オパール複合体に光を照射する光照射手段と、
   前記オパール複合体による前記光の反射光または前記オパール複合体を透過した前記光の透過光の少なくともいずれか一方からなる識別光を受光して、受光した前記識別光に応じた識別用情報を出力する受光手段と、
   前記受光手段から出力された前記識別用情報と、前記オパール複合体に前記光を照射した場合に得られる前記識別用情報の特徴を表す条件情報とを比較して、前記識別用情報が前記オパール複合体に前記光を照射することで得られたものか否かを識別する識別手段を有することを特徴とする識別システム。
2. 前記条件情報が予め記憶された記憶手段を有することを特徴とする請求項１記載の識別システム。
3. 前記記憶手段には、複数の前記オパール複合体それぞれについての前記条件情報が予め記憶されており、
   前記識別手段は、前記識別情報と複数の前記条件情報とをそれぞれ比較することで、前記識別情報が、複数の前記オパール複合体のうちいずれの前記オパール複合体に前記光を照射することで得られたものかを識別することを特徴とする請求項１または２記載の識別システム。
4. 前記光照射手段は、前記オパール複合体に対して前記光を走査させて照射し、前記受光手段は前記光の走査にともなって変化する前記識別光に応じた識別用情報を時系列に出力し、
   前記識別手段は、出力された時系列の前記光識別情報を用いて識別することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の識別システム。
5. 前記受光手段は、前記識別光の光強度を表す情報を出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の識別システム。
6. 複数の前記オパール複合体それぞれが、複数の識別対象体にそれぞれ取り付けられており、
   前記記憶手段には、複数の前記オパール複合体それぞれの条件情報と、取り付けられた前記識別対象体それぞれとの対応関係が予め記憶されており、
   前記識別手段は、前記記憶手段に記憶された前記条件情報と前記対応関係とを参照し、前記識別情報が、複数の識別対象体のうちいずれに取り付けられた前記オパール複合体に前記光を照射することで得られたものかを識別することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の識別システム。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の識別システムに用いるためのオパール複合体であって、前記識別対象体に取り付けることができることを特徴とする識別システム用オパール複合体。