JP2019133729A - 情報記録方法、情報読み出し方法およびアルミナ蛍光体 - Google Patents

Abstract

【課題】秘匿性が高く、かつ、情報が毀損して読み取れない恐れも少ない情報記録方法、情報読み出し方法を提供する。【解決手段】不純物として亜鉛を含んでいることにより、３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光可能なアルミナであるアルミナ蛍光体に対して、２９０ｎｍまたはそれよりも短い波長の光である励起光を照射したときの蛍光の発光強度を低下させることができる強度のレーザ光を、記録すべき情報形状に基づいて定まる照射範囲に照射することで情報を記録する。このアルミナ蛍光体に、２９０ｎｍの波長またはそれよりも短い波長を含む励起光を照射して、アルミナ蛍光体から発光される３３０ｎｍの波長を含む紫外光を観測する読み出しステップ（Ｓ１）を備える。【選択図】図８

Description

アルミナ蛍光体を用いた情報記録方法、アルミナ蛍光体からの情報読み出し方法およびアルミナ蛍光体に関する。

紫外線が照射されると蛍光を発光する蛍光体に情報を記録し、その蛍光体に紫外線を照射して情報を読み出す方法が広く知られている。たとえば特許文献１では、紫外線照射で発光する蛍光インクにより情報をワークに印刷する。情報を読み出す際には、紫外線をワークに照射する。これにより、蛍光インクが可視光を発光するので、蛍光インクにより印刷された情報が可視化される。

特開２００４−３１４３０７号公報

特許文献１に記載されているように、紫外線を照射して発光する蛍光体を用いて情報を記録しておけば、普段は情報を見ることができない。そのため、情報の秘匿性の観点で好ましい。しかし、蛍光が可視光であるので、情報読出者が情報を読み出している状況では、情報を読み出していること、および、記録された情報が第三者に知られやすい。

情報読出者が情報を読み出しているときに記録された情報が第三者に知られやすい点で、情報の秘匿性が十分ではない。加えて、情報を読み出していることが知られるだけでも、情報の秘匿性の点で十分ではない。詳しく説明すると、情報読出者が情報を読み出している状況を第三者が見た場合、情報読出者が何らかの処置をすることで、可視光を発光させていることが分かる。その処置が紫外線照射であることまでは、第三者は分からないが、可視光を発光させるために紫外線を照射する技術は広く知られている。

そのため、情報読出者が情報を読み出している状況を第三者に見られると、次に説明することを第三者が実行する恐れが生じる。すなわち、第三者は、その場では紫外線を照射して情報を読み出していることが推測できるに留まり、記録されている情報の内容までは知ることができなかったとしても、その後、紫外線を照射して、そこに記録されている情報を読み出してしまう恐れが生じる。よって、情報を読み出していることが第三者に分かることは、情報の秘匿性の観点で好ましくない。

また、紫外線を照射して情報を読み出している状況を第三者に見られた恐れがある情報読出者は、第三者に情報を読み出されることを防止するために、その情報を消去することを考えることもある。しかし、情報を消去するために蛍光インクや蛍光体を除去する作業が必要であると、情報の除去が容易ではない。

蛍光インクであれば完全に除去できる可能性もあるが、手間がかかる作業になってしまう。また、蛍光体であれば、物性に依存するので物性変更まで要求されることになる。よって、実質的に情報を消去することは不可能である。このように、蛍光インクや蛍光体で情報が記録されている場合、情報の消去は容易ではない。その結果、情報が容易に読み出し可能な状態で残っている場合が多くなる。情報が容易に読み出し可能な状態で残っていることは情報の秘匿性の点で十分ではない。

さらには、蛍光インクや蛍光体で情報を記録している場合、基材の表面に、それら蛍光インクや蛍光体を塗布することになる。基材の表面への塗布では、表面の削れや傷により情報が読み取れなくなる恐れがある。

本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、秘匿性が高く、かつ、情報が毀損して読み取れない恐れも少ない情報記録方法、情報読み出し方法、および、それらの方法に用いるアルミナ蛍光体を提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示した技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するための請求項１に記載の情報記録方法は、不純物として亜鉛を含んでいることにより、３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光可能なアルミナであるアルミナ蛍光体に対して、２９０ｎｍまたはそれよりも短い波長の光である励起光を照射したときの蛍光の発光強度を低下させることができる強度のレーザ光を、記録すべき情報形状に基づいて定まる照射範囲に照射することで、アルミナ蛍光体を、励起光が照射された場合に、情報形状が表現された蛍光を発光する情報記録状態とする記録ステップ（Ｓ１）を備える。

この情報記録方法により情報記録状態としたアルミナ蛍光体は、励起光が照射された場合に、情報形状が表現された蛍光を発光する。この蛍光は３３０ｎｍの波長を中心とする光すなわち紫外光である。また、励起光も紫外光である。

よって、情報読出者が、この情報記録方法により情報記録状態となっているアルミナ蛍光体に対して励起光を照射して情報を読み出している状況を第三者が見ても、情報を読み出している作業をしているかどうかさえも分からない。したがって、情報の秘匿性が向上する。

また、情報が記録される媒体が、硬い物質であるアルミナであり、かつ、そのアルミナにレーザ加工により情報が記録されているので、傷や汚れにより、読み取れない状態まで情報が毀損してしまう恐れも少ない。

請求項２に記載の情報記録方法は、レーザ光としてフェムト秒レーザ光を照射する。フェムト秒レーザ光は高いエネルギーを持つので、フェムト秒レーザ光を照射することで、励起光を照射したときの蛍光の発光強度を、容易に低下させることができる。

請求項３に記載の情報記録方法は、記録ステップの前または後に、アルミナ蛍光体に、２３０ｎｍより長く６３０ｎｍより短い波長の蛍光減少光を照射して、励起光を照射したときの蛍光の発光強度を低下させる発光強度低下ステップ（Ｓ２）を備える。

発光強度低下ステップを実行した後のアルミナ蛍光体からは、励起光を短時間、照射するだけでは情報を読み出すことができない。情報を読み出したい場合には、２３０ｎｍまたはそれよりも短い波長の光である回復光を照射する必要がある。

回復光は励起光でもあるが、情報を読み出し可能な状態に回復させるための回復光の照射時間は、回復光による回復後に、その光を励起光として用いて蛍光を発光させる時間よりもずっと長い時間である。以下、情報を読み出すためには回復光を照射する必要がある状態を、一時消去状態とする。

一時消去状態にしておけば、第三者がアルミナ蛍光体から情報を読み出すことが、より困難になる。したがって、情報の秘匿性がさらに向上する。一方、回復光を照射した後に励起光を照射すればよいことを知っている正規の利用者は、一時消去状態のアルミナ蛍光体から、容易に情報を読み出すことができる。

上記目的を達成するための請求項４に記載の情報読み出し方法は、不純物として亜鉛を含んでいることにより３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光するアルミナであるアルミナ蛍光体であって、２３０ｎｍより長く６３０ｎｍより短い波長の光である蛍光減少光を蛍光が実質的に発光しなくなるまで照射した後で、２９０ｎｍの波長またはそれよりも短い波長の光である励起光が照射された場合に、情報形状が表現された蛍光を発光する情報記録状態となっているアルミナ蛍光体に対して、励起光を照射し、アルミナ蛍光体から発光される３３０ｎｍの波長を含む紫外光を観測する読み出しステップ（Ｓ１１）を備える。

情報記録状態となっているアルミナ蛍光体に励起光を照射すると、情報形状が表現された蛍光を発光する。この蛍光は、３３０ｎｍの波長を含む紫外光である。そこで、アルミナ蛍光体から発光される３３０ｎｍの波長を含む紫外光を観測する。これにより、情報記録状態となっているアルミナ蛍光体から情報を読み出すことができる。

このようにして情報を読み出す場合、情報読出者は、紫外光を照射して紫外光を観測しているので、情報を読み出している状況を第三者が見ても、情報を読み出している作業をしているかどうかさえも分からない。よって、秘匿性の高い情報読み出し方法が実現される。

また、このアルミナ蛍光体は、すでに説明した通り、レーザ加工により、情報が記録されている。アルミナ蛍光体は硬い物質であり、その硬い物質にレーザ加工により情報が記録されているので、情報が毀損して読み取れない恐れも少ない。

請求項５に記載の情報読み出し方法は、励起光として、２３０ｎｍまたはそれよりも短い波長の光を照射する。前述した一時消去状態になっていても、回復光を照射すれば、再び情報を読み出すことができる。回復光は２３０ｎｍまたはそれよりも短い波長の光であことから、励起光として、２３０ｎｍまたはそれよりも短い波長の光が照射することは、同時に、回復光も照射することを意味する。したがって、励起光として、２３０ｎｍまたはそれよりも短い波長の光を照射すれば、一時消去状態になっているアルミナ蛍光体から、情報を読み出すことができる。

請求項６に記載の情報読み出し方法では、読み出しステップは、励起光として、２３０ｎｍ〜２９０ｎｍの波長の光である励起蛍光減少光をアルミナ蛍光体に照射することで、情報形状が表現された蛍光を発光させつつ、情報形状が表現された蛍光の発光強度を減少させる。

励起蛍光減少光を照射すると、蛍光を発光しつつも、その発光強度が減少する。よって、一時消去状態になるまでに情報を読み出すことができる回数を制限することができる。これにより、情報の秘匿性が向上する。

請求項７に記載の情報読み出し方法では、読み出しステップを実行後、２９０ｎｍよりも長い波長であり、かつ、６３０ｎｍよりも短い波長の光である非励起蛍光減少光をアルミナ蛍光体に照射することで、情報形状が表現された蛍光を発光させることなく、励起光が照射された場合の情報形状が表現された蛍光の発光強度を減少させる一時消去ステップ（Ｓ１２）を備える。

この一時消去ステップを実行すると、アルミナ蛍光体は、前述した一時消去状態になる。これによって、さらに、情報の秘匿性が向上する。また、一時消去状態にするには、非励起蛍光減少光をアルミナ蛍光体に照射すればよいので、容易にアルミナ蛍光体を一時消去状態にすることができる。

上記目的を達成するための請求項８に記載のアルミナ蛍光体は、不純物として亜鉛を含んでいることにより３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光するアルミナであるアルミナ蛍光体であって、２３０ｎｍよりも長く６３０ｎｍよりも短い波長の光である蛍光減少光を蛍光が実質的に発光しなくなるまで照射した後で、２３０ｎｍの波長またはそれよりも短い波長の光である回復光を照射したときに、相対的に蛍光の発光強度が相違する部分が生じることで、情報形状が表現されるアルミナ蛍光体である。
このアルミナ蛍光体は、上述した情報記録方法および情報読み出し方法で用いる。

サファイア蛍光体のエネルギー準位の関係図である。 照射波長と発光波長の関係を示す図である。 照射する光の波長と発光強度との関係を示す図である。 Ｚｎの濃度と発光強度との関係を示す図である。 レーザ加工したサファイア蛍光体と、レーザ加工していないサファイア蛍光体に対して、励起光を照射した後の蛍光の発光強度を測定した結果を示す図である。 ２１５ｎｍの波長の光を照射した後に励起光を照射したときの発光強度を示す図である。 情報記録方法の手順を示す図である。 情報読み出し方法の手順を示す図である。 情報形状の表現例を示す図である。 情報形状の第２の表現例を示す図である。 情報形状の第３の表現例を示す図である。

［１．アルミナ蛍光体の特性］
［１．１ 蛍光特性］
アルミナに不純物として亜鉛（以下、Ｚｎ）を加えると、２１５ｎｍ、２３０ｎｍ、２６０ｎｍに吸収スペクトルを持ち、波長３３０ｎｍと４２０ｎｍの蛍光を発光する。蛍光を確認する実験では、アルミナ結晶にＺｎを加えている。アルミナ結晶はサファイアと呼ばれることが多い。そこで、以下では、不純物としてＺｎを含んでいることにより３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光するアルミナ結晶を、サファイア蛍光体とする。

２つの発光波長のうち、３３０ｎｍの発光は、２１５ｎｍ、２３０ｎｍ、２６０ｎｍの励起光で観測できた。一方、４２０ｎｍの発光は、２６０ｎｍの励起光では非常に弱い、あるいは、発光しなかった。表１に、サファイア蛍光体の光吸収波長と、発光波長別のエネルギー比率を示す。
表１から推定できるエネルギー準位の関係図を図１に示している。図１に示すように、準位Ａと準位Ｂは相関があるが、準位Ｄと準位Ｂは相関が低くなっている。

図２に、照射波長と発光波長の関係を示す。図２は蛍光スペクトル測定により得た結果を示している。図２に示すように、発光波長のピークが３３０ｎｍとなっている山は、照射波長の長波長側の端が約２９０ｎｍになっている。このことより、３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光させるための照射波長の長波長側の境界は２９０ｎｍであると推定する。

一方、発光波長のピークが３３０ｎｍとなっている山の、照射波長の短波長側の端は図２において切れている下方にまで続いている。このことより、３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光させるための照射波長の短波長側の境界は特にないと推定する。

ただし、発光強度を考慮すると、３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光させるための照射波長は２００ｎｍ〜２９０ｎｍの範囲が好ましく、２２０ｎｍ〜２９０ｎｍの範囲がさらに好ましい。なお、３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光させるために最も好ましい波長は２６０ｎｍである。

［１．２ 発光強度の減少と回復］
３３０ｎｍの発光は、太陽光、蛍光灯、白熱ランプなどの光を照射すると、励起光を照射したときの発光強度が減少することが分かった。ただし、３３０ｎｍの発光強度は、２１５ｎｍ、２３０ｎｍの波長の光を照射すると、回復することも分かった。一方、残りの励起波長である２６０ｎｍでは、３３０ｎｍの発光強度は、ほとんど回復しないことも分かった。

表２に、励起波長と信号回復率の関係を示す。表２に示すデータは、晴天下で２時間の屋外暴露を行い、表２に示す照射波長、照射時間で照射を行った後、２３０ｎｍの励起光を照射したときの３３０ｎｍの発光強度を調べた表である。なお、２１５ｎｍの波長は回復が早いため照射時間を５分としている。

生データの回復比は、それぞれ、屋外暴露前に、２３０ｎｍの波長を照射して測定した発光強度に対する、表２に示す各照射波長の光を表２に示す照射時間だけ照射した後に２３０ｎｍの波長を照射して測定した発光強度の比率である。一方、照射時間補正後の各数値は、２１５ｎｍの波長の生データに対して４を乗じた値である。２１５ｎｍの波長の照射時間を他の波長と同じにする場合、照射時間を４倍にすることになるからである。

表２から分かるように、２１５ｎｍあるいは２３０ｎｍの光照射で、２３０ｎｍの光照射による３３０ｎｍの発光強度が回復する。回復比は、２３０ｎｍよりも２１５ｎｍの照射のほうが著しく大きい。表２の最右欄に示す回復比率を２３０ｎｍと２１５ｎｍで比較すると、２１５ｎｍの回復比率は２３０ｎｍの回復比率のおよそ９倍である。よって、２１５ｎｍの波長の光を照射すると、サファイア蛍光体は、迅速に強い発光強度の蛍光を発光可能な状態に回復すると言える。また、２１５ｎｍよりも短い波長の光でも２１５ｎｍの準位に励起させることができる。よって、２１５ｎｍまたは２１５ｎｍよりも短い波長の光を照射すると、サファイア蛍光体を、迅速に強い発光強度の蛍光を発光可能な状態に回復させることができると言える。

２６０ｎｍの波長を照射した場合の回復比は表２の左から２列目に示されるように１．２である。つまり、２６０ｎｍの波長を照射しても、３３０ｎｍの発光強度はほとんど回復しない。

［１．３ 発光強度を減少させる波長］
太陽光照射により、３３０ｎｍの発光強度が減少することを述べた。次に、具体的にどの波長が発光強度の減少に影響しているかを調べた実験結果を示す。表３は、２１５ｎｍの光を２分間照射後、２００ｎｍ〜７００ｎｍの光を１０分間照射し、その後、２６０ｎｍの励起光を照射して、３３０ｎｍの蛍光を観察した結果を示している。また、図３は、表３をグラフ化したものである。

これら表３、図３から分かるように、発光強度の減少は、波長が２３０ｎｍより長くなるあたりから急激に生じていることが分かる。そして、発光強度の減少は、波長が４２０ｎｍよりも長くても生じていることが分かる。

図３のグラフにおいて左端の発光強度が、発光強度減少前の発光強度であるとすると、少なくとも２３０ｎｍ〜６３０ｎｍまでの波長域は、発光強度を減少させる波長域であると言える。蛍光の発光強度を減少させる光を、以下、蛍光減少光とする。２３０ｎｍ〜６３０ｎｍの波長域の光が蛍光減少光である。

一方、すでに説明したように、２９０ｎｍよりも短波長であれば、サファイア蛍光体を励起状態にして３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光させることができる。よって、２３０ｎｍ〜６３０ｎｍの波長域の中で、２３０ｎｍ〜２９０ｎｍの波長域は、サファイア蛍光体を励起状態にすることができる。２３０ｎｍ〜２９０ｎｍまでの光を、蛍光減少光の中でも励起蛍光減少光とする。

２９０ｎｍよりも長い波長であって６３０ｎｍよりも短い波長の光は、サファイア蛍光体を励起状態にしない。この波長範囲の光を、蛍光減少光の中でも非励起蛍光減少光とする。

［１．４ 発光可能状態の持続期間］
表２に示したように、２１５ｎｍや２３０ｎｍの光を照射すると、発光強度が回復する。励起光を照射すると、観測可能な発光強度の３３０ｎｍの蛍光を発光可能な状態を、以下、発光可能状態とする。発光可能状態の持続期間は、暗所で保存した場合、５５日以上あることが分かった。

［１．５ 蛍光に寄与する不純物］
次に、サファイア結晶に加える不純物の検討結果を説明する。不純物が加えられていないサファイア結晶は、２６０ｎｍに吸収スペクトルはなく、また、３３０ｎｍの蛍光を発光しない。不純物を加えることにより、３３０ｎｍの蛍光を発光することになる。

表４に、複数の不純物を加えたサンプルと発光強度との関係を示す。また、図４に、表４に示すＺｎの濃度と発光強度とを示す。

これら図４、表４に示す不純物の数値は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳによる定性分析値である。また、発光強度は、屋外暴露を５分間行った後、２１５ｎｍの光を５分間照射した後で測定した。測定では、２６０ｎｍの波長で励起させ、３３０ｎｍの蛍光の発光強度を測定している。

図４に示すように、試料４はＺｎの濃度が高く、試料３はＺｎの濃度が低い。そして、試料４は発光強度が最も強く、試料３は発光強度がほとんどない。また、試料１、２は、Ｚｎの濃度が試料３と試料４の間であり、発光強度も試料３と試料４の間である。このことから、３３０ｎｍの波長の発光には、Ｚｎが寄与していると推定できる。

他の不純物、すなわち、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉには、Ｚｎのような発光強度との相関は見られなかった。このことから、３３０ｎｍの蛍光の発光に最も寄与している不純物はＺｎであると推定できる。

なお、３３０ｎｍの発光強度が２３０ｎｍよりも短い波長を照射することで回復する機能が、Ｚｎドープのみで達成されるのか、あるいは、他の不純物も寄与しているかは不明である。

ただし、他の不純物としてＭｇが関与している可能性があると考察している。この考察の理由は次の通りである。Ｍｇの添加量が多い試料はいずれも、発光強度が高めになっている試料が多い（試料１、２、４）。また、Ｍｇは４２０ｎｍの蛍光に関連していることが知られており、４２０ｎｍの蛍光は、図１に示したように、２１５ｎｍの吸収スペクトルと関連している。したがって、Ｍｇを添加すると、２１５ｎｍの波長の光が励起されやすい。そして、表２を用いて説明したように、２１５ｎｍは、励起光照射による３３０ｎｍの発光強度を大きく回復させる波長だからである。

［１．６ サファイア蛍光体の特性まとめ］
サファイア蛍光体の特性をまとめると、以下の特性を備えると言える。
・２９０ｎｍまたはそれよりも短い波長の光である励起光を照射すると、サファイア蛍光体の電子は励起状態に遷移する。
・遷移した電子が基底状態に遷移するときの蛍光の波長は３３０ｎｍと４２０ｎｍである。
・３３０ｎｍの蛍光は、２３０ｎｍ以上の波長の光である蛍光減少光の照射により、発光強度が減少する。
・蛍光減少光の波長範囲のうち励起光の波長範囲と重複する波長範囲の光は、励起するが蛍光の発光強度が減少する励起蛍光減少光である。
・蛍光減少光の波長範囲のうち、励起光の波長範囲と重複しない波長範囲の光は、蛍光が発光せずに、その後に励起光が照射された場合の蛍光の発光強度が低下する非励起蛍光減少光である。
・３３０ｎｍの蛍光は、２３０ｎｍまたはそれより短い波長の光を照射することで、その後の励起光の照射時の発光強度が回復する。２３０ｎｍまたはそれより短い波長の光を回復光とする。
・一度、発光強度が回復すると、２３０ｎｍ以上の波長の光が照射されない環境に保存しておけば、励起光の照射時の発光強度が長期間維持される。

［２．レーザ加工による変化］
上記サファイア蛍光体に対してレーザ加工を行うと、レーザ加工した部分は、励起光を照射したときの発光強度が低下する。このことを次に説明する。

図５に、レーザ加工したサファイア蛍光体と、レーザ加工していないサファイア蛍光体に対して、励起光を照射した後の蛍光の発光強度を測定した結果を示す。レーザ加工にはフェムト秒レーザを用いた。

試料には、表４に示した試料１を用いた。レーザ加工条件は、レーザ出力が１Ｗ、レーザ波長が８００ｎｍ、パルス幅が５０ｆｓ、走査速度が０．５ｍｍ／ｓ、走査間隔は０．５μｍである。発光強度は、２６０ｎｍの波長の光を照射したときの蛍光の発光強度である。

図５に示されるように、レーザ加工を行うと、レーザ加工をしていないサファイア蛍光体であれば３３０ｎｍに強い発光を示す光を照射しても、ほとんど発光しない。この理由は、レーザ加工により組織が破壊され、レーザ加工部分はサファイア蛍光体でなくなっているからだと推定できる。

また、レーザ加工した部分は、回復光を照射しても、その後に励起光を照射したときの３３０ｎｍの発光強度は、レーザ加工をしていない場合ほどには回復しない。次に、このことを示す。

図６に、図５と同じ試料に対して、太陽光を２時間照射し、２１５ｎｍの波長の光を照射した後に、２６０ｎｍの波長の光を照射したときの３３０ｎｍの波長の発光強度を示している。

図６から、太陽光照射をした後、回復光を照射しても、レーザ加工した部分とレーザ加工していない部分とでは、３３０ｎｍの波長の発光強度に差があることが分かる。

図５に示した結果から、レーザ加工を、情報形状に基づいて定まる範囲に対して行うことで、励起光を照射したときの３３０ｎｍの発光により情報形状を表現できることが分かる。

また、レーザ加工により情報を記録する方法の場合、太陽光が照射されて、レーザ加工されていない部分も蛍光の発光強度が低なっても、図６に示すように、励起光を照射することで、再び、レーザ加工された部分とレーザ加工されていない部分の蛍光の発光強度に違いが生じる。したがって、太陽光に晒されてしまった後でも、情報を読み出すことができる。

［３．情報記録方法および情報読み出し方法］
次に、上述した特性を備えたサファイア結晶体を用いる情報記録方法および情報読み出し方法を説明する。図７に情報記録方法の手順を示し、図８に情報読み出し方法の手順を示す。

［３．１ 情報記録方法］
まず、図７に示す情報記録方法から説明する。ステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１は記録ステップであり、サファイア蛍光体に対して情報書き込みを行う。具体的には、フェムト秒レーザを使って、情報形状に基づいて定まる照射範囲にフェムト秒レーザ光を照射する。情報形状に基づいて定まる照射範囲は、その情報が文字であれば、たとえば、文字の範囲である。また、反対に、文字の周囲を照射範囲とすることもできる。発光強度の相対的な差により情報形状は認識できるので、照射範囲は、文字など情報形状の範囲でもよいし、その情報形状の周囲でもよい。

レーザ光による加工条件は、励起光を照射したときに、レーザ光を照射した範囲と、レーザ光を照射していない範囲とで、３３０ｎｍの波長の光の発光強度に差が生じる条件であればよい。レーザ加工条件は、予め実験して決定しておく。たとえば、レーザ光の強度は、０．１Ｗ〜１．０Ｗの範囲とする。

Ｓ２は発光強度低下ステップである。Ｓ２では、アルミナ蛍光体に対して、情報形状が表現されている範囲を含むように蛍光減少光を照射して、回復光ではない励起光が照射されたときの３３０ｎｍの蛍光の発光強度を十分に低下させておく。すなわち、アルミナ蛍光体を一時消去状態にしておく。

蛍光減少光は、励起蛍光減少光および非励起蛍光減少光のいずれでもよい。たとえば、励起蛍光減少光である２６０ｎｍの波長の光を照射する。また、２６０ｎｍの光に代えて、２９０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を用いれば、図３を用いて説明したように、２６０ｎｍの光を同じ時間照射する場合に比較して、励起光を照射したときの発光強度を迅速に低くすることができる。照射時間は、予め決めておくことができる。また、励起蛍光減少光を照射する場合には、３３０ｎｍの蛍光の発光強度を観測して、十分にその発光強度が低下した時点で照射を終了してもよい。

このＳ２を実行した後のアルミナ蛍光体は、２３０ｎｍまたはそれよりも短い波長の光である回復光が照射されなければ、３３０ｎｍの蛍光の発光強度は回復しない。通常の環境では、２３０ｎｍまたはそれよりも短い波長の光が、アルミナ蛍光体の蛍光発光強度を回復させるほどに強く照射されることは少ない。むしろ、２３０ｎｍ〜６３０ｎｍの波長の光である蛍光減少光に曝露される可能性の方が高い。

そのため、このＳ２を実行することで、２３０ｎｍよりも長い波長の励起光が照射されても、情報を読み取ることができない。また、２３０ｎｍまたはそれよりも短い波長の励起光でも、迅速には、情報を読み取ることができない状態である。一時消去状態になっているサファイア蛍光体を、３３０ｎｍの蛍光を発光する状態（すなわち、発光可能状態）に回復させるには、表２に示したような時間、回復光を照射する必要があるからである。

発光可能状態になっているときに３３０ｎｍの蛍光を発光させるために励起光を照射する時間は数秒で十分であり、それに比較すると、サファイア蛍光体を一時消去状態から発光可能状態に回復させるために回復光を照射する時間は、有意に長い時間である。よって、Ｓ２を実行することで、アルミナ蛍光体から情報を容易に読み取ることが困難な状態にできる。

［３．２ 情報読み出し方法］
次に、図８に示す情報読み出し方法を説明する。情報読み出し方法を実行する者は、通常、情報記録方法を実行した者とは別の者であるが、情報記録方法を実行した者が情報読み出し方法を実行してもよい。

Ｓ１１は読み出しステップである。読み出しステップでは、サファイア蛍光体に回復光を照射して、３３０ｎｍの発光を観測する。３３０ｎｍの光はＣＣＤカメラで観測することができる。回復光を照射することで、一時消去状態になっていたアルミナ蛍光体が発光可能状態になる。また、回復光は励起光としても機能する。したがって、回復光を照射することで、一時消去状態になっていたアルミナ蛍光体は、３３０ｎｍの蛍光を発光する。３３０ｎｍの蛍光は、周囲の部分との発光強度の差により情報形状を表す。そこで、Ｓ１１では、この情報形状を読取る。

Ｓ１２は一時消去ステップであり、非励起蛍光減少光を照射して、再び、アルミナ蛍光体を一時消去状態にする。アルミナ蛍光体を第三者に取得された場合を考慮して、情報を容易に読み取ることが困難な状態にしておくのである。なお、非励起蛍光減少光に代えて、励起蛍光減少光を照射してもよい。

図９は、サファイア蛍光体に、文字「Ｄ」が観測できる状態を示している。この「Ｄ」は、レーザ加工部分１０であり、レーザ加工部分１０は情報形状を有している。その周囲が蛍光部分２０である。蛍光部分２０は、励起光が照射されたときの蛍光の発光強度がレーザ加工部分１０よりも相対的に強い。この発光強度の相対的な差により情報形状が観測できる。つまり、この発光強度の相対的な差により情報形状が表現されていることになる。

［情報記録方法および情報読み出し方法のまとめ］
図７に示した情報記録方法によりサファイア蛍光体に情報を記録しておき、その情報を図８に示した情報読み出し方法で読み出す場合、情報読出者は、情報記録状態となっているアルミナ蛍光体に、回復光を照射する。これにより、サファイア蛍光体は、情報形状が表現された蛍光を発光する。情報読出者は、その蛍光を観測して情報を読み出す。

この蛍光は、３３０ｎｍの波長を含む紫外光である。また、回復光も紫外光である。よって、情報を読み出している状況を第三者が見ても、情報を読み出している作業をしているかどうかさえも分からない。よって、秘匿性の高い情報読み出し方法が実現される。

また、非励起蛍光減少光である、２９０ｎｍよりも長い波長であって６３０ｎｍよりも短い波長の光を照射すると、励起光を照射しただけでは、発光可能状態ほど容易に発光を観測することができない一時消去状態にすることができる。これにより、情報の秘匿性がより向上する。

また、サファイア蛍光体は、硬い物質であり、そのサファイア蛍光体にレーザ加工により情報が記録されているので、傷や汚れにより、読み取れない状態まで情報が毀損してしまう恐れも少ない。

以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

＜変形例１＞
図７ではＳ２を実行して、発光強度を低下させていた。しかし、Ｓ１を実行後、サファイア蛍光体が太陽光に晒される環境に置かれることがわかっている場合には、Ｓ２を実行しなくてもよい。太陽光には、蛍光減少光が含まれているからである。

＜変形例２＞
また、Ｓ１を実行後、Ｓ２を実行せずに、Ｓ１を実行したアルミナ蛍光体を、情報を読み出すまで、暗所に保管しておいてもよい。暗所に保管しておくことにより、励起光を少照射したときの３３０ｎｍの蛍光の発光強度が経時的に低下してしまうことが抑制できる。

したがって、励起光を照射したときの３３０ｎｍの蛍光の発光強度を回復させるために、アルミナ蛍光体に回復光を照射する時間を短くできる。あるいは、回復光の照射を不要にできる。

回復光の照射が不要である場合には、回復光の機能を備えていない励起光、すなわち、励起蛍光減少光を照射することでも、アルミナ蛍光体から情報を読み出すことができる。励起蛍光減少光を用いれば、読み出しと同時に、蛍光の発光強度を低下させることができる。したがって、一時消去状態になるまでに情報を読み出すことができる回数を制限することができる。この点でも秘匿性が向上する。

＜変形例３＞
前述の実施形態では、アルミナ蛍光体の例として、サファイア蛍光体を示した。つまり、アルミナは結晶であった。しかし、アモルファスのアルミナ蛍光体を用いてもよい。

＜変形例４＞
情報形状の表現態様は、情報形状の全体をレーザ加工部分１０にする態様に限られない。図１０は、情報形状の輪郭部分を、レーザ加工部分１０としている。また、図１１は、情報形状の周囲をレーザ加工部分１０としている。

＜変形例５＞
図７に示した記録ステップ（Ｓ１）と発光強度低下ステップは、順番を入れ替えてもよい。

１０：レーザ加工部分、 ２０：蛍光部分、 Ｓ１：記録ステップ、 Ｓ２：発光強度低下ステップ、 Ｓ１１：読み出しステップ、 Ｓ１２：一時消去ステップ

Claims (8)

1. 不純物として亜鉛を含んでいることにより、３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光可能なアルミナであるアルミナ蛍光体に対して、２９０ｎｍまたはそれよりも短い波長の光である励起光を照射したときの前記蛍光の発光強度を低下させることができる強度のレーザ光を、記録すべき情報形状に基づいて定まる照射範囲に照射することで、前記アルミナ蛍光体を、前記励起光が照射された場合に、前記情報形状が表現された蛍光を発光する情報記録状態とする記録ステップ（Ｓ１）を備える情報記録方法。
2. 前記レーザ光としてフェムト秒レーザ光を照射する請求項１に記載の情報記録方法。
3. 前記記録ステップの前または後に、前記アルミナ蛍光体に、２３０ｎｍより長く６３０ｎｍより短い波長の蛍光減少光を照射して、前記励起光を照射したときの前記蛍光の発光強度を低下させる発光強度低下ステップ（Ｓ２）を備える請求項１または２に記載の情報記録方法。
4. 不純物として亜鉛を含んでいることにより３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光するアルミナであるアルミナ蛍光体であって、２３０ｎｍより長く６３０ｎｍより短い波長の光である蛍光減少光を前記蛍光が実質的に発光しなくなるまで照射した後で、２９０ｎｍの波長またはそれよりも短い波長の光である励起光が照射された場合に、情報形状が表現された蛍光を発光する情報記録状態となっている前記アルミナ蛍光体に対して、前記励起光を照射し、前記アルミナ蛍光体から発光される３３０ｎｍの波長を含む紫外光を観測する読み出しステップ（Ｓ１１）を備える情報読み出し方法。
5. 前記励起光として、２３０ｎｍまたはそれよりも短い波長の光を照射する、請求項４に記載の情報読み出し方法。
6. 前記読み出しステップは、前記励起光として、２３０ｎｍ〜２９０ｎｍの波長の光である励起蛍光減少光を前記アルミナ蛍光体に照射することで、前記情報形状が表現された蛍光を発光させつつ、前記情報形状が表現された蛍光の発光強度を減少させる、請求項４に記載の情報読み出し方法。
7. 前記読み出しステップを実行後、２９０ｎｍよりも長い波長であり、かつ、６３０ｎｍよりも短い波長の光である非励起蛍光減少光を前記アルミナ蛍光体に照射することで、前記情報形状が表現された蛍光を発光させることなく、前記励起光が照射された場合の前記情報形状が表現された蛍光の発光強度を減少させる一時消去ステップ（Ｓ１２）を備える請求項４〜６のいずれか１項に記載の情報読み出し方法。
8. 不純物として亜鉛を含んでいることにより３３０ｎｍの波長を含む蛍光を発光するアルミナであるアルミナ蛍光体であって、２３０ｎｍよりも長く６３０ｎｍよりも短い波長の光である蛍光減少光を前記蛍光が実質的に発光しなくなるまで照射した後で、２３０ｎｍの波長またはそれよりも短い波長の光である回復光を照射したときに、相対的に前記蛍光の発光強度が相違する部分が生じることで、情報形状が表現されるアルミナ蛍光体。