JP3950181B2 - 光学的機械的に読み取り可能な情報保持体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的機械的に読み取り可能な情報保持体、更に詳細には、少なくとも２つの保護層からなり、その間に微視的に細かいレリーフ構造が光学マークとして刻印され配置されているプラスチック薄層からなる光学的機械的に読み取り可能な情報保持体（情報記憶媒体）に関し、またその情報保持体を利用した解錠システム、その情報保持体に情報を書き込む方法、並びに情報保持体の使用法法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光学的機械的に読み取り可能な情報保持体は、例えば書類、紙幣、キーコード表、証明書など、全ての種類の対象を識別するために使用される。
【０００３】
このような光学的機械的に読み取り可能な情報保持体は欧州特許出願ＥＰ５６８１８６Ａ２から知られている。情報保持体の所定箇所に回折光学的な作用を及ぼす識別マークが取りつけられている。この識別マークは品目を特徴づけるためにセットになった種々の識別マークから選ばれ、所定数のマークが個々に品目上に接着される。組み合わせにおいて数が所定数ありかつ正しい順序で識別マークが接着されている場合には、反射または透過により読み取り可能な光学的な識別コードが得られる。
【０００４】
スイス特許公報５９４９３５号には、縁が互いに当接しない多数の領域を有する光学的機械的に読み取り可能な複数の行を配置した情報保持体として機能する書類が記載されている。各領域は回折光学的な作用を及ぼすマークを有し、そのマークは書類の基板に刻印され、ビット値が行内の領域の相対位置によって定まる２値の数値（ビット）を表している。多数のビットをグループにまとめることによって情報がエラー検出コードで暗号化され、それによって後でマークが変更されたかを識別することができる。回折光学的に作用を及ぼすマークを有する互いに当接しない領域からなる光学的機械的に読み取り可能な平行なクロックトラックによって、記憶されている情報の読み出しの安全性が向上する。
【０００５】
スイス特許公報第６１６２５４号から知られた、周期的に繰り返されるマークを有するクロックトラックは読み取り装置に信号列を発生し、その信号列からクロックトラックに沿った現在の読み出し方向を知ることができる。
【０００６】
スイス特許公報第６０４１４６号には、局部的に熱作用を及ぼすことによりプラスチック表面に刻印された光学的な回折効果を有するレリーフパターンの加熱箇所が変化し、それにより刻印されたプラスチック表面が刻印前に有していた構造が再現される方法が記載されている。
【０００７】
回折光学的な作用を及ぼすレリーフパターンを欧州特許出願ＥＰ−４０１４６６Ａ１に記載のプラスチック薄層に埋め込むことができる。製造に使用可能な材料の一覧が米国特許公報第４８５６８５７号に記載されている。
【０００８】
従来の技術は、光学的機械的に読み取り可能な情報保持体が個々に合成されたエレメントあるいは容易に個別化できるエレメントからなるコードを有しており、あるいは書類として保護すべき対象に取りつけるのに適していないという欠点を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、機械的に一回書き込み可能であり、かつ繰り返し光学的機械的に読みだし可能なスペースをとらず安価な情報記憶媒体であって、確実に情報の偽造の試みを識別することができる情報保持体を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明によれば、
少なくとも２つの保護層（２；３）からなり、その間の共通の境界面（４）に微視的に細かいレリーフ構造（５）が光学マーク（６）として刻印され配置されているプラスチック薄層（１）からなる光学的機械的に読み取り可能な情報保持体において、
情報を記憶するための情報トラック（１８）が少なくとも２つの平行な細片（１９；２０）を有していて、各平行な細片（１９；２０）は光学マーク（６）としてその全面に途切れることなく同じレリーフ構造（５）の単一の回折格子を有しており、
各平行な細片（１９；２０）の光学マーク（６）はその微視的に細かいレリーフ構造（５）の格子パラメータと回折特性が相違しており、
プラスチック薄層（１）の表面（９）を破壊することなくエネルギの作用によって情報トラック（１８）の光学特性が所定の箇所で不可逆的に局所的に変化されて情報が書き込まれ、その場合情報トラック（１８）は、平行な細片（１９；２０）のそれぞれに繰り返し読み出し可能な同一の情報が１回書き込まれるように構成されており、
また、両細片（１９；２０）には同じ情報が並列して記録され、その場合第１の細片（１９）の第１の情報パターンと第２の細片（２０）の第２の情報パターンはその光学マークの光学特性が互いに相補的になっていて、第１の情報パターンは第２の情報パターンの変化していない光学特性を有する箇所と不可逆的に変化された光学特性を有する箇所を入れ換えることによって得られ、平行な細片（１９；２０）に変化された光学マークの光学特性と変化していない光学特性からなる相補的なパターンが発生する構成により解決される。
【００１１】
情報トラックは、平行な細片のそれぞれに繰り返し読み出し可能な同一の情報が１回書き込まれるように構成されており、その場合平行な細片に変更されたレリーフ構造と変更されないレリーフ構造とからなる相補的なパターンが発生する。
【００１２】
更に、情報トラックに対して平行に、クロックマークを有する光学的に読み取り可能なクロックトラックが配置されており、それぞれ隣接する２つのクロックマークが光学的に区別可能な中間面によって分離される。
【００１３】
また、他のクロックトラックの例では、クロックトラックは連続するクロック領域からなり、各クロック領域は光学マークとしての３つの異なるレリーフ構造の一つを有しており、グループ化された互いに連続する３つのクロック領域の光学マークはそれぞれ相違している。一実施形態では、プラスチック薄層は透明であり、各保護層の複素数屈折率が相違するように設定される。
【００１４】
また、本発明では、読み取り装置と、外部ユニットと、上述した光学的に読み取り可能な情報保持体とからなる解錠システムが設けられる。この解錠システムでは、読み取り装置と外部ユニットが施錠装置に組み込まれており、情報保持体が鍵上に配置される。情報トラックに記憶された情報は読み取り装置によって読み取り可能で、外部ユニットへ伝送されてその情報が格納されている識別子と比較される。外部ユニットは情報が識別子と一致した場合には施錠装置の錠を解錠するようにする。
【００１５】
また、本発明では、上述した情報保持体の書き込みは次のようにして行なわれる。光束になった光エネルギをプラスチック薄層の細片の領域に供給することにより表面を破壊することなく情報トラックの光学特性が局所的に変化される。それにより情報がパターンとして細片に書き込まれ、細片上で元の光学特性を有する箇所と変化された光学特性を有する箇所が発生する。その場合、両細片に同じ情報が並列して記録され、第１の細片と第２の細片の情報パターンはその光学マークの光学特性が互いに相補的になっている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す例を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１において符号１は２つの保護層２と３からなる記憶媒体のプラスチック薄層を示す。各保護層の共通の境界面４には顕微鏡的細かさを有する刻印されたレリーフ構造５が設けられており、その回折格子としての作用は線間隔、輪郭並びにアジマスなどのパラメータによって定められている。熱せられた母型を用いてレリーフ構造５を保護層２、３のいずれかに刻印することによって、光学マーク６が形成される。
【００１８】
刻印すべき保護層２ないし３は好ましくは刻印前にマット構造（光沢のないつや消し構造）を有する。プラスチック薄層１は種々の仕様で形成することができ、図面にはそのうちの１つが例示されている。プラスチック薄層１の表面は、接着層７を形成する接着材料によって完全に被覆されており、それによって記憶媒体を対象８に堅固に結合することができる。接着層７の接着材料に一方の保護層２ないし３の機能を持たせることができる。接着層７の材料から保護層２ないし３との区別が可能であって、いずれにしても保護機能が存在する。
【００１９】
接着材料が加熱接着剤のグループに属する場合には、接着の際に熱作用による光学マーク６の破壊に対して保護するためにプラスチック薄層１の露出した表面９には、好ましくは冒頭で挙げた欧州特許出願ＥＰ４０１４６６Ａ１が教示するような高熱に耐える強靭なプラスチックからなる保護フィルム９’が設けられる。製造する場合にはプラスチック薄層１は長尺の帯として形成され、その帯から必要に応じて一部が接着可能な光学的記憶媒体として切り取られ、接着層７を用いて保護すべき対象８に取り付けられる。保護フィルム９’はＵＶ硬化性の塗料を第１の保護層２上に直接塗布して、その後紫外線照射によって乾燥させることによっても形成することができる。
【００２０】
例えば熱伝導または光線によりマーク６の局所にエネルギが伝達されると、レリーフ構造５は変化し、保護層２ないし３の刻印表面は刻印前に存在した構造、すなわちマット構造、あるいは他のレリーフ構造５、あるいは構造のない滑らかな面に戻る。伝達されるエネルギは、プラスチック薄層１の表面が変化せず、あるいは破壊されないように調整して供給される。
【００２１】
光学マーク６に入射する光線１０は、入射する光の波長に関係する対応した回折次数に偏向される。その回折次数が、例えば単色の光の場合に光線１０に対して対称な２つの方向の矢印１１、１１’で示されている。方向１１ないし１１’に配置された少なくとも１つの光センサ１２ないし１２’によって、読み取り装置１３による機械的な読み取りが可能となる。読み取り装置の導線１４を介して光センサ１２と接続されている制御装置１５において、光センサ１２ないし１２’の信号が処理され、その結果が読み取り装置１３の外部に配置されたユニット１６へ伝達される。方向１１と１１’に配置された２つの光センサ１２、１２’を用いると、読み取り装置１３は、非対称なレリーフ構造５を有するマーク６と対称なレリーフ構造５を有するマークを区別することができる、という利点が得られる。普通に照射した場合には可視光で機械的に読み取り可能なマーク６は色彩が微妙に変化することにより容易に視認することができる。
【００２２】
境界面４は例えば、蒸着により形成される光学的に有効な反射層としての金属層、半導体層あるいは誘電体層を有し、その層厚と組成により境界面４の透過能力および反射能力、すなわちマーク６が反射だけで、あるいは透過によっても読み取り可能であるかが決まる。境界面４自体は、両保護層２、３が異なる屈折率を有する材料からなる場合には反射層として作用する。その場合に、複素数の屈折率は実数部または虚数部を、あるいは両方を異らせるようにすることができる。マーク６を反射並びに透過で機械的に良好に読み取れるようにするには、境界面４で屈折率を約０．１から０．２５だけ変化させれば十分である。
【００２３】
マット構造を有する境界面４は入射する光線１０の光をすべての空間方向に均一に拡散する。従って観察方向には無関係にマット構造を有する箇所は目には常に光が弱められてあるいは暗くなって見える。読み取り装置１３においてマット構造を有する箇所では光センサ１２ないし１２’からは出力信号が発生しない。境界面４の構造に光沢があると、光学の反射および屈折の法則に従って光線１０が偏向される。光センサ１２ないし１２’は、その光センサに関連しないレリーフ構造５による回折光並びに光沢のある構造による反射光を受光しないように配置されている。
【００２４】
光線１０ないしは回折光が進入するプラスチック薄層１の層は、少なくとも光学マーク６の機械的な読み取りに使用される光の波長に対して透明でなければならない。図１においては、例えば情報の読み出しは反射で行われる。従って保護フィルム９’と第１の保護層２は少なくとも読み取り用の光に対しては透過性を有し、また第２の保護層３、接着層７並びに対象８の光学的特性は読み取りに関係なく設定可能であり、あるいは他の理由に基づいて設定できるものである。赤外線で読み出すように定められている光学マーク６を有するプラスチック薄層１はさらに、可視波長領域の光に対しても透過性とすることができる。この種のマーク６は通常の照射と通常の観察方向の元では人間の目には目立たない、マット構造に似た外見を有する。
【００２５】
プラスチック薄層１は好ましくは安価で非接触で光学的に読み取り可能な情報の記憶媒体として適している。完成されて対象８に固定された記憶媒体に１回書き込みを行うことによって記憶媒体に情報が記憶される。その場合、所定の箇所に熱を調節して供給することによって光学マーク６の光学特性が局所的に変化される。
【００２６】
例えば、冒頭で述べたスイス特許公報ＣＨ−６０４１４６に記載されているように、レリーフ構造５は加熱された箇所がマット構造に変化する。従って光センサ１２、１２’は、光強度が異なる強さで受光されることからマット構造を有する箇所とレリーフ構造５を有する箇所とを区別することができ、それに応じた出力信号を発生して、それが制御装置１５へ出力される。
【００２７】
情報保持体（情報記憶媒体）の他の実施形態においては、情報を書き込むために、レリーフ構造５と保護層２、３に変化を与えることなく、境界面４上の反射層の光学特性が局部的に変化される。反射層の照射された箇所自体が光線１０のエネルギを吸収するので、保護層２、３がかなり加熱されてレリーフ構造が変化する前に、あるいは保護機能が完全に無くなってしまう前に、反射層に不可逆的な変形が発生する。従って、情報を書き込む際に照射された反射層の箇所は反射性がなくなり、透明になって、それにより情報を読み出す際に回折光が光センサ１２に至る所定の方向１１へ偏向されることはなくなる。
【００２８】
情報記憶体の第３の実施形態においては、情報を書き込むと保護層２または３の光学特性は変化するが、反射層とレリーフ構造５は変化しない。情報を読み出す時に光線１０が通過する保護層２ないし３は色素を有し、その色素は書き込みの際に色素に固有の限界温度を越えて加熱することにより（例えば強い光線を照射することにより）加熱された箇所２’ないし３’が局部的に透明な物質から情報を読み取る光を吸収する物質に、あるいはその逆に不可逆的に変化する。例えば保護層２ないし３は情報の書き込み前には完全に透明である。情報の書き込み後は局部的に変化された保護層２ないし３の箇所２’ないし３’は情報を読み出す光を透過しなくなる。光線１０が通過する保護層２ないし３は、透明度が変化した箇所２’と３’では、透明度が変化しなかった保護層２ないし３とは異なる光量を光センサ１２に透過させる。透明度の変化は、レリーフ構造５がマット構造に変化したのと同様な作用を読み取り装置１３に及ぼす。熱変色特性を有するこの種の色素は、例えば公報ＵＳ−ＰＳ２６６３６５４、ＵＳ−ＰＳ３６８２６８４及びＥＰ２７７０３２から知られている。
【００２９】
情報記憶体の他の実施形態において両保護層２、３の屈折率の差によってレリーフ構造５の光学特性が決まる場合には、両保護層２、３の一つに熱変色色素を混ぜることによって、書き込み時に屈折率を不可逆的に変化させることが可能となる。情報を読み取り時、回折効果によって光センサ１２に達する光量の強度は、局所２’、３’において加熱により色素が変化して屈折率の差が局所的に変化しているかどうかに関係する。
【００３０】
情報記憶体の各実施形態において、読み取り装置１３は、未変化の保護層２、３を背景として不可逆的に変化した箇所２’のパターン情報を読み出すことができる。情報を読み取る読み取り装置１３は光学マーク６において回折された光のみを受光し、ないしはその非存在を検出するだけなので、この情報記憶体は、書込可能なのは一回であるが、多大な手間をかけないと模造または偽造することができないという利点を有する。光学マーク６と表面９が無傷であることにより、素人にとっても情報記憶体の真偽性を視覚により検査することが可能となる。
【００３１】
好ましくは書き込み用の光線１０の強度は、読み取り用の光よりも大きく、更に強度の最大値が他の波長領域にある光によって書込みが行われる。例えばマーク６は赤外線で読み出され、一方書き込みには色素または反射層に適合した赤外線よりも短い波長を有する光が使用される。
【００３２】
第１の実施形態の情報記録体に基づいて情報の記憶と読み出し並びにその利用が説明されるが、これは他の実施形態にも当てはまる。但し、その場合レリーフ構造が変化するのではなく、反射、吸収及び／または屈折率に関する特性が不可逆的に変化される。
【００３３】
図２は帯状に形成されたプラスチック薄層１（図１）から切り取られた、まだ情報が書き込まれていない情報保持体１７を示す。情報保持体１７は光学マーク６（図１）を備えた情報トラック１８を有する。情報トラック１８は少なくとも２つの平行な細片１９、２０からなる。各細片１９、２０は光学マーク６としてその全面に途切れることなく同じレリーフ構造５（図１）の単一の回折格子を有する。細片１９、２０の微視的に細かい各レリーフ構造５は少なくとも格子パラメータが相違している。平行な細片１９、２０はその長手側が互いに接するようにしてもよく、あるいは分離細片２１によって隔たるようにしてもよい。情報を書き込むために、すでに説明したように、プラスチック薄層１の表面９（図１）を破壊することなく情報トラック１８の光学特性がエネルギ作用によって不可逆的に変化される。
【００３４】
好ましくは情報保持体１７は、情報トラック１８に沿って情報を読み出す際の安全性を高めるために、クロックトラック２２を有する。分離細片２１を例えばクロックトラック２２にすることができる。例えば分離細片２１の露出した面側９（図１）に光を吸収するバー形状のクロックマーク２３からなる光学的に読み取り可能なクロックトラック２２を従来の技術で形成することができる。同様に、情報トラック１８の作業工程と同一の作業工程で光学マーク６としてクロックマーク２３を刻印すると、安価になる。その回折光学的な作用を及ぼすレリーフ構造５は少なくとも格子パラメータが、情報トラック１８の光学マーク６のものとは異なっている。前後するクロックマーク２３は中間面２４によって互いに分離されている。分離細片２１と中間面２４の面は、それぞれ境界面４（図１）の構成に従って、入射する光に関して反射性、マットまたは透明とすることができ、あるいは全く他のレリーフ構造５を有するようにしてもよい。
【００３５】
光線１０は、情報保持体１７を矩形の光点２５で照射する。この光点は細片１９〜２２を横切る方向に光学マーク６を照射し、情報トラック１８に沿って移動され情報を読み出す。好ましくは光点２５の幅は読み取り方向２６におけるクロックマーク２３の幅にほぼ相当し、中間面２４の幅は光点２５の幅よりも大きくなっている。
【００３６】
図２の図面において左の部分には細片１９、２０と分離細片２１を有する情報トラック１８が図示されている。右の部分においては情報トラック１８はクロックトラック２２によって分離された２つの細片１９と２０を有する。ハッチングは、細片１９、２０、２１の光学マーク６とクロックマーク２３の光学マークを区別したり、あるいは光点２５の面を強調する単に製図的な手段である。
【００３７】
他の製図的手段として、図３において情報トラック１８に対して直角に記載された破線がある。この破線は細片１９と２０を領域２７及び２８に細分するものである。破線は単に説明のためにだけ用いられるものであって、情報保持体１７上には実際には存在しない。クロックトラック２２は、領域分割に対応しているが領域長さの半分だけピッチが変位したクロックトラック領域２９を有する。クロックトラック領域２９は、文字Ａ、Ｂ及びＣで表され、クロックトラック２２に沿って例えば
ＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣ
と周期的に繰り返される異る３種類のレリーフ構造５を有する。
【００３８】
読み取り装置１３（図１）はクロックトラック２２を認識するためだけに少なくとも３つの光センサ１２（図１）を必要とする。それにより読み取り装置１３においてはあるクロック領域２９から次のクロック領域へ移行する際に信号列から、読み取りの間に読み取り方向２６（図２）が変化したか否かを識別することができる。冒頭で挙げたスイス特許公報ＣＨ６１６２５４から知られている、クロック領域２９に光学マークＡ、Ｂ、Ｃを有するクロックトラック２２は、情報保持体１７が例えば手動で移送され、したがって連続的な読み取り方向２６の維持が保証されていない読み取り装置１３の場合に特に効果的である。
【００３９】
図４の読み取り装置１３は光線１０を発生させる光源３０を有する。光学手段３１によって光源３０の光は情報保持体１７上に、例えば矩形の光点２５（図２）の形状で合焦される。読み取り装置１３の仕様は、情報保持体１７に書き込まれたデータが読み取れるようになっている。
【００４０】
読み取り装置１３の光学手段３１の他の実施形態では、例えば振動するミラーが設けられる。このミラーにより円形な光線束１０、１０’、１０”は細片１９、２０並びにクロックトラック２２を横切る方向に振動されて、光点２５の領域が平均して均一に照射されるようになる。光点２５は偏向される光線１０’、１０”に比較して低速ではあるが、十分に読み取れる速さで情報トラック１８（図３）に沿って移動する。
【００４１】
細片１９の領域２７（図３）及び／または細片２０の領域２８（図３）の光学マークが無傷で光学特性が変化していない場合には、入射光は細片１９ないし２０に対して幾何学的に配置された光センサ１２ないし１２”に回折されるが、そうでない場合には、レリーフ構造５の光学特性が変化するので、入射光は関連する光センサ１２ないし１２”には到達しない。例えばマット構造は光を空間に散乱させるので、光センサ１２ないし１２”の場所における光強度は充分でなく、導線１４を介して出力信号が制御装置１５に出力されなくなる。クロックマーク２３（図２）ないしはクロックトラック２２（図２）の領域２９の一つ（図３）によって回折された光が他の光センサ３２により受光され、クロック信号が光センサ３２と接続された導線１４を介して制御装置１５に送信された場合には、出力信号が制御装置１５に記憶される。
【００４２】
光センサ１２、１２’（図１）、１２”、３２の幾何学的配置は、各光学マーク６に関連するレリーフ構造５（図１）によって定まる。というのは回折光の方向はレリーフ構造５に関係するからである。例えば破線のブロックで示したクロックトラック２２を読み取る光センサ３２は図４の紙面の外部に配置されている。
【００４３】
振動する光線１０’、１０”を有する読み取り装置１３は読み／書き装置３３に付け加えることができ、その場合には情報を情報保持体１７に書き込むための機能を果たす。制御装置１５は書き込みモードと読み取りモードで使用できるように構成されており、ユニット１６からの信号によって両モード間を切り替えることができる。光源３０としては好ましくは、半導体レーザダイオードが使用され、その強度は制御装置１５によって電気的に容易に制御可能である。書き込みモードにおいては制御装置１５は光源３０の光強度を増大させ、光学手段３１を介して偏向動作の振幅を減少させ、また偏向周波数を減少させて光線１０’、１０”を消去すべき光学マーク６上へ制御する。
【００４４】
光源３０の最大の光強度は、保護層２、３の領域で光線１０’、１０”を一回移動させるだけで保護層２、３を加熱して、レリーフ構造５をマット構造に変換させるのに充分な強度である。クロックトラック２２を検出する光センサ３２が出力信号を制御装置１５へ出力すると、領域２７または２８で消去プロセスが開始される。消去プロセスの有効性は対応する光センサ１２、１２’、１２”でチェックすることができる。というのは制御装置１５へ出力される出力信号は消去時に消滅するからである。制御装置１５は、記憶媒体へ書き込むべきユニット１６から来る情報を光学手段３１への制御指令に変換するので、細片１９ないし２０上の領域２７ないし２８は所定の順序で消去される。
【００４５】
読み／書き装置３３に対象８を移送する移送装置３４、３４’が搭載されている場合には、読み／書き装置３３を用いてクロックトラック２２を形成することも可能である。制御装置１５は制御線３５を介して移送装置３４、３４’の制御可能なモータドライブ３６と接続されており、移送装置は対象８を図面平面に対して垂直方向に読み取り装置１３に移送する。
【００４６】
振動する光線１０’、１０”により書き込みモードにおいて分離細片２１にクロックトラック２２のバー形状のクロックマーク２３が形成される。その場合、例えばクロックマーク２３にはレリーフ構造５が残存し、一方中間面２４には加熱によってマット構造が発生する。クロックトラック２２でのレリーフ構造５とマット構造の割り当ては、読み取り装置１３がこのクロックトラック２２を検出するように構成されている場合には、入れ替えても問題はない。読み／書き装置３３を用いてクロックトラック２２を発生させることの利点は、情報トラック１８（図２）にデータを書き込む際に使用される情報密度とは関係なく光学マーク６の刻印を行えることにある。したがって書き込まれていない同一の情報保持体１７を大量に安価に製造することが可能である。
【００４７】
図５の情報保持体１７は、図面右側では両細片１９、２０と分離細片２１に元の光学マーク６（図１）を有する。元の光学マーク６が書き込みモードの開始時に制御装置１５（図４）によって検査されるので、すでに書き込まれている情報保持体１７には書き込みは行なわれない。
【００４８】
図５の左側では情報保持体１７の書き込みはすでに終了しており、回折光学的な作用を及ぼすクロックマーク２３がマットな中間部分２４によって分離されている。参照符号２７で示した細片１９の領域と、参照符号２８で示した細片２０の領域並びにクロックマーク２３からなる領域対２７、２８により最小の情報ユニット（＝１ビット）が形成される。規定通りに書き込んだ後では情報トラック１８の領域対２７、２８は、そのままのレリーフ構造５（斜線部分）を有する領域は一方のみ（２７または２８）となる。というのは他の領域は書き込みの際にマット構造（非斜線部分）にされるからである。
【００４９】
読み取りモードでは情報トラック１８を読み出す際に制御ユニット１５が各領域対２７、２８を類別する。例えば領域２７のレリーフ構造５がそのままである場合には論理値１に設定されたビットを示し、一方領域２８にそのままのレリーフ構造５がある場合には、そのビットは論理値ゼロとなる。もし両方の領域２７、２８でマット構造を有する領域対２７、２８があった場合には、それは情報を偽造する試みとして類別されて、読み取りプロセスが中断される。両方の領域２７、２８でそのままのレリーフ構造５を有する領域対２７、２８は、制御装置１５においては書き込まれた情報の読み出しプロセスの開始または終了の記号として用いられる。
【００５０】
書き込みプロセスが領域対２７’、２８’により図示されている。符号２７’で示す細片１９の領域は参照符号２８’で示す細片２０の領域とは異なる光学マーク６を有する。領域２８’ではすでに領域の３分の２がマット構造に変換されている。次に光線１０’、１０”が情報トラック１８の上方で横方向に移動されると、領域２８’のレリーフ構造５（図１）は完全にマット構造に変換され、またクロックマーク２３は発生する中間面２４によって区分されるので、クロックマーク２３は分離細片２１のレリーフ構造５（二重斜線）を有し、中間面２４はマット構造（斜線なし）を有する。
【００５１】
情報保持体１７の寸法は極めて小さい。細片１９〜２１は読み取り方向２６（図２）に対して横方向に代表的にはそれぞれ約０．６ｍｍの幅を有し、一方各領域対２７、２８の読み取り方向においては約０．２ｍｍである。情報保持体１７の長さは情報に必要な領域対２７、２８の最大数に従って決まる。クロックマーク２３を予め刻印する場合には、クロックトラック２３の幅を約０．４ｍｍに減少させることができる。このように寸法を縮小することはできるが、光線１０（図４）から光束を形成したり回折光を集光するためにより複雑な合焦手段が必要となる。情報密度が大きいこと並びにレリーフ構造５の変更が１回だけしか可能でないことによって、記憶情報の模倣、偽造ないし改竄に対する非常に高い安全性が得られる。
【００５２】
２つの細片１９、２０だけでなく、光学マーク６を有するそれに平行な他の細片を設けて、それによってクロックマーク２３に関連する最小の情報ユニットを例えば１バイト（＝８ビット）に増大させることができる。
【００５３】
図６においては情報保持体１７は２つの細片１９と２０のみを有し、クロックトラック２２（図５）は設けられていない。記憶データを確実に読み出すことができるようにするために、情報は公知のバーコードで書き込まれている。このバーコードは市場で広く利用されており、欧州特許公報のカバーシートにも見られる。バーコードに共通なことは、種々の幅のバー３７とバー間隔３８を特徴付けてグループ化することにより得られる情報を読み出す場合に、読み出し信号からデジタル情報を得るだけでなく、情報の識別に必要なクロック信号（セルフクロックコード）も得られることである。
【００５４】
図６の図面にはバーコードの一部のみが図示されており、情報トラック１８上への記録の原理が示されている。バーコードは情報トラック１８上に２つ平行に記憶される。すなわち一つは第１の細片１９上にバー３７とバー間隔３８を用いて、そしてそれに平行に第２の細片２０上にバー３７’とバー間隔３８’を用いて記憶される。記録する場合、読み／書き装置３３（図４）の光線１０、１０’、１０”（図４）により細片１９のバー３７のレリーフ構造５（図１）はマット構造に変換され、一方細片２０のバー３７’は書き込み後もレリーフ構造５はそのままになっている。それに対してバー間隔３８、３８’の場合には細片１９にレリーフ構造５が残り、細片２０ではマット構造が形成される。
【００５５】
各バー３７、３７’の対と各バー間隔の対３８、３８’は、上述の等間隔で図示された情報保持体１７の領域対２７’、２８’の場合と同様に、それぞれマット構造とレリーフ構造５を有するその対に固有な幅を有する部分からなる。第１の細片１９と第２の細片２０におけるバーコードの両記録は、光学マーク６として互いに相補的である。というのは第１の細片１９のパターンは第２の細片のパターンのマット構造とレリーフ構造５を入れ換えることによって得られるからである。
【００５６】
バーコードで記録することは、情報保持体１７の偽造の試みに対する大きな安全性とバーコードの確実な読み取りとを組み合わせることができるとともに、読み取り装置１３（図４）の光センサの数を２つに削減することができるという利点を有する。情報保持体１７には、対象８に取り付けた後でここで説明した相補的なバーコードを用いて対象８に関係する情報が書き込まれる。
【００５７】
読み取り装置１３は、簡単な実施形態では、図７に示すようにきわめて安価で簡単に形成されており、この場合読み取り装置は、３つの光センサ１２、１２”、３２と、制御ユニット１５と、コンデンサと円筒レンズ（これらは詳細には図示されていない）からなるパッシブな光学手段３１を有する光源３０とから形成されている。制御ユニット１５は、光源３０用の給電装置３９と、導線１４を介して３つの光センサ１２、１２”、３２から伝達される出力信号を増幅する増幅器４０と、出力信号を変換して外部に接続されているユニット１６で使用可能な信号列に変換する解析器４１とを有している。
【００５８】
好ましくは、周囲光が読み取りプロセスに影響を与えないように、発振器４２により光源３０の強度が変調される。周波数ｆで作動する発振器４２はその周波数信号を給電装置３９と復調器４３へ出力する。周波数信号のクロックで光源３０がオンオフされる。発振器４２の周波数ｆは、充分高く代表的には１ｋＨｚから１００ｋＨｚであり、読み取りプロセスに障害はない。解析器４１は復調器４３、スタート／ストップ検出器４４、デコーダ４５並びに読み出した信号列を読み取りプロセスが終了するまで記憶して、データをさらに外部ユニット１６へ伝送するレジスタ４６から構成されている。
【００５９】
光線１０、１０’、１０”が周波数ｆで変調される結果として、光センサ１２、１２”、３２の出力信号も同様に発振器４２の周波数ｆで変調される。増幅器４０で出力信号が増幅された後に、出力信号は別の信号線４０’を介して復調器４３に達する。周波数ｆと等しいクロックで出力信号が復調される。復調器４３は細片１９（図５）用の光センサ１２の出力信号と光センサ３２のクロック信号とを「アンド」の論理で結合して信号Ｓ１を形成する。同様にして細片２０（図５）用の光センサ１２”の信号から信号Ｓ２が形成される。信号Ｓ１とＳ２並びに光センサ３２のクロック信号はさらに、復調器４３でフィルタにかけられ、その後信号Ｓ１とＳ２並びにクロック信号Ｔがデコーダ４５に伝送される。
【００６０】
デコーダ４５では、各クロック信号Ｔごとに両信号Ｓ１とＳ２のうち一方のみが発生しているかが調べられる。シリアルに発生する信号Ｓ１ないしＳ２はレジスタ４６へ送られ、発生した時系列でレジスタに記憶される。レジスタ４６の情報は、すでに情報を情報トラック１８（図５）に書き込む際に定められたように、５ー３選符号あるいは７ー５選符号を有することができる。記録の終了が検出されると、レジスタ４６の内容がユニット１６へ伝達される。
【００６１】
あるクロック信号Ｔに対して両信号Ｓ１とＳ２が得られない場合には、上述したように、読み取り装置１３は復調器４３からスタート／ストップ検出器４４へ送られる信号を用いて読み取りプロセスを中断し、レジスタ４６の誤った内容がユニット１６へ送られる前に、レジスタ４６の内容を消去する。スタート／ストップ検出器４４はスタート信号でレジスタ４６をクリアし、ストップ信号の発生でレジスタ４６に記憶されている情報をユニット１７に引き渡す。
【００６２】
相補的なバーコードを読み取る読み取り装置１３においてはクロックトラック用の光センサ３２は設けられておらず、あるいは多目的装置の場合にはオフになっている。復調器４３には信号線４０’を介して光センサ１２、１２’から増幅された出力信号のみが供給され、バーコードに使用可能なアルゴリズムを用いてクロック信号Ｔが形成される。このクロック信号Ｔは両信号Ｓ１及びＳ２と共にデコーダ４５へ供給される。解析器４１の他の機能は同じである。
【００６３】
対象８が読み取り装置１３の読み取り窓に挿入されると、光線１０が光学マーク６（図１）に入射する。対象をさらに移動することによって、光線１０は情報の記録の終了まで情報トラック１８の上方を移動するので、全情報が読み出される。
【００６４】
図８は情報保持体１７の応用例を示す。対象８（図１）は鍵４７であって、鍵の柄４７’に保護溝４８ないし４８’が設けられ、その中にコード化すべき情報保持体１７が収容される。保護溝４８が鍵の柄４７’の軸に沿っている場合には、例えば鍵４７を錠４９に挿入すると情報の読み出しないし書き込みを行うことができる。錠４９には読み取り装置１３ないし読み／書き装置３３が搭載されており、錠は外部ユニット１６を有する施錠装置４９’の一部となっている。
【００６５】
外部ユニット１６は、読み取り装置１３から送られてくる情報を外部ユニット１６に格納されている識別子と比較するように構成されている。情報保持体７から読み出された情報が識別子と一致した場合にのみ、外部ユニット１６は錠４９を解放する。というのはその場合には鍵４７はその機械的形状によって錠４９を解錠できるようになっているからである。
【００６６】
他の実施形態においては情報保持体１７を鍵の柄４７’の周面に形成された保護溝４８’に貼り付けたり、あるいは鍵の柄４７’から鍵の握り４７”へ移行する円錐部に固定することもできる。その場合には読み出しは錠４９に差し込まれた鍵４７が回転する際に行われる。この解放方法では、ユニット１６が錠４９を解放する前に、まず鍵４７の形状が検査される。この機能では鍵４７の形状に記憶されている情報により錠４９の機械的な解放が行なわれる。すなわち錠４９は鍵４８の機械的な形状と情報保持体１７の光学的に記憶された情報が錠４９に合った場合にだけ解錠される。
【００６７】
図９では対象８（図１）は証明カード５０である。その面のデータ読み取りに適した箇所に情報保持体１７が配置されている。読み取り装置１３（図４）によって情報が識別されて、外部ユニット１６（図４）においてサービスを受ける資格があることが確認された場合に、サービスが開始される。情報保持体１７に格納されている情報が「スマートカード（ｓｍａｒｔ ｃａｒｄ）」として知られている証明カード５０の情報と比較される。その場合、「スマートカード」証明書５０の電子回路素子５１が外部ユニット１６（図１）の機能を果たす。
【００６８】
証明カード５０の他の実施形態では、情報保持体１７は証明カード５０に内蔵される。その場合には図１から明らかなように、一方の保護層３は製造時に平坦な対象８上に直接形成され、接着層７は設けられない。境界層４に刻印して成形した後に、他方の保護層２が形成される。
【００６９】
この情報保持体１７（図２）は、光学的にコード化された情報が本質的に高い安全性を有し、かつ狭いスペースに情報ユニットの可能な組み合わせが多数できるという利点のほかに、個々の情報を書き込む前に情報保持体１７を製造して対象８に取り付けることができる、という利点を有する。上述した全ての読み取り装置１３は反射される回折光で動作する。しかし、この読み取り装置１３は、情報保持体１７と対象８が光を透過し、かつ所定の箇所に光センサ１２、１２’、１２”、３２が配置されていることを前提にすれば、回折光が情報保持体１７を通過する透過型でも何等制限されることなく動作する。
【００７０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明による情報保持体は、光学的にコード化された情報が本質的に高い安全性を有し、かつ狭いスペースに情報ユニットの可能な組み合わせが多数できるとともに、個々の情報を書き込む前に情報保持体を製造して対象に取り付けることができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学マークを読み取る読み取り装置を有する記憶媒体の構成を示す説明図である。
【図２】光学的な情報保持体を示す説明図である。
【図３】方向を識別するクロックトラックを有する光学的な情報保持体を示す説明図である。
【図４】書き込み／読み取り装置の構成を示すブロック図である。
【図５】記憶された情報を有する光学的な情報保持体を示す説明図である。
【図６】バーコードを示す説明図である。
【図７】光学的な情報保持体を読み取るための装置を示すブロック図である。
【図８】解錠装置の構成を示す構成図である。
【図９】証明カードを示す説明図である。
【符号の説明】
１ プラスチック薄層
２、３ 保護層
５ レリーフ構造
６ 光学マーク
７ 接着層
８ 対象
１３ 読み取り装置
１６ 外部ユニット

Claims (13)

1. 少なくとも２つの保護層（２；３）からなり、その間の共通の境界面（４）に微視的に細かいレリーフ構造（５）が光学マーク（６）として刻印され配置されているプラスチック薄層（１）からなる光学的機械的に読み取り可能な情報保持体において、
   情報を記憶するための情報トラック（１８）が少なくとも２つの平行な細片（１９；２０）を有していて、各平行な細片（１９；２０）は光学マーク（６）としてその全面に途切れることなく同じレリーフ構造（５）の単一の回折格子を有しており、
   各平行な細片（１９；２０）の光学マーク（６）はその微視的に細かいレリーフ構造（５）の格子パラメータと回折特性が相違しており、
   プラスチック薄層（１）の表面（９）を破壊することなくエネルギの作用によって情報トラック（１８）の光学特性が所定の箇所で不可逆的に局所的に変化されて情報が書き込まれ、その場合情報トラック（１８）は、平行な細片（１９；２０）のそれぞれに繰り返し読み出し可能な同一の情報が１回書き込まれるように構成されており、
   また、両細片（１９；２０）には同じ情報が並列して記録され、その場合第１の細片（１９）の第１の情報パターンと第２の細片（２０）の第２の情報パターンはその光学マークの光学特性が互いに相補的になっていて、第１の情報パターンは第２の情報パターンの変化していない光学特性を有する箇所と不可逆的に変化された光学特性を有する箇所を入れ換えることによって得られ、平行な細片（１９；２０）に変化された光学マークの光学特性と変化していない光学特性からなる相補的なパターンが発生することを特徴とする光学的機械的に読み取り可能な情報保持体。
2. クロックマーク（２３）を有する光学的に読み取り可能なクロックトラック（２２）が情報トラック（１８）に対して平行に配置されており、それぞれ隣接する２つのクロックマーク（２３）が光学的に区別可能な中間面（２４）によって分離されていることを特徴とする請求項１に記載の情報保持体。
3. 光学的に読み取り可能なクロックトラック（２２）は回折光学的な作用を及ぼすレリーフ構造（５）を備えたクロックマーク（２３）を有し、該レリーフ構造は少なくともその格子パラメータが、情報トラック（１８）の光学マーク（６）のものと異なっていることを特徴とする請求項２に記載の情報保持体。
4. 情報トラック（１８）の細片（１９；２０）に対して平行に連続するクロック領域（２９）によって光学的に読み取り可能なクロックトラック（２２）が形成され、各クロック領域（２９）は光学マーク（６）としての３つの異なるレリーフ構造（５）の一つを有しており、グループ化された互いに連続する３つのクロック領域（２９）のレリーフ構造（５）がそれぞれ相違しており、該３つの異なるレリーフ構造（５）がクロックトラック（２２）に沿って周期的に繰り返されていることを特徴とする請求項１に記載の情報保持体。
5. 情報トラック（１８）の両細片（１９；２０）への情報の記録はバーコードの形で行われ、バーコードの第１の細片（１９）における記録と第２の細片おける記録は光学マークの光学特性が互いに相補的になっていて、第１の細片（１９）におけるバーコードのパターンは第２の細片（２０）におけるバーコードのパターンのマット構造とレリーフ構造（５）を入れ換えることによって得られることを特徴とする請求項１に記載の情報保持体。
6. プラスチック薄層（１）に保護すべき対象（８）上に接着するために接着層（７）が設けられていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の情報保持体。
7. 境界面（４）には、金属、半導体あるいは誘電体の層からなる光学的な反射層が形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の情報保持体。
8. レリーフ構造（５）と保護層（２ ; ３）に変化を与えることなく、境界面（４）上の反射層の光学特性が局部的に加熱されて不可逆的に変化し、それにより反射 層は照射された箇所で反射性がなくなり、透明となることを特徴とする請求項７に記載の情報保持体。
9. 保護層（２ ; ３）は、保護層の透明度を局部的に変化させるために、加熱により不可逆的に変化する色素を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の情報保持体。
10. 光線（１０）を発生させるための光源（３０）と、光センサ（１２;１２’；１２”；３２）とを有する読み取り装置（１３；３３）と、読み取り装置（１３；３３）と接続された外部ユニット（１６）と、請求項１から９までのいずれか１項に記載の光学的機械的に読み取り可能な情報保持体（１７）とから構成される解錠システムにおいて、
    読み取り装置（１３；３３）が施錠装置（４９’）に組み込まれており、
    情報保持体（１７）が鍵（４７）上に配置されており、
    読み取り装置（１３；３３）が、情報保持体（１７）の情報トラック（１８）の両細片（１９；２０）上に記録された情報を読み取るために、光源（３０）と光センサ（１２；１２’；１２”；３２）を有し、
    外部ユニット（１６）は、読み取り装置（１３；３３）から伝送されてくる情報を格納されている識別子と比較し、該情報が識別子と一致した場合には施錠装置（４９’）の錠（４９）を解錠するように構成されていることを特徴とする解錠システム。
11. 鍵（４７）の情報保持体（１７）上の情報トラック（１８）が、鍵が錠（４９）に挿入された場合に、あるいは錠（４９）に挿入された鍵が回動されたときに読み出し可能であることを特徴とする請求項１０に記載の解錠システム。
12. プラスチック薄層（１）の表面（９）を破壊することなく、光学マーク（６）を有する情報トラック（１８）の光学特性を変化させることにより請求項１から９までのいずれか１項に記載のプラスチック薄層（１）からなる情報保持体（１７）に書き込みを行う方法において、
    光束になった光エネルギをプラスチック薄層（１）の情報トラック（１８）の２つの細片（１９；２０）の領域に供給することにより表面（９）を破壊することなく情報トラック（１８）の光学特性が局所的に変化され、それにより情報がパターンとして細片（１９；２０）に書き込まれて、各細片（１９；２０）上で元の光学特性を有する箇所と変化された光学特性を有する箇所が発生し、両細片（１９；２０）に同じ情報が並列して記録され、変化された光学特性と変化していない光学特性からなる第１の細片（１９）の情報パターンと、変化された光学特性と変化していない光学特性からなる第２の細片（２０）の情報パターンはその光学マークの光学特性が互いに相補的になっていることを特徴とする情報保持体に書き込みを行う方法。
13. 請求項１から９までのいずれか１項に記載の光学的機械的に読み取り可能な情報保持体（１７）を証明カード（５０）に使用することを特徴とする情報保持体の使用方法。

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