JP4403545B2

JP4403545B2 - 情報記録媒体の記録方法、記録装置

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Publication number: JP4403545B2
Application number: JP2004131283A
Authority: JP
Inventors: 竜二堀口
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: JP2005313354A

Description

本発明は、情報記録媒体の記録方法に関し、特に、ＩＤカード、クレジットカード等のカード分野、証明書、定期券、商品券等の印刷物等のセキュリティを必要とする情報記録媒体の記録方法、記録装置に関するものである。

従来、特許文献１において、金券、クレジットカード等の媒体の一部に光記録部を有し、その一部を破壊することで、固有情報が付与できる情報記録媒体が提案されている。この破壊される光記録部は、ホログラムや回折構造からなるものである。

ところで、ホログラムにレーザ光を照射して破壊する技術については、特許文献２に記載されている。この方法は、反射型ホログラムの干渉縞を形成しているレリーフパターン上に設けられた反射層にレーザ光を照射してその部分の反射層を破壊することにより行われる。
特開２００３−２１６９１０号公報特公平６−９０５９０号公報特開平５−２４９８７８号公報

上記特許文献１の情報記録媒体の場合は、後からレーザ光を照射して破壊することで固有情報を付与する光記録部がホログラムや回折構造からなるため、破壊の際にその付与位置を精度良く位置出しするには、予めホログラムや回折構造の回折特性が分かっている必要がある。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、後からレーザ光を照射して破壊することで固有情報を追記する光記録部として、ホログラムや回折構造からなる領域中に光散乱構造部を設けることにより、位置精度良く固有情報等を追記できるようにした情報記録媒体とその記録方法を提供することである。

本発明の情報記録媒体の記録方法は、反射性のホログラム又は回折構造から構成された可視表示領域を備えた情報記録媒体であって、前記ホログラム又は回折構造からなる部分の中に複数の配列された光散乱構造部を備えている情報記録媒体の、前記の複数の光散乱構造部を選択的に破壊して情報を記録する情報記録媒体の記録方法において、前記の複数の光散乱構造部へ検出用レーザ光を順に照射して、照射された光散乱構造部からの散乱光を検出することによりその位置を検出し、記録する情報に基づいて前記の複数の光散乱構造部へ選択的に破壊用レーザ光を照射して、その照射位置の光散乱構造部を破壊してその部分の光散乱特性を低下させることを特徴とする方法である。

本発明の情報記録媒体の記録装置は、反射性のホログラム又は回折構造から構成された可視表示領域を備えた情報記録媒体であって、前記ホログラム又は回折構造からなる部分の中に複数の配列された光散乱構造部を備えている情報記録媒体の、前記の複数の光散乱構造部を選択的に破壊して情報を記録する情報記録媒体の記録装置において、前記光散乱構造部からの散乱光を検出してその位置を確認するための検出用レーザ光を出す検出用レーザと、前記光散乱構造部に選択的に入射させてそのパワーによりその光散乱構造部の光散乱特性を低下させる破壊用レーザ光を出す破壊用レーザと、検出用レーザ光と破壊用レーザ光とを略同軸に合成する光合成手段と、合成された検出用レーザ光と破壊用レーザ光とを情報記録媒体上に偏向させながら入射させる偏向手段と、検出用レーザ光が前記光散乱構造部に入射して散乱された光を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された検出信号に基づいて前記破壊用レーザ光を選択的に前記光散乱構造部に入射させる選択手段とを備えていることを特徴とするものである。

この場合、検出手段は、ホログラム又は回折構造へ検出用レーザ光が入射しで発生する回折光が入射しない位置に配置されていることが望ましい。

また、検出用レーザと前記破壊用レーザとは同一のレーザからなり、検出用レーザ光と破壊用レーザ光とはそのレーザから出たレーザ光を分岐されたものとすることもできる。

また、検出用レーザ光と破壊用レーザ光とは、情報記録媒体上で検出用レーザ光が偏向の先行側に位置ずれして入射するように配置されており、検出用レーザ光を光散乱構造部に入射させて検出手段でその光散乱構造部の位置を検出する時期と、破壊用レーザ光をその光散乱構造部に入射させてその光散乱構造部の光散乱特性を低下させる破壊用レーザ光を出す時期との時間遅れをその位置ずれにより補償するようになっていることが望ましい。

以上の本発明の情報記録媒体の記録方法、記録装置によると、反射性のホログラム又は回折構造から構成された可視表示領域を備えた情報記録媒体において、ホログラム又は回折構造からなる部分の中に複数の配列された光散乱構造部を備えているので、位置精度良く固有情報等を追記することができ、そのため、追記された情報を確実に読み出すことが
できる。しかも、このような光散乱構造部は、情報記録媒体の反射性のホログラム又は回折構造と一体に同時に形成することができるので、セキュリティを必要とする情報記録媒体を安価に作製することができる。

本発明の情報記録媒体は、カード、金券等に付与された絵柄のホログラムや回折構造内に、光散乱構造部を含めて情報記録媒体を構成したものである。この光散乱構造部は、追記データを表すことが可能な構成になっており、その光散乱構造部の一部をレーザ光によって任意に破壊することで固有情報が付加できるものである。

この追記方法（記録方法）は、情報記録媒体中の光散乱構造部を検出しながら、破壊の有無を記憶してある情報で確認して、破壊の必要がある部分に達すると、その時点でレーザ光を照射状態にしてその部分を破壊する方法である。光記録部が情報記録媒体内のどのような位置にあっても、その位置を検出しなら破壊することが可能となるので、確実に精度良く追記することができるものである。

以下、本発明の情報記録媒体及びその記録方法、記録装置を実施例に基づいて説明する。

図１に、本発明の情報記録媒体の１例の平面図を示す。カード１上の一部の領域にホログラム転写箔２が転写されて形成されており、ホログラム転写箔２には、画像３の他に、比較的小さい境域で所定のパターン状に配列された複数の光散乱構造部４が設けられている。なお、図１のホログラム転写箔２全域を含んで後記する走査範囲５が設定される。

図２（ａ）にホログラム転写箔２の一部拡大図を示す。ホログラム転写箔２は、画素形状あるいはそれより大きな領域形状、又は、両者の混合形状のホログラム又は回折格子部６とそれらホログラム部又は回折格子部６で囲まれた複数の光散乱構造部４とからなる。図２（ｂ）は、図２（ａ）の直線Ａ−Ａ’に沿った断面図を示す。ホログラム転写箔２は、ホログラム部又は回折格子部６では、ホログラム層７の表面に干渉縞あるいは回折格子を表す凹凸レリーフパターンが形成されており（特許文献２）、光散乱構造部４では、ホログラム部又は回折格子部６のホログラム層７に連続しているホログラム層７の表面に粗面（マット面）を構成する微細な凹凸面がスリガラス面の転写等の手法により設けられており（特許文献３）、そのホログラム層７の表面の凹凸レリーフパターンと粗面（マット面）とに連続して金属薄膜８が設けられ、その下の凹凸レリーフパターンと粗面（マット面）とに追従して金属薄膜８の表面は、それぞれ凹凸レリーフパターン（ホログラム部又は回折格子部６）と粗面（マット面）（光散乱構造部４）とを形成している。そして、その金属薄膜８の上に透明保護層９が塗布されてホログラム転写箔２が構成されている。

したがって、ホログラム転写箔２のホログラム部又は回折格子部６に入射した光は、その干渉縞あるいは回折格子の方向に依存した特定の方向に回折され所定の再生像あるいは回折光を生じる。これに対して、ホログラム転写箔２の光散乱構造部４に入射した光は、その領域の粗面（マット面）により比較的広い角度範囲で指向性なく散乱される。

このように、光記録部は複数の光散乱構造部４から構成されており指向性がないので、後記のように、専用のセンサーを用いて認識可能であるが、それ以外の部分、すなわち、周囲のホログラム部又は回折格子部６は指向性を持っているので、同じセンサーでは感知できないようにセンサーを配置する。そして、光散乱構造部４を検出するための光学系と同じ光学系を用いて、その光記録部を選択的に破壊して固有情報を付加する。

ここで、カード１上のホログラム転写箔２の位置は所定位置に定められているが、実際には、製造時の精度により、上下左右に位置ずれが発生する可能性がある。しかし、固有情報付加のために選択的に破壊するための光学系は、ホログラム転写箔２の全面を含む走査範囲５を走査して、光散乱構造部４位置に認識して破壊ポイントを探すことが可能なので、ホログラム転写箔２のカード１上での位置ずれに対する許容度は大きくなる。

図３に、このような固有情報付加のために光散乱構造部４を選択的に破壊して記録するための記録装置の構成とその制御の概略を示す。破壊用レーザ光１１は、まず光変調手段１３に入射される。光変調手段１３は、例えばＡＯＭ（音響光学変調器）等を用いるが、なるべく応答性能が高いのもが良い。光変調手段１３から出射したレーザ光１１は、続いて偏向手段１４に入射される。この偏向手段１４は情報記録媒体１０の媒体面を走査するためのものであり、一定の走査範囲を持っている。その走査方向は１方向（１次元）のみの走査でも２方向（２次元）の走査でも、その他特殊な走査方向（例えば、渦巻き状）でもよい。偏向手段１４により偏向されたレーザ光１１は、光学系１５を経て情報記録媒体１０（図１参照）上のホログラム転写箔２全体（走査範囲５）を走査することになる。

一方、検出用レーザ光１２は、図示しないビームスプリッター等の光合成手段を介して、破壊用レーザ光１１と同軸に調整され、偏向手段１４に入射される。ここで、破壊用レーザ光１１と合成される位置は、光変調手段１３と偏向手段１４の間である。検出用レーザ光１２は、さらに破壊用レーザ光１１と同軸に偏向手段１４に入射された後、破壊用レーザ光１１と同軸に情報記録媒体１０の媒体面を走査することになる。このように、破壊用レーザ光１１と検出用レーザ光１２は、光合成手段で合成されて後、常に同じ軸上に位置するよう構成されている。

この記録装置において、検出用レーザ光１２は、光変調手段１３を通過させずに、常にＯＮ状態で情報記録媒体１０の媒体面に入射し走査する状態にしておくが、情報記録媒体１０の媒体面に光記録部（光散乱構造部４）が存在すると、その部分で散乱光１８が生じ、その散乱光１８を検出器１６により検出することにより、光記録部の位置が検出される。このように、検出用レーザ光１２は情報記録媒体１０における光記録部の有無を検出するのに用いられる。検出器１６により検出された信号は、フィードバックループ１７を経て電気的にフィードバックされ、一旦メモリーと照合される等して、破壊用レーザ光１１を通常ＯＦＦ状態にしている光変調手段１３を一旦ＯＮ状態にし直ちにＯＦＦ状態へ戻す。瞬間的にＯＮ状態にされた破壊用レーザ光１１は、偏向手段１４と光学系１５を通過し、情報記録媒体１０の検出された光記録部に入射され、そのパワーによりその部分を破壊する（特許文献１参照）。この一連の流れの中で、検出用レーザ光１２で走査される領域（走査範囲５）中の予め設けられた任意の光記録部を選択的に破壊することが可能となる。なお、破壊用レーザ光１１をＯＮ状態にする時間を瞬間的にする代わりに、時間的にある程度を連続させるようにすることも可能である。

図４に、図１のようなカード１のホログラム転写箔２に設けられた光散乱構造部４を選択的にレーザ破壊して固有情報を付加してカードを発行する記録装置（カード発行装置）の１実施例の構成を示す。そして、図５に、図４の記録装置によるカード１の搬送方向と走査光の走査方向を示す。

図４の記録装置は、破壊用レーザ光１１と検出用レーザ光１２をカード１の媒体面でＹ方向に偏向（走査）する光学系を用いており、カード１上に形成したホログラム転写箔２の面全体を走査できるように調整されている。Ｘ方向の走査は、図５に示すように、破壊用レーザ光１１及び検出用レーザ光１２によるカード１のＹ方向の偏向Ｂと連携して、カード１をＡ方向へ搬送することで可能となる。このＸ方向の走査とＹ方向の走査が同時に連携して行われる結果、カード１のホログラム転写箔２部分全面が検出用レーザ光１２によりラスター走査される。図５にそのラスター走査の始点が点Ｃで、また、終点が点Ｄで示されている。

なお、Ｘ方向、Ｙ方向走査スピードは、破壊用レーザ光１１のカード１上でのスポット径でホログラム転写箔２の光散乱構造部４全面を十分に破壊できるように設定される。他の種類の記録媒体に適用する場合には、その都度その記録媒体に適合するように設定しなければならない。

このような装置において、破壊用レーザ２１から出た破壊用レーザ光１１は変調器２３に入射され、変調器２３がＯＮ状態のときに変調器２３から出射したレーザ光１１は、ビームスプリッター２９を経て偏向器２４に入射され、偏向器２４によりカード１上をＹ方向に偏向される。一方、検出用レーザ２２から出た検出用レーザ光１２は、ビームスプリッター２９を介して、破壊用レーザ光１１と略同軸に調整され、偏向器２４によりカード１上を破壊用レーザ光１１と略同軸にＹ方向に偏向される。このＹ方向の偏向と同時に、図示しないカード搬送系により、カード１がＸ方向に搬送されることで、カード１のホログラム転写箔２部分全面が検出用レーザ光１２によりラスター走査される。

この記録装置において、検出用レーザ光１２が常にカード１上を走査するので、カード１のホログラム転写箔２の光散乱構造部４が存在すると、その部分でホログラム転写箔２の他のホログラム部又は回折格子部６で回折した光が入射しない方向にも散乱光２８が生じる。そのホログラム部又は回折格子部６で回折した光が入射しない位置に設置されている検出器２６によりその散乱光２８を検出することにより、光散乱構造部４の存在が検出される。検出器２６からの光散乱構造部４存在検出のフィードバック信号は、一旦マイコン２７に取り込まれ、マイコン２７に記憶されている破壊位置データとの照合され、その位置の光散乱構造部４を破壊すべきとのデータがある場合には、その信号がマイコン２７から変調器２３へフィードバックされ、破壊用レーザ光１１を通常ＯＦＦ状態にしている変調器２３を一旦ＯＮ状態にし直ちにＯＦＦ状態へ戻す。瞬間的にＯＮ状態にされた破壊用レーザ光１１は、ビームスプリッター２９を経て偏向器２４に入射され、偏向器２４によりカード１上の対応する位置の光散乱構造部４に入射され、その破壊用レーザ光１１のパワーによりその部分の金属薄膜８が破壊され、反射率が低下する結果、その部分の光散乱特性が低下する。

ここで、使用する破壊用レーザ２１は、カード１（情報記録媒体１０）の光散乱構造部４（光記録部）を破壊してその光散乱性を低下させるパワーを有する光源であれば何れのものでもよく、半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒレーザ、ＣＯ₂レーザ、ＹＡＧレーザ等がある。半導体レーザ等の内部変調が可能なレーザであれば、図４のようにその外部に変調器２３を配置する必要がない。

検出用レーザ２２は、カード１（情報記録媒体１０）の光散乱構造部４（光記録部）をを照射した際に、その部分にダメージを与えないようにしたものであればよく、一般的に、半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅ等が小型化が可能であればよい。また、検出用レーザ２２は、破壊用レーザ２１からのレーザ光をビームスプリッター等により分割して使用するようにしてもよい。

変調器２３は、一般的には、ＡＯＭ等のように電気的にＯＮ／ＯＦＦできればよく、上記のような内部変調可能なレーザや、変調器付きレーザを用いてもよい。

偏向器２４は、レーザ光を走査（スキャン）するための装置であり、一般的には、回転式ミラー（ポリゴンミラー）等が用いられているが、ホログラフィックスキャナーでもよい。また、集光性能があり、収差が考慮され、ビームプロファイルがどのスキャン位置に対しても一定に保たれる等の機能をもつものでもよい。

検出器２６は、光量を電気信号に変換できるものであれば何れのものもよく、一般的にには、安価なホトダイオード等を用いる。場合によっては、ＣＣＤセンサーとレンズ等で構成したカメラタイプのものを用いることもできる。また、重要なのは、検出用レーザ光１２のみを検出し、破壊用レーザ光１１を光記録部に照射してそこで散乱されても、検出器２６はその散乱光を検出しないようになっていなくてはならず、そのためには、検出器２６の位置や光学レンズ等による受光範囲の限定や、光学フィルター等による受光波長選択等の工夫が必要である。

また、検出器２６からのフィードバック信号が一旦マイコン等に取り込まれ、破壊位置データと照合され、変調器２３にフィードバックされるが、フィードバック時間に時間がかかる場合には、それを補正する構成を図４の装置に設ける必要がある。そのためには、例えば、検出用レーザ光１２の照射位置が破壊用レーザ光１１の照射位置からその時間遅れ分偏向の先行側にずれるように光学系を配置する等の考慮をしておかなければならない。その場合は、ビームスプリッター２９で合成される検出用レーザ光１２と破壊用レーザ光１１とは同軸ではなく、若干相互にずれるように合成しなければならず、その意味で、以上の説明では「略同軸に調整」すると説明している。

図６は、このように検出器２６からのフィードバック信号（検出器出力）と検出用レーザ光１２の照射（レーザ破壊）との間に時間遅れがある場合のタイミングを示す図であり、一定間隔で配置された６か所の光散乱構造部４に（ａ）に示したような設定コードを記録する場合に、検出器２６からの検出器出力は、（ｂ）に示したように、一定時間間隔で６個のパルスが出力される。そして、（ｃ）に示したように、上記のような時間遅れを伴って（ａ）の設定コードの“０”に対応する位置の光散乱構造部４をレーザ破壊するための破壊用レーザ光１１の照射が行われる。

このようにして一定間隔で配置された６か所の光散乱構造部４に固有情報の設定コード（図６（ａ））が記録されたカード１のホログラム転写箔２からその記録情報を読み取るには、例えば図７（ａ）に示したように、光散乱構造部４を矢印Ｅ方向に読み取りセンサーを走査させて散乱光を受光するようにする。このとき、光散乱構造部４の周辺のホログラム部又は回折格子部６からの回折光がこの読み取りセンサーに入射しないように読み取りセンサーの相対位置を設定する。読み取りセンサーをこのように走査させると、図７（ｂ）に示したような設定コード“１０１１０１”に対応する出力信号が得られる。なお、図７（ａ）の符号４’はレーザ破壊された光散乱構造部を示す。

以上において、光散乱構造部４は、図２（ｂ）に示したように、ホログラム層７の表面に微細な凹凸面を設け、その上に設ける金属薄膜８の表面をそれに追従させて粗面（マット面）とするものとして説明したが、ホログラム層７の表面を平面にし、そのその上に設ける金属薄膜８を電子ビーム等で処理して粗面（マット面）に仕上げるようにしてもよい。あるいは、この部分を所望の光散乱特性になるようにＣＧＨ（計算機ホログラム）で構成するようにしてもよい。また、このような光散乱構造以外に、全体を図２（ｂ）の符号部６で示すように、ホログラム層７と、その表面の干渉縞あるいは回折格子を表す凹凸レリーフパターン上に設けた金属薄膜８と、金属薄膜８の上に設けた透明保護層９とからなるホログラム又は回折格子で構成し、光記録部に相当する位置に白色インキ等の光散乱性のインキを印刷等によって塗布して光散乱性の光記録部とするようにしてもよい。

また、配列される光散乱構造部４の数や配置方法は予め設定されるが、さらに、スタートビット、エンドビット等を付加するようにしてもよい。また、光散乱構造部４の寸法は、情報記録媒体や記録装置の位置ずれを考慮して決めることが望ましい。

以上、本発明の情報記録媒体及びその記録方法、記録装置を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の情報記録媒体の１例の平面図である。図１の情報記録媒体上のホログラム転写箔の一部拡大図と断面図である。本発明の記録装置の構成とその制御の概略を示す図である。本発明の記録装置の１実施例の構成を示す図である。図４の記録装置によるカードの搬送方向と走査光の走査方向を示す図である。検出器からのフィードバック信号（検出器出力）と検出用レーザ光の照射（レーザ破壊）との間に時間遅れがある場合のタイミングを示す図である。図６のタイミングで追記された情報記録媒体から記録情報を読み取る方法と出力信号を示す図である。

符号の説明

１…カード（情報記録媒体）
２…ホログラム転写箔
３…画像
４…光散乱構造部
４’…レーザ破壊された光散乱構造部
５…走査範囲
６…ホログラム又は回折格子部
７…ホログラム層
８…金属薄膜
９…透明保護層
１０…情報記録媒体
１２…検出用レーザ光
１１…破壊用レーザ光
１３…光変調手段
１４…偏向手段
１５…光学系
１６…検出器
１７…フィードバックループ
１８…散乱光
２１…破壊用レーザ
２２…検出用レーザ
２３…変調器
２４…偏向器
２６…検出器
２７…マイコン
２８…散乱光
２９…ビームスプリッター

Claims

反射性のホログラム又は回折構造から構成された可視表示領域を備えた情報記録媒体であって、前記ホログラム又は回折構造からなる部分の中に複数の配列された光散乱構造部を備えている情報記録媒体の、前記の複数の光散乱構造部を選択的に破壊して情報を記録する情報記録媒体の記録方法において、前記の複数の光散乱構造部へ検出用レーザ光を順に照射して、照射された光散乱構造部からの散乱光を検出することによりその位置を検出し、記録する情報に基づいて前記の複数の光散乱構造部へ選択的に破壊用レーザ光を照射して、その照射位置の光散乱構造部を破壊してその部分の光散乱特性を低下させることを特徴とする情報記録媒体の記録方法。
反射性のホログラム又は回折構造から構成された可視表示領域を備えた情報記録媒体であって、前記ホログラム又は回折構造からなる部分の中に複数の配列された光散乱構造部を備えている情報記録媒体の、前記の複数の光散乱構造部を選択的に破壊して情報を記録する情報記録媒体の記録装置において、前記光散乱構造部からの散乱光を検出してその位置を確認するための検出用レーザ光を出す検出用レーザと、前記光散乱構造部に選択的に入射させてそのパワーによりその光散乱構造部の光散乱特性を低下させる破壊用レーザ光を出す破壊用レーザと、検出用レーザ光と破壊用レーザ光とを略同軸に合成する光合成手段と、合成された検出用レーザ光と破壊用レーザ光とを情報記録媒体上に偏向させながら入射させる偏向手段と、検出用レーザ光が前記光散乱構造部に入射して散乱された光を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された検出信号に基づいて前記破壊用レーザ光を選択的に前記光散乱構造部に入射させる選択手段とを備えていることを特徴とする情報記録媒体の記録装置。
前記検出手段は、前記ホログラム又は回折構造へ前記検出用レーザ光が入射しで発生する回折光が入射しない位置に配置されていることを特徴とする請求項２記載の情報記録媒体の記録装置。
前記検出用レーザと前記破壊用レーザとは同一のレーザからなり、前記検出用レーザ光と前記破壊用レーザ光とはそのレーザから出たレーザ光を分岐されたものであることを特徴とする請求項２又は３記載の情報記録媒体の記録装置。
前記検出用レーザ光と前記破壊用レーザ光とは、情報記録媒体上で前記検出用レーザ光が偏向の先行側に位置ずれして入射するように配置されており、前記検出用レーザ光を前記光散乱構造部に入射させて前記検出手段でその光散乱構造部の位置を検出する時期と、前記破壊用レーザ光をその光散乱構造部に入射させてその光散乱構造部の光散乱特性を低下させる破壊用レーザ光を出す時期との時間遅れをその位置ずれにより補償するようになっていることを特徴とする請求項２から４の何れか１項記載の情報記録媒体の記録装置。