JP4540397B2 - 2次元コード,2次元コードの形成装置及び形成方法並びに2次元コードの読取装置及び読取方法 - Google Patents
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Description
特許文献1の2次元コード形成方法によれば、レーザビームを間欠的に制御して、被マーキング体表面に焼付けることにより直径が数十μmのドットが形成される。そして、セルを形成するには、このドットの焼付け位置を精度良く制御してn×m(n,mは自然数)の矩形状に整列させる。このセルをマトリクス状に配列することにより、全体としても高い位置精度を有する2次元コードが形成される。n,mを適宜に選択することにより、微細な大きさの2次元コードから大きなサイズの2次元コードまで精度良く形成することができる。
特許文献1の技術では、セルの大きさを制御して2次元コードに含まれる情報量を飛躍的に大きくすることが可能である。つまり、セルの大きさを小さくすればするほど、同じ大きさの2次元コードが有する情報量が大きくなる。
すなわち、文書画像や電子情報等には透かし情報を含めることにより、不正コピーや改ざん等を抑止することができるが、従来の2次元コードではこのような透かし情報を含めることができなかった。
また、請求項2に記載の2次元コードによれば、暗色及び明色の単位セルがマトリクス状に配列された2次元コードであって、前記暗色の単位セルには、基準色セルと、該基準色セルとは異なる色調の複数の変色セルとが含まれ、前記基準色セルは、レーザビームの照射により形成される略同一形状のドットをn×m(但しn、mは自然数)に縦横に配置して形成され、前記変色セルは、前記基準色セルを形成するドットと略同一形状のドットから形成されると共に、単位面積あたりのドット数が前記基準色セルよりも増大または減少した状態に形成され、前記2次元コードは、前記暗色の単位セル及び前記明色の単位セルの配列により一般情報を表わすと共に、前記複数の変色セルの配列により埋込情報を表わすこと、により解決される。
このように、本発明の2次元コードは、一般情報に加えて埋込情報を含めることができるので、情報量を増加させることができると共に、埋込情報を透かし情報として用いることにより、不正コピーや改ざん等を抑止することができる。さらに、2次元コードが偽造された場合であっても、その偽造された2次元コードには、一般情報を含めることはできても、埋込情報を含めることは困難であるので、埋込情報の有無により偽造を容易に発見することができる。
また、請求項2に記載のように、前記基準色セルは、レーザビームの照射により形成される略同一形状のドットをn×m(但しn、mは自然数)に縦横に配置して形成され、前記変色セルは、前記基準色セルを形成するドットと略同一形状のドットから形成されると共に、単位面積あたりのドット数が前記基準色セルよりも増大または減少した状態に形成されてなるように構成することができる。
このように、レーザビームによるドットマーキング方式によって2次元コードを形成すると、セルを構成する各ドットを精度良く形成し配置することができる。従って、マーキングするドットのサイズ,ドット間の距離(ステップサイズ)又は密度を細かく制御することができるので、多段階な色調の変形セルを精度良く形成することが可能とされる。これにより、変色セルによって形成される埋込情報の読取り誤差を極めて低減することができる。
さらに、上記請求項2に記載の2次元コードは、請求項4に記載の2次元コードの形成装置を用いて形成することができる。この2次元コードの形成装置は、暗色及び明色の単位セルがマトリクス状に配列され、前記暗色の単位セルには、基準色セルと、該基準色セルとは異なる色調の複数の変色セルとが含まれる2次元コードの形成装置であって、前記2次元コードに格納される一般情報と埋込情報が入力される入力部と、前記一般情報を前記2次元コードに変換するための変換データと、前記複数の変色セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブルとを記憶する記憶部と、前記変換データに基づいて前記一般情報を2次元コードに変換すると共に、前記対照テーブルに基づいて前記埋込情報を前記2次元コードに埋め込む制御部と、前記埋込情報が埋め込まれた2次元コードをレーザビームの照射によりマーキングするマーキング部と、を備え、前記制御部は、前記対照テーブルに基づいて前記埋込情報に対応する変色セルの配列を特定し、該配列に基づき、前記一般情報が変換された2次元コードの単位セルを変色セルに置き換えて、前記埋込情報が格納された2次元コードを形成し、前記マーキング部は、レーザビームの照射により形成される略同一形状のドットをn×m(但しn、mは自然数)に縦横に配置して前記基準色セルを形成し、前記基準色セルを形成するドットと略同一形状のドットを、単位面積あたりのドット数を前記基準色セルよりも増大または減少させて縦横に配置して前記変色セルを形成することを特徴とする。
また、上記請求項2に記載の2次元コードは、請求項6に記載の2次元コードの形成方法により形成することができる。この2次元コードの形成方法は、前記2次元コードに格納される一般情報と埋込情報とを取得するデータ取得ステップと、前記一般情報を前記2次元コードに変換する一般情報変換ステップと、前記複数の変色セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブルに基づいて、前記埋込情報に対応する変色セルの配列を特定し、該配列に基づき、前記一般情報が変換された2次元コードの単位セルを変色セルに置き換えて、前記埋込情報が格納された2次元コードを形成する埋込情報格納ステップと、レーザビームの照射により形成される略同一形状のドットをn×m(但しn、mは自然数)に縦横に配置して前記基準色セルを形成するとともに、前記基準色セルを形成するドットと略同一形状のドットを、単位面積あたりのドット数を前記基準色セルよりも増大または減少させて縦横に配置して前記変色セルを形成するマーキングステップと、を行うことを特徴とする。
このように、本発明では、一般情報に加えて埋込情報(透かし情報)をも有する2次元コードを提供することができる。さらに、このような埋込情報をも有する2次元コードの形成装置及び形成方法、当該2次元コードの読取装置及び読取方法を提供することができる。
図7乃至図9はレーザマーキング工程を示すものであり、図7はレーザマーキング工程の流れ図、図8は情報取得処理の流れ図、図9は2次元コード変換処理の流れ図である。
図10乃至図14は2次元コードの読取工程を示すものであり、図10は2次元コードの読取工程の流れ図、図11はトリミング処理の説明図、図12は2次元コード化処理の流れ図、図13は復号化・記憶処理の流れ図、図14は埋込情報復号化処理の流れ図である。
ドットマーキング方式とは、被マーキング体に複数のドットを形成することにより2次元コードを作成する方式を指し、本明細書においては、レーザマーキング方式及び印刷方式の双方を含むものとする。
また、本実施形態における2次元コードの読取装置S2においては、ベクトルマーキング方式で形成された2次元コードを読み取れることは勿論である。
このレーザマーキング装置S1は、2次元コード、文字、図形、記号、画像などのマーキングパターンをワーク(被マーキング体)Wにマーキングするのに好適に使用されるものであり、主に制御装置Aと、レーザマーカーBとから構成されている。制御装置Aは、2次元コードの形成装置に相当する。
このように構成されていると、別の場所や遠隔地より指示及びデータを送信してレーザマーカーBを制御することが可能となる。例えば、制御室等に制御装置Aを設置し、作業室にレーザマーカーBを設置するような構成、本社に制御装置Aを設置し、各地の工場にレーザマーカーBを設置するような構成、が可能となる。
本実施形態では、制御装置AとレーザマーカーBとが1対1で設置されている構成を示しているが、制御装置Aに対して複数のレーザマーカーBを接続し、被マーキング材に応じて、適切なレーザ光を出射するレーザマーカーBが選択される構成としても良い。
レーザマーカーBにおいて、YAGレーザ発振機50から出力されたレーザ光は、レベリングミラー56により光路を変更され、アパーチャ55によりビーム径を絞られた後、ガリレオ式エキスパンダ57によりビーム径を広げられる。
更に、アパーチャ58によりビーム径を調整された後、アッテネータ46により減衰されてから、ガルバノミラー47により光路を変更及び調整され、fθレンズ59で集光されて、被マーキング体Wに照射される。
コントローラ42は、上記Qスイッチ素子43、内部シャッタ44、外部シャッタ45、アッテネータ46、ガルバノミラー47を、制御装置Aから送信されたデータ及び制御信号に基づいて制御する。
本体部Cは、操作信号や電子データ等を入力するための入力部30と、2次元コードのイメージデータやこれを復号化したデータを表示する表示部31と、イメージデータ及び復号化データを印字したり、或いは電子媒体への出力等を行う出力部32と、記憶部36と、これらを制御する制御部としてのCPU34等から構成されている。
また、主記憶部には、変換テーブル記憶部37と、データメモリ38が設けられている。変換テーブル記憶部37には、2次元コードを復号化するための復号化データや後述する対照テーブル等が記憶されている。また、データメモリ38には、イメージ取込部Dから取り込んだイメージデータやイメージデータを復号化したデータが記憶されている
本実施形態の2次元コード1は、車両,電気・機械製品,建築物,カード等の物品全般に付すことができるラベルに表示されるものである。ラベルは、金属製,合成樹脂製,ガラス製のプレート等に付されていても良い。
一例として、図4(A)に、かばん等に付されるラベルを図示する。そして、本例の2次元コード1には、そのかばん等に関する製造年月日やロット番号等の一般的な情報(一般情報)に加えて、そのかばん等が真正品であるか否かを判断することができる埋込情報(透かし情報)が2次元コード化されて格納されている。
なお、本実施形態の2次元コード1は、ドットマーキング方式にてレーザマーキングにより形成されたものである。そして、図中、明色のセル2は被マーキング体Wの表面が直接露出しているものであり、暗色のセル3はレーザマーキングにより変色して形成されたものである。つまり、セル3は、マーキング(印刷含む)されたセルである。
また、ドット4は直径が数十μm〜数百μm程度である。本例のセル3のドット4は、中心が一定のステップサイズDで水平及び垂直方向に離間して配列されており、セル3は略正方形に形成されている。
ドットマーキング方式による色調の異なるセルの形成は、マーキングするドットのサイズ,ドット間の距離(ステップサイズ)又は密度を調整することにより行われる。
つまり、変色セル3´では、セル領域のうちマーキングによって塗りつぶされる領域の面積が基準色セルよりも少ないため、セル全体としてみた色調は基準色セルよりも明るい色調とされている。
そして、例えば、この図5(B)に示す変色セル3´に、そのコントラストの低減量に応じた数字または記号を対応付けることができる。
例えば、真正品であることを示す情報(例えば、製品番号)を埋込情報(透かし情報)として、この情報を上記色調が異なる変色セル3´の組合せ列(配列)によって表現する。そして、2次元コード1に上記変色セル3´の組合せ列を適宜に分離して配置してレーザマーキングする。
なお、埋込情報には、真正品であることを示す情報以外にも、他の情報を含めることも可能である。
この技術は、実質的に、2次元コード1に含めることができるデータ量を増加させることができるものである。
なお、異なる色調のセルを形成する方法はこれに限定されるものではなく、セル領域のうちマーキングによって塗りつぶされる領域の面積を増減させてセル全体としてみた色調の濃淡を変化させる方法であれば、どのような方法であってもよい。
はじめに、情報取得工程において、被マーキング体Wにマーキングするデータを取得する(ステップS10)。
すなわち、ユーザが制御装置Aの入力部10からデータを入力すると、このデータはデータメモリ18に一旦記憶される。この情報取得工程では、図8に示すように、一般情報取得工程(ステップS11)と埋込情報取得工程(ステップS12)とが行われ、それぞれ製造年月日やロット番号等の一般情報と、真正品であることを表わす情報とが取得される。それぞれの情報は、データメモリ18に分別して格納される。
このようにして、2次元コード1の形状が決定されることにより、この2次元コード1を構成する全てのドット4の位置情報が算出される。これら2次元コード1を決定する設定データは、データメモリ18に記憶される。
図10に示すように、先ず、2次元コード読取り・記憶工程(ステップS100)において、2次元コードを読取り、記憶する。本実施形態では、イメージ取込部Dにより2次元コード1を撮影することにより2次元コードを取込み、このデータをビットマップデータ等の所定のデータ形式の画像データに変換してデータメモリ38に格納する。
例えば、2次元コード1が一部画面から欠如した状態で撮影された場合、撮影角度により2次元コード1が歪んだ状態で撮影された場合、ピントが合っていない状態で撮影された場合等、正確に2次元コード1を解析できないおそれがある場合には、エラー表示及び再撮影指示を表示部31に表示する。
まず、2次元コード1を含む画像は、図11(A)のように取り込まれる。取り込まれた2次元コード1を含む画像は、図11(B)に示すように、画像領域確定線5が作成されると共に、X軸方向及びY軸方向に沿うように時計方向又は反時計方向に回転調整される。
この処理では、まず、図12に示すようにセル分解処理(S121)が行われる。セル分解処理では、図11(C)で切り出された2次元コードの画像領域の所定領域に形成されているタイミングパターンを検出する。タイミングパターンは、明色と暗色のセルが交互に配列されたものである。この検出パターンに基づき、各セルの位置及び大きさを判定することができる。このようなタイミングパターンに基づくセル分解処理は公知技術であり、詳細は省略する。
また、セル分解処理はこのような方法に限定されず、2次元コード1を構成するセルを分離し、セル毎の輪郭を認識可能な処理であればどのような方法でもよい。
この工程では、まず、図13に示すように一般情報の復号化処理が行なわれる(ステップS131)。この復号化処理は、公知の復号化方法により行われる。すなわち、変換テーブル記憶部37には、2次元コードを復号化するための情報等が記録された復号化データが記憶されており、この復号化データと2次元コード1を比較することにより2次元コード1に記録された情報を文字形式に変換することができる。この場合は、変色セル3´は基準色セル3と同等に扱われる。
すなわち、変換テーブル記憶部37には、変色セル3´の色調,該色調と記号との対応及び記号列と文字との対応を表わす対照テーブルが記憶されており、ステップS201では、対象のセルの色調が対照テーブルに記憶された変色セル3´の色調のうち、いずれの色調に最も近いかが否かが判別される。
なお、変色セル3´によって直接文字を表わす場合には、変色セル3´と文字との対応を表わす対照テーブルが記憶される。
一方、対象のセルの色調が、基準色セルの色調と略同一の範囲にないと判別された場合には(ステップS201;YES)、対照テーブルに基づいて、対象のセルの色調に対応する記号が選択され、データメモリ38に記憶される(ステップS202)。
一方、そのセルが最後のセルである場合は(ステップS203;YES)、2次元コード1に含まれる全てのセル3´に対応する記号が順に記憶されていることになるので、ステップS204に進む。
ステップS204では、この記憶された記号列について、変換テーブル記憶部37に記憶された対照テーブルに基づいて、文字列に変換する処理が行われる。なお、変色セル3´が直接文字を表わしている場合は、ステップS204の処理を行う前に文字列が記憶されていることになる。
このようにして、2次元コード1の有する一般情報及び埋込情報を復号化して、表示及び出力させることができる。
2 明色セル
3 暗色セル
3´ 変色セル
4 ドット
5 画像領域確定線
10 入力部
11 表示部
12 出力部
13 入出力部
14 CPU
16 記憶部
17 変換テーブル記憶部
18 データメモリ
30 入力部
31 表示部
32 出力部
34 CPU
36 記憶部
37 変換テーブル記憶部
38 データメモリ
42 コントローラ
43 Qスイッチ素子
44 内部シャッタ
45 外部シャッタ
46 アッテネータ
47 ガルバノミラー
50 YAGレーザ発振機
51 全面反射鏡
52 内部アパーチャ
53 ランプハウス
54 出力鏡
55 アパーチャ
56 レベリングミラー
57 ガリレオ式エキスパンダ
58 アパーチャ
59 fθレンズ
A 制御装置
B レーザマーカー
C 本体部
D イメージ取込部
I 通信回線
S1 レーザマーキング装置
S2 読取装置
W 被マーキング体
Claims (8)
- 暗色及び明色の単位セルがマトリクス状に配列された2次元コードであって、
前記暗色の単位セルには、基準色セルと、該基準色セルとは異なる色調の複数の変色セルとが含まれ、
前記基準色セルは、レーザビームの照射により形成される略同一形状のドットをn×m(但しn、mは自然数)に縦横に配置して形成され、
前記変色セルは、前記基準色セルを形成するドットのサイズを拡大または縮小した状態に形成され、
前記2次元コードは、前記暗色の単位セル及び前記明色の単位セルの配列により一般情報を表わすと共に、前記複数の変色セルの配列により埋込情報を表わすことを特徴とする2次元コード。 - 暗色及び明色の単位セルがマトリクス状に配列された2次元コードであって、
前記暗色の単位セルには、基準色セルと、該基準色セルとは異なる色調の複数の変色セルとが含まれ、
前記基準色セルは、レーザビームの照射により形成される略同一形状のドットをn×m(但しn、mは自然数)に縦横に配置して形成され、
前記変色セルは、前記基準色セルを形成するドットと略同一形状のドットから形成されると共に、単位面積あたりのドット数が前記基準色セルよりも増大または減少した状態に形成され、
前記2次元コードは、前記暗色の単位セル及び前記明色の単位セルの配列により一般情報を表わすと共に、前記複数の変色セルの配列により埋込情報を表わすことを特徴とする2次元コード。 - 暗色及び明色の単位セルがマトリクス状に配列され、前記暗色の単位セルには、基準色セルと、該基準色セルとは異なる色調の複数の変色セルとが含まれる2次元コードの形成装置であって、
前記2次元コードに格納される一般情報と埋込情報が入力される入力部と、
前記一般情報を前記2次元コードに変換するための変換データと、前記複数の変色セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブルとを記憶する記憶部と、
前記変換データに基づいて前記一般情報を2次元コードに変換すると共に、前記対照テーブルに基づいて前記埋込情報を前記2次元コードに埋め込む制御部と、
前記埋込情報が埋め込まれた2次元コードをレーザビームの照射によりマーキングするマーキング部と、を備え、
前記制御部は、前記対照テーブルに基づいて前記埋込情報に対応する変色セルの配列を特定し、該配列に基づき、前記一般情報が変換された2次元コードの単位セルを変色セルに置き換えて、前記埋込情報が格納された2次元コードを形成し、
前記マーキング部は、レーザビームの照射により形成される略同一形状のドットをn×m(但しn、mは自然数)に縦横に配置して前記基準色セルを形成し、前記基準色セルを形成するドットのサイズを拡大または縮小したドットを縦横に配置して前記変色セルを形成することを特徴とする2次元コードの形成装置。 - 暗色及び明色の単位セルがマトリクス状に配列され、前記暗色の単位セルには、基準色セルと、該基準色セルとは異なる色調の複数の変色セルとが含まれる2次元コードの形成装置であって、
前記2次元コードに格納される一般情報と埋込情報が入力される入力部と、
前記一般情報を前記2次元コードに変換するための変換データと、前記複数の変色セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブルとを記憶する記憶部と、
前記変換データに基づいて前記一般情報を2次元コードに変換すると共に、前記対照テーブルに基づいて前記埋込情報を前記2次元コードに埋め込む制御部と、
前記埋込情報が埋め込まれた2次元コードをレーザビームの照射によりマーキングするマーキング部と、を備え、
前記制御部は、前記対照テーブルに基づいて前記埋込情報に対応する変色セルの配列を特定し、該配列に基づき、前記一般情報が変換された2次元コードの単位セルを変色セルに置き換えて、前記埋込情報が格納された2次元コードを形成し、
前記マーキング部は、レーザビームの照射により形成される略同一形状のドットをn×m(但しn、mは自然数)に縦横に配置して前記基準色セルを形成し、前記基準色セルを形成するドットと略同一形状のドットを、単位面積あたりのドット数を前記基準色セルよりも増大または減少させて縦横に配置して前記変色セルを形成することを特徴とする2次元コードの形成装置。 - 暗色及び明色の単位セルがマトリクス状に配列され、前記暗色の単位セルには、基準色セルと、該基準色セルとは異なる色調の複数の変色セルとが含まれる2次元コードを形成する形成方法であって、
前記2次元コードに格納される一般情報と埋込情報とを取得するデータ取得ステップと、
前記一般情報を前記2次元コードに変換する一般情報変換ステップと、
前記複数の変色セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブルに基づいて、前記埋込情報に対応する変色セルの配列を特定し、該配列に基づき、前記一般情報が変換された2次元コードの単位セルを変色セルに置き換えて、前記埋込情報が格納された2次元コードを形成する埋込情報格納ステップと、
レーザビームの照射により形成される略同一形状のドットをn×m(但しn、mは自然数)に縦横に配置して前記基準色セルを形成するとともに、前記基準色セルを形成するドットのサイズを拡大または縮小したドットを縦横に配置して前記変色セルを形成するマーキングステップと、を行うことを特徴とする2次元コードの形成方法。 - 暗色及び明色の単位セルがマトリクス状に配列され、前記暗色の単位セルには、基準色セルと、該基準色セルとは異なる色調の複数の変色セルとが含まれる2次元コードを形成する形成方法であって、
前記2次元コードに格納される一般情報と埋込情報とを取得するデータ取得ステップと、
前記一般情報を前記2次元コードに変換する一般情報変換ステップと、
前記複数の変色セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブルに基づいて、前記埋込情報に対応する変色セルの配列を特定し、該配列に基づき、前記一般情報が変換された2次元コードの単位セルを変色セルに置き換えて、前記埋込情報が格納された2次元コードを形成する埋込情報格納ステップと、
レーザビームの照射により形成される略同一形状のドットをn×m(但しn、mは自然数)に縦横に配置して前記基準色セルを形成するとともに、前記基準色セルを形成するドットと略同一形状のドットを、単位面積あたりのドット数を前記基準色セルよりも増大または減少させて縦横に配置して前記変色セルを形成するマーキングステップと、を行うことを特徴とする2次元コードの形成方法。 - 暗色及び明色の単位セルがマトリクス状に配列され、前記暗色の単位セルには、基準色セルと、該基準色セルとは異なる色調の複数の変色セルとが含まれる2次元コードを取り込む取込部と、
前記単位セルの配列から一般情報を復号化するための復号化データと、前記複数の変色セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブルとを記憶する記憶部と、
前記取込部から取り込まれた2次元コードの単位セルの配列から、前記復号化データに基づいて前記一般情報を復号化すると共に、該2次元コードから抽出された変色セルの配列から、前記対照テーブルに基づいて埋込情報を復号化する制御部と、
を備えたことを特徴とする2次元コードの読取装置。 - 暗色及び明色の単位セルがマトリクス状に配列され、前記暗色の単位セルには、基準色セルと、該基準色セルとは異なる色調の複数の変色セルとが含まれる2次元コードを読み取らせる方法であって、
前記2次元コードを取り込む2次元コード取得ステップと、
前記取り込まれた2次元コードの単位セルの配列から一般情報を復号化させる一般情報復号化ステップと、
前記取り込まれた2次元コードから変色セルの配列を抽出し、前記複数の変色セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブルに基づいて、埋込情報を復号化させる埋込情報復号化ステップと、を行うことを特徴とする2次元コードの読取方法。
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