JP4585202B2 - 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

Description

本発明は、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に係り、特に一般情報に加えて、透かし情報を埋め込み可能な２次元コード、該２次元コードの形成装置及び形成方法、並びに前記２次元コードの読取装置及び読取方法に関する。

従来、白黒の明暗模様のマトリクスで表わされる２次元コードに情報を変換する技術が知られている。また、数十μｍオーダーの微細なセルからなる２次元コードを物品表面に形成する技術として、ドットマーキング方式の２次元コード形成方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
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。

特許第２９１３４７５号公報（第１−４頁、第１−７図）

しかし、特許文献１では、情報量を大きくすることができるものの、その２次元コードが有する情報が正しいルートからのものであるか否かを区別することができなかった。
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。

本発明の目的は、上記問題点を解決することにあり、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、該２次元コードの形成装置及び形成方法、並びに前記２次元コードの読取装置及び読取方法を提供することにある。

上記課題は、明暗模様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、前記単位セルは、レーザビームの照射により形成されるドットをｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置して形成され、前記単位セルには、前記ｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されるドットのうち、１又は２以上のドットが欠落した状態に形成された、前記単位セルの形状と異なる形状を有する複数の変形セルが含まれ、前記２次元コードは、前記明暗模様の単位セルの配列により一般情報を表わすと共に、前記複数の変形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。

本発明の２次元コードは、通常の２次元コードと同様に明暗模様の単位セルの配列によって一般情報を表わすと共に、単位セルに含まれる変形セルの配列によって一般情報に加えて埋込情報を表わすことができる。
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、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ことにより、セルを構成する各ドットを精度良く配置することが可能であり、変形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。

上記２次元コードは、請求項１に記載の２次元コードを形成する形成装置であって、前記２次元コードに変換する一般情報と埋込情報を入力するための入力部と、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及び前記単位セルの形状と異なる形状を有する複数の変形セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブル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、レーザビームを照射してドットを形成し、前記埋込情報が埋め込まれた２次元コードをマーキングするマーキング部と、を備え、該制御部は、前記変換データに基づいて前記一般情報をｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されたドットで形成される単位セルの配列に変換し、前記対照テーブルに基づいて前記埋込情報を前記変形セルに対応付けられた記号の配列に変換し、該記号の配列をさらに前記ｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されるドットのうち、１又は２以上のドットが欠落した状態に形成される前記変形セルの組合せ列に変換し、該組合せ列を構成する複数の変形セルを前記一般情報が変換された２次元コードの単位セルと置き換えて、前記埋込情報が埋め込まれた２次元コードを形成する形成装置によって形成することができる。

また、この２次元コードの形成装置によって、前記一般情報と埋込情報とを前記入力部から取得して前記記憶部に記憶させ、前記制御部によって、前記変換データに基づいて、前記一般情報を前記２次元コードに変換させ、前記制御部によって、前記変換データに基づいて前記一般情報をｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されたドットで形成される単位セルの配列に変換し、前記対照テーブルに基づいて前記埋込情報を前記変形セルに対応付けられた記号の配列に変換し、該記号の配列をさらに前記ｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されるドットのうち、１又は２以上のドットが欠落した状態に形成される前記変形セルの組合せ列に変換し、該組合せ列を構成する複数の変形セルを前記一般情報が変換された２次元コードの単位セルと置き換えて、前記埋込情報が埋め込まれた２次元コードを形成することができる。

また、上記２次元コードは、請求項１に記載の２次元コードを読取る読取装置であって、明暗模様の単位セルがマトリクス状に配列された２次元コードを取り込む取込部と、前記明暗模様のｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されたドットで形成される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、及び前記ｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されるドットのうち、１又は２以上のドットが欠落した状態に形成された前記単位セルの形状と異なる形状を有する複数の変形セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブルを記憶する記憶部と、前記復号化データに基づいて前記明暗模様の単位セルの配列から前記一般情報を復号化すると共に、前記対照テーブルに基づいて前記複数の変形セルから前記埋込情報を復号化する制御部と、を備え、該制御部は、取り込まれた２次元コードを構成する単位セルから前記変形セルを取り出して順に前記記憶部に記憶させ、記憶された前記変形セルの組合せ列を前記対照テーブルに基づいて埋込情報に復号化する読取装置によって読み取ることができる。

また、この２次元コード読取装置によって、前記２次元コードを前記取込部から取り込んで前記記憶部に記憶させ、前記制御部によって、前記復号化データに基づいて、前記明暗模様の単位セルの配列から一般情報を復号化させ、前記制御部によって、前記２次元コードに含まれる単位セルの形状と異なる形状を有する複数の変形セルを取り出して順に前記記憶部に記憶させ、前記対照テーブルに基づいて、記憶された複数の前記変形セルの組合せ列を前記埋込情報に復号化させることができる。

本発明の２次元コードによれば、通常の２次元コードと同様に明暗模様の単位セルの配列によって一般情報を表わすと共に、単位セルに含まれる変形セルの配列によって一般情報に加えて埋込情報を表わすことができる。これにより、２次元コードに含めることができる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って偽造を容易に発見することができる。
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。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材、配置、構成等は、本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。

図１乃至図６及び図９乃至図１７は本発明の一実施形態を示す図で、図１はレーザマーキング装置の全体構成を示す説明図、図２はレーザマーカーの構成を示す説明図、図３は読取装置の構成を示す説明図、図４は２次元コードの説明図、図５は２次元コードの不完全な形状のセルの説明図、図６は不完全な形状のセルの説明図である。
図７及び図８は他の実施形態に係る不完全な形状のセルの説明図である。
図９乃至図１１はレーザマーキング工程を示すものであり、図９はレーザマーキング工程の流れ図、図１０は情報取得処理の流れ図、図１１は２次元コード変換処理の流れ図である。
図１２乃至図１７は２次元コードの読取工程を示すものであり、図１２は２次元コードの読取工程の流れ図、図１３はトリミング処理の説明図、図１４は２次元コード化処理の流れ図、図１５は２次元コード化処理の説明図、図１６は復号化・記憶処理の流れ図、図１７は埋込情報復号化処理の流れ図である。

本実施形態に係る２次元コードは、ドットマーキング方式により明暗模様の単位セルがマトリクス状に配列され形成されたものである。
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。
なお、レーザマーキングによるドットマーキング方式とは、被マーキング体の表面に平面視で略円形のマーキング痕であるドットを複数形成することによりマーキングを行う方式である。
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。

図１は、本実施形態に係るレーザマーキング装置Ｓ１の全体構成を示す説明図である。
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。
制御装置Ａは、マーキングするデータの取り込み、取り込んだデータのマーキングパターンへの変換、マーキングパターンの出力等を制御するものである。制御装置Ａは、データを入力するための入力部１０と、ＣＲＴ，ＬＣＤ等の表示部１１と、プリンタ等の出力部１２と、通信回線Ｉとの入出力インターフェースである入出力部１３と、各種データ等を記憶する記憶部１６と、これらを制御する制御部としてのＣＰＵ１４等から構成されている。本実施形態における制御装置Ａは、パーソナルコンピュータで構成することができる。

制御装置Ａは、入力部１０や入出力部１３からマーキング用のデータを取り込むことができ、取り込まれたデータは記憶部１６内に格納される。マーキング用のデータは、テキストデータ，画像データ等の電子データである。入力部１０は、マウス，キーボード，スキャナ，タブレット，ＣＣＤカメラ，デジタルカメラ等から構成することが可能である。
記憶部１６は、全体の制御を行うための制御プログラム等を記憶する主記憶部と、一時的にデータを記憶する作業領域として使用されるＲＡＭ等から構成されている。主記憶部には、取り込まれたデータをマーキングパターンに変換するための変換データや後述する対照テーブル等を記憶した変換テーブル記憶部１７，取り込んだデータや変換されたマーキングパターンを格納するためのデータメモリ１８等が備えられている。
また、記憶部１６には、パラメータ情報が記憶されている。パラメータ情報は、レーザマーキングを行う際の条件を設定したものである。この条件としては、レーザ周波数、出力、印字回数、ビーム径、照射時間等がある。これらの条件は、レーザマーキングを行う際に設定され、ＣＰＵ１４により読み込まれる。

制御装置Ａは、生成したマーキングパターンをレーザマーカーＢへ出力して、被マーキング体Ｗにマーキングパターンをレーザマーキングさせるように機能する。このとき、制御装置Ａは、マーキングパターンを表わすデータと共に、マーキング条件を含む制御信号を送出する。

制御装置ＡとレーザマーカーＢは、ケーブルによって直接に接続する構成としてもよいし、無線ＬＡＮやインターネット等の情報通信網を介して接続するように構成してもよい。
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。

レーザマーカーＢは、従来公知のものであり、例えばＹＡＧレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＵＶレーザ、グリーンレーザ等がある。
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の一例として、本実施形態において使用されるＹＡＧレーザ装置の構成を図２に示す。
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。

ＹＡＧレーザ発振機５０には、ピーク出力（尖頭値）の極めて高いパルスレーザ光を得るための超音波Ｑスイッチ素子４３が設けられている。本例のレーザマーカーＢでは、所定回数のＱスイッチパルスで１個のドット４がマーキングされるように構成されている。
ＹＡＧレーザ発振機５０は、更に全面反射鏡５１、内部アパーチャ５２、ランプハウス５３、内部シャッタ４４、出力鏡５４を備えており、ＹＡＧレーザ発振機５０の出力側には外部シャッタ４５が設けられている。
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。

図３に本実施形態の読取装置Ｓ２の構成を示す。読取装置Ｓ２は、本体部Ｃとイメージ取込部Ｄとを備えて構成されている。
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、イメージ取込部Ｄによって読み取った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の印字や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。
イメージ取込部ＤはＣＣＤカメラ等から構成され、本体部Ｃからの操作信号に基づいて２次元コードをデジタル画像として取り込んで、本体部Ｃへ出力するものである。入力部３０から電子データとして２次元コードデータを取り込んでもよく、入力部３０とイメージ取込部Ｄによって取込部を構成する。

記憶部３６は、制御プログラム等を記憶する主記憶部と、作業領域等として用いられるＲＡＭ等を備えている。主記憶部には、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を記憶した変換テーブル記憶部３７と、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を記憶するデータメモリ３８等が備えられている。

次に、本実施形態の埋込情報（透かし情報）を備えた２次元コード１について説明する。
本実施形態の２次元コード１は、図４（Ａ）のように、例えば、かばん等に付され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。そして、本例の２次元コード１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次元コード化されたものである。
なお、本実施形態では、２次元コード１がかばん等のラベルに付されているが、これに限らず、電気・機械製品や車両等の製造物に付すことができることは勿論である。

図４（Ｂ）は、２次元コード１の拡大図である。２次元コード１は、矩形状の単位セルである白色のセル２及び黒色のセル３が縦横にマトリクス状に配列されたものである。図４（Ｂ）では理解の容易のため１０セル×１０セルのマトリクス形状で表わしている。
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、白色のセル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、黒色のセル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。

図４（Ｃ）は、黒色のセル３の拡大図である。セル３は、レーザマーカーＢからのレーザビームによって形成された平面視略円形のドット４が、縦横にｎ×ｍ（ｎ，ｍは自然数）に配列され全体として矩形状に形成されている。本例のセル３の場合は、ドット４が１０×１０の配列となっている。
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、中心が直径に等しいステップサイズだけ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。
このように所定のステップサイズごとに規則正しくドット４が配列されるよう、制御装置Ａは、レーザマーカーＢに形成すべき全てのドット４について位置情報，レーザ照射時間，ドット径等の制御情報を含んだ制御信号を送出している。これを受けてレーザマーカーＢのコントローラは、上述のように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を制御する。

このように、本例の２次元コード１は、図４（Ｂ）のような一般的な２次元コード表示によって一般情報をパターン表示している。したがって、この２次元コード１を通常の２次元コードリーダで読み取ることにより、製造年月日やロット番号等の一般情報を取得することができる。

次に、本例の２次元コード１が埋込情報（透かし情報）を有している場合について説明する。図５に示すように、本例の２次元コード１には、２次元コード１を構成する黒色のセル３の一部に、１０ドット×１０ドットの標準領域のレーザ照射位置すべてにはドット４が形成されていない不完全な形状のセル３´が含まれている。この不完全な形状のセル３´を変形セルとする。図５（Ａ）のセル３´では、右側端の２ドット×６ドット分、下側端の６ドット×２ドット分の領域にドット４が形成されていない。変形セルは、１又は２以上のドット４が欠落した状態に形成されたものである。
つまり、本実施形態の２次元コード１は、白色のセル２及び黒色のセル３の矩形状の単位セルからなり、黒色の単位セル３には、通常の矩形状の単位セルとは形状が異なるセル３´が含まれている。
このような不完全な形状のセル３´は、後述するように読取装置Ｓ２によって、図５（Ｂ）のように認識される。なお、本例では、２次元コード１をレーザビームによるドットマーキング方式にて形成しており、各ドット４の位置精度が高く、２次元コード１に含まれるセル３´の読取り誤差が極めて低減されている。

例えば、図５に示すセル３´を（０，０）という２次元情報をもつ記号に対応付けることができる。
図６に、図５と同様に２次元情報をもつ記号に対応付けた不完全な形状のセル３´を例示する。図６（Ａ）は、図５と同一である。
図６（Ａ）〜（Ｄ）では、下側端のドット４の欠落状態によって、それぞれ（Ｘ，０），（Ｘ，１），（Ｘ，２），（Ｘ，３）の４種類の記号に対応付けている（なお、Ｘ＝０〜３）。また、図６（Ｄ）〜（Ｇ）では、右側端のドット４の欠落状態によって、それぞれ（０，Ｙ），（１，Ｙ），（２，Ｙ），（３，Ｙ）の４種類の記号に対応付けている（なお、Ｙ＝０〜３）。したがって、下側端及び右側端の欠落状態の組合せによって、１６（＝４×４）通りの記号を表わすことができる。

これにより、例えば、１又は複数のセル３´の組合せによって数字、アルファベット等の文字を表わすことが可能となる。
例えば、２つのセル３´によって２５６（＝１６×１６）通りの記号を表わすことができ、これらに数字、アルファベット等を対応付けることができる。
さらに、上側端及び左側端の欠落状態を加えることにより、１つのセル３´により多くの数の記号を対応付けることができる。
このようなセル３´と記号とを対応付けた対照テーブルが、記憶部１６，３６に記憶されている。

２次元コード１は、上述のように白色のセル２と黒色のセル３（及びセル３´）とで構成されているが、黒色のセル３のうちの一部に上記のように不完全な形状を有するセル３´を含ませることにより情報を埋め込むことができる。
すなわち、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、この情報を上記不完全な形状のセル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。
例えば、２次元コード１の最上段から下段へ向けて、セル３がマーキングされるべき位置に順番にセル３´を配置することができる。これ以外にも、セル３´が連続しないように間にセル３が含まれるように配置してもよく、配置は任意である。
このようにすれば、後述するように、読取り時には、不完全な形状のセル３´のみを選択して配列し直せば、このセル３´の組合せ列を得ることができ、この組合せ列により埋込情報を復号化することができる。
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。

図７は、他の実施形態の不完全な形状のセル３´の例を表わしている。同図（Ａ）〜（Ｊ）は、例えば、「０」〜「９」の１０つの記号に対応付けた形状を表わしている。この例では、下端左寄りの白抜き部分を基準として、この部分のみが欠落している形状を「０」に対応付けている。そして、この欠落部分に加えてさらに別の欠落部分との組合せにより、「１」〜「９」の記号を表わしている。「１」〜「９」にかけて、別の欠落部分は半時計方向に移動するようになっている。

図８も他の実施形態の不完全な形状のセル３´を表わしている。同図（Ａ）〜（Ｉ）は、例えば、「０」〜「８」の９つの記号に対応付けた形状を表わしている。この例では、上側端左寄りの白抜き部分を基準として、この部分と別の内部の欠落部分との組合せにより、記号を対応付けている。

次に、図９乃至図１１により、上記構成からなるレーザマーキング装置Ｓ１を用いて、ユーザにより設定入力された一般情報及び埋込情報を有する２次元コード１を被マーキング体Ｗにマーキングする方法について説明する。
図９にレーザマーキング方法の工程の流れを示す。
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１０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データメモリ１８に分別して格納される。

２次元コード変換工程（ステップＳ２０）では、ステップＳ１０で取得された一般情報が単位セルからなる２次元コードに変換されると共に、埋込情報が２次元コードに埋め込まれる。ここで単位セルとは、２次元コード１を構成するセルのうち、図５で示したような不完全な形状を有するセル３´ではないセル（セル２，３）を指す。
２次元コード変換工程では、図１１に示すように、まず、データメモリ１８に格納された一般情報が通常の２次元コード化処理によって通常の２次元コード（不完全な形状のセル３´を含まない単位セルからなる２次元コード）に変換される（ステップＳ２１）。２次元コードの形式は、白黒模様のマトリクスからなるものであればよい。この２次元コード化は、変換テーブル記憶部１７に記憶された変換データに基づいて、公知の手法で行われる。

このとき、データ量及びセルの大きさから２次元コード１の大きさが設定される。本例では、セル３がドットマーキング方式によりｎ×ｍ（ｎ，ｍは自然数）に配列されたドット４で形成されるので、ｎ，ｍを適宜な値に設定してセル２，３の大きさを選択することが容易である。したがって、２次元コードに含めるデータ量の大小にかかわらず、２次元コードの大きさを一定とすることもできる。また、セル内の隣合うドット４の中心間距離（ステップサイズ）を調整することにより、セルサイズを設定することもできる。

次いで、埋込情報のコード化が行われる（ステップＳ２２）。このコード化は、変換テーブル記憶部１７に記憶された対照テーブルに基づいて行われる。変換テーブル記憶部１７には、セル３´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、対照テーブルに基づいて埋込情報は上述の不完全な形状のセル３´に対応付けられた記号の配列に変換され、さらにこの記号の配列がセル３´の組合せ列に変換される。
なお、セル３´によって直接文字を表わす場合には、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。この場合、記号とは文字を含む概念である。
そして、このセル３´の組合せ列は、ステップＳ２１で生成された通常の２次元コードのセル３（単位セル）の配置位置にセル毎に分離して適宜に組み込まれる。
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。

そして、ステップＳ３０で２次元コード１は被マーキング体Ｗにレーザマーキングされる。制御装置ＡからレーザマーカーＢへ、上記設定データと共に、制御信号が送出され、レーザマーカーＢは、これらのデータに基づいて被マーキング体Ｗ上にレーザマーキングを行う。

次に、図１２乃至図１７に基づいて、読取装置Ｓ２による２次元コード１の読取り工程を示す。
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。
２次元コード１は、イメージ取込部Ｄのレンズと２次元コード１とが平行になるような状態で撮影されるのが望ましい。
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。

次いで、トリミング処理工程（ステップ１１０）が行われ、取り込んだ画像データの画像領域を確定する。
まず、２次元コード１を含む画像は、図１３（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１３（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。
そして、最終的に図１３（Ｃ）に示すように、画像領域確定線５に沿ってトリミングが施され、２次元コード１のみの画像が切り出される。この画像領域確定線５は、最小Ｘ座標が共通のセルの共通接線、最大Ｘ座標が共通のセルの共通接線、最大Ｙ座標が共通のセルの共通接線、最小Ｙ座標が共通のセルの共通接線、で構成される矩形状の図形を描く。

次いで、２次元コード化処理（ステップＳ１２０）によって、取り込まれた２次元コード１の画像を２次元コード１として認識する。
この処理では、まず、図１４に示すようにドット分解処理（Ｓ１２１）が行われる。ドット分解処理では、２次元コード１を構成する各ドット４が１個毎に分離される。分離された１個のドット４の拡大図を図１５に示す。
ビットマップ形式で記憶されている２次元コード１の各ドット４の形状は、図１５（Ａ）に示すように境界線が階段状となる菱形に近い形状となる。

セル変換処理工程（Ｓ１２２）では、記憶されたビットマップデータの各セル（境界線が階段状の菱形形状）の重心の座標を抽出する。これは、セルを構成するピクセルの座標及び面積から演算される。
重心の座標が抽出されれば、その重心から一番遠い頂点座標を抽出する。次いで、重心座標とその重心から一番遠い頂点座標までの距離を算出し、ドット４の半径とする。
そして、図１５（Ｂ）に示すように、算出された重心を中心として、算出された半径によって円を作成する。このようにして、図１５（Ａ）の菱形形状の図形は、図１５（Ｂ）の円形状の図形に変換される。
さらに、図１５（Ｂ）の円形状の図形を図１５（Ｃ）の正方形に変換する。この正方形は、作成された図１５（Ｂ）に示す円形状の図形と重心が同じで、各辺の長さは図１５（Ｂ）に示す円形状の図形の半径の２倍（直径）である。すなわち、図１５（Ｂ）に示す円形状の図形に外接する正方形である。この正方形を構成する２対辺はＸ軸と平行であるように形成され、他の２対辺はＹ軸と平行になるように形成される。

このように、算出された重心座標と半径情報から、図１５（Ａ）に示す図形を、図１５（Ｂ）に示す図形を介して図１５（Ｃ）に示す正方形に変換する。この操作をマーキングされた全てのドット４に対して行なう。
なお、本実施形態においては、図１５（Ａ）に示す図形を、図１５（Ｂ）に変換した後、図１５（Ｃ）に示す正方形に変換したが、この変換方法に限られるものではない。すなわち、図１５（Ａ）に示す図形に対し輪郭抽出処理を行い、輪郭抽出処理によって得られた図形が内接する正方形を形成することにより変換を行ってもよい。

そして、正方形に変換されたドット４の画像を結合して黒色のセル３，３´を形成する。このとき、完全な形状を有するセル３は、矩形状に変換される。また、図５（Ａ）で示される複数のドット４で形成される不完全な形状を有するセル３´は、図５（Ｂ）で示すような矩形の組合せからなる形状に変換される。
そして、２次元コード生成処理（ステップＳ１２３）では、これら黒色のセル３，３´からなる２次元コード１を形成する。変換過程で発生する座標のズレ等はこの段階で補正される。このとき、セル３´をセル３と同様に扱って、矩形セルで構成された完全な２次元コードを別途記憶するように構成してもよい。この場合は、不完全な形状のセル３´を有する２次元コード１と完全な形状のセル３のみを有する２次元コードの双方を記憶する。

なお、本実施形態では、セル３をドット４が１０×１０に配列された構成とした例であるが、１０×１０に限らず、ドット４の一部が欠落して形成されてなるセル３´と完全なセル３とが明確に区別できる範囲で形成されればよい。

なお、上述の２次元コード化処理（ステップＳ１２０）では、各ドット４を個々に切り出し、セル３又はセル３´を再構築して認識するため、セル３´の形状を確実に特定することができる。
ただし、セル３´の形状を特定できれば、上述のようにドット分解処理やセル変換処理を行わず、２次元コード１をセル毎に分離して認識し、さらにセル毎に輪郭を直接認識するように簡易に処理してもよい。

次いで、復号化・記憶処理工程（ステップＳ１３０）で、２次元コード１が有する一般情報及び埋込情報が復号化される。これは、２次元コード１が有する一般情報，埋込情報を文字形式に変換する工程である。
この工程では、まず、図１６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、セル３´はセル３と同等に扱われる。

このように２次元コード１に記録された一般情報を文字形式に変換した後、文字形式に変換された情報は、データメモリ３８に記憶される（ステップＳ１３２）。データメモリ３８に記憶された一般情報は、表示部３１を介して表示される。また、出力部３２から出力することも可能である。

次いで、埋込情報の復号化が行われる（ステップＳ１３３）。この処理では、図１７に示すように、２次元コード１のセルが配列順に不完全な形状のセル３´であるか否かが判別される（ステップＳ２０１）。
すなわち、変換テーブル記憶部３７には、セル３´の形状，セル３´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、対象のセルの形状が対照テーブルに記憶されたセル３´の形状の内、いずれかの形状と同一又は相似形若しくは同一又は相似形と評価できるが否かが判別される。
なお、セル３´によって直接文字を表わす場合には、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。
対象のセルの形状が、対照テーブルに記憶されたセル３´の形状と同一又は相似形と評価できないときは（ステップＳ２０１；ＮＯ）、ステップＳ２０１を繰り返して次の順番のセルの判別が行われる。
一方、対象のセルの形状が、対照テーブルに記憶されたセル３´の形状と同一又は相似形と評価できると判別された場合（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、対照テーブルに基づいて、対象のセルの形状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）。

次にステップＳ２０３では、その対象のセルが２次元コード１のうち最後の順番に相当するセルであるか否かが判別される。そのセルが最後のセルでない場合は（ステップＳ２０３；ＮＯ）、次のセルに進むべくステップＳ２０１に戻る。
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、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。
このようにして復号化された埋込情報は、データメモリ３８に記憶される（ステップＳ１３４）。データメモリ３８に記憶された埋込情報を表示部３１に表示させたり、出力部３２に出力したりすることができる。
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。

例えば、かばんが偽造された場合、一般情報を有する２次元コードを偽造してラベルに付すことはできても、その２次元コードに埋込情報を含めることは困難である。このため、読取装置Ｓ２で偽造された２次元コードを読み取ったときには、埋込情報が表示されす、即座にそのかばんが偽造品であることを判別することができる。

なお、上記実施形態では、複数種類の不完全な形状を有するセル３´（もしくはその組合せ）によって文字を表わしていたが、これに限らず、不完全な形状を有するセル３´の種類は１種類であって、完全な形状を有するセル３との組合せのみによって文字情報を表わすようにしてもよい。例えば、セル３´とセル３´の間に位置するセル３の数に特定の意味を持たせるようにすることができる。また、セル３´が連続して形成された場合のセル３´の連続数に特定の意味を持たせるようにすることができる。

なお、上記実施形態では、２次元コード１をドットマーキング方式で形成していることにより、微小な各セルを構成するドット４が位置精度良く配置される。これにより、セル３´を精度良く形成することができ、セル３´の読取り精度が向上される。したがって、この方式にて２次元コードを形成することが望ましい。
しかし、これに限らず、セル３´の精度を確保できれば、ベクトルマーキング方式で形成してもよい。また、上記実施形態では、レーザマーキング方式で２次元コードを形成しているが、印刷方式にて形成してもよい。

本発明の一実施形態に係るレーザマーキング装置の全体構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るレーザマーカーの構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る読取装置の構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る２次元コードの説明図である。 本発明の一実施形態に係る２次元コードの不完全な形状のセルの説明図である。 本発明の一実施形態に係る不完全な形状のセルの説明図である。 本発明の他の実施形態に係る不完全な形状のセルの説明図である。 本発明の他の実施形態に係る不完全な形状のセルの説明図である。 本発明の一実施形態に係るレーザマーキング工程の流れ図である。 本発明の一実施形態に係る情報取得処理の流れ図である。 本発明の一実施形態に係る２次元コード変換処理の流れ図である。 本発明の一実施形態に係る２次元コードの読取工程の流れ図である。 本発明の一実施形態に係るトリミング処理の説明図である。 本発明の一実施形態に係る２次元コード化処理の流れ図である。 本発明の一実施形態に係る２次元コード化処理の説明図である。 本発明の一実施形態に係る復号化・記憶処理の流れ図である。 本発明の一実施形態に係る埋込情報復号化処理の流れ図である。

符号の説明

１ ２次元コード、２，３，３´ 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 (5)

1. 明暗模様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、
   前記単位セルは、レーザビームの照射により形成されるドットをｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置して形成され、
   前記単位セルには、前記ｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されるドットのうち、１又は２以上のドットが欠落した状態に形成された、前記単位セルの形状と異なる形状を有する複数の変形セルが含まれ、
   前記２次元コードは、前記明暗模様の単位セルの配列により一般情報を表わすと共に、前記複数の変形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。
2. 請求項１に記載の２次元コードを形成する形成装置であって、
   前記２次元コードに変換する一般情報と埋込情報を入力するための入力部と、
   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及び前記単位セルの形状と異なる形状を有する複数の変形セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブル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、
   レーザビームを照射してドットを形成し、前記埋込情報が埋め込まれた２次元コードをマーキングするマーキング部と、を備え、
   該制御部は、前記変換データに基づいて前記一般情報をｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されたドットで形成される単位セルの配列に変換し、前記対照テーブルに基づいて前記埋込情報を前記変形セルに対応付けられた記号の配列に変換し、該記号の配列をさらに前記ｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されるドットのうち、１又は２以上のドットが欠落した状態に形成される前記変形セルの組合せ列に変換し、該組合せ列を構成する複数の変形セルを前記一般情報が変換された２次元コードの単位セルと置き換えて、前記埋込情報が埋め込まれた２次元コードを形成することを特徴とする２次元コードの形成装置。
3. 明暗模様の単位セルがマトリクス状に配列された２次元コードに変換する一般情報と埋込情報を入力するための入力部と、
   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及び前記単位セルの形状と異なる形状を有する複数の変形セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブルを記憶する記憶部と、
   前記一般情報を２次元コードに変換すると共に前記埋込情報を前記２次元コードに埋め込む制御部と、
   レーザビームを照射してドットを形成し、前記埋込情報が埋め込まれた２次元コードをマーキングするマーキング部と、
   を備えた２次元コードの形成装置に請求項１に記載の２次元コードを形成させる方法であって、
   前記一般情報と埋込情報とを前記入力部から取得して前記記憶部に記憶させ、
   前記制御部によって、前記変換データに基づいて、前記一般情報を前記２次元コードに変換させ、
   前記制御部によって、前記変換データに基づいて前記一般情報をｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されたドットで形成される単位セルの配列に変換し、前記対照テーブルに基づいて前記埋込情報を前記変形セルに対応付けられた記号の配列に変換し、該記号の配列をさらに前記ｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されるドットのうち、１又は２以上のドットが欠落した状態に形成される前記変形セルの組合せ列に変換し、該組合せ列を構成する複数の変形セルを前記一般情報が変換された２次元コードの単位セルと置き換えて、前記埋込情報が埋め込まれた２次元コードを形成することを特徴とする２次元コードの形成方法。
4. 請求項１に記載の２次元コードを読取る読取装置であって、
   明暗模様の単位セルがマトリクス状に配列された２次元コードを取り込む取込部と、
   前記明暗模様のｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されたドットで形成される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、及び前記ｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されるドットのうち、１又は２以上のドットが欠落した状態に形成された前記単位セルの形状と異なる形状を有する複数の変形セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブルを記憶する記憶部と、
   前記復号化データに基づいて前記明暗模様の単位セルの配列から前記一般情報を復号化すると共に、前記対照テーブルに基づいて前記複数の変形セルから前記埋込情報を復号化する制御部と、を備え、
   該制御部は、取り込まれた２次元コードを構成する単位セルから前記変形セルを取り出して順に前記記憶部に記憶させ、記憶された前記変形セルの組合せ列を前記対照テーブルに基づいて埋込情報に復号化することを特徴とする２次元コードの読取装置。
5. 明暗模様の単位セルがマトリクス状に配列された２次元コードを取り込む取込部と、
   前記明暗模様のｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されたドットで形成される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、及び前記ｎ×ｍ（但しｎ、ｍは自然数）に縦横に配置されるドットのうち、１又は２以上のドットが欠落した状態に形成された前記単位セルの形状と異なる形状を有する複数の変形セルに対してそれぞれ記号を対応付けた対照テーブルを記憶する記憶部と、
   前記復号化データに基づいて前記明暗模様の単位セルの配列から前記一般情報を復号化すると共に、前記対照テーブルに基づいて前記複数の変形セルから前記埋込情報を復号化する制御部と、
   を備えた２次元コードの読取装置に請求項１に記載の２次元コードを読み取らせる方法であって、
   前記２次元コードを前記取込部から取り込んで前記記憶部に記憶させ、
   前記制御部によって、前記復号化データに基づいて、前記明暗模様の単位セルの配列から一般情報を復号化させ、
   前記制御部によって、前記２次元コードに含まれる単位セルの形状と異なる形状を有する複数の変形セルを取り出して順に前記記憶部に記憶させ、前記対照テーブルに基づいて、記憶された複数の前記変形セルの組合せ列を前記埋込情報に復号化させることを特徴とする２次元コードの読取方法。

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