JP5731061B1 - 三次元コード及びその読み取り方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】三次元コードに記録するデータの秘匿性を保持しながらも、データ提供者による三次元コードの提供のみによって、データ受領者が該データを読み取ることができる、三次元コードを提供すること。【解決手段】格納データ記録部と、前記格納データ記録部と読取仕様の異なる読取方法記録部と、を備える三次元コードであって、前記読取方法記録部が、前記格納データ記録部に保持する情報の読み取りに必要な、読取方法を保持することを特徴とする。【選択図】図1

Description

本発明は、三次元コードを用いたデータの記録方法、及びその読み取り方法に関する。
従来、商品情報の管理などの目的において、バーコードが普及し、広く利用されている。バーコードは、異なる太さの線で構成される縞模様によって表されるものであり、横方向の一次元に情報を持つ、一次元コードである。
そして、URL情報などの記録のために、一次元コードよりも多くの情報を記録する必要がある場合には、縦横の二次元に情報を持つ、二次元コードが用いられる。日本においては、特に株式会社デンソーウェーブのQRコード(登録商標)が広く普及している。
このような二次元コードは、インクジェットプリンタやレーザプリンタなどの一般的な印刷装置による出力や、一般的なディスプレイ装置への表示などが可能なこともあり、ポスターなどの掲示物や雑誌の広告、テレビ放送におけるテレビ画面への表示、Webサイトにおけるパソコン用ディスプレイへの表示などを用いて、広く利用されている。
更に、近年では、二次元コードにて用いられる縦横の情報に加え、高さ情報を第三の情報とした、三次元コードに関する技術も公開されている。特許文献1には、縦横高さの情報を持つ三次元コードにデータを記録し、読み取り装置として用いる撮像装置の焦点距離をずらしながら複数回の撮影を行い、取得された複数の画像データより該三次元コードに設定された高さ情報を判別し、該三次元コードに記録されたデータの読み取りを可能とする技術が公開されている。
また、特許文献2には、ガラス層内にレーザ光を用いて複数のマーカーを記録することによって三次元コードを構成し、それらのマーカーの配置を読み取ることによって、データの読み出しを行うことを可能とする、三次元コードに関する技術が公開されている。
特開2014−49063号公報 特開2004−259004号公報
光学メディアやフラッシュメモリなどの記録媒体を用いてデータの受け渡しを行う場合には、セキュリティ上の観点より、暗号化処理を施した状態で該データを前記記録媒体へと格納することが、一般的に行われている。
しかし、このように暗号化した状態でデータを受け渡す場合には、復号化処理のための鍵を、データ提供者よりデータ受領者へと受け渡す必要が生じる。例えば、前記記録媒体への保管時に共通鍵による暗号化を行った場合には、それをデータ提供者よりデータ受領者へと受け渡さなければ、データ受領者は復号化処理を行うことができない。
また、前記記録媒体と前記鍵とは、異なる手段によって受け渡さなければ、前記記録媒体中のデータの秘匿性を向上するという目的を果たすことができず、受け渡し手順が煩雑になりやすいという問題がある。
更に、前記鍵が意図せぬ第三者の手に渡ることによって情報が漏えいする危険性や、あるいは前記鍵を紛失することによって復号化処理を行えず、データを損失してしまう恐れがある。
そこで、本発明では、三次元コードに記録するデータの秘匿性を保持しながらも、データ提供者による三次元コードの提供のみによって、データ受領者が該データを読み取ることができる、三次元コードを提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る三次元コードは、
格納データ記録部と、前記格納データ記録部と読取仕様の異なる読取方法記録部と、を備える三次元コードであって、
前記読取方法記録部が、前記格納データ記録部に保持する情報の読み取りに必要な、読取方法を保持することを特徴とする。
このように、前記格納データ記録部の読み出しに必要な情報を前記読取方法記録部に保持する構成とすることにより、データ記録者はデータ受領者へ、秘匿性を保持しながらデータの受け渡しを行うことができる。
本発明の好ましい形態に係る三次元コードは、格納データ記録部と、前記格納データ記録部と読取仕様の異なる読取方法記録部と、を備える三次元コードであって、
前記格納データ記録部が暗号化済データを保持し、
前記読取方法記録部が、前記暗号化済データを復号するための復号鍵を保持することを特徴とする。
このように、前記読取方法として復号鍵を保持する構成とすることにより、データ記録者からデータ受領者へと復号鍵を別途受け渡さずとも、データ受領者が前記格納データ記録部に保持される暗号化済データを受け取ることができる。
本発明の好ましい形態では、前記格納データ記録部の読取仕様が、複数の読取仕様の内の1つであり、前記読取方法が、前記格納データ記録部の読取仕様を特定するための読取仕様情報であることを特徴とする。
このように、前記格納データ記録部の読取仕様を前記読取方法として保持する構成とすることにより、前記読取方法記録部の読み取りが可能なデータ受領者のみに、三次元コードに格納されるデータを受け渡すことができる。
本発明の好ましい形態に係る三次元コードは、格納データ記録部と、前記格納データ記録部と読取仕様の異なる読取方法記録部と、を備える三次元コードであって、
前記格納データ記録部が、内部に記録マーカーを有する光透過性材料によって構成され、
前記格納データ記録部の読取仕様が、複数の読取仕様の内の1つであり、
前記読取方法記録部が、前記光透過性材料の物理的特性と、前記格納データ記録部内における前記記録マーカーの物理的な位置情報を保持することを特徴とする。
このように、前記読取仕様情報として前記格納データ記録部を構成する光透過性材料の物理的特性情報と記録マーカー位置情報とを備えることにより、データ受領者は前記記録マーカーの光学的手段による読み取りを行うことができる。
本発明の好ましい形態に係る三次元コードは、格納データ記録部と、前記格納データ記録部と読取仕様の異なる読取方法記録部と、を備える三次元コードであって、
前記格納データ記録部が、内部に記録マーカーを有する光透過性材料によって構成され、
前記格納データ記録部の読取仕様が、複数の読取仕様の内の1つであり、
前記読取方法記録部が、前記格納データ記録部内における前記記録マーカーの光学的な位置情報を保持することを特徴とする。
このように、前記読取仕様情報として、光学的な記録マーカー位置情報とを備えることにより、データ受領者は前記記録マーカーの光学的手段による読み取りを行うことができる。
本発明に係る三次元コードに記録されたデータの取得方法は、
格納データ記録部と、前記格納データ記録部と読取仕様の異なる読取方法記録部と、を
備え、
前記読取方法記録部に、前記格納データ記録部が保持する情報の読み取りに必要な、読
取方法が記録される三次元コードに記録されたデータの取得方法であって、
前記読取方法記録部の読み取りを行い、前記読取方法を取得するステップと、
前記読取方法を用いて前記格納データ記録部に記録されたデータの読み取りを行うステ
ップと、を備えることを特徴とする。
これにより、データの秘匿性を保持しながらも、データ受領者はデータ読み取りに必要
な手段を別途受け取ることなく、三次元コードに記録されたデータを読み取ることができ
る。
本発明によれば、データの秘匿性を保持しながらも、該データの暗号化解除方法などを別途受け渡す必要のない、三次元コード及びその読み取り方法を提供することができる。
本発明の実施形態1に係る三次元コードを示す図である。 本発明の実施形態1に係る三次元コードの読み取り方法を示す図である。 本発明の実施形態1に係る三次元コードの読み取り方法の詳細を示す図である。 本発明の実施形態1に係る三次元コードの読み取り処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態2に係る三次元コードの読み取り処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態2に係る三次元コードの読み取り処理を示すフローチャートである。
(実施形態1)
以下、図面を参照して、本発明の実施形態1に係る三次元コード及びその読み取り方法について、詳細に説明する。
図1(a)は、本発明の実施形態1に係る三次元コード1の斜視図、図1(b)は、該三次元コードの正面図である。
本実施形態に係る三次元コード1は、直方体形状に構成され、その上部に読取方法記録部11を、下部に格納データ記録部12を、それぞれ備える。読取方法記録部11及び格納データ記録部12は、共に光透過性材料によって構成され、その内部に複数の記録マーカー13を有する。
読取方法記録部11には、縦横それぞれに3つずつ記録マーカー13が配置され、合計で9つの記録マーカー13を備える。ここで、記録マーカー13aは、光が照射された場合にそれを反射するよう構成され、データビットの1に対応し、一方で記録マーカー13bは、光が照射された場合にそれを透過するよう構成され、データビットの0に対応する。すなわち、読取方法記録部11は、合計9つの記録マーカー13a及び記録マーカー13bにより、9ビットの情報を保持する。
格納データ記録部12には、縦横それぞれに3つずつ記録マーカー13が配置され、それが3層重なり、合計で27個の記録マーカー13を備える。すなわち、格納データ記録部12は27ビットの情報を保持する。
本実施形態においては、格納データ記録部12の前述した27ビットの情報には、三次元コード1の作成者であるデータ記録者より、後に詳細に説明する読取装置2によって読み取りを行うデータ受領者へと提供するデータが、任意の方法によって暗号化された、暗号化済データとして含まれている。
そして、読取方法記録部11には、前記暗号化済データを復号化するための復号鍵が記録されている。例えば、前記暗号化済データが、一般的な共有鍵方式による暗号化処理を施されたデータである場合、前記復号鍵は、前記暗号化処理に用いた共有鍵である。
次いで、読取装置2を用いた三次元コード1の読取方法について説明する。
図2は、読取装置2及びそれを用いた、三次元コード1の読取方法を示す図である。
図2に示すように、読取装置2は、レーザ光源装置21と、ハーフミラー22と、対物レンズ23と、反射光検出装置24と、を備える。
読み取りに際しては、まず、レーザ光源装置21より平行光である照射光L1が照射され、ハーフミラー22を通過し、対物レンズ23へと到達する。ここで、照射光L1は対物レンズ23によって屈折し、焦点を結ぶ。
前記焦点の位置に記録マーカー13aがあった場合には、反射光L2が発生する。反射光L2は、対物レンズ23を経由した後にハーフミラー22での反射によってその光路を90度転換し、反射光検出装置24へと達し、反射光L2が検知される。
一方、前記焦点の位置に記録マーカー13が存在しない場合、あるいは記録マーカー13bが存在する場合には、反射が起きないために反射光L2は発生せず、反射光検出装置24による検知は起きない。
このように、レーザ光源装置21からの照射光L1の照射を行い、それに伴う反射光検出装置24による反射光L2の検知の有無により、記録マーカー13aの有無を検知することができる。
図3は、対物レンズ23から、格納データ記録部12中の記録マーカー13aへと照射光L1が到達する様子を、より詳細に示す図である。
レーザ光源装置24より照射され、ハーフミラー22を通過した照射光L1は、対物レンズ23によって屈折する。この対物レンズ23による屈折角をθ1とする。なお、この屈折角θ1は対物レンズ23によって定まるものであり、読取装置2の仕様によって一意に決定されるものである。
そして、三次元コード1及び読取装置2の周辺の大気中より格納データ記録部12へと入射する際に、照射光L1は再度屈折する。この際の屈折角をθ2とする。
ここで、屈折角θ2と、大気の屈折率n1、格納データ記録部12を構成する光透過性材料の屈折率n2、及び対物レンズ23による屈折角θ1との関係は、スネルの法則より、式(1)のように表される。なお、屈折率n2は、格納データ記録部12の仕様によって定まるものである。
また、格納データ記録部12へ入射する時点の照射光L1の光線幅の外縁部より、照射光L1の光線幅の中央までの距離をrとおくと、屈折角θ2と、格納データ記録部12の表面から記録マーカー13aまでの距離d2は、式(2)に示す関係を持つ。ここで、距離d2は、屈折率n2と同じく、格納データ記録部12の仕様によって定まるものである。
更に、格納データ記録部12の表面から、位置マーカー13aの、光の屈折による見かけ上の位置、すなわち位置マーカーの光学的位置13cまでの距離をd1とすれば、同様に、距離rと、屈折角θ1、距離d1は、式(3)に示す関係を持つ。
そして、式(2)、式(3)を用いて、距離d1は式(4)のように表すことができる。
ここで、式(1)と式(4)より、距離d1は、大気中の屈折率n1と、対物レンズ23の仕様によって定まる屈折角θ1、及び格納データ記録部12の仕様によって定まる屈折率n2と距離d2とを用いて、式(5)に示すように求めることができる。
また、対物レンズ23の焦点距離fを用いて、対物レンズ23と格納データ記録部12との間の距離d0は、式(6)によって求めることができるため、式(5)において求めた距離d1を用いて、距離d0を算出することができる。
このように、対物レンズ23及び格納データ記録部12に関する仕様が明らかであれば、読取装置2の移動、あるいは対物レンズ23の移動により、距離対物レンズ23と格納データ記録部12との間の距離d0を調整することによって、記録マーカー13aを読み取ることができる。更に、読取装置2を格納データ記録部12の表面に対して平行に移動しながら記録マーカー13aの有無を確認していくことにより、格納データ記録部12中の全ての記録マーカー13の配置を読み取ることができる。
また、読取方法記録部11に関しても、それを構成する光透過性材料の屈折率と、記録マーカー13の位置とが明らかであれば、読取装置2を用いて同様に記録マーカー13の配置を読み取ることができる。
なお、ここで示した計算方法はあくまで一例に過ぎず、異なる計算方法によって、記録マーカー13の配置を読み取る際に、読取装置2を配置すべき位置などを算出する構成としてもよい。
図4は、本実施形態に係る三次元コード1の読み取り処理を示すフローチャートである。三次元コード1の読み取りに際しては、まずステップS11において、先に説明した読取方法によって、読取方法記録部11中の記録マーカー13の読み取り処理を行う。
そして、ステップS12において、ステップS11において取得した、読取方法記録部11中の記録マーカー13の配置情報をデコードし、復号鍵を取得する。
次いでステップS13において、格納データ記録部12中の記録マーカー13の配置情報を取得し、ステップS14においてそれをデコードすることで、格納データ12中に保持される暗号化済データを取得する。
その後、ステップS15において、前記復号鍵を用いて、前記暗号化済データを復号することにより、データ受領者は、格納データ記録部12に記録されたデータを取得することができる。
このように、格納データ記録部12に暗号化済データを記録し、読取方法記録部11に該暗号化済データの復号鍵を記録することで、前記読取方法記録部11の読取仕様を知る物であれば該暗号化済データを復号可能な構成とすることができる。
これにより、三次元コード1に記録するデータの秘匿性を保持しながらも、データ記録者からデータ受領者へと復号鍵を別途渡す手順を省略することができる。
また、データ記録者あるいはデータ受領者が前記復号鍵を別途保管する必要もないため、前記復号鍵の紛失によるデータ損失を未然に防ぐこともできる。
なお、本実施形態においては、読取方法記録部11に9ビットの、格納データ記録部12に27ビットの情報を持つ構成としているが、これはあくまで説明の簡単のための一例であり、読取方法記録部11や格納データ記録部12の内部により多くの記録マーカー13を設けることにより、より大容量のデータを三次元コード1に記録することができる。
更に、本実施形態においては、直方体形状の三次元コード1の上部に読取方法記録部11を、同じく下部に格納データ記録部12を備える構成としているが、これについても説明の簡単のための一例に過ぎない。例えば、三次元コード1を多角柱や円柱、球体などの任意の形状に構成し、読取方法記録部11及び格納データ記録部12を任意の配置とすることや、読取方法記録部11、格納データ記録部12を複数に分割して配置することもできる。
読取装置2によるレーザ光の反射を利用した読取方法についてもあくまで一例であり、3Dスキャナによる読み取りや、ステレオカメラによる読み取りなど、異なる手段を用いて記録マーカー13の配置情報を取得する構成としてもよい。
また、三次元コード1を概略円盤状のような薄型に構成し、一般的な光学ディスクの読取装置のように、三次元コード1を回転させて読み取りを行う構成としてもよい。このように、三次元コード1を動かしながら読み取りを行う構成とすることによって、読取装置2を小型化することができる。
読取方法記録部11や格納データ記録部12に、記録マーカー13の他に、光に対して、反射、屈折、遮断、吸収などの物理的影響を与えるような異物を配置し、読取方法記録部11や格納データ記録部12の読取仕様に前記異物に関する情報を含むような構成にすることも、意図せぬ第三者による三次元コード1の不正な読み取りを防止する上で有効である。
(実施形態2)
続いて、本発明の実施形態2に係る三次元コード及びその読取方法ついて説明する。なお、同実施形態において、実施形態1と基本的に同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
本実施形態に係る三次元コード1も、実施形態1と同様に、読取方法記録部11と格納データ記録部12とを備え、それらの内部に記録マーカー13が配置されており、また、実施形態1と同様、読取方法記録部11と格納データ記録部12との読み取り仕様はそれぞれ異なる。
ただし、本実施形態においては、格納データ記録部12を構成する光透過性材料の屈折率、記録マーカー13の位置などの、格納データ記録部12の読取仕様を、データ記録者が決定可能であるという点において、実施形態1と異なる。
そして、読取方法記録部11には、格納データ記録部12の読取仕様を特定するために、格納データ記録部12を構成する光透過性材料の屈折率等の物理的特性情報と、記録マーカー13の記録位置情報とが記録されている。
図5は、本実施形態に係る三次元コードの読み取り処理を示すフローチャートである。
まず、ステップS21において、実施形態1におけるステップS11と同様、読取装置2を用いて、読取方法記録部11中の記録マーカー13の読み取り処理を行う。
そして、ステップS22において、ステップS21において取得した、読取方法記録部11中の記録マーカー13の配置情報をデコードし、格納データ記録部12を構成する光透過性材料の屈折率等の物理的特性情報及び記録マーカー13の位置情報を取得する。
その後、ステップS23において、式(5)を用いて格納データ記録部12中における記録マーカー13の光学的位置を特定し、それに基づいて、ステップS24にて格納データ記録部に記録されるデータの読み取りを行う。
そして、ステップS25において、ステップS24で取得したデータをデコードすることによって、データ受領者は三次元コード1に記録されたデータを取得することができる。
また、読取装置2の有する対物レンズ23による屈折角θ1が一意であるという前提のもとに、読取方法記録部11に、格納データ記録部12中における記録マーカー13の光学的位置を直接記録する構成としてもよい。この場合には、図6のフローチャートに示す処理によって、三次元コード1に記録されるデータの読み取りを行うことができる。

まず、ステップS31において、S11及びステップS21と同様、読取装置2を用いて、読取方法記録部11中の記録マーカー13の読取処理を行う。
そして、ステップS32において、ステップS31において取得した、読取方法記録部11中の記録マーカー13の配置情報をデコードし、格納データ記録部12中における記録マーカー13の光学的位置を取得する。
その後、ステップS33において、ステップS32において取得した格納データ記録部12中における記録マーカー13の光学的位置に基づいて、格納データ記録部に記録されるデータの読み取りを行い、ステップS34においてそれをデコードする。
対物レンズ23の仕様が一意である前提のもとであれば、このように、読み取り情報記憶部11に、格納データ記録部12中における記録マーカー13の光学的位置を記録する構成をとることにより、式(5)を用いた計算処理を省略することができ、三次元コード1の読み取りに係る処理をより効率的に行うことができる。
更に、読取方法記録部11や格納データ記録部12に、記録マーカー13の他に、光に対して、反射、屈折、遮断、吸収などの物理的影響を与えるような異物を配置する構成としてもよい。その場合には、読取方法記録部11に、格納データ記録部12を構成する前記光透過性材料の前記物理的特性情報として、屈折率の他に前記異物の位置情報についても記録する構成とすることにより、格納データ記録部12の読み取りを行うことができる。このような構成とすることにより、三次元コード1の第三者による不正な読み取りをより強固に防ぐことができる。
なお、本実施形態においても、三次元コード1、読取方法記録部11及び格納データ記録部12の形状や保有ビット数、読取装置2によるレーザ光の反射を利用した読取方法などはあくまで一例に過ぎず、読取方法記録部11及び格納データ記録部12のビット数を増加することによる記録データの大容量化や、読取装置2が異なる方法で記録マーカー13を読み取り可能な構成としてもよい。
1 三次元コード
11 読取方法記録部
12 格納データ記録部
13a(13)、13b(13) 記録マーカー
13c 記録マーカーの光学的位置
2 読取装置
21 レーザ光源装置
22 ハーフミラー
23 対物レンズ
24 反射光検出装置

Claims (6)

  1. 格納データ記録部と、前記格納データ記録部と読取仕様の異なる読取方法記録部と、を備える三次元コードであって、
    前記格納データ記録部が暗号化済データを保持し、
    前記読取方法記録部が、前記暗号化済データを復号するための復号鍵を保持することを特徴とする、三次元コード。
  2. 格納データ記録部と、前記格納データ記録部と読取仕様の異なる読取方法記録部と、を備える三次元コードであって、
    前記格納データ記録部が、内部に記録マーカーを有する光透過性材料によって構成され、
    前記格納データ記録部の読取仕様が、複数の読取仕様の内の1つであり、
    前記読取方法記録部が、前記光透過性材料の物理的特性と、前記格納データ記録部内における前記記録マーカーの物理的な位置情報を保持することを特徴とする、三次元コード。
  3. 格納データ記録部と、前記格納データ記録部と読取仕様の異なる読取方法記録部と、を備える三次元コードであって、
    前記格納データ記録部が、内部に記録マーカーを有する光透過性材料によって構成され、
    前記格納データ記録部の読取仕様が、複数の読取仕様の内の1つであり、
    前記読取方法記録部が、前記格納データ記録部内における前記記録マーカーの光学的な位置情報を保持することを特徴とする、三次元コード。
  4. 暗号化済データを保持する格納データ記録部と、前記格納データ記録部と読取仕様の異なる読取方法記録部と、を備え、
    前記読取方法記録部に、前記暗号化済データを復号するための復号鍵を保持する三次元コードに記録されたデータの取得方法であって、
    前記読取方法記録部の読み取りを行い、前記復号鍵を取得するステップと、
    前記格納データ記録部の読み取りを行い、前記暗号化済データを取得するステップと、
    前記復号鍵を用いて、前記暗号化済データの復号を行うステップと、を備えることを特徴とする、三次元コードに記録されたデータの取得方法。
  5. 内部に記録マーカーを有する光透過性材料によって構成される格納データ記録部と、前記格納データ記録部と読取仕様の異なる読取方法記録部と、を備え、
    前記格納データ記録部が複数の異なる読取仕様の内の1つを有し、
    前記読取方法記録部に、前記光透過性材料の物理的特性と、前記格納データ記録部内における前記記録マーカーの物理的な位置情報を保持する三次元コードに記録されたデータの取得方法であって、
    前記読取方法記録部の読み取りを行い、前記光透過性材料の物理的特性と、前記記録マーカーの物理的な位置情報を取得するステップと、
    前記光透過性材料の物理的特性と、前記記録マーカーの物理的な位置情報より、前記格納データ記録部内における前記記録マーカーの光学的な位置を算出するステップと、
    前記記録マーカーの光学的な位置情報を用いて、前記格納データ記録部の読み取りを行うステップと、を備えることを特徴とする、三次元コードに記録されたデータの取得方法。
  6. 内部に記録マーカーを有する光透過性材料によって構成される格納データ記録部と、前記格納データ記録部と読取仕様の異なる読取方法記録部と、を備え、
    前記格納データ記録部が複数の異なる読取仕様の内の1つを有し、
    前記読取方法記録部に、前記格納データ記録部内における前記記録マーカーの光学的な位置情報を保持する三次元コードに記録されたデータの取得方法であって、
    前記読取方法記録部の読み取りを行い、前記記録マーカーの光学的な位置情報を取得するステップと、
    前記記録マーカーの光学的な位置情報を用いて、前記格納データ記録部の読み取りを行うステップと、を備えることを特徴とする、三次元コードに記録されたデータの取得方法。
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