JPH06274677A - 光学読取システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化が可能で、コストの安価な光学読取シ
ステムを提供する。 【構成】 赤外線で励起される蛍光体を含有した印刷層
２９を有する情報記録媒体の印刷層２９の情報を光学的
に読み取る光学読取システムにおいて、前記蛍光体がネ
オジウムを賦活元素として添加した無機酸化物からな
り、蛍光体を励起する発光素子９の発光中心波長が７８
０〜８５０ｎｍの範囲で、印刷層２９からの蛍光を受光
する受光素子の受光可能な波長領域が８５０〜１１００
ｎｍの範囲で、発光素子９からの赤外線により印刷層２
９を照射して蛍光体を励起せしめ、その後に発光素子９
を消灯して蛍光体の残光を受光素子１０で検出すること
により、印刷層２９の情報を光学的に読み取ることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばバーコードある
いは他の形態のマークなどを光学的に読み取る光学読取
システムに係り、特に蛍光体を含有した印刷層を有する
情報記録媒体の光学読取システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、流通産業界を中心に各産業界でバ
ーコードによる物の管理などが盛んに行われたり、ま
た、各種プリペイドカードあるいは通行カードなどにも
バーコードが印刷され、スキヤナなどの光学読取装置を
用いてこのバーコードを読み取り、所定の処理動作が行
われるようになつている。

【０００３】最近では現金に代わる支払方法としてクレ
ジットカードやプリペイドカードなどか使用されてお
り、それらカードに偽造防止手段を施したり、あるいは
カードが偽造されたものであるか否かを判別する方法が
種々提案されている。

【０００４】その１つとして、バーコードなどのマーク
を蛍光体を含有したインクにより印刷して潜像マークを
形成し、その潜像マークに半導体レーザを照射して蛍光
体を励起せしめ、蛍光体から発する蛍光を受光してバー
コード情報を読み取る光学読取装置が提案されている。

【０００５】図１７は蛍光体として使用されるＬｉＮｄ
Ｐ₄ Ｏ₁₂の発光スペクトル（スペクトルａ）、図１８は
中心波長λｐが８１０ｎｍの半導体レーザダイオードの
発光スペクトル（スペクトルｂ）、図１９は受光素子に
受光される光のスペクトルである。図１９中のスペクト
ルｂは前記半導体レーザダイオードから出力されたレー
ザの反射光で図１８の発光スペクトル（スペクトルｂ）
と同じである。また図１９中の点線（ｃ）は、スペクト
ルａとスペクトルｂを分離するために受光素子の受光面
近傍に取りつけた光学フィルタの遮断特性曲線である。

【０００６】このように蛍光体の発光スペクトル（スペ
クトルａ）と半導体レーザダイオードの発光スペクトル
（スペクトルｂ）の波長がかなり離れているため、
（ｃ）の遮断特性を有する光学フィルタを使用すると、
半導体レーザダイオードから出力されるレーザにより蛍
光体マークを照射しながら、前記光学フィルタによって
レーザの反射光を遮断し、蛍光のみを透過して受光素子
で受光することにより蛍光体マークを検出できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが光源として半
導体レーザダイオードを使用した光学読取装置は光源の
駆動回路が複雑で、大型になり、コストが高いという欠
点を有している。そのため、小型でかつ低価格の光学読
取装置を必要とする場合、半導体レーザダイオードより
部品価格が安価で、駆動回路規模の小さい通常の発光ダ
イオードが光源として使用される。

【０００８】図２０は中心波長λｐが８０５ｎｍの発光
ダイオードの発光スペクトル（スペクトルｄ）、図２１
は受光素子に受光される光のスペクトルである。図中の
スペクトルｄは前記発光ダイオードから出力された光の
反射光で図２０の発光スペクトル（スペクトルｄ）と同
じであり、図中のスペクトルａは蛍光体の発光スペクト
ルである。

【０００９】図２１から明らかなように、発光ダイオー
ドの発光スペクトル（スペクトルｄ）の幅が広いため、
蛍光体の発光スペクトル（スペクトルａ）と一部重なっ
てしまい、そのために光学フィルタで両方の光を分離す
ることが不可能となり、光学読取装置の小型化や低価格
化の障害となる。

【００１０】このような発光スペクトルの重複を避ける
ためには、使用する蛍光体ならびに発光ダイオードの種
類を選ばなければならず、選択範囲が制限されてしまう
という欠点を有している。

【００１１】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消して、小型でかつ低価格の光学読取システムを
提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第１の本発明は、赤外線で励起される蛍光体を含有
した印刷層を有する情報記録媒体の前記印刷層の情報を
光学的に読み取る光学読取システムを対象とするもので
ある。

【００１３】そして前記蛍光体が例えばＮｄＰ
₅ Ｏ ₁₄ 、ＬｉＮｄＰ₄ Ｏ₁₂、Ａｌ₃ Ｎｄ（ＢＯ₃ ）₄
などのネオジウムを賦活元素として添加した無機酸化物
からなり、その蛍光体を励起する発光素子の発光中心波
長が７８０〜８５０ｎｍの範囲で、前記印刷層からの蛍
光を受光する受光素子の受光可能な波長領域が８５０〜
１１００ｎｍの範囲で、前記発光素子からの赤外線によ
り前記印刷層を照射して蛍光体を励起せしめ、その後に
発光素子を消灯して蛍光体の残光を前記受光素子で検出
することにより、前記印刷層の情報を光学的に読み取る
ことを特徴とするものである。

【００１４】前記目的を達成するため、第２の本発明
は、赤外線で励起される蛍光体を含有した潜像の第１印
刷層と、可視像の第２印刷層を有する情報記録媒体の前
記第１印刷層、第２印刷層の情報を光学的に読み取る光
学読取システムを対象とするものである。

【００１５】そして前記蛍光体が例えばＮｄＰ
₅ Ｏ ₁₄ 、ＬｉＮｄＰ₄ Ｏ₁₂、Ａｌ₃ Ｎｄ（ＢＯ₃ ）₄
などネオジウムを賦活元素として添加した無機酸化物か
らなり、その蛍光体を励起する発光素子の発光中心波長
が７８０〜８５０ｎｍの範囲で、前記印刷層からの蛍光
を受光する受光素子の受光可能な波長領域が８５０〜１
１００ｎｍの範囲で、前記発光素子からの赤外線を前記
第１印刷層ならびに第２印刷層に照射して、発光素子の
点灯中に第２印刷層からの反射光を前記受光素子で検出
するこにより第２印刷層の情報を光学的に読み取り、そ
の発光素子の消灯の際の蛍光体の残光を受光素子で検出
することにより前記第１印刷層の情報を光学的に読み取
ることを特徴とするものである。

【００１６】

【作用】本発明は前述のように、ネオジウムを賦活元素
として添加した無機の酸化物からなる蛍光体は、発光中
心波長が７８０〜８５０ｎｍの範囲にある通常の安価な
発光素子によって励起され、しかも受光可能な波長領域
が８５０〜１１００ｎｍの範囲である通常の安価なシリ
コン系フォトダイオードなどの受光素子で感度良く検出
できる。

【００１７】また、前記蛍光体を含有した印刷層を読み
取る際には、発光素子は消灯しているから反射光がな
く、そのため光学フィルタを使用しなくても蛍光を検出
することができる。

【００１８】このようなことから小型でかつ低価格の光
学読取システムを提供することができる。

【００１９】さらに、発光素子の点灯中には第２印刷層
の情報を、発光素子が消灯すると第１印刷層の情報を、
それぞれ読み取ることができるから、情報の読み取りが
効率的に行われる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１は本実施例に係る光学読取装置（バーコードリ
ーダ）の平面図、図２はその光学読取装置における読取
ヘッドの要部分解斜視図、図３はその読取ヘッドの図２
のＸ−Ｘ方向の断面図、図４はその読取ヘッドの図２の
Ｙ−Ｙ方向の断面図である。

【００２１】図１に示すように光学読取装置（バーコー
ドリーダ）は装置本体１と、装置本体１内に装着された
読取ヘッド２と、この読取ヘッド２に接続されて後述す
るような諸制御を行う素子を搭載したプリント基板３と
から主に構成されている。

【００２２】同図に示すように前記装置本体１の上面に
はカード４が挿通されるガイド溝５が形成されており、
このガイド溝５の内側壁面に臨むように前記読取ヘッド
２が取り付けられている。

【００２３】後述のバーコードパターンを有するカード
４が手操作で前記ガイド溝５に沿って矢印方向に挿通さ
れ、その間にバーコードパターンの情報が前記読取ヘッ
ド２によって光学的に読み取られる。

【００２４】この読取ヘッド２は図２に示すように、ケ
ースを兼ねたへッド本体６と、そのヘッド本体６内に挿
入されるスリットシート７と、素子ホルダーを兼ねたシ
ート押さえ部材８と、そのシート押さえ部材８に保持さ
れる発光素子９ならびに受光素子１０と、前記ヘッド本
体６の上面開口を閉塞するヘッドカバー１１とから構成
されている。

【００２５】前記ヘッド本体６の下面中央には、カード
４に形成されたバーコードパターン１２（図５参照）の
縦長方向と平行な開口部１３が形成され、また下面両側
には図３に示すように係合段部１４が設けられている。

【００２６】ヘッド本体６の内側には、前記開口部１３
に向けて両側から傾斜したシート受面１５、１５が形成
され、このシート受面１５、１５の途中にピン１６（図
２参照）が立設されており、前記開口部１３の両端部に
は係止溝１７（図２参照）が設けられている。

【００２７】図２ならびに図３に示すように、ヘッド本
体６の上面開口付近にはこの読取ヘッド２を装置本体１
に取りつけるためのフランジ部１８、１８が突設されて
いる。

【００２８】前記スリットシート７は図２に示すよう
に、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など
の透明な合成樹脂フィルムからなるベースフィルムの上
にスリット状透光部１９（図２参照）を除いて黒色の印
刷層２０を形成したフレキシブルなシートから構成され
ている。このスリットシート７の前後には孔２１が設け
られ、この孔２１に前記ヘッド本体６のピン１６をそれ
ぞれ挿通することにより、ヘッド本体６上でのスリット
シート７の位置決めがなされ、図３に示すようにヘッド
本体６の開口部１３の中央にスリットシート７のスリッ
ト状透光部１９が配置される。

【００２９】この実施例では透明なベースフィルム上に
印刷層２０を形成したスリットシート７を用いたが、例
えばステンレススチールなどの金属薄板にスリット状の
溝を形成したスリットシートも使用できる。

【００３０】前記シート押さえ部材８の下面は図２なら
びに図３に示すように、前記ヘッド本体６のシート受面
１５に沿ってわん曲しており、このシート押さえ部材８
の下面とヘッド本体６のシート受面１５との間でスリッ
トシート７が機械的に挟持され、スリットシート７の透
光部１９がヘッド本体６の開口部１３内に押し出され
る。シート押さえ部材８の中央にスリット状の光規制孔
２２が形成され、図３に示すように透光部１９と対向し
ている。

【００３１】シート押さえ部材８の両側には平面形状が
Ｔ字形をした係止片２３、２３（図２参照）がそれぞれ
一体に突設され、この係止片２３、２３を前記ヘッド本
体６の係止溝１７、１７に嵌入することにより、ヘッド
本体６内でのシート押さえ部材８の取付けがなされる。

【００３２】シート押さえ部材８の上部には一部円弧状
をした保持壁２４が立設され、図４に示すようにこの保
持壁２４内に発光素子９ならびに受光素子１０の先端部
が挿入、保持される。

【００３３】前記発光素子９として近赤外線を含む赤外
線を発光する通常の安価な発光ダイオード（中心波長が
７８０〜８５０ｎｍのもの）が使用され、実施例では図
１７に示すように中心波長λｐが８０５ｎｍの発光ダイ
オードを用いている。

【００３４】前記ヘッドカバー１１の周囲には４本の係
合爪２５が下方を向いて突設されており、図３に示すよ
うにこの係合爪２５をヘッド本体６の係合段部１４にそ
れぞれ係合することにより、読取ヘッド２の組み立てが
終了する。

【００３５】前記ヘッドカバー１１の内面には図３に示
すように脚部２６が下方を向いて突設されており、図３
に示す如くヘッドカバー１１の組み込みが終了すると、
この脚部２６によって発光素子９ならびに受光素子１０
を介してシート押さえ部材８がシート受面１５側に押圧
され、スリットシート７の固定が確実になされる。

【００３６】次にカード４の構成について、図５〜図８
を用いて説明する。このカード４は例えば各種プリヘイ
ドカード、テレホンカード、通行カードなどとして使用
される。

【００３７】図５は隠蔽層を形成する前のカードの平面
図、図６はそのカードの隠蔽層を形成する前の要部拡大
断面図、図７は隠蔽層を形成した後のカードの平面図、
図８は隠蔽層を形成した後のカードの要部拡大断面図で
ある。

【００３８】図５に示すようにカード基板２７の表面に
は、潜像のバーコードパターン２８を有する印刷層２９
（図５参照）が形成されている。カード基板２７は例え
ば酸化チタンなどの白色顔料を分散、保持した塩化ビニ
ール系シートなどから構成され、赤外線ならびに可視光
線を反射する性質を有している。

【００３９】印刷層２９には、赤外線（近赤外線を含
む）の照射によって励起される蛍光体微粒子と、それを
分散保持する透明なバインダとからなるインクにより所
望のバーコードパターン２８が印刷されている。

【００４０】蛍光体微粒子としては、例えばＮｄＰ₅ Ｏ
₁₄ ，ＬｉＮｄＰ₄ Ｏ₁₂，Ａｌ₃ Ｎｄ（ＢＯ₃ ）₄ のグ
ループから選択された無機化合物、または次の一般式で
表される無機化合物。

【００４１】一般式 Ｌｎ_1-X-Y Ｎｄ_X Ｙｂ_Y Ｚ 式中のＬｎはＢｉ，Ｇｅ，Ｇａ，Ｇｄ，Ｉｎ，Ｌａ，Ｌ
ｕ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｙのグループから選択された１種以上
の元素を表す。式中のＺは、 Ａ₅ （ＭＯ₄ ）₄ ＡはＫ，Ｎａのグループから選択された１種以上の元
素、ＭはＷ，Ｍｏのグループから選択された１種以上の
元素を表す。 Ｄ₃ （ＢＯ₃ ）₄ ＤはＡｌ，Ｃｒのグループから選択された１種以上の元
素を表す。 Ｐ₅ Ｏ₁₄ Ａ₃ （ＰＯ₄ ）₂ ＡはＫ，Ｎａのグループから選択された１種以上の元素
を表す。 Ｎａ₂ Ｍｇ₂ （ＶＯ₄ ）₃ Ａ’（ＭＯ₄ ）₂ Ａ’はＬｉ，Ｋ，Ｎａのグループから選択された１種以
上の元素、ＭはＷ，Ｍｏのグループから選択された１種
以上の元素を表す。

【００４２】そして式中のｘ，ｙは、ＺがＡ₅ （Ｍ
Ｏ₄ ）₄ であるとき、０．２５≦ｘ≦０．９９で０．０
１≦ｙ≦０．７５の範囲の数値、ＺがＤ₃ （ＢＯ₃ ）₄
であるとき、０．１０≦ｘ≦０．９９で０．０１≦ｙ≦
０．９０の範囲の数値、ＺがＰ₅ Ｏ₁₄であるとき、０．
０５≦ｘ≦０．９８で０．０２≦ｙ≦０．９５の範囲の
数値、ＺがＡ₃ （ＰＯ₄ ）₂ であるとき、０．０２≦ｘ
≦０．９８で０．０２≦ｙ≦０．９８の範囲の数値、Ｚ
がＮａ₂ Ｍｇ₂ （ＶＯ₄ ）₃ であるとき、０．５７≦ｘ
≦０．９０で０．０１≦ｙ≦０．４３の範囲の数値、Ｚ
がＡ’（ＭＯ₄ ）₂ であるとき、０．２０≦ｘ≦０．９
５で０．０５≦ｙ≦０．８０の範囲の数値である。

【００４３】具体的には下記のようなものが使用可能で
ある。

【００４４】Ｎｄ_0.8 Ｙｂ _0.2Ｎａ₅ （ＷＯ₄ ）₄ 、Ｎ
ｄ_0.9 Ｙｂ _0.1Ｎａ₅ （Ｍｏ₄ ）₄ 、Ｙ_0.1 Ｎｄ_0.75Ｙ
ｂ _0.15 （ＷＯ₄ ）₄ 、Ｎｄ_0.8 Ｙｂ _0.2Ｎａ₅ （Ｍｏ
_0.5 Ｗ_0.5 Ｏ₄ ）₄ 、Ｂｉ_0.1 Ｎｄ_0.75Ｙｂ _0.15 Ｋ₅
（ＭｏＯ₄ ）₄ 、Ｌａ_0.1 Ｎｄ_0.8 Ｙｂ _0.1（Ｎａ_0.9
Ｋ _0.1）₅ （ＷＯ₄ ）₄ 、Ｎｄ_0.9 Ｙｂ _0.1Ａｌ₃ （Ｂ
Ｏ ₃）₄ 。

【００４５】さらに、次の一般式で表せる無機化合物も
使用可能である。 一般式 ＥＦ_1-X-Y Ｎｄ_X Ｙｂ_Y Ｐ₄ Ｏ₁₂ 式中のＥはＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓのグループから
選択された１種以上の元素、式中のＦはＳｃ，Ｙ，Ｌ
ａ，Ｃｅ，Ｇｄ，Ｌｕ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｓｂのグル
ープから選択された１種以上の元素を表す。

【００４６】そして式中のｘ，ｙは下記の範囲の数値で
ある。

【００４７】０．０５ ≦ｘ≦０．９９９ ０．００１≦ｙ≦０．９５０ ｘ＋ｙ≦１．０ 具体的には下記のようなものが使用可能である。

【００４８】ＬｉＮｄ_0.9 Ｙｂ_0.1 Ｐ₄ Ｏ₁₂ ＬｉＢＩ_0.2 Ｎｄ_0.7 Ｙｂ_0.1 Ｐ₄ Ｏ₁₂ ＮａＮｄ_0.9 Ｙｂ_0.1 Ｐ₄ Ｏ₁₂ このようにネオジウム（Ｎｄ）を賦活元素として含有し
た蛍光体は、化学的に安定しており、しかも励起効果が
高いため賞用できる。

【００４９】本実施例では図１７（図番変更有り）に示
す発光スペクトルを有するＬｉＮｄＰ₄ Ｏ₁₂が使用され
ている。

【００５０】前述の蛍光体は発光中心波長が７８０〜８
５０ｎｍの範囲にある通常の安価ななＬＥＤなどの発光
素子によって励起され、しかも８５０〜１１００ｎｍの
発光スペクトルを有し、受光素子として通常使用されて
いる安価なシリコン系フォトダイオードの検出感度付近
に発光ピークが有るため検出精度が高い。さらにこのよ
うな蛍光体は酸化物であるから化学的に安定しており、
そのため発光特性が一定しているなどの特長を備えてい
る。

【００５１】前記蛍光体微粒子の含有率は５０〜８０重
量％が適当で、本実施例では７５重量％である。蛍光体
微粒子の含有率が５０重量％未満であると印刷層２９か
らの出力が弱く、一方、蛍光体微粒子の含有率が８０重
量％を超えると印刷層２９（バーコードパターン）の印
刷性が悪くなり、印刷不良を生じる恐れがある。

【００５２】前記バインダーとしては、例えばワック
ス、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸
ビニル共重合体、ポリエステル、ポリウレタン、カーボ
ネートなどの単独あるいは混合物が使用される。なお、
必要に応じて可塑剤、界面活性剤などが適宜添加され
る。

【００５３】蛍光体微粒子は赤外線で励起されて発光す
る訳であるが、蛍光体微粒子の励起を効果的に行うた
め、前記基板２７の反射率を２０％以上にしている。す
なわち基板２７に高い反射率をもたせることにより、基
板２７の表面で赤外線を反射させて、蛍光体微粒子の励
起を促進している。前述のように基板２７中に酸化チタ
ンなどの白色顔料を分散保持させることにより、基板２
７の反射率を高くすることができ、本実施例の場合は反
射率８０％の基板２７が使用されている。

【００５４】次の表は、前記白色顔料の含有率を調整し
て基板２７の光反射率を種々変えた場合の印刷層２９の
出力電圧とＳ／Ｎを測定した結果を示す表である。

【００５５】 表 基材の反射率（％） 出力電圧（ｍＶ） Ｓ／Ｎ ２ ２３ １．１０ ５ ３６ １．２５ ２０ ６１ １．６１ ３０ ７７ １．８３ ５０ １２０ ２．５１ ６０ １３０ ２．９３ ８０ ５８０ ３．６０ この表から明らかなように、基板２７の反射率が２０％
未満であると出力電圧が十分にとれず、しかもＳ／Ｎが
小さく、そのために正確な情報の読み取りができない。
これに対して基板２７の反射率が２０％以上、好ましく
は５０％以上になると出力電圧ならびにＳ／Ｎが高く、
正確な情報の読み取りができる。

【００５６】図９は印刷層２９の膜厚と出力電圧との関
係を示す特性図で、横軸に印刷層２９の膜厚を、縦軸に
印刷層２９の励起による出力電圧を示している。

【００５７】図中のＡは前述のように白色顔料を含有し
た基板２７の表面に印刷層２９を形成した場合の膜厚と
出力電圧との関係を示す特性曲線、直線Ｂは印刷層２９
の出力が、前記顔料を含有した基材（可視光領域での平
均光反射率８０％）のみの出力電圧の１．６倍となる出
力レベルを示した線である。

【００５８】本発明者らの種々の実験の結果、印刷層２
９の出力電圧が直線Ｂよりも低いと、印刷層２９の情報
を十分に読み取ることができないから、印刷層２９の出
力電圧はこの出力電圧の１．６倍（直線Ｂ）以上必要で
あり、そのときの印刷層２９の最小厚みがこの図から明
らかなように０．５μｍである。印刷層２９の厚みが増
えるに従って出力電圧は増大するが、５０μｍ程度にな
るとほぼ一定する。

【００５９】図７ならびに図８に示すように印刷層２９
を形成したカード基板２７の全面にには印刷層２９（バ
ーコードパターン２８）を覆うように隠蔽層３０が形成
されている。この隠蔽層３０は、２色以上の多色のイン
クでサイケデリックな絵柄からなる不規則状の小さい模
様３１が多数形成されている。この実施例の場合は、図
８に示すように隠蔽層３０は１層からなり、異なる色の
インク層３２ａ，３２ｂのほぼ連続した層によって形成
されている。

【００６０】図１０ならびに図１１は隠蔽層３０の変形
例を示す図で、この場合もカード基板２７の全面に印刷
層２９（バーコードパターン２８）を覆うように隠蔽層
３０が形成されている。この隠蔽層３０は、印刷層２９
（バーコードパターン２８）を全面的に覆う１色以上の
インクからなる第１インク層３３ａと、その上に形成さ
れた第２インク層３３ｂの２層構造あるいはそれ以上の
多層構造になっている。

【００６１】第２インク層３３ｂは、小さい多数の独立
した多色のインク層３４ａ，３４ｂ，３４ｃの集合体か
らなり、第１インク層３３ａとは異なり不連続層になっ
ている。図１０に示すように、この第２インク層３３ｂ
によって多色の小さい記号（この実施例の場合はＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ……）による模様３１が無数に印刷されてい
る。

【００６２】前記インク層３２，３３，３４の着色顔料
としては、例えばカーボンブラック，べんがら（酸化鉄
赤），カドミウムレッド，紺青（ミロリーブルー），群
青（ウルトラマリン）などの無機酸化物、あるいはアゾ
顔料やフタロシアニン顔料などの有機化合物などが適宜
使用される。

【００６３】前記模様３１（絵柄や記号など）の大きさ
は例えば５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下で、小さな
模様３１が不規則あるいは規則的に無数形成されてい
る。

【００６４】前記印刷層２９ならびに隠蔽層３０は、例
えば熱転写，インクジェット，オフセット印刷，スクリ
ーン印刷あるいはグラビア印刷などで作ることができ
る。そのなかでも特にインクリボンを使用して、熱転写
により印刷層２９と隠蔽層３０を順次形成する方法は、
高濃度の蛍光体微粒子を含有した印刷が可能で、しかも
所望の厚さの層が確実に得られるなどの理由から賞用で
きる。

【００６５】図１２は、本発明の実施例に係る光学読取
装置のブロック図である。この光学読取装置は、蛍光体
を含有した印刷層２９を有するカード４と、図１３に示
すような例えば黒色などの可視像の反射形バーコードパ
ターン３５を印刷した印刷層３６を有する通常のカード
３７が兼用できるようになっている。

【００６６】光学読取装置中を搬送されるカード４（３
７）の印刷層２９（３６）に接近して、発光素子９が配
置され、印刷層２９（３６）からの光（後述する反射光
や残光）は受光素子１０で受光される。

【００６７】図１４は、前記発光素子９からの発光のタ
イミングならびに受光素子１０の出力状態を示すタイミ
ングチャートである。

【００６８】同図の（ａ）に示すように発光素子９は、
点灯時間Ｔ₁ および消灯時間Ｔ₂ が共に５００μｓｅｃ
の略等しい時間間隔でオン、オフ動作し印刷層２９（３
６）に対して間欠的に赤外線を照射するようになってい
る。図中のＳ₁ は、発光素子９の点灯信号を示してい
る。

【００６９】同図の（ｂ）と（ｃ）は前記反射形バーコ
ードパターン３５を検出した場合の受光素子１０の出力
状態を示す図で、発光素子９からの光が黒色などのバー
に照射されたとき照射位置で吸収されて反射光量はほと
んど無く（Ｒ₁ ）、スペース部に照射されたときは反射
光量は大きい（Ｒ₂ ）。また、発光素子９を消灯する出
力レベルは殆ど零になる（Ｒ₀ ）。ことで元のレベルに
戻る。この発光素子９の点灯時に矩形信号Ｓ₂ を得る。

【００７０】同図の（ｄ），（ｅ）は蛍光発光形のバー
コードパターン２８を検出した場合の受光素子１０の出
力状態を示す図で、発光素子９からの赤外線でバーコー
ドパターン２８中の蛍光体微粒子を励起する。そのため
同図（ｄ）に示すように発光素子９の点灯が終了するま
で出力が増大する。そして発光素子９からの照射を停止
しても、バーコードパターン２８から放出される残光
（蛍光）を受光素子１０が検出する。この残光は時間と
ともに減少するため、予め基準値Ｖｓを設定しておき、
この基準値Ｖｓと比較することにより、発光素子９が消
灯した直後に矩形信号Ｓ₄ が得られる。

【００７１】従って、微小時間毎に発光素子９の点灯、
消灯を繰り返すことによりバーコードパターン２８ある
いは３５のバーコード情報を光学的に読み取ることがで
きる。

【００７２】本実施例では、反射形バーコードパターン
３５を有するカード３７を使用した場合は矩形信号Ｓ₂
を、また蛍光発光形バーコードパターン２８を有するカ
ード４を使用した場合は矩形信号Ｓ₄ を得ることができ
る。

【００７３】再び図１２に戻るが、受光素子１０からの
出力信号が矩形信号Ｓ₂ あるか矩形信号Ｓ₄ であるかを
判定部３８で判定する。この判定に際しては、判定部３
８に予め矩形信号Ｓ₂ ならびに矩形信号Ｓ₄ の判定基準
パターンがそれぞれ記憶されており、受光素子１０から
の出力信号のパターンと判定基準パターンと比較され、
矩形信号Ｓ₂ ，Ｓ₄ の判定がなされる。

【００７４】この判定結果に基づいて、切替信号が増幅
率切替部３９に入力される。すなわち矩形信号Ｓ₂ の場
合は後段の増幅回路４０のうちの増幅率の低い増幅器４
０ａを使用し、矩形信号Ｓ₄ の場合は増幅率の高い増幅
器４０ｂを使用するように、自動的に選択される。

【００７５】増幅回路４０からの出力信号はバーコード
読取判断部４１に入力され、矩形信号Ｓ₂ あるいは）矩
形信号Ｓ₄ の出力状態により、バーコードパターン２８
あるいはバーコードパターン３５のコード情報を光学的
に読み取ることができる。なお、図中の４２は発光素子
９のオン、オフ動作を行う駆動制御部である。

【００７６】図１５と図１６は、本発明で使用できる他
のカードの平面図と一部拡大断面図である。このカード
４３の内部構造は図１６に示すように、基板４４ａ、４
４ｂと、基板４４ａの上に形成された第１印刷層４５
と、それの上に形成された第２印刷層４６と、ホットメ
ルト系接着剤などからなる非溶剤系の接着剤層４７ａ、
４７ｂと、透明な保護シート４８ａ、４８ｂとからな
り、一体の積層構造を有している。

【００７７】前記基板４４ａは例えば酸化チタンなどの
白色顔料を分散、保持した塩化ビニル系シートなどから
構成され、赤外線ならびに可視光線を反射する性質を有
している。基材４４ｂの方は、不透明であっても透明で
あっても構わない。

【００７８】前記第１印刷層４５には、赤外線（近赤外
線を含む）の照射によって励起される蛍光体微粒子を含
有し、蛍光発光形バーコードパターン（図示せず）を印
刷している。

【００７９】前記第２印刷層４６には、赤外線を吸収す
る着色顔料とそれを分散保持する透明なバインダーとか
らなるインクによって図１５に示すように反射形のバー
コードパターン４９が印刷されている。このカード４３
は、図１３に示すカード３７と外観上は全く同じであ
る。

【００８０】このカード４３でも、発光素子９の点灯時
に反射形バーコードパターン４９を読み取り、発光素子
９の消灯中（発光素子９の消灯直後から所定時間内）に
蛍光発光形バーコードパターンを読み取ることができ
る。

【００８１】前記実施例ではバーコードを付した場合に
ついて説明したが、本発明はこれには限定されるもので
はなく、例えば数字、記号、特殊形状のマークなど他の
マークの読み取りも可能である。

【００８２】前記実施例ではカードを使用した場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えばシート状、袋状、伝票状など他の形態の情報
記録媒体の読み取りも可能である。

【００８３】本発明の光学読取システムは、次のような
用途ならびに特徴も有している。

【００８４】１．ファクトリーオートメーション（Ｆ
Ａ）関係自動車などの組み立て時の管理、すなわち車種
別、輸出先国別、製造年月日、製造ロット別などを見え
ない潜像マークを用いて、外観を損ねることなく管理で
きる。

【００８５】２．従来の反射型のバーコードでは読み取
れなかった、例えばタイヤなどのような黒いもの、ある
いはガラスやプラスチックなどの透明なものへマーキン
グしても、そのマークの読み取りが可能である。

【００８６】３．潜像マークの上に文字やデザインを印
刷しても潜像マークを読み取ることができるから、商品
の値札や商品タグなど小さいスペースが有効に利用でき
る。

【００８７】４．前記１．ならびに３．と同じ理由か
ら、化粧品や薬などデザインを重視する商品、あるいは
高級感が要求される各種の化粧箱やバッケージに有効で
ある。

【００８８】５．工場や現場などでは油やホコリで汚れ
るため従来の反射型のバーコードでは使用できなかった
環境下においても、潜像マークでは読み取りが可能であ
る。

【００８９】６．前記１．ならびに３．と同じ理由か
ら、顧客への納品伝票（通常、納品伝票は顧客の指定す
る用紙、フォーマットで顧客が必要な情報しか入ってい
ない）に隠しコードとしてメーカ側の管理情報を入れる
ことがてきる。

【００９０】７．カード状のものに隠しコードとして情
報を入れ、ゲームカード（バーコードゲーム）として使
用可能である。

【００９１】８．前記１．ならびに３．と同じ理由か
ら、書籍の管理、図書の管理、図面の管理などに用いれ
ば、デザインを損なうことがない。

【００９２】９．偽造、変造、改ざんが極めて困難であ
るから、入退室管理、出退勤管理、ホテルのキーカード
などに適用できる。

【００９３】１０．有価証券や株券などの偽造、変造、
改ざんが防止できる。

【００９４】１１．クレジットカード、キャッシュカー
ド、テレホンカードなどの偽造、変造、改ざんが防止で
きる。

【００９５】１２．学生証、ＩＤカードなどの偽造、変
造、改ざんが防止できるとともに、小型化、省スペース
化が可能である。

【００９６】１３．スタンプカード、ポイントカードな
どの偽造、変造、改ざんが防止できるとともに、小型
化、省スペース化が可能である。

【００９７】１４．馬券、車券などのギヤンブル投票券
の偽造、変造、改ざんが防止できる。

【００９８】１５．パチンコの景品交換システムに導入
して、偽造、変造、改ざんが防止できる。

【００９９】

【発明の効果】本発明は前述のように、ネオジウムを賦
活元素として添加した無機の酸化物からなる蛍光体は、
発光中心波長が７８０〜８５０ｎｍの範囲にある通常の
安価な発光素子によって励起され、しかも受光可能な波
長領域が８５０〜１１００ｎｍの範囲である通常の安価
なシリコン系フォトダイオードなどの受光素子で感度良
く検出できる。

【０１００】また、前記蛍光体の潜像マークを読み取る
際には、発光素子は消灯しているから反射光がなく、そ
のため光学フィルタを使用することなく蛍光体の励起光
を受光することができる。

【０１０１】このようなことから小型でかつ低価格の光
学読取システムを提供することができる。

【０１０２】さらに、前述のように第１印刷層と第２印
刷層とが少なくとも一部重畳するような構成にすれば、
情報の２重記録が可能で、狭いスペースでも多量の情報
が記録できる。

【０１０３】さらにまた、発光素子の点灯中には第２印
刷層の情報を、発光素子が消灯すると第１印刷層の情報
を、それぞれ読み取ることができるから、情報の読み取
りが効率的に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る光学読取装置を備えたバ
ーコードリーダの平面図である。

【図２】本発明の実施例に係る光学読取装置の読取ヘッ
ドの分解斜視図である。

【図３】図２のＸ−Ｘ方向の断面図である。

【図４】図２のＹ−Ｙ方向の断面図である。

【図５】本発明の実施例で使用されるカードの隠蔽層を
形成する前の平面図である。

【図６】そのカードの隠蔽層を形成する前の要部拡大断
面図である。

【図７】そのカードの隠蔽層を形成した後の平面図であ
る。

【図８】そのカードの隠蔽層を形成した後の要部拡大断
面図である。

【図９】印刷層の膜厚と印刷層の出力電圧との関係を示
す特性図である。

【図１０】本発明の隠蔽層の変形例を示すカードの平面
図である。

【図１１】その隠蔽層の要部拡大断面図である。

【図１２】本発明の実施例に係る光学読取装置のブロッ
ク図である。

【図１３】反射形バーコードパターンを有するカードの
平面図である。

【図１４】本発明の実施例に係る光学読取装置の発光素
子、受光素子のタイミングチャートである。

【図１５】本発明の実施例で使用される他のカードの平
面図である。

【図１６】そのカードの要部拡大断面図である。

【図１７】蛍光体ＬｉＮｄＰ₄ Ｏ₁₂の発光スペクトル図
である。

【図１８】半導体レーザダイオードの発光スペクトル図
である。

【図１９】受光素子で受光した光のスペクトル図であ
る。

【図２０】発光ダイオードの発光スペクトル図である。

【図２１】受光素子で受光した光のスペクトル図であ
る。

【符号の説明】

１ 装置本体 ２ 読取ヘッド ４ カード ９ 発光素子 １０ 受光素子 １２ バーコードパターン ２７ カード基板 ２８ バーコードパターン ２９ 印刷層 ３０ 隠蔽層 ３１ 模様 ３５ 反射形バーコードパターン ３６ 印刷層 ３７ カード ３８ 判定部 ３９ 増幅率切替部 ４０ 増幅回路 ４０ａ，４０ｂ 増幅器 ４１ バーコード読取判断部 ４３ カード ４４ａ カード基板 ４５ 第１印刷層 ４６ 第２印刷層 ４９ バーコードパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大岩 恒美 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線で励起される蛍光体を含有した印
   刷層を有する情報記録媒体の前記印刷層の情報を光学的
   に読み取る光学読取システムにおいて、 前記蛍光体がネオジウムを賦活元素として添加した無機
   酸化物からなり、 その蛍光体を励起する発光素子の発光中心波長が７８０
   〜８５０ｎｍの範囲で、 前記印刷層からの蛍光を受光する受光素子の受光可能な
   波長領域が８５０〜１１００ｎｍの範囲で、 前記発光素子からの赤外線により前記印刷層を照射して
   蛍光体を励起せしめ、その後に発光素子を消灯して蛍光
   体の残光を前記受光素子で検出することにより、前記印
   刷層の情報を光学的に読み取ることを特徴とする光学読
   取システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、前記印刷層が赤
   外線ならびに蛍光を透過する隠蔽層で覆われていること
   を特徴とする光学読取システム。
3. 【請求項３】 請求項２記載において、前記隠蔽層が２
   色以上のインクで構成されていることを特徴とする光学
   読取システム。
4. 【請求項４】 赤外線で励起される蛍光体を含有した潜
   像の第１印刷層と、可視像の第２印刷層を有する情報記
   録媒体の前記第１印刷層、第２印刷層の情報を光学的に
   読み取る光学読取システムにおいて、 前記蛍光体がネオジウムを賦活元素として添加した無機
   酸化物からなり、 その蛍光体を励起する発光素子の発光中心波長が７８０
   〜８５０ｎｍの範囲で、 前記印刷層からの蛍光を受光する受光素子の受光可能な
   波長領域が８５０〜１１００ｎｍの範囲で、 前記発光素子からの赤外線を前記第１印刷層ならびに第
   ２印刷層に照射して、発光素子の点灯中に第２印刷層か
   らの反射光を前記受光素子で検出するこにより第２印刷
   層の情報を光学的に読み取り、その発光素子の消灯の際
   の蛍光体の残光を受光素子で検出することにより前記第
   １印刷層の情報を光学的に読み取ることを特徴とする光
   学読取システム。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項４記載において、
   前記蛍光体がＮｄＰ₅ Ｏ ₁₄ 、ＬｉＮｄＰ₄ Ｏ₁₂ならび
   にＡｌ₃ Ｎｄ（ＢＯ₃ ）₄ のグループから選択された無
   機化合物であることを特徴とする光学読取システム。
6. 【請求項６】 請求項１または請求項４記載において、
   前記蛍光体を含む印刷層の膜厚が０．５μｍ以上に規制
   されていることを特徴とする光学読取システム。
7. 【請求項７】 請求項１または請求項４記載において、
   前記蛍光体を含む印刷層を形成する基材の光反射率が２
   ０％以上であることを特徴とする光学読取システム。