JP2010165335A - Optical reading method - Google Patents
Optical reading method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010165335A JP2010165335A JP2009150801A JP2009150801A JP2010165335A JP 2010165335 A JP2010165335 A JP 2010165335A JP 2009150801 A JP2009150801 A JP 2009150801A JP 2009150801 A JP2009150801 A JP 2009150801A JP 2010165335 A JP2010165335 A JP 2010165335A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor quantum
- core
- quantum dots
- optical reading
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、情報記録媒体あるいは管理対象物にコア／シェル型の半導体量子ドットを多量に含有する着色インクで印刷されたバーコードあるいはＱＲコード等の可視の情報パターンを読み取る光学読取方法に関する。 The present invention relates to an optical reading method for reading a visible information pattern such as a barcode or a QR code printed with a colored ink containing a large amount of core / shell type semiconductor quantum dots on an information recording medium or an object to be managed.
近年、各種物品、各種プリペイドカードあるいは通行カード等の管理にバーコードあるいはＱＲコード等の情報パターンを印刷し、光学読取装置を用いて読み取り、管理や認証チェックが行われており、情報パターンに偽造防止手段を施し、それを光学読取システムにより読み取り、情報パターンが偽造されたものであるか否かを判別するセキュリティシステムが種々提案されている。 In recent years, information patterns such as bar codes or QR codes have been printed for the management of various goods, various prepaid cards or pass cards, etc., read using an optical reader, and management and authentication checks have been performed. Various security systems have been proposed in which prevention means are provided, read by an optical reading system, and whether or not the information pattern is forged.
例えば、蛍光体を含有した非可視インクによりバーコード等の非可視の情報パターンを印刷し、該情報パターンに半導体レーザを照射して蛍光体を励起させ、蛍光体から発する蛍光を受光して非可視の情報パターンから情報を光学読取装置で読み取るセキュリティシステムが実施されている。この場合、半導体レーザダイオードの発光スペクトルの波長に対し、蛍光体の発光スペクトルの波長は長波長側に遷移し、半導体レーザダイオードの発光スペクトルの波長の幅が狭いので、半導体レーザダイオードの発光スペクトルの波長と蛍光体の発光スペクトルの波長がかなり離れることとなる。このため、特殊な光学フィルタを受光素子の前に使用すると、レーザにより蛍光体マーク（情報パターン）を照射しながら、受光素子で蛍光のみを受光し蛍光体マークの情報を読み取ることができる。このセキュリティシステムでは、蛍光体マークが偽造され難いこと及び蛍光体マークを読み取る技術が偽造され難いことから、セキュリティを持たせられる。 For example, a non-visible information pattern such as a barcode is printed with non-visible ink containing a phosphor, the semiconductor pattern is irradiated with a semiconductor laser to excite the phosphor, and the fluorescence emitted from the phosphor is received and non-printed. A security system for reading information from a visible information pattern with an optical reader has been implemented. In this case, the wavelength of the emission spectrum of the phosphor shifts to the longer wavelength side with respect to the wavelength of the emission spectrum of the semiconductor laser diode, and the width of the wavelength of the emission spectrum of the semiconductor laser diode is narrow. The wavelength and the wavelength of the emission spectrum of the phosphor are considerably separated. For this reason, when a special optical filter is used in front of the light receiving element, it is possible to receive only the fluorescence with the light receiving element and read the information of the phosphor mark while irradiating the phosphor mark (information pattern) with a laser. In this security system, the phosphor mark is difficult to be counterfeited and the technology for reading the phosphor mark is difficult to counterfeit.
しかし、上記セキュリティシステムでは、光源として半導体レーザダイオードを使用しているので、光学読取装置の光源の駆動回路が複雑かつ大型になり、コストが高いという欠点を有している。 However, since the above-described security system uses a semiconductor laser diode as a light source, the driving circuit for the light source of the optical reading device is complicated and large, and has a disadvantage of high cost.
そこで、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が検討される。 Therefore, when a small and low-priced optical reader is required, the use of a normal light-emitting diode, which is less expensive than a semiconductor laser diode and has a small drive circuit scale, is considered as a light source.
レーザに替えて発光ダイオードより発光する励起光のスペクトルで蛍光体マーク（情報パターン）を照射しながら、受光素子で蛍光を受光し蛍光体マークの情報を読み取る場合、レーザとは異なって発光ダイオードより発光する励起光のスペクトルの幅が広いため、蛍光体の発光スペクトル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困難となり、光学読取装置に誤判定が生じるおそれがあるので採用できない。 When irradiating the phosphor mark (information pattern) with the spectrum of the excitation light emitted from the light emitting diode instead of the laser, the light receiving element receives the fluorescence and reads the information of the phosphor mark. Since the spectrum width of the emitted excitation light is wide, it partially overlaps the emission spectrum of the phosphor, which makes it difficult to separate both lights with an optical filter, and may cause an erroneous determination in the optical reader. Because there is, you cannot adopt.
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。 In order to avoid such overlapping of emission spectra, it is necessary to select the types of phosphors and light emitting diodes to be used, which has the disadvantage that the selection range is limited.
そこで、小型化が可能で、コストの安価な光学読取システムが提案されている（特許文献１）。この光学読取システムは、情報記録媒体に赤外線で励起され蛍光を発光する蛍光体を含有した非可視インクで印刷された印刷層（情報パターン）の情報を光学読取システムで光学的に読み取るものであり、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の発光中心波長が７８０〜８５０ｎｍの範囲で、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、発光素子からの赤外線により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受光素子で検出することにより、印刷層（情報パターン）の情報を光学的に読み取るものであり、上述した蛍光体の発光スペクトルと一部重なってしまうことを解消し誤判定が生じるおそれを無くしている。 Therefore, an optical reading system that can be reduced in size and is inexpensive has been proposed (Patent Document 1). This optical reading system optically reads information on a print layer (information pattern) printed with an invisible ink containing a phosphor that emits fluorescence when excited by infrared rays on an information recording medium. The phosphor is made of an inorganic oxide to which neodymium is added as an activator, and the light receiving element that receives the fluorescence from the printing layer can receive light when the emission center wavelength of the light emitting element that excites the phosphor is in the range of 780 to 850 nm. By irradiating the printing layer with infrared rays from the light emitting element in the wavelength range of 850 to 1100 nm to excite the phosphor, and then turning off the light emitting element and detecting the afterglow of the phosphor with the light receiving element, This is for optically reading the information on the printed layer (information pattern), eliminating the fact that it partially overlaps the emission spectrum of the phosphor described above, and causing an erroneous determination. Thereby eliminating it.
しかしながら、本発明者が、蛍光体非可視インクを用いた印刷層（情報パターン）の情報を光学的に読み取りテストしたところ、読み取り不能が生じることが多かった。
バーコードあるいはＱＲコード等の情報パターンが可視の情報パターンとすることの要望があり、可視の情報パターンであっても、高いセキュリティを有することの要望がある。
However, when the inventor optically reads and tests information on a printed layer (information pattern) using phosphor invisible ink, it often occurs that reading is impossible.
There is a demand for an information pattern such as a barcode or QR code to be a visible information pattern, and there is a demand for high security even for a visible information pattern.
そこで、本発明者は、特許文献１と同様にレーザに替えて発光ダイオードの発光を励起光として採用でき小型化が可能でコストの安価な光学読取システムとすることができ、さらに特許文献１とは別の方法により励起光で励起される印刷層（情報パターン）からの発光を受光でき励起光の受光を回避できる、印刷層及び光学読取方法について、鋭意に探索した。その結果、コア／シェル型の半導体量子ドットが強い発光を行うことの知見を得た。そして、コア／シェル型の半導体量子ドットを含むインクは非可視インクであるので、バーコードあるいはＱＲコード等の可視の情報パターンとして印刷できるように改善する必要性があることが分かった。そこでさらに、本発明者は、コア／シェル型の半導体量子ドットを利用し可視の情報パターンとすることができてしかも一段階高いセキュリティを得るための思索を積み重ねた。 Therefore, the present inventor can adopt the light emission of the light emitting diode as the excitation light instead of the laser as in the case of Patent Document 1, and can be reduced in size and can be an inexpensive optical reading system. Has eagerly searched for a printing layer and an optical reading method capable of receiving light emitted from a printing layer (information pattern) excited by excitation light by another method and avoiding reception of excitation light. As a result, the inventors have found that core / shell type semiconductor quantum dots emit strong light. And since the ink containing a core / shell type semiconductor quantum dot is a non-visible ink, it turned out that it needs to be improved so that it can be printed as a visible information pattern such as a barcode or QR code. In view of this, the present inventor has accumulated the thought to obtain a visible information pattern by using a core / shell type semiconductor quantum dot and to obtain a higher level of security.
本発明は、上記事情にかんがみ案出されたもので、その目的とするところは、情報記録媒体あるいは管理対象物にバーコードやＱＲコード等の可視の情報パターンを印刷し、該情報パターンを肉眼認識する取扱いを補償する一方、該情報パターンのコピーについては該情報パターンについて情報解読できる光学読取装置での解読が行えないセキュリティシステムを実現でき、あるいは高い品質保証を与える可視のトレイサビリティを実現できる光学読取方法を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above circumstances. The purpose of the present invention is to print a visible information pattern such as a barcode or a QR code on an information recording medium or an object to be managed. While compensating for recognition, it is possible to realize a security system that cannot be decoded by an optical reader that can decode information about the information pattern, or to realize visible traceability that provides high quality assurance. An optical reading method is provided.
上記課題を解決するため、本発明の光学読取方法は、情報記録媒体あるいは管理対象物にコア／シェル型の半導体量子ドットを含有する着色インクにより可視の情報パターンが印刷され、該情報パターンに前記半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギーが高い励起光線を照射すると共に前記半導体量子ドットを熱膨張又は熱収縮させ、かつ該熱膨張又は熱収縮した該半導体量子ドットから、長波長側に遷移する波長又は短波長側に遷移する波長を有する発光を行わせ、該遷移した波長の中の長波長側部分又は短波長側部分に感度を有する光センサで前記発光を受光し前記情報パターンを読み取ること、を特徴とする。 In order to solve the above-described problems, in the optical reading method of the present invention, a visible information pattern is printed on an information recording medium or an object to be managed with colored ink containing core / shell type semiconductor quantum dots, and the information pattern has the above-mentioned information reading pattern. A wavelength at which the semiconductor quantum dot is irradiated with an excitation light whose energy is higher than the band gap of the semiconductor quantum dot, and the semiconductor quantum dot is thermally expanded or contracted, and the semiconductor quantum dot that has been thermally expanded or contracted is shifted to a longer wavelength side. Or, light emission having a wavelength that transitions to the short wavelength side is performed, and the light pattern is received by an optical sensor having sensitivity to the long wavelength side portion or the short wavelength side portion in the shifted wavelength, and the information pattern is read. It is characterized by.
上記構成によれば、情報記録媒体あるいは管理対象物にバーコードやＱＲコード等の可視の情報パターンを印刷し、該情報パターンを肉眼認識する取扱いを補償すると共に、通常の安価な発光素子によって情報パターンを励起することができかつ情報パターンから強い光の発光を実現させることができ、通常の安価なシリコン系フォトダイオード等の受光素子で感度良く検出できる。 According to the above configuration, a visible information pattern such as a barcode or a QR code is printed on the information recording medium or the management target object, and the handling of recognizing the information pattern with the naked eye is compensated. The pattern can be excited and strong light can be emitted from the information pattern, and can be detected with high sensitivity by a normal light receiving element such as an inexpensive silicon photodiode.
上記構成によれば、該情報パターンのコピーについては該情報パターンについて情報解読できる光学読取装置での解読が行えないセキュリティシステムを実現でき、あるいは高い品質保証を与える可視の情報パターンでありながら情報解読が正規の光学読取装置でのみ行えるトレイサビリティを実現できる。 According to the above configuration, it is possible to realize a security system that cannot be decoded by an optical reader that can decode the information pattern with respect to the copy of the information pattern, or to decode information while being a visible information pattern that provides high quality assurance. However, it is possible to realize traceability that can be performed only with a regular optical reader.
さらに、上記構成によれば、一段高いセキュリティを補償することができる。すなわち、光学読取装置について、長波長領域に遷移した発光を行わせ、該遷移して発光した光の中、長波長側部分の波長に感度を有する光センサを用いて情報解読を行う構成なので、光学読取装置の模倣製作が難しく、ＩＴ技術に熟知した悪意を有する者・組織が、仮に情報記録媒体の表面に印刷された情報パターンのインクの構成を分析して知り得て同じインクで情報パターンを印刷したとしても、模倣製作した光学読取装置による情報解読は行えない。 Furthermore, according to the above configuration, higher security can be compensated. That is, the optical reader is configured to perform light emission that has shifted to the long wavelength region, and to perform information decoding using an optical sensor that is sensitive to the wavelength of the long wavelength side portion of the light that has been shifted and emitted. It is difficult to imitate the optical reader, and a malicious person / organization familiar with IT technology can analyze the information pattern ink printed on the surface of the information recording medium to know the information pattern using the same ink. Even if it is printed, the information cannot be decoded by the imitated optical reader.
上記構成によれば、情報パターンの発光源がコア／シェル型の半導体量子ドットを熱膨張させて励起し、そのときに発光する長波長側に遷移する波長の光を受光し情報の解読を行う特殊な光学読取装置を用いることで、はじめて情報解読ができるものであり、一段と高いセキュリティあるいは品質保証を与えるシステムを実現できる。 According to the above configuration, the light source of the information pattern excites the core / shell type semiconductor quantum dots by thermal expansion, receives the light of the wavelength that shifts to the long wavelength side, and then decodes the information. By using a special optical reader, information can be decoded only for the first time, and a system that can give higher security or quality assurance can be realized.
必要に応じ、前記半導体量子ドットに熱線もしくは高熱又は冷熱を与えることにより前記半導体量子ドットを熱膨張又は熱収縮させることが有効である。 If necessary, it is effective to thermally expand or contract the semiconductor quantum dots by applying heat rays, high heat, or cold to the semiconductor quantum dots.
前記着色インクは、染料、ロイコ色素、又は粒子径がサブミクロンの顔料のいずれかの着色材で着色され、該着色材が前記励起光線の前記コア／シェル型の半導体量子ドットへの照射を阻害しない組成であること、を特徴とする。 The colored ink is colored with a coloring material such as a dye, a leuco pigment, or a pigment having a particle size of submicron, and the coloring material inhibits irradiation of the excitation light to the core / shell type semiconductor quantum dots. It is characterized by not having a composition.
コア／シェル型の半導体量子ドットとしては、例えば、（１）ＣｄＳｅ／ＺｎＳであるか、（２）ＺｎＳｅナノ粒子にＴｅを加えたものをコアとし、ＺｎＳナノ粒子をシェルとしているものであるか、（３）Ｍｎイオンを含んだＺｎＳナノ粒子をコアとしているものであるか、（４）ＺｎＳナノ粒子をコアとしているものであるか、（５）Ｚｎ−Ｉｎ−Ａｇ−Ｓ系半導体ナノ粒子をコアとしているものであるか、（６）シリコンナノ粒子をコアとしているものであることが好ましい。
なお、ＣｄＳｅ／ＺｎＳのコア／シェル型の半導体量子ドットを用いると、トルエン等で良好に分散できて凝集が起こらず、インクとしての使用が良好で、情報パターンを良好に印刷できる。
As the core / shell type semiconductor quantum dot, for example, is (1) CdSe / ZnS, or (2) a core obtained by adding Te to ZnSe nanoparticles and using ZnS nanoparticles as a shell? (3) ZnS nanoparticles containing Mn ions as a core, (4) ZnS nanoparticles as a core, or (5) Zn-In-Ag-S based semiconductor nanoparticles Or (6) those having silicon nanoparticles as the core.
When a core / shell type semiconductor quantum dot of CdSe / ZnS is used, it can be dispersed well with toluene or the like and aggregation does not occur, it can be used as an ink, and an information pattern can be printed well.
上記構成によれば、情報記録媒体あるいは管理対象物にバーコードやＱＲコード等の可視の情報パターンを印刷し、該情報パターンを肉眼認識する取扱いを補償する一方、該情報パターンのコピーについては該情報パターンについて情報解読できる光学読取装置での解読が行えないセキュリティシステムを実現でき、あるいは高い品質保証を与える可視のトレイサビリティを実現でき、クレジットカード、キャッシュカード、テレホンカード、ＩＤカード、学生証、スタンプカード、ポイントカード等の偽造、変造、改ざんを防止できるとともに、システムの小型化、省スペース化が可能であり、あるいは可視のトレイサビリティを実現できる。 According to the above configuration, a visible information pattern such as a bar code or a QR code is printed on the information recording medium or the management target object to compensate for the naked eye recognition of the information pattern. A security system that cannot decode information patterns with an optical reader that can decode information can be realized, or visible traceability that provides high quality assurance can be realized, such as credit card, cash card, telephone card, ID card, student ID card, It is possible to prevent forgery, alteration, and falsification of stamp cards, point cards, etc., and to reduce the size and space of the system, or to realize visible traceability.
以下、本発明の光学読取方法の実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of an optical reading method of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔第１の実施形態〕 はじめに、光学読取方法を実施するための構成を説明する。図１は、この実施形態の光学読取方法を説明するための概念図である。図１において、情報記録カード１０は、情報記録媒体（あるいは管理対象物でもよい）１１と、該情報記録媒体１１に印刷された可視のバーコード、あるいはＱＲコード等の情報パターン１２とからなる。
First Embodiment First, a configuration for carrying out an optical reading method will be described. FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the optical reading method of this embodiment. In FIG. 1, an
情報記録媒体１１は、例えばカード本体であり、酸化チタン等の白色顔料を分散、保持した塩化ビニール系シート等から構成され、赤外線、可視光線、及び紫外線を反射する性質を有している。情報記録媒体１１は、例えばキャッシュカード、各種プリペイドカード、テレホンカード、通行カード、健康保険証等が適用される。
The information recording
情報パターン１２は、この実施形態では、ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅのコア／シェル型の半導体量子ドットと、該半導体量子ドットを分散保持する透明なバインダと、を含有する着色インクによりセキュリティ情報が可視の情報パターン１２として印刷され、隠蔽膜（不図示）で隠蔽され、脱落不能とされる。上記着色インクは、染料、ロイコ色素、又は粒子径がサブミクロンの顔料のいずれかの着色材で着色され、該着色材が前記励起光線の前記コア／シェル型の半導体量子ドットへの照射を阻害しない組成であるものとする。
In this embodiment, the
特に、顔料を用いると、染料、ロイコ色素に比べ、着色に耐久性・耐候性を持たせられるが、顔料の粒径が１μｍを超えて大きくなると、顔料が本来の遮光性を発揮し光を遮断しインク中に含まれる半導体量子ドットへの照射を阻害することになる。また顔料を用いると、励起光の照射による熱の吸収性が良く、温度上昇し易くので半導体量子ドットが熱膨張し易くなる。特に、カーボンブラックを用いて黒インクとすることが好ましい。黒以外の有色インクとする場合には、顔料の粒子径をサブミクロン、好ましくは粒径が０．６〜０．８μｍの範囲に揃えると、カラーフィルターのように透光性を保有できるので、粒径が０．６〜０．８μｍの範囲の顔料を適量用いるのが好ましい。
着色インクをこのような構成にすると、該着色インクについても簡単な模倣・製造が困難となるから、この点からも高いセキュリティを実現でき、特に、粒径がサブミクロンの顔料で着色したインクを用いて情報パターンを印刷するときは、色について高い耐候性、耐退色性を有する情報パターンが得られ、コア／シェル型の半導体量子ドットの化学的安定性が高いことと相俟って、長期間にわたり高い品質保証を与えるシステムを実現できる。
In particular, when pigments are used, durability and weather resistance are imparted to coloring compared to dyes and leuco pigments. However, when the particle size of the pigment exceeds 1 μm, the pigment exhibits its original light shielding properties and emits light. Therefore, the irradiation to the semiconductor quantum dots contained in the ink is obstructed. In addition, when a pigment is used, the heat absorption due to excitation light irradiation is good and the temperature easily rises, so that the semiconductor quantum dots are likely to thermally expand. In particular, carbon black is preferably used as black ink. In the case of a color ink other than black, if the particle diameter of the pigment is submicron, preferably the particle diameter is in the range of 0.6 to 0.8 μm, it can retain translucency like a color filter. It is preferable to use an appropriate amount of a pigment having a particle size in the range of 0.6 to 0.8 μm.
If the colored ink has such a configuration, it is difficult to easily imitate and manufacture the colored ink. Therefore, high security can be achieved from this point of view. In particular, an ink colored with a pigment having a particle size of submicron can be realized. When printing an information pattern, it is possible to obtain an information pattern having high weather resistance and fading resistance with respect to color, and coupled with the high chemical stability of core / shell type semiconductor quantum dots, A system that provides high quality assurance over a period can be realized.
この実施形態の光学読取方法は、励起光Ｈ１を発光する安価な電子部品である発光ダイオード１３と、励起により発光する光線Ｈ２を受光する安価な電子部品である光センサ１４と、情報判定部１５とを有する光学読取装置（符号なし）を用いる。発光ダイオード１３は、セキュリティ情報に励起光Ｈ１を照射するように設けられ、光センサ１４は、情報パターン１２に含まれるコア／シェル型の半導体量子ドットが励起されて発光する光線Ｈ２を受光するように設けられる。情報パターン１２から情報を読み取るためには、発光ダイオード１３及び光センサ１４の位置関係が固定されたまま、情報パターン１２を有する情報記録カード１０が発光ダイオード１３及び光センサ１４に対して相対的かつ直線的に走査移動される必要があり、この走査移動は、光学読取装置に具備された機械機構によるものであっても、手動操作によるものであっても、どちらでも良い。
The optical reading method of this embodiment includes a
発光ダイオード１３は、情報パターン１２に含まれるコア／シェル型の半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギーが高い励起光Ｈ１を発光するものであって、励起光Ｈ１の照射により情報パターン１２に含まれるコア／シェル型の半導体量子ドットが熱膨張しつつ励起されるようにする。このため、発光ダイオード１３の励起光Ｈ１を必要に応じて集光レンズを介して集光し情報パターン１２に照射するように構成される。また、発光ダイオード１３については、高出力のものを選択し、あるいは複数個し使用して照射し、あるいは、赤外線を発光する発光ダイオードと紫外線を発光する発光ダイオードとを併用するものとする。
The
この実施形態で、最も重要なことは、情報パターン１２に含まれるコア／シェル型の半導体量子ドットが熱膨張した状態で長波長側にシフトした光線Ｈ２を発光させることであり、熱膨張しない状態で光を発光させることではない。これは、通常よりも一段階高いセキュリティ、一段階高い品質表示保証を求めているためである。
In this embodiment, the most important thing is that the core / shell type semiconductor quantum dot included in the
光センサ１４は、例えばフォトダイオードを用いることができる。この光センサ１４は、コア／シェル型の半導体量子ドットを含む情報パターン１２が熱膨張した状態で長波長側にシフトして発光する光の長波長側部分の波長に感度を有している必要がある。また、情報パターン１２が加熱される前の温度及び加熱された後の温度が例えば情報パターン１２に向けた放射温度センサで測定でき、かつ加熱される前の温度（例えば１５℃〜３０℃）から加熱された後の温度（例えば６０℃〜８５℃）までの時間を計測できるようになっていて、光センサ１４は、温度上昇にかかる時間を経過の時点で光センサ１４が発光する光の長波長側部分の波長を受光するものとする。
具体的には、ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅのコア／シェル型の半導体量子ドットは、熱膨張しない状態で励起されると、図２に示すように、粒径が異なる毎に波長が異なる複数の可視光線を発光し、熱膨張した状態で励起されると、図３に示すように、長波長側に大きく遷移した粒径が異なる毎に波長が異なる複数の可視光線を発光する。したがって、図３において、図２に示す波長領域から長波長側に外れた範囲Ｙで示す波長領域に感度を有する光センサ１４を用いるものとする。なお、コア／シェル型の半導体量子ドットのコア粒子が単一の粒子径からなる場合にも、同じ関係になるものとする。
As the
Specifically, when the CdSe / ZnSe core / shell type semiconductor quantum dots are excited without being thermally expanded, as shown in FIG. When excited and excited in a thermally expanded state, as shown in FIG. 3, a plurality of visible rays having different wavelengths are emitted every time the particle diameter greatly shifted to the long wavelength side is different. Therefore, in FIG. 3, the
情報判定部１５は、光センサ１４が受光した電気信号（矩形信号）を増幅し情報パターン１２のコード情報を光学的に読み取るように構成される。
The
この実施形態の光学読取方法は、情報パターン１２を有する情報記録媒体１１が所定位置に載置され又は送り込まれると、発光ダイオード１３から発行する半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギーが高い励起光Ｈ１を情報パターン１２に照射し半導体量子ドットを熱膨張を伴う励起を行わせる。そして、熱膨張した半導体量子ドットから、図２に示す熱膨張する前の該半導体量子ドットから発光する波長に比べ、図３に示す長波長側に遷移する波長を有する発光を行わせ、該発光する光の中の長波長側部分に感度を有する光センサ１４で該発光を受光し、該発光する光の中の長波長側部分に感度を有する光センサ１４で該発光を受光し情報判定部１５で受光信号をパターン化し、情報パターン１２を読み取り得るか否か、情報パターン１２がデータベースに記録されているデータと照合して一致しているか否かにより、情報パターン１２の真贋を判定するものである。
In the optical reading method of this embodiment, when the
この実施形態によれば、情報パターン１２を通常の安価な発光ダイオード１３の発光によって励起することができかつ半導体量子ドットから強い光の発光を実現させることができる（量子サイズ効果）から、通常の安価なシリコン系フォトダイオード等の受光素子で感度良く検出できる。
According to this embodiment, the
この実施形態によれば、情報記録媒体あるいは管理対象物にバーコードやＱＲコード等の可視の情報パターンを印刷し、該情報パターンを肉眼認識する取扱いを補償する一方で、該情報パターンのコピーについては、該情報パターンについて情報解読できる光学読取装置での解読が行えないセキュリティシステムを実現でき、あるいは高い品質保証を与える可視のトレイサビリティを実現できる光学読取方法を提供することができる。 According to this embodiment, a visible information pattern such as a bar code or a QR code is printed on an information recording medium or a management target object, and the information pattern is compensated for handling with the naked eye, while the information pattern is copied. Can provide a security system that cannot decode the information pattern by an optical reading device that can decode information, or can provide an optical reading method that can realize visible traceability that provides high quality assurance.
この実施形態によれば、光学読取装置について、長波長側に遷移して発光する光の波長の中の長波長側部分に感度を有する光センサを用いて情報解読を行う構成なので、光学読取装置の模倣製作が難しく、リーダーの模倣が難しいので、高いセキュリティを有する光学読取方法を実現できる。 According to this embodiment, the optical reader is configured to perform information decoding using an optical sensor having sensitivity in the long wavelength side portion of the wavelength of the light emitted by transitioning to the long wavelength side. Since it is difficult to imitate the reader and it is difficult to imitate the reader, an optical reading method having high security can be realized.
この実施形態によれば、情報パターンの発光源であるコア／シェル型の半導体量子ドットを熱膨張が伴うように励起し、そのときに長波長側に遷移して発光する光の中の長波長側部分に感度を有する光センサで該発光を受光して情報解読を行う構成であるから、特殊な光学読取装置を用いることで、はじめて情報解読ができるものであり、一段と高いセキュリティあるいは品質保証を与えるシステムを実現できる。 According to this embodiment, the core / shell type semiconductor quantum dot, which is the light source of the information pattern, is excited so as to be accompanied by thermal expansion, and at that time, the long wavelength in the light emitted by shifting to the long wavelength side is emitted. Since it is configured to decode the information by receiving the emitted light with a photosensor having sensitivity on the side part, it can be decoded for the first time by using a special optical reader, and further security or quality assurance is achieved. The system to give can be realized.
〔第２の実施形態〕
この実施形態は、半導体量子ドットを熱収縮させ、かつ該熱収縮した該半導体量子ドットから、短波長側に遷移する波長を有する発光を行わせ、該遷移した波長の中の短波長側部分に感度を有する光センサで前記発光を受光し前記情報パターンを読み取る構成である。
[Second Embodiment]
In this embodiment, the semiconductor quantum dots are thermally contracted, and the semiconductor quantum dots subjected to the thermal contraction are allowed to emit light having a wavelength that transitions to the short wavelength side, and the short wavelength side portion of the transitioned wavelengths is caused to emit light. The light sensor is configured to receive the emitted light and read the information pattern.
すなわち、情報パターンを有する情報記録媒体が所定位置に載置され又は送り込まれると、情報パターンを例えば０℃〜−１０℃の冷熱空気を吹き掛けて半導体量子ドットを熱収縮させる（不図示）。そして、発光ダイオードから発行する半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギーが高い励起光Ｈ１を情報パターンに照射し、熱収縮した半導体量子ドットから、図２に示す熱収縮する前の該半導体量子ドットから発光する波長に比べ、図４に示す短波長側に遷移する波長を有する発光を行わせ、該発光する光の中の短波長側部分Ｙａに感度を有する光センサで該発光を受光し情報判定部で受光信号をパターン化し、情報パターンを読み取り得るか否か、さらに情報パターンがデータベースに記録されているデータと照合して一致しているか否かにより、情報パターンの真贋を判定するものである。したがって、図４において、図２に示す波長領域から短波長側に外れた範囲Ｙａで示す波長領域に感度を有する光センサを用いるものとする。なお、コア／シェル型の半導体量子ドットのコア粒子が単一の粒子径からなる場合にも、同じ関係になるものとする。 That is, when an information recording medium having an information pattern is placed or sent at a predetermined position, the semiconductor pattern is thermally contracted by blowing cold air of, for example, 0 ° C. to −10 ° C. (not shown). Then, the information pattern is irradiated with excitation light H1 having energy higher than the band gap of the semiconductor quantum dots issued from the light emitting diodes, and the semiconductor quantum dots before thermal contraction shown in FIG. Compared to the wavelength of emitted light, light having a wavelength that shifts to the short wavelength side shown in FIG. 4 is emitted, and the emitted light is received by an optical sensor having sensitivity to the short wavelength side portion Ya of the emitted light, and information determination is performed. The light reception signal is patterned by the unit, and the authenticity of the information pattern is determined by whether the information pattern can be read and whether or not the information pattern matches the data recorded in the database. . Therefore, in FIG. 4, an optical sensor having sensitivity in the wavelength region indicated by the range Ya deviating from the wavelength region shown in FIG. 2 to the short wavelength side is used. The same relationship is assumed when the core particles of the core / shell type semiconductor quantum dots have a single particle diameter.
この実施形態によれば、情報パターンの発光源であるコア／シェル型の半導体量子ドットを熱収縮が伴うように励起し、そのときに短波長側に遷移して発光する光の中の短波長側部分に感度を有する光センサで該発光を受光して情報解読を行う構成であるから、特殊な光学読取装置を用いることで、はじめて情報解読ができるものであり、一段と高いセキュリティあるいは品質保証を与えるシステムを実現できる。 According to this embodiment, the core / shell type semiconductor quantum dot, which is the light source of the information pattern, is excited so as to be accompanied by thermal contraction, and then the short wavelength in the light emitted by transitioning to the short wavelength side at that time Since it is configured to decode the information by receiving the emitted light with a photosensor having sensitivity on the side part, it can be decoded for the first time by using a special optical reader, and further security or quality assurance is achieved. The system to give can be realized.
〔その他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態を技術的範囲に含むものである。上記の実施形態では、ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅのコア／シェル型の半導体量子ドットを用いたが、以下のようなコア／シェル型の半導体量子ドットを含んだ可視インクによりセキュリティ情報が印刷されても良い。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes variously modified forms within the technical scope without departing from the gist of the invention described in the claims. In the above embodiment, CdSe / ZnSe core / shell type semiconductor quantum dots are used. However, security information may be printed with visible ink containing the following core / shell type semiconductor quantum dots.
（１）ＺｎＳｅナノ粒子にＴｅを加えたものをコアとし、ＺｎＳナノ粒子をシェルとする、コア／シェル型の半導体量子ドットを用いても良い。
（２）コア／シェル型の半導体量子ドットが、Ｍｎイオンを含んだＺｎＳナノ粒子をコアとする、コア／シェル型の半導体量子ドットを用いても良い。
（３）Ｚｎ２＋，Ｉｎ３＋，Ａｇ＋を含むチオール錯体を熱分解することにより、Ｉｎ３＋，Ａｇ＋がドープされたＺｎＳナノ粒子（Ｚｎ（１−２ｘ）ＩｎｘＡｇｘＳ）であるコア／シェル型の半導体量子ドットを用いても良い。
（４）コアがＭｎイオンを含んだＺｎＳナノ粒子であるコア／シェル型の半導体量子ドットを用いても良い。
（５）また、Ｚｎ−Ｉｎ−Ａｇ−Ｓ系半導体ナノ粒子をコアとするコア／シェル型の半導体量子ドットを用いても良い。
（６）エルビウムの熱膨張率は、２０℃において、７．６×１０−６／℃であり、これは、２０℃において、２．５×１０−６／℃であるシリコンの熱膨張率の約３倍に当たる。このため、エルビウムを採用することは、膨張による波長のシフトを実現する上で最も好ましい。この場合、シリコンナノ粒子との組み合わせのコア／シェル型の半導体量子ドットとするのが好ましい。
(1) A core / shell type semiconductor quantum dot having a core obtained by adding Te to ZnSe nanoparticles and using a ZnS nanoparticle as a shell may be used.
(2) The core / shell type semiconductor quantum dots may be core / shell type semiconductor quantum dots having ZnS nanoparticles containing Mn ions as a core.
(3) A core which is a ZnS nanoparticle (Zn (1-2x) In x Ag x S) doped with In 3+ and Ag + by thermally decomposing a thiol complex containing Zn 2+ , In 3+ and Ag + / Shell type semiconductor quantum dots may be used.
(4) A core / shell type semiconductor quantum dot whose core is a ZnS nanoparticle containing Mn ions may be used.
(5) Alternatively, a core / shell type semiconductor quantum dot having Zn—In—Ag—S based semiconductor nanoparticles as a core may be used.
(6) The thermal expansion coefficient of erbium is 7.6 × 10 −6 / ° C. at 20 ° C., which is 2.5 × 10 −6 / ° C. of silicon at 20 ° C. It is about 3 times. For this reason, it is most preferable to use erbium in order to realize a wavelength shift due to expansion. In this case, a core / shell type semiconductor quantum dot in combination with silicon nanoparticles is preferable.
これには、シリコンナノ粒子をコアとしエルビウムナノ粒子をシェルとするものと、エルビウムをコアとし、シリコンナノ粒子をシェルとするものの２通りが含まれる。
シリコンナノ粒子をコアとしエルビウムナノ粒子をシェルとする場合には、シリコンナノ粒子は、１．９ｎｍ〜４．３ｎｍとし、エルビウムナノ粒子は、１．９ｎｍ〜４．３ｎｍとするのが好ましい。
This includes two types: silicon nanoparticles as the core and erbium nanoparticles as the shell, and erbium as the core and silicon nanoparticles as the shell.
When silicon nanoparticles are used as the core and erbium nanoparticles are used as the shell, the silicon nanoparticles are preferably 1.9 nm to 4.3 nm, and the erbium nanoparticles are preferably 1.9 nm to 4.3 nm.
シリコンナノ粒子をコアとしエルビウムナノ粒子をシェルとする場合には、情報パターンを２２℃〜９０℃の範囲で温めてから、波長３２５ｎｍの励起光を照射すると、情報パターンから波長７２０ｎｍ〜７４０ｎｍの発光が得られ、この発光が強い発光であることが確認できた。 When the silicon nanoparticle is used as the core and the erbium nanoparticle is used as the shell, when the information pattern is warmed in the range of 22 ° C. to 90 ° C. and then irradiated with excitation light having a wavelength of 325 nm, the information pattern emits light having a wavelength of 720 nm to 740 nm. It was confirmed that this luminescence was strong luminescence.
また、エルビウムナノ粒子をコアとし、シリコンナノ粒子をシェルとする場合には、エルビウムナノ粒子は、１．９ｎｍ〜４．３ｎｍとし、シリコンナノ粒子は、１．９ｎｍ〜４．３ｎｍとするのが好ましい。 When erbium nanoparticles are used as the core and silicon nanoparticles are used as the shell, the erbium nanoparticles should be 1.9 nm to 4.3 nm, and the silicon nanoparticles should be 1.9 nm to 4.3 nm. preferable.
エルビウムナノ粒子をコアとし、シリコンナノ粒子をシェルとする場合には、情報パターンを２２℃〜９０℃の範囲で温めてから、波長３２５ｎｍの励起光を照射すると、情報パターンから波長７２０ｎｍ〜７４０ｎｍの発光が得られ、この発光が強い発光であることが確認できた。 When erbium nanoparticles are used as the core and silicon nanoparticles are used as the shell, when the information pattern is heated in the range of 22 ° C. to 90 ° C. and then irradiated with excitation light having a wavelength of 325 nm, the information pattern has a wavelength of 720 nm to 740 nm. Luminescence was obtained, and it was confirmed that this luminescence was strong.
また、シリコンナノ粒子の表面に酸素をドーピングさせた、またはシリコンナノ粒子の内部が酸化している酸化シリコンナノ粒子とエルビウムの組み合わせのコア／シェル型の半導体量子ドットとすると、一層強い光を放射するので好ましい。 In addition, the core / shell type semiconductor quantum dot that is a combination of silicon oxide nanoparticles and erbium in which the surface of silicon nanoparticles is doped with oxygen or the inside of silicon nanoparticles is oxidized emits stronger light. This is preferable.
さらに、シリコンナノ粒子をコアとするコア／シェル型の半導体量子ドットは、複数の炭化水素基が、シリコンナノ粒子内のそれぞれのＳｉ原子と結合し、Ｓｉ原子の表面が炭化水素基で覆われ発光波長及び発光効率の低下を防止され、紫外線励起により可視光を発光し、Ｍｇ２ＳｉとＳｉＣｌ４（四塩化珪素）との反応条件により粒径を調整されているものが選ばれることが好ましい。 Furthermore, in the core / shell type semiconductor quantum dot having silicon nanoparticles as the core, a plurality of hydrocarbon groups are bonded to respective Si atoms in the silicon nanoparticles, and the surface of the Si atoms is covered with the hydrocarbon groups. It is preferable to select one that is prevented from lowering the emission wavelength and emission efficiency, emits visible light by ultraviolet excitation, and has a particle size adjusted according to the reaction conditions of Mg 2 Si and SiCl 4 (silicon tetrachloride). .
本発明は、各種カードの真贋判定に利用できる他に、製品アイテムを追跡するトレイサビリティの可視情報の読み取りに利用できる。なお、本発明は、半導体レーザダイオードを励起光の光源とすることを排除するものではない。 The present invention can be used not only to determine the authenticity of various cards, but also to read visible information of traceability for tracking product items. Note that the present invention does not exclude using a semiconductor laser diode as a light source of excitation light.
１０ 情報記録カード
１１ 情報記録媒体
１２ 情報パターン
１３ 発光ダイオード
１４ 光センサ
１５ 情報判定部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009150801A JP5339359B2 (en) | 2008-12-16 | 2009-06-25 | Optical reading method |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008320308 | 2008-12-16 | ||
| JP2008320308 | 2008-12-16 | ||
| JP2009150801A JP5339359B2 (en) | 2008-12-16 | 2009-06-25 | Optical reading method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010165335A true JP2010165335A (en) | 2010-07-29 |
| JP5339359B2 JP5339359B2 (en) | 2013-11-13 |
Family
ID=42581411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009150801A Expired - Fee Related JP5339359B2 (en) | 2008-12-16 | 2009-06-25 | Optical reading method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5339359B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10536846B1 (en) | 2019-03-09 | 2020-01-14 | International Business Machines Corporation | Secure optical data exchange for stand alone certificate authority device |
| US11206140B2 (en) | 2019-03-09 | 2021-12-21 | International Business Machines Corporation | Optical communication mounting frame in support of secure optical data exchange with stand alone certificate authority |
| US11240369B2 (en) | 2019-03-09 | 2022-02-01 | International Business Machines Corporation | Dedicated mobile device in support of secure optical data exchange with stand alone certificate authority |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001085665A (en) * | 1999-09-10 | 2001-03-30 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device using quantum dots |
| JP2007521460A (en) * | 2003-08-04 | 2007-08-02 | エモリー ユニバーシティー | Porous material embedded with nano chemical species, method for producing the same, and method for using the same |
| JP2009508226A (en) * | 2005-09-12 | 2009-02-26 | ウルトラドッツ・インコーポレイテッド | Authentication and identification of objects using nanoparticles |
| JP2009524119A (en) * | 2006-01-23 | 2009-06-25 | ディジマーク コーポレイション | Methods, systems and sub-combinations useful in physical articles |
| WO2009147874A1 (en) * | 2008-06-06 | 2009-12-10 | Idec株式会社 | Identification information containing article, information identification device and information identification method |
-
2009
- 2009-06-25 JP JP2009150801A patent/JP5339359B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001085665A (en) * | 1999-09-10 | 2001-03-30 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device using quantum dots |
| JP2007521460A (en) * | 2003-08-04 | 2007-08-02 | エモリー ユニバーシティー | Porous material embedded with nano chemical species, method for producing the same, and method for using the same |
| JP2009508226A (en) * | 2005-09-12 | 2009-02-26 | ウルトラドッツ・インコーポレイテッド | Authentication and identification of objects using nanoparticles |
| JP2009524119A (en) * | 2006-01-23 | 2009-06-25 | ディジマーク コーポレイション | Methods, systems and sub-combinations useful in physical articles |
| WO2009147874A1 (en) * | 2008-06-06 | 2009-12-10 | Idec株式会社 | Identification information containing article, information identification device and information identification method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10536846B1 (en) | 2019-03-09 | 2020-01-14 | International Business Machines Corporation | Secure optical data exchange for stand alone certificate authority device |
| US11206140B2 (en) | 2019-03-09 | 2021-12-21 | International Business Machines Corporation | Optical communication mounting frame in support of secure optical data exchange with stand alone certificate authority |
| US11240369B2 (en) | 2019-03-09 | 2022-02-01 | International Business Machines Corporation | Dedicated mobile device in support of secure optical data exchange with stand alone certificate authority |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5339359B2 (en) | 2013-11-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5339381B2 (en) | Optical reading method | |
| JP5339382B2 (en) | Information pattern carrier and information pattern optical reading method | |
| US8936846B2 (en) | Layer-type value document comprising an ink mixture in one layer | |
| US7267285B2 (en) | Information encoding on surfaces by varying spectral emissivity | |
| US5502304A (en) | Bar code scanner for reading a visible ink and a luminescent invisible ink | |
| US20100102250A1 (en) | Phosphor based authentication system | |
| RU2006100105A (en) | VALUABLE DOCUMENT WITH ALLOWING AUTOMATIC READING AS A SIGN OF AUTHENTICITY | |
| JP2005505444A5 (en) | ||
| US20090134227A1 (en) | Spatial Security Features | |
| KR101588655B1 (en) | Document comprising an integrated display device | |
| US20080191027A1 (en) | Semiconductor nanocrystals as marking devices | |
| US11941468B2 (en) | Barcodes with security material and readers for same | |
| JPH03261596A (en) | Card and method for identifying card | |
| JP5339359B2 (en) | Optical reading method | |
| JP2001096889A (en) | Printed product and printed product reader | |
| RU2365511C2 (en) | Important document | |
| JP4706459B2 (en) | Anti-counterfeit printed matter and method for distinguishing anti-counterfeit printed matter | |
| JP2012144614A (en) | Forgery preventive ink and forgery preventive medium using the same, and verification method of forgery preventive medium | |
| JP4968430B2 (en) | Security information visual judgment device | |
| JP6167687B2 (en) | Information recording medium and method for reading information recording medium | |
| JP2019188756A (en) | Forgery-preventing printed matter | |
| JP2006212944A (en) | Printed matter and system for discriminating forgery of printed matter | |
| JP6003335B2 (en) | Information recording medium reading method and information recording medium | |
| JPH09212576A (en) | Bar code system using fluorescent material and reader for its bar code | |
| JP2017132071A (en) | Identification system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120604 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130412 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130423 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130502 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130702 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130731 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5339359 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |