JP6939613B2 - Information recording method and information reading method - Google Patents
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Description
アルミナ蛍光体を用いた情報記録方法、および、アルミナ蛍光体からの情報読み出し方法に関する。 The present invention relates to an information recording method using an alumina phosphor and a method of reading information from an alumina phosphor.
紫外線が照射されると蛍光を発光する蛍光体に情報を記録し、その蛍光体に紫外線を照射して情報を読み出す方法が広く知られている。たとえば特許文献1では、紫外線照射で発光する蛍光インクにより情報をワークに印刷する。情報を読み出す際には、紫外線をワークに照射する。これにより、蛍光インクが可視光を発光するので、蛍光インクにより印刷された情報が可視化される。
A method of recording information on a phosphor that emits fluorescence when irradiated with ultraviolet rays and irradiating the phosphor with ultraviolet rays to read out the information is widely known. For example, in
特許文献1に記載されているように、紫外線を照射して発光する蛍光体を用いて情報を記録しておけば、普段は情報を見ることができない。そのため、情報の秘匿性の観点で好ましい。しかし、蛍光が可視光であるので、情報読出者が情報を読み出している状況では、情報を読み出していること、および、記録された情報が第三者に知られやすい。
As described in
情報読出者が情報を読み出しているときに記録された情報が第三者に知られやすい点で、情報の秘匿性が十分ではない。加えて、情報を読み出していることが知られるだけでも、情報の秘匿性の点で十分ではない。詳しく説明すると、情報読出者が情報を読み出している状況を第三者が見た場合、情報読出者が何らかの処置をすることで、可視光を発光させていることが分かる。その処置が紫外線照射であることまでは、第三者は分からないが、可視光を発光させるために紫外線を照射する技術は広く知られている。 The confidentiality of the information is not sufficient in that the information recorded when the information reader is reading the information is easily known to a third party. In addition, just knowing that the information is being read is not sufficient in terms of the confidentiality of the information. More specifically, when a third party sees a situation in which the information reader is reading information, it can be seen that the information reader takes some action to emit visible light. A third party does not know until the treatment is ultraviolet irradiation, but the technique of irradiating ultraviolet light to emit visible light is widely known.
そのため、情報読出者が情報を読み出している状況を第三者に見られると、次に説明することを第三者が実行する恐れが生じる。すなわち、第三者は、その場では紫外線を照射して情報を読み出していることが推測できるに留まり、記録されている情報の内容までは知ることができなかったとしても、その後、紫外線を照射して、そこに記録されている情報を読み出してしまう恐れが生じる。よって、情報を読み出していることが第三者に分かることは、情報の秘匿性の観点で好ましくない。 Therefore, if a third party sees the situation in which the information reader is reading the information, there is a risk that the third party will perform the following description. That is, it can be inferred that the third party is reading the information by irradiating the ultraviolet rays on the spot, and even if the contents of the recorded information cannot be known, the third party is subsequently irradiated with the ultraviolet rays. Then, there is a risk that the information recorded there will be read out. Therefore, it is not preferable from the viewpoint of confidentiality of information that a third party knows that the information is being read.
また、紫外線を照射して情報を読み出している状況を第三者に見られた恐れがある情報読出者は、第三者に情報を読み出されることを防止するために、その情報を消去することを考えることもある。しかし、情報を消去するために蛍光インクや蛍光体を除去する作業が必要であると、情報の除去が容易ではない。 In addition, an information reader who may have seen the situation of reading information by irradiating ultraviolet rays to a third party should delete the information in order to prevent the information from being read by a third party. I sometimes think about it. However, if it is necessary to remove the fluorescent ink or the phosphor in order to erase the information, it is not easy to remove the information.
蛍光インクであれば完全に除去できる可能性もあるが、手間がかかる作業になってしまう。また、蛍光体であれば、物性に依存するので物性変更まで要求されることになる。よって、実質的に情報を消去することは不可能である。このように、蛍光インクや蛍光体で情報が記録されている場合、情報の消去は容易ではない。その結果、情報が容易に読み出し可能な状態で残っている場合が多くなる。情報が容易に読み出し可能な状態で残っていることは情報の秘匿性の点で十分ではない。 Fluorescent ink may be completely removed, but it is a laborious task. Further, in the case of a fluorescent substance, since it depends on the physical properties, it is required to change the physical properties. Therefore, it is practically impossible to erase the information. As described above, when the information is recorded with fluorescent ink or fluorescent material, it is not easy to erase the information. As a result, the information often remains in an easily readable state. The fact that the information remains in an easily readable state is not sufficient in terms of the confidentiality of the information.
本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、秘匿性の高い情報記録方法および情報読み出し方法を提供することにある。 The present disclosure has been made based on this circumstance, and an object of the present disclosure is to provide a highly confidential information recording method and information reading method.
上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示した技術的範囲を限定するものではない。 The above object is achieved by a combination of the features described in the independent claims, and the sub-claims provide further advantageous specific examples. The reference numerals in parentheses described in the claims indicate, as one embodiment, the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and do not limit the disclosed technical scope.
上記目的を達成するための請求項1に係る情報記録方法は、不純物として亜鉛を含んでいることにより、330nmの波長を含む蛍光を発光可能なアルミナであるアルミナ蛍光体に対して、記録すべき情報形状に基づいて定まる照射範囲に230nmよりも長い波長の蛍光減少光を照射することで、アルミナ蛍光体を、290nmの波長またはそれよりも短い波長の励起光が照射された場合に、情報形状が表現された蛍光を発光する情報記録状態とする記録ステップ(S2)を備えている。
The information recording method according to
この情報記録方法により情報記録状態としたアルミナ蛍光体は、290nmの波長またはそれよりも短い波長の励起光が照射された場合に、情報形状が表現された蛍光を発光する。この蛍光は330nmの波長を中心とする光すなわち紫外光である。また、励起光も紫外光である。 The alumina phosphor in the information recording state by this information recording method emits fluorescence expressing the information shape when irradiated with excitation light having a wavelength of 290 nm or shorter. This fluorescence is light centered on a wavelength of 330 nm, that is, ultraviolet light. The excitation light is also ultraviolet light.
よって、情報読出者が、この情報記録方法により情報記録状態となっているアルミナ蛍光体に対して励起光を照射して情報を読み出している状況を第三者が見ても、情報を読み出している作業をしているかどうかさえも分からない。したがって、情報の秘匿性が向上する。 Therefore, even if a third party sees a situation in which the information reader irradiates the alumina phosphor in the information recording state with excitation light to read the information by this information recording method, the information is read out. I don't even know if I'm doing the work I'm doing. Therefore, the confidentiality of information is improved.
加えて、後述する情報読み出し方法で説明するように、情報記録状態となっているアルミナ蛍光体は、励起蛍光減少光あるいは非励起蛍光減少光を照射することで、蛍光の発光強度を低くしていき、読み出し不能にすることができる。この状態は情報が消されたことになる。 In addition, as will be described in the information retrieval method described later, the alumina phosphor in the information recording state is irradiated with excited fluorescence reduced light or non-excited fluorescence reduced light to reduce the emission intensity of fluorescence. It can be made unreadable. In this state, the information has been erased.
よって、情報読出者は、情報読み出し済みになった場合など、情報を消去したい場合には、励起蛍光減少光あるいは非励起蛍光減少光を照射すれば、情報を消去することができる。なお、励起蛍光減少光は、蛍光は発光するが、蛍光の発光強度が次第に減少する光を意味し、非励起蛍光減少光は、蛍光を発光せずに、その後にアルミナ蛍光体を励起状態にできる光(すなわち、励起光)を照射したときの蛍光の発光強度を減少させる光である。 Therefore, when the information reader wants to erase the information, such as when the information has already been read, the information can be erased by irradiating the excitation fluorescence reduction light or the non-excitation fluorescence reduction light. The excited fluorescence reduced light means light in which fluorescence is emitted but the emission intensity of fluorescence is gradually reduced, and the non-excited fluorescence reduced light does not emit fluorescence, and then the alumina phosphor is excited. It is light that reduces the emission intensity of fluorescence when irradiated with the generated light (that is, excitation light).
さらに、非励起蛍光減少光を照射すると、蛍光を発光せずに、その後に励起光をアルミナ蛍光体に照射したときの蛍光の発光強度が減少する。励起光の波長域を知らない第三者が、アルミナ蛍光体から情報を読み出そうと、種々の光を照射して試行錯誤しているとき、非励起蛍光減少光を照射しすぎると、その後、励起光を照射しても、もはやアルミナ蛍光体から情報を読み出すことができない。このことから、励起光の波長域を知らない第三者が、アルミナ蛍光体から情報を読み出すのは困難である。この理由からも、情報の秘匿性が向上していると言える。 Further, when the non-excited fluorescence reducing light is irradiated, the emission intensity of the fluorescence when the alumina phosphor is subsequently irradiated with the excitation light without emitting the fluorescence is reduced. When a third party who does not know the wavelength range of the excitation light irradiates various lights to read information from the alumina phosphor and makes trial and error, if the non-excitation fluorescence reduction light is irradiated too much, then , Information can no longer be read from the alumina phosphor even when irradiated with excitation light. For this reason, it is difficult for a third party who does not know the wavelength range of the excitation light to read the information from the alumina phosphor. For this reason as well, it can be said that the confidentiality of information is improved.
請求項2に係る情報記録方法は、記録ステップの前に、情報形状が表現された蛍光を発光させる範囲の少なくとも一部に、亜鉛、マグネシウム、ホウ素のうちの1種または複数種類をイオン注入する注入ステップ(S0)を実行する。
In the information recording method according to
亜鉛、マグネシウム、ホウ素のうちの1種または複数種類をイオン注入すると、同じ励起光を照射しても、イオン注入した部分は蛍光の発光強度が高くなることを分かった。なお、データは後述する。したがって、この注入ステップを記録ステップの前に実行しておけば、蛍光減少光を照射することによる、励起光を照射したときの発光強度の低下と組み合わせることで、励起光を照射したときの発光強度を3階調以上にすることができる。したがって、より複雑な状態で情報を記録することができる。 It was found that when one or more of zinc, magnesium, and boron were ion-implanted, the emission intensity of fluorescence was increased in the ion-implanted portion even when the same excitation light was irradiated. The data will be described later. Therefore, if this injection step is executed before the recording step, the light emission when the excitation light is irradiated can be combined with the decrease in the emission intensity when the excitation light is irradiated by irradiating the fluorescence reduction light. The intensity can be set to 3 or more gradations. Therefore, the information can be recorded in a more complicated state.
請求項3に係る情報記録方法は、記録ステップの前に、情報形状が表現された蛍光を発光させる範囲に、230nmまたはそれよりも短い波長を含む光を照射する準備ステップ(S1)を実行する。
In the information recording method according to
上記アルミナ蛍光体は、蛍光減少光が照射されることで、蛍光の発光強度を読み出し不能な強度に低下させることができる。蛍光の発光強度が低下したアルミナ蛍光体であっても、この準備ステップを実行することで、蛍光の発光強度が低下した部分を、再び、励起光を照射した場合に高い発光強度の蛍光を発光可能な状態にすることができる。よって、この準備ステップを行うことで、アルミナ蛍光体を、繰り返し情報記録媒体として利用できるようになる。 The alumina phosphor can reduce the emission intensity of fluorescence to an unreadable intensity by being irradiated with fluorescence-reducing light. Even if the alumina phosphor has a reduced fluorescence intensity, by executing this preparatory step, the portion where the fluorescence emission intensity has decreased is emitted again with a high emission intensity fluorescence when the excitation light is irradiated again. It can be in a possible state. Therefore, by performing this preparatory step, the alumina phosphor can be repeatedly used as an information recording medium.
また、蛍光の発光強度が読み出し不能な強度に低下する前にこの準備ステップを行ってもよい。蛍光の発光強度が読み出し不能な強度に低下する前にこの準備ステップを行うと、情報形状からの蛍光の発光強度とその周辺からの蛍光の発光強度とを同等にすることができる。これにより、情報を消去することができる。 In addition, this preparatory step may be performed before the emission intensity of fluorescence decreases to an unreadable intensity. If this preparatory step is performed before the emission intensity of fluorescence decreases to an unreadable intensity, the emission intensity of fluorescence from the information shape can be made equal to the emission intensity of fluorescence from the periphery thereof. As a result, the information can be erased.
請求項4に係る情報記録方法は、準備ステップの前に、情報形状が表現された蛍光を発光させる範囲の少なくとも一部に、亜鉛、マグネシウム、ホウ素のうちの1種または複数種類をイオン注入する注入ステップ(S0)を実行する。 In the information recording method according to claim 4, one or a plurality of zinc, magnesium, and boron are ion-implanted into at least a part of the range in which the fluorescence expressing the information shape is emitted before the preparation step. The implantation step (S0) is executed.
準備ステップを備える場合にも、準備ステップの前に注入ステップを実行し、亜鉛、マグネシウム、ホウ素のうちの1種または複数種類をイオン注入することで、イオン注入した部分の発光強度を高くすることができる。 Even when the preparation step is provided, the implantation step is performed before the preparation step, and one or more of zinc, magnesium, and boron are ion-implanted to increase the emission intensity of the ion-implanted portion. Can be done.
請求項5に係る情報記録方法では、準備ステップは、情報形状が表現された蛍光を発光させる範囲に、215nmの波長またはそれよりも短い波長を含む光を照射する。 In the information recording method according to claim 5, the preparatory step irradiates a range in which the fluorescence in which the information shape is expressed is emitted with light having a wavelength of 215 nm or shorter.
215nmの波長またはそれよりも短い波長の光を照射すると、アルミナ蛍光体を、迅速に、高い発光強度の蛍光を発光可能な状態にすることができる。 Irradiation with light having a wavelength of 215 nm or shorter can quickly bring the alumina phosphor into a state capable of emitting high emission intensity fluorescence.
請求項6に係る情報記録方法では、記録ステップの後、情報記録状態としたアルミナ蛍光体を、紫外光が入らない暗所に保管する保管ステップ(S3)を備えている。これにより、情報の読み出しが必要になった時に、すでに情報が読み出せない状態になってしまっていることを抑制できる。 The information recording method according to claim 6 includes a storage step (S3) of storing the alumina phosphor in the information recording state in a dark place where ultraviolet light does not enter after the recording step. As a result, when it becomes necessary to read the information, it is possible to prevent the information from being in a state where it cannot be read.
請求項7に係る情報記録方法では、記録ステップを紫外光が入らない暗所にて実行する。これにより、アルミナ蛍光体への情報の記録が不十分になることを抑制できる。 In the information recording method according to claim 7, the recording step is executed in a dark place where ultraviolet light does not enter. As a result, it is possible to prevent insufficient recording of information on the alumina phosphor.
上記目的を達成するための請求項8に係る情報記録方法は、不純物として亜鉛を含んでいることにより、330nmの波長を含む蛍光を発光可能なアルミナであるアルミナ蛍光体に対して、記録すべき情報形状に基づいて定まるイオン注入領域(30、40)に、亜鉛、マグネシウム、ホウ素のうちの1種または複数種類をイオン注入することで、アルミナ蛍光体を、290nmの波長またはそれよりも短い波長の励起光が照射された場合に、情報形状が表現された蛍光を発光する情報記録状態とする注入ステップ(S0)を備えている情報記録方法である。 The information recording method according to claim 8 for achieving the above object should record fluorescence in an alumina phosphor which is an alumina capable of emitting fluorescence containing a wavelength of 330 nm by containing zinc as an impurity. By injecting one or more of zinc, magnesium, and boron into the ion injection region (30, 40) determined based on the information shape, the alumina phosphor has a wavelength of 290 nm or a shorter wavelength. This is an information recording method including an injection step (S0) in which an information recording state is set to emit fluorescence in which the information shape is expressed when the excitation light of the above is irradiated.
すでに説明したように、亜鉛、マグネシウム、ホウ素のうちの1種または複数種類をイオン注入することで、同じ励起光を照射したときの蛍光の発光強度が高くなる。このことは、イオン注入領域の形状を、情報形状に基づいて定まる形状にすれば、情報が記録できることを意味する。したがって、この注入ステップを実行するだけで、蛍光減少光を照射する記録ステップを実行しなくても、情報を記録することができる。 As described above, by ion-implanting one or more of zinc, magnesium, and boron, the emission intensity of fluorescence when irradiated with the same excitation light is increased. This means that information can be recorded if the shape of the ion implantation region is made into a shape determined based on the information shape. Therefore, the information can be recorded only by performing this injection step without performing the recording step of irradiating the fluorescence-reducing light.
加えて、イオン注入領域も、蛍光減少光を照射することで蛍光の発光強度が低下する点は、イオン注入をしていない領域と同じである。なお、蛍光減少光は、励起蛍光減少光および非励起蛍光減少光の総称である。 In addition, the ion-implanted region is the same as the region without ion implantation in that the emission intensity of fluorescence is reduced by irradiating the fluorescence-reduced light. The fluorescence-reduced light is a general term for excited fluorescence-reduced light and non-excited fluorescence-reduced light.
イオン注入領域も、蛍光減少光を照射することで蛍光の発光強度が低下することから、蛍光減少光を十分に照射すれば、励起光を照射したときのイオン注入領域の発光強度と非イオン注入領域の発光強度を区別困難な発光強度まで低下させることができる。イオン注入領域の発光強度と非イオン注入領域の発光強度が区別困難になれば、情報を読み出すことができない。したがって、情報の秘匿性が高いと言える。 In the ion injection region as well, the emission intensity of fluorescence is reduced by irradiating the fluorescence-reduced light. Therefore, if the fluorescence-reduced light is sufficiently irradiated, the emission intensity and non-ion injection of the ion-injected region when the excitation light is irradiated. The emission intensity of the region can be reduced to a emission intensity that is difficult to distinguish. If it becomes difficult to distinguish between the emission intensity in the ion-implanted region and the emission intensity in the non-ion implantation region, information cannot be read out. Therefore, it can be said that the confidentiality of information is high.
請求項9に係る情報記録方法は、注入ステップで情報記録状態とされたアルミナ蛍光体に対して、情報形状が表現された蛍光を発光させる範囲に、230nmまたはそれよりも短い波長を含む光を照射する準備ステップ(S1)を実行する。 In the information recording method according to claim 9, light containing a wavelength of 230 nm or shorter is emitted in a range in which the alumina phosphor in the information recording state in the injection step emits fluorescence in which the information shape is expressed. The preparation step (S1) for irradiation is executed.
注入ステップで情報記録状態としたアルミナ蛍光体に対しても、準備ステップを実行することで、情報読み出し時の発光強度を高くすることができる。 By executing the preparation step even for the alumina phosphor whose information is recorded in the injection step, the emission intensity at the time of reading the information can be increased.
請求項10に係る情報記録方法は、準備ステップを実行したアルミナ蛍光体を、紫外光が入らない暗所に保管する保管ステップ(S3)を備えている。これにより、情報の読み出しが必要になった時に、すでに情報が読み出せない状態になってしまっていることを抑制できる。
The information recording method according to
上記目的を達成するための請求項11に係る情報読み出し方法は、不純物として亜鉛を含んでいることにより、330nmの波長を含む蛍光を発光するアルミナであるアルミナ蛍光体であって、290nmの波長またはそれよりも短い波長を含む励起光が照射された場合に、情報形状が表現された蛍光を発光する情報記録状態となっているアルミナ蛍光体に対して励起光を照射し、アルミナ蛍光体から発光される330nmの波長を含む紫外光を観測する読み出しステップ(S11)を備えている。 The information reading method according to claim 11 for achieving the above object is an alumina phosphor, which is an alumina that emits fluorescence containing a wavelength of 330 nm by containing zinc as an impurity, and has a wavelength of 290 nm or When an excitation light containing a shorter wavelength is irradiated, the alumina phosphor in the information recording state that emits fluorescence expressing the information shape is irradiated with the excitation light, and the alumina phosphor emits light. It is provided with a readout step (S11) for observing ultraviolet light including a wavelength of 330 nm.
情報記録状態となっているアルミナ蛍光体に励起光を照射すると、情報形状が表現された蛍光を発光する。この蛍光は、330nmの波長を含む紫外光である。そこで、アルミナ蛍光体から発光される330nmの波長を含む紫外光を観測する。これにより、情報記録状態となっているアルミナ蛍光体から情報を読み出すことができる。 When the alumina phosphor in the information recording state is irradiated with excitation light, the fluorescence expressing the information shape is emitted. This fluorescence is ultraviolet light containing a wavelength of 330 nm. Therefore, ultraviolet light including a wavelength of 330 nm emitted from the alumina phosphor is observed. As a result, information can be read from the alumina phosphor in the information recording state.
このようにして情報を読み出す場合、情報読出者は、紫外光を照射して紫外光を観測しているので、情報を読み出している状況を第三者が見ても、情報を読み出している作業をしているかどうかさえも分からない。よって、秘匿性の高い情報読み出し方法が実現される。 When reading information in this way, the information reader irradiates ultraviolet light and observes the ultraviolet light, so even if a third party sees the situation of reading the information, the work of reading the information. I don't even know if I'm doing it. Therefore, a highly confidential information reading method is realized.
請求項12に係る情報読み出し方法では、読み出しステップは、励起光として、230nm〜290nmの光である励起蛍光減少光をアルミナ蛍光体に照射することで、情報形状が表現された蛍光を発光させつつ、情報形状が表現された蛍光の発光強度を減少させる。
In the information readout method according to
励起蛍光減少光を照射すると、蛍光を発光しつつも、その発光強度が減少する。よって、情報の読み出し回数を制限することができる。これにより、情報の秘匿性が向上する。 When irradiated with excitation fluorescence reduction light, the emission intensity is reduced while emitting fluorescence. Therefore, the number of times the information can be read can be limited. This improves the confidentiality of the information.
請求項13に係る情報読み出し方法では、読み出しステップを実行後、290nmよりも長い波長であり、かつ、630nmよりも短い波長の光である非励起蛍光減少光をアルミナ蛍光体に照射することで、情報形状が表現された蛍光を発光させることなく、励起光が照射された場合の情報形状が表現された蛍光の発光強度を減少させる消去ステップ(S12)を実行する。 In the information readout method according to claim 13, after executing the readout step, the alumina phosphor is irradiated with non-excited fluorescence-reducing light having a wavelength longer than 290 nm and a wavelength shorter than 630 nm. The erasing step (S12) of reducing the emission intensity of the fluorescence expressing the information shape when the excitation light is irradiated is executed without emitting the fluorescence expressing the information shape.
情報読出者は、情報読み取り済みになった場合など、情報を消去したい場合には、この非励起蛍光減少光を照射すれば、情報を消去することができる。これによって、さらに、情報の秘匿性が向上する。また、このようにして情報を消去する場合、非励起蛍光減少光をアルミナ蛍光体に照射すればよいので、容易に情報を消去できる。 When the information reader wants to erase the information, such as when the information has already been read, the information can be erased by irradiating the non-excited fluorescence reducing light. This further improves the confidentiality of the information. Further, when the information is erased in this way, the information can be easily erased because the alumina phosphor may be irradiated with the non-excited fluorescence reducing light.
[1.アルミナ蛍光体の特性] [1. Characteristics of alumina phosphor]
[1.1 蛍光特性]
本発明者は、アルミナに不純物として亜鉛(以下、Zn)を加えると、215nm、230nm、260nmに吸収スペクトルを持ち、波長330nmと420nmの蛍光を発光することを見出した。蛍光を確認する実験では、アルミナ結晶にZnを加えている。アルミナ結晶はサファイアと呼ばれることが多い。そこで、以下では、不純物としてZnを含んでいることにより330nmの波長を含む蛍光を発光するアルミナ結晶を、サファイア蛍光体とする。
[1.1 Fluorescence characteristics]
The present inventor has found that when zinc (hereinafter, Zn) is added as an impurity to alumina, it has an absorption spectrum at 215 nm, 230 nm and 260 nm, and emits fluorescence at wavelengths of 330 nm and 420 nm. In the experiment to confirm the fluorescence, Zn was added to the alumina crystal. Alumina crystals are often called sapphire. Therefore, in the following, an alumina crystal that emits fluorescence containing a wavelength of 330 nm by containing Zn as an impurity is referred to as a sapphire phosphor.
2つの発光波長のうち、330nmの発光は、215nm、230nm、260nmの励起光で観測できた。一方、420nmの発光は、260nmの励起光では非常に弱い、あるいは、発光しなかった。表1に、サファイア蛍光体の光吸収波長と、発光波長別のエネルギー比率を示す。
図2に、照射波長と発光波長の関係を示す。図2は蛍光スペクトル測定により得た結果を示している。図2に示すように、発光波長のピークが330nmとなっている山は、照射波長の長波長側の端が約290nmになっている。このことより、330nmの波長を含む蛍光を発光させるための照射波長の長波長側の境界は290nmであると推定する。 FIG. 2 shows the relationship between the irradiation wavelength and the emission wavelength. FIG. 2 shows the results obtained by fluorescence spectrum measurement. As shown in FIG. 2, the peak of the emission wavelength is 330 nm, and the end of the irradiation wavelength on the long wavelength side is about 290 nm. From this, it is estimated that the boundary on the long wavelength side of the irradiation wavelength for emitting fluorescence including the wavelength of 330 nm is 290 nm.
一方、発光波長のピークが330nmとなっている山の、照射波長の短波長側の端は図2において切れている下方にまで続いている。このことより、330nmの波長を含む蛍光を発光させるための照射波長の短波長側の境界は特にないと推定する。 On the other hand, the end of the mountain where the peak of the emission wavelength is 330 nm on the short wavelength side of the irradiation wavelength continues to the lower side where it is cut off in FIG. From this, it is presumed that there is no particular boundary on the short wavelength side of the irradiation wavelength for emitting fluorescence including a wavelength of 330 nm.
ただし、発光強度を考慮すると、330nmの波長を含む蛍光を発光させるための照射波長は200nm〜290nmの範囲が好ましく、220nm〜290nmの範囲がさらに好ましい。なお、330nmの波長を含む蛍光を発光させるために最も好ましい波長は260nmである。 However, in consideration of the emission intensity, the irradiation wavelength for emitting fluorescence including the wavelength of 330 nm is preferably in the range of 200 nm to 290 nm, and more preferably in the range of 220 nm to 290 nm. The most preferable wavelength for emitting fluorescence including a wavelength of 330 nm is 260 nm.
[1.2 発光強度の減少と回復]
330nmの発光は、太陽光、蛍光灯、白熱ランプなどの光を照射すると、励起光を照射したときの発光強度が減少することが分かった。ただし、330nmの発光強度は、215nm、230nmの波長の光を照射すると、回復することも分かった。一方、残りの励起波長である260nmでは、330nmの発光強度は、ほとんど回復しないことも分かった。
[1.2 Reduction and recovery of emission intensity]
It was found that the light emission at 330 nm decreases the emission intensity when irradiated with excitation light when irradiated with light such as sunlight, a fluorescent lamp, or an incandescent lamp. However, it was also found that the emission intensity at 330 nm was restored by irradiating with light having wavelengths of 215 nm and 230 nm. On the other hand, it was also found that at the remaining excitation wavelength of 260 nm, the emission intensity at 330 nm hardly recovered.
表2に、励起波長と信号回復率の関係を示す。表2に示すデータは、晴天下で2時間の屋外暴露を行い、表2に示す照射波長、照射時間で照射を行った後、230nmの励起光を照射したときの330nmの発光強度を調べた表である。なお、215nmの波長は回復が早いため照射時間を5分としている。 Table 2 shows the relationship between the excitation wavelength and the signal recovery rate. The data shown in Table 2 examined the emission intensity at 330 nm when exposed to outdoor exposure for 2 hours in fine weather, irradiated with the irradiation wavelength and irradiation time shown in Table 2, and then irradiated with excitation light of 230 nm. It is a table. Since the wavelength of 215 nm recovers quickly, the irradiation time is set to 5 minutes.
生データの回復比は、それぞれ、屋外暴露前に、230nmの波長を照射して測定した発光強度に対する、表2に示す各照射波長の光を表2に示す照射時間だけ照射した後に230nmの波長を照射して測定した発光強度の比率である。一方、照射時間補正後の各数値は、215nmの波長の生データに対して4を乗じた値である。215nmの波長の照射時間を他の波長と同じにする場合、照射時間を4倍にすることになるからである。
260nmの波長を照射した場合の回復比は表2の左から2列目に示されるように1.2である。つまり、260nmの波長を照射しても、330nmの発光強度はほとんど回復しない。 The recovery ratio when irradiated with a wavelength of 260 nm is 1.2 as shown in the second column from the left in Table 2. That is, even if the wavelength of 260 nm is irradiated, the emission intensity of 330 nm is hardly recovered.
[1.3 発光強度を減少させる波長]
太陽光照射により、330nmの発光強度が減少することを述べた。次に、具体的にどの波長が発光強度の減少に影響しているかを調べた実験結果を示す。表3は、215nmの光を2分間照射後、200nm〜700nmの光を10分間照射し、その後、260nmの励起光を照射して、330nmの蛍光を観察した結果を示している。また、図3は、表3をグラフ化したものである。
[1.3 Wavelength that reduces emission intensity]
It was stated that sunlight irradiation reduces the emission intensity at 330 nm. Next, the experimental results for investigating which wavelength has an influence on the decrease in emission intensity are shown. Table 3 shows the results of observing the fluorescence at 330 nm by irradiating with light of 215 nm for 2 minutes, irradiating with light of 200 nm to 700 nm for 10 minutes, and then irradiating with excitation light of 260 nm. Further, FIG. 3 is a graph of Table 3.
図3のグラフにおいて左端の発光強度が、発光強度減少前の発光強度であるとすると、少なくとも230nm〜630nmまでの波長域は、発光強度を減少させる波長域であると言える。蛍光の発光強度を減少させる光を、以下、蛍光減少光とする。230nm〜630nmの波長域の光が蛍光減少光である。 Assuming that the emission intensity at the left end in the graph of FIG. 3 is the emission intensity before the emission intensity is reduced, it can be said that the wavelength range from at least 230 nm to 630 nm is the wavelength range for reducing the emission intensity. The light that reduces the emission intensity of fluorescence is hereinafter referred to as fluorescence-reduced light. Light in the wavelength range of 230 nm to 630 nm is fluorescence-reduced light.
一方、すでに説明したように、290nmよりも短波長であれば、サファイア蛍光体を励起状態にして330nmの波長を含む蛍光を発光させることができる。よって、230nm〜630nmの波長域の中で、230nm〜290nmの波長域は、サファイア蛍光体を励起状態にすることができる。230nm〜290nmまでの光を、蛍光減少光の中でも励起蛍光減少光とする。 On the other hand, as described above, if the wavelength is shorter than 290 nm, the sapphire phosphor can be excited to emit fluorescence having a wavelength of 330 nm. Therefore, in the wavelength range of 230 nm to 630 nm, the wavelength range of 230 nm to 290 nm can excite the sapphire phosphor. Light from 230 nm to 290 nm is referred to as excitation fluorescence reduction light among the fluorescence reduction light.
一方、290nmよりも長い波長であって630nmよりも短い波長の光は、サファイア蛍光体を励起状態にしない。この波長範囲の光を、蛍光減少光の中でも非励起蛍光減少光とする。 On the other hand, light having a wavelength longer than 290 nm and a wavelength shorter than 630 nm does not excite the sapphire phosphor. Light in this wavelength range is referred to as non-excited fluorescence-reduced light among fluorescence-reduced lights.
[1.4 発光可能状態の持続期間]
表2に示したように、215nmや230nmの光を照射すると、発光強度が回復する。励起光を照射すると、観測可能な発光強度の330nmの蛍光を発光可能な状態を、以下、発光可能状態とする。発光可能状態の持続期間は、暗所で保存した場合、55日以上あることが分かった。
[1.4 Duration of light emission state]
As shown in Table 2, the emission intensity is restored by irradiating with light of 215 nm or 230 nm. When irradiated with excitation light, the state in which fluorescence of observable emission intensity of 330 nm can be emitted is hereinafter referred to as a state in which light can be emitted. It was found that the duration of the luminescent state was 55 days or more when stored in a dark place.
[1.5 蛍光に寄与する不純物]
次に、サファイア結晶に加える不純物の検討結果を説明する。不純物が加えられていないサファイア結晶は、260nmに吸収スペクトルはなく、また、330nmの蛍光を発光しない。不純物を加えることにより、330nmの蛍光を発光することになる。
[1.5 Impurities that contribute to fluorescence]
Next, the results of examining impurities added to the sapphire crystal will be described. The sapphire crystal without impurities has no absorption spectrum at 260 nm and does not emit fluorescence at 330 nm. By adding impurities, it will emit fluorescence at 330 nm.
表4に、複数の不純物を加えたサンプルと発光強度との関係を示す。また、図4に、表4に示すZnの濃度と発光強度とを示す。 Table 4 shows the relationship between the sample to which a plurality of impurities are added and the emission intensity. Further, FIG. 4 shows the concentration of Zn and the emission intensity shown in Table 4.
図4に示すように、試料4はZnの濃度が高く、試料3はZnの濃度が低い。そして、試料4は発光強度が最も強く、試料3は発光強度がほとんどない。また、試料1、2は、Znの濃度が試料3と試料4の間であり、発光強度も試料3と試料4の間である。このことから、330nmの波長の発光には、Znが寄与していると推定できる。
As shown in FIG. 4, the sample 4 has a high concentration of Zn, and the
他の不純物、すなわち、Mg、Cr、Cu、Niには、Znのような発光強度との相関は見られなかった。このことから、330nmの蛍光の発光に最も寄与している不純物はZnであると推定できる。 No correlation with the emission intensity of Zn was found in other impurities, that is, Mg, Cr, Cu, and Ni. From this, it can be estimated that the impurity that contributes most to the emission of fluorescence at 330 nm is Zn.
なお、330nmの発光強度が230nmよりも短い波長を照射することで回復する機能が、Znドープのみで達成されるのか、あるいは、他の不純物も寄与しているかは不明である。 It is unclear whether the function of recovering the emission intensity at 330 nm by irradiating with a wavelength shorter than 230 nm is achieved only by Zn doping, or whether other impurities also contribute.
ただし、他の不純物としてMgが関与している可能性があると考察している。この考察の理由は次の通りである。Mgの添加量が多い試料はいずれも、発光強度が高めになっている試料が多い(試料1、2、4)。また、Mgは420nmの蛍光に関連していることが知られており、420nmの蛍光は、図1に示したように、215nmの吸収スペクトルと関連している。したがって、Mgを添加すると、215nmの波長の光が励起されやすい。そして、表2を用いて説明したように、215nmは、励起光照射による330nmの発光強度を大きく回復させる波長だからである。
However, it is considered that Mg may be involved as another impurity. The reason for this consideration is as follows. Most of the samples with a large amount of Mg added have a high emission intensity (
[1.6 サファイア蛍光体の特性まとめ]
サファイア蛍光体の特性をまとめると、以下の特性を備えると言える。
・290nmよりも短い波長の光である励起光を照射すると、サファイア蛍光体の電子は励起状態に遷移する。
・遷移した電子が基底状態に遷移するときの蛍光の波長は330nmと420nmである。
・330nmの蛍光は、230nm以上の波長の光である蛍光減少光の照射により、発光強度が減少する。
・一方、330nmの蛍光は、230nmより短い光を照射することで、その後の励起光の照射時の発光強度が回復する。
・一度、発光強度が回復すると、230nm以上の波長が照射されない環境に保存しておけば、励起光の照射時の発光強度が長期間維持される。
[Summary of characteristics of 1.6 sapphire phosphor]
Summarizing the characteristics of the sapphire phosphor, it can be said that it has the following characteristics.
-When irradiated with excitation light having a wavelength shorter than 290 nm, the electrons of the sapphire phosphor transition to the excited state.
-The wavelengths of fluorescence when the transitioned electron transitions to the ground state are 330 nm and 420 nm.
-For fluorescence at 330 nm, the emission intensity is reduced by irradiation with fluorescence-reduced light, which is light having a wavelength of 230 nm or more.
-On the other hand, for fluorescence at 330 nm, the emission intensity at the time of subsequent irradiation with excitation light is restored by irradiating light shorter than 230 nm.
-Once the emission intensity is restored, if it is stored in an environment where a wavelength of 230 nm or more is not irradiated, the emission intensity at the time of irradiation with excitation light is maintained for a long period of time.
[2.情報記録方法および情報読み出し方法]
次に、上述した特性を備えたサファイア結晶体を用いる情報記録方法および情報読み出し方法を説明する。図5に情報記録方法の手順を示し、図6に情報読み出し方法の手順を示す。
[2. Information recording method and information reading method]
Next, an information recording method and an information reading method using a sapphire crystal having the above-mentioned characteristics will be described. FIG. 5 shows the procedure of the information recording method, and FIG. 6 shows the procedure of the information reading method.
[2.1 情報記録方法]
まず、図5に示す情報記録方法から説明する。ステップ(以下、ステップを省略)S1は準備ステップであり、情報書き込み準備を行う。情報書き込み準備では、サファイア蛍光体の情報記録領域の全体を、前述した発光可能状態にする。サファイア蛍光体の形状に特に制限はない。記録したい情報の大きさに応じて種々の形状を選択することができる。発光可能状態とするために、たとえば、215nmの波長を含む光を10秒間、サファイア蛍光体の情報記録領域に照射する。
[2.1 Information recording method]
First, the information recording method shown in FIG. 5 will be described. Step (hereinafter, the step is omitted) S1 is a preparation step, and prepares for writing information. In the information writing preparation, the entire information recording area of the sapphire phosphor is made capable of emitting light as described above. The shape of the sapphire phosphor is not particularly limited. Various shapes can be selected according to the size of the information to be recorded. In order to enable light emission, for example, the information recording region of the sapphire phosphor is irradiated with light containing a wavelength of 215 nm for 10 seconds.
なお、ここで照射する光は、表2を用いて説明したように、230nmよりも短い波長を含んでいればよい。照射時間は、照射する波長に応じて適宜設定する。 The light emitted here may include a wavelength shorter than 230 nm, as described with reference to Table 2. The irradiation time is appropriately set according to the wavelength to be irradiated.
続くS2は記録ステップであり、S1を実行後のサファイア蛍光体に対して情報書き込みを行う。情報の書き込みでは、S1で情報記録領域の全体を発光可能状態にしたサファイア蛍光体に対して、蛍光減少光を照射する。たとえば、蛍光減少光として、260nmの光を1秒間照射する。260nmの光に代えて、290nm〜380nmの光を用いれば、図3を用いて説明したように、260nmの光を同じ時間照射する場合に比較して、励起光を照射したときの発光強度を迅速に低くすることができる。 Subsequent S2 is a recording step, and information is written to the sapphire phosphor after executing S1. In writing information, the sapphire phosphor whose entire information recording area is made capable of emitting light in S1 is irradiated with fluorescence-reduced light. For example, as fluorescence reducing light, light of 260 nm is irradiated for 1 second. When light of 290 nm to 380 nm is used instead of the light of 260 nm, as described with reference to FIG. 3, the emission intensity when irradiated with the excitation light is higher than that of the case of irradiating the light of 260 nm for the same time. It can be lowered quickly.
蛍光減少光は、情報形状以外の部分をマスクした状態のサファイア蛍光体に照射する。照射範囲は、マスクしている部分およびその周辺を含んでいる範囲である。蛍光減少光の照射により、励起光を照射したときの、情報形状の部分の発光強度が減少する。つまり、励起光を照射したときに、情報形状の部分の発光強度が、相対的にその周囲の発光強度よりも低くなる。よって、情報形状の部分が黒く見える。 The reduced fluorescence light irradiates the sapphire phosphor in a state where the portion other than the information shape is masked. The irradiation range is a range including the masked portion and its surroundings. Irradiation with reduced fluorescence light reduces the emission intensity of the information-shaped portion when irradiated with excitation light. That is, when the excitation light is irradiated, the emission intensity of the information-shaped portion is relatively lower than the emission intensity of the surrounding portion. Therefore, the information shape part looks black.
なお、情報形状以外の部分をマスクしてマスク領域を含む範囲に蛍光減少光を照射することに代えて、光ビームで情報形状の領域に蛍光減少光を照射してもよい。このときの蛍光減少光の照射範囲は、情報形状の領域である。 Instead of masking a portion other than the information shape and irradiating the region including the masked region with the reduced fluorescence light, the region of the information shape may be irradiated with the reduced fluorescence light with a light beam. The irradiation range of the fluorescence-reducing light at this time is the region of the information shape.
上記情報書き込み準備(S1)および情報書き込み処理(S2)は、紫外光の入らない暗所にて行うことが好ましい。紫外光の入らない暗所は、たとえば、サファイア蛍光体と紫外線光源とUVカメラとを収納している、光の入らない箱あるいは部屋である。情報書き込み準備のとき、および、情報書き込み処理のときは、それぞれ、紫外光を照射するので、UVカメラにより、これらの紫外光を検出すれば、暗所内でも作業が可能である。また、情報書き込み処理において、260nm付近の波長の紫外光など励起蛍光減少光を照射する場合には、UVカメラにより蛍光を検出することで作業を行ってもよい。なお、UVカメラの内部あるいはUVカメラのレンズよりもサファイア蛍光体の側に、検出しようとする波長以外を減衰させるためにバンドパスフィルタを備えていてもよい。 The information writing preparation (S1) and the information writing process (S2) are preferably performed in a dark place where ultraviolet light does not enter. A dark place where ultraviolet light does not enter is, for example, a box or room where light does not enter, which houses a sapphire phosphor, an ultraviolet light source, and a UV camera. Since ultraviolet light is irradiated at the time of preparing for information writing and at the time of information writing processing, it is possible to work even in a dark place if these ultraviolet lights are detected by a UV camera. Further, in the information writing process, when irradiating the excitation fluorescence reducing light such as ultraviolet light having a wavelength near 260 nm, the work may be performed by detecting the fluorescence with a UV camera. A bandpass filter may be provided inside the UV camera or on the sapphire phosphor side of the lens of the UV camera in order to attenuate wavelengths other than the wavelength to be detected.
S3は保管ステップであり、情報書き込み処理を行ったサファイア蛍光体を、常温の暗所で保管する。この暗所は、紫外線が入らない場所である。サファイア蛍光体は、情報の読み出しが必要になるまで、暗所にて保管する。情報の読み出しが必要なときに、すでに情報が読み出せない状態になってしまっていることを防止するためである。暗所は、箱など、持ち運び可能な場所が好ましい。 S3 is a storage step, in which the sapphire phosphor subjected to the information writing process is stored in a dark place at room temperature. This dark place is a place where ultraviolet rays do not enter. Store the sapphire fluorophore in the dark until the information needs to be retrieved. This is to prevent the information from being unreadable when the information needs to be read. The dark place is preferably a portable place such as a box.
[2.2 情報読み出し方法]
次に、図6に示す情報読み出し方法を説明する。情報読み出し方法を実行する者は、通常、情報記録方法を実行した者とは別の者であるが、情報記録方法を実行した者が情報読み出し方法を実行してもよい。
[2.2 Information reading method]
Next, the information reading method shown in FIG. 6 will be described. The person who executes the information reading method is usually different from the person who executed the information recording method, but the person who executes the information recording method may execute the information reading method.
S11は読み出しステップである。読み出しステップでは、サファイア蛍光体に励起光を照射して、330nmの発光を観測する。330nmの光はCCDカメラで観測することができる。 S11 is a read step. In the readout step, the sapphire phosphor is irradiated with excitation light and emission at 330 nm is observed. Light at 330 nm can be observed with a CCD camera.
図7は、サファイア蛍光体に、文字「D」が観測できる状態を示している。この「D」は蛍光減少部分10であり、蛍光減少部分10は情報形状を有している。その周囲が蛍光部分20である。蛍光部分20は、励起光が照射されたときの蛍光の発光強度が蛍光減少部分10よりも相対的に強い。この発光強度の相対的な差により情報形状が観測できる。つまり、この発光強度の相対的な差により情報形状が表現されていることになる。
FIG. 7 shows a state in which the letter “D” can be observed on the sapphire phosphor. This "D" is the
情報形状として文字「D」が観測できるようにするには、S2において、文字「D」以外の部分をマスクして蛍光減少光を照射すればよい。文字「D」を含む範囲に蛍光減少光を照射すれば、その照射範囲はそれ以上に特に制限はない。 In order to make it possible to observe the character "D" as the information shape, in S2, the portion other than the character "D" may be masked and irradiated with the fluorescence-reducing light. If the range including the letter "D" is irradiated with the fluorescence-reducing light, the irradiation range is not particularly limited.
S12は消去ステップである。消去ステップは、サファイア蛍光体に記録されている情報を消去したい場合に実行する。説明の便宜上、S11に続く手順として説明しているが、S11のみを実行してもよいし、また、S12のみを実行してもよい。 S12 is an erasing step. The erasing step is performed when it is desired to erase the information recorded on the sapphire phosphor. For convenience of explanation, the procedure following S11 is described, but only S11 may be executed, or only S12 may be executed.
消去ステップでは、非励起蛍光減少光をサファイア蛍光体に照射する。特に、波長が280nm〜410nmの光が好ましい。図3に示すように、この波長範囲が最も発光強度が低下するからである。照射時間は、発光強度がほとんどなくなる時間であり、この時間は、予め実験に基づいて定めておく。 In the erasing step, the sapphire phosphor is irradiated with unexcited fluorescence-reducing light. In particular, light having a wavelength of 280 nm to 410 nm is preferable. This is because, as shown in FIG. 3, the emission intensity is most reduced in this wavelength range. The irradiation time is a time when the emission intensity is almost eliminated, and this time is determined in advance based on an experiment.
[情報記録方法および情報読み出し方法のまとめ]
図5に示した情報記録方法によりサファイア蛍光体に情報を記録しておき、その情報を図6に示した情報読み出し方法で読み出す場合、情報読出者は、情報記録状態となっているアルミナ蛍光体に励起光を照射する。これにより、サファイア蛍光体は、情報形状が表現された蛍光を発光する。情報読出者は、その蛍光を観測して情報を読み出す。
[Summary of information recording method and information reading method]
When information is recorded in the sapphire phosphor by the information recording method shown in FIG. 5 and the information is read out by the information reading method shown in FIG. 6, the information reader is in the information recording state of the alumina phosphor. Is irradiated with excitation light. As a result, the sapphire phosphor emits fluorescence in which the information shape is expressed. The information reader observes the fluorescence and reads out the information.
この蛍光は、330nmの波長を含む紫外光である。また、励起光も紫外光である。よって、情報を読み出している状況を第三者が見ても、情報を読み出している作業をしているかどうかさえも分からない。よって、秘匿性の高い情報読み出し方法が実現される。 This fluorescence is ultraviolet light containing a wavelength of 330 nm. The excitation light is also ultraviolet light. Therefore, even if a third party sees the situation of reading the information, it is not even known whether or not the work of reading the information is being performed. Therefore, a highly confidential information reading method is realized.
さらに、このサファイア蛍光体から蛍光を発光させる場合、290nmまたはそれよりも短い波長の光を照射する。290nmよりも短い波長のうち、230nm〜290nmは励起蛍光減少光すなわち蛍光を減少させる光であることから、励起蛍光減少光を用いれば、読み出し回数を制限できる。この点でも秘匿性が向上する。読み出し回数以上に励起蛍光減少光を照射した場合、蛍光の発光強度が読み出し不能なレベルに低下している。よって、情報が消去されたことになる。 Further, when the fluorescence is emitted from this sapphire phosphor, it is irradiated with light having a wavelength of 290 nm or shorter. Of the wavelengths shorter than 290 nm, 230 nm to 290 nm are excitation fluorescence reduction light, that is, light that reduces fluorescence. Therefore, the number of readouts can be limited by using excitation fluorescence reduction light. Confidentiality is improved in this respect as well. When the excitation fluorescence reduced light is irradiated more than the number of times of reading, the emission intensity of fluorescence is reduced to an unreadable level. Therefore, the information has been deleted.
また、非励起蛍光減少光である、290nmよりも長い波長であって630nmよりも短い波長の光を照射することでも、サファイア蛍光体に記録された情報を消去することができる。この波長域の光を用いることで、蛍光を発光させずに情報を消去できる。 The information recorded on the sapphire phosphor can also be erased by irradiating light having a wavelength longer than 290 nm and a wavelength shorter than 630 nm, which is non-excited fluorescence-reducing light. By using light in this wavelength range, information can be erased without emitting fluorescence.
また、230nm〜290nmの励起光では観測可能な蛍光を発光しない状態となったサファイア蛍光体に、準備ステップ(S1)において230nmよりも短い波長を照射すると、再び、230nm〜290nmの励起光で330nmの蛍光を発光する状態に回復する。よって、サファイア蛍光体を、繰り返し情報記録媒体として利用できる。特に、215nmの波長またはそれよりも短い波長の光を照射すると、迅速に、蛍光を発光可能な状態に回復させることができる。 Further, when the sapphire phosphor, which is in a state of not emitting observable fluorescence with the excitation light of 230 nm to 290 nm, is irradiated with a wavelength shorter than 230 nm in the preparation step (S1), it is again 330 nm with the excitation light of 230 nm to 290 nm. It recovers to the state of emitting the fluorescence of. Therefore, the sapphire phosphor can be repeatedly used as an information recording medium. In particular, by irradiating light having a wavelength of 215 nm or shorter, the fluorescence can be quickly restored to a state in which it can emit light.
加えて、蛍光を発光可能な状態に回復させる場合、同時に情報を消去することができる。照射範囲全体が同様の強度の蛍光を発光するようになって、情報形状部分とその周囲の発光強度に違いがなくなるからである。読み出す必要がなくなった情報を消去することができるので、情報の秘匿性が向上する。また、光を照射することで情報を消去できるので、容易に情報を消去することができる。容易に情報を消去できるので、情報を消去すべきにも関わらず、情報が消去されずに残っていることも抑制できる。この点でも情報の秘匿性が向上する。 In addition, when the fluorescence is restored to a state in which it can emit light, the information can be erased at the same time. This is because the entire irradiation range emits fluorescence of the same intensity, and there is no difference in the emission intensity between the information shape portion and its surroundings. Since the information that does not need to be read can be erased, the confidentiality of the information is improved. Further, since the information can be erased by irradiating with light, the information can be easily erased. Since the information can be easily erased, it is possible to prevent the information from remaining without being erased even though the information should be erased. In this respect as well, the confidentiality of information is improved.
[3. 3階調以上での情報記録方法]
2.1の情報記録方法では、図7、図8、図9に示されるように、情報読み出し方法を実施した場合に、発光強度が相対的に強い部分と発光強度が相対的に弱い部分とが生じることで情報が読み出せるようにした情報記録方法である。すなわち、2.1の情報記録方法は、2階調で情報を記録する方法であった。
[3. Information recording method with 3 or more gradations]
In the information recording method of 2.1, as shown in FIGS. 7, 8 and 9, when the information reading method is carried out, a portion having a relatively strong emission intensity and a portion having a relatively weak emission intensity This is an information recording method that enables information to be read by the occurrence of. That is, the information recording method of 2.1 was a method of recording information in two gradations.
それに対して、ここでは3階調以上の階調で情報を記録する方法を説明する。3階調以上の階調で情報を記録するために、サファイア蛍光体に対して、部分的にイオン注入を行う。 On the other hand, here, a method of recording information with three or more gradations will be described. Ion implantation is partially performed on the sapphire phosphor in order to record information in gradations of 3 or more gradations.
イオン注入する元素は、Zn、Mg、Bのいずれか一つまたはそれらの複数である。これらZn、Mg、Bをイオン注入する効果を説明する。表5に、イオン注入した試料と、イオン注入していない試料の発光強度を示す。イオンが注入される深さは、実験条件から80nm以下であると計算できる。注入したイオンの濃度は表5にも記載しているように0.3%である。この濃度は、最深のイオン注入深さである80nmまでの試料における濃度である。なお、試料全体の厚さは1.6mmのものを用いた。 The element to be ion-implanted is any one of Zn, Mg, and B, or a plurality of them. The effect of ion-implanting these Zn, Mg, and B will be described. Table 5 shows the emission intensities of the ion-implanted sample and the non-ion-implanted sample. The depth at which the ions are injected can be calculated to be 80 nm or less from the experimental conditions. The concentration of the injected ions is 0.3% as shown in Table 5. This concentration is the concentration in the sample up to the deepest ion implantation depth of 80 nm. The total thickness of the sample was 1.6 mm.
表5から分かるように、イオンを注入していない場合に比較して、Zn、Mg、Bを注入すると、発光強度が増加することが分かる。また、これらZn、Mg、Bのうち複数種類のイオンを注入しても、発光強度が増加すると推定できる。 As can be seen from Table 5, when Zn, Mg, and B are injected, the emission intensity increases as compared with the case where ions are not injected. Further, it can be estimated that the emission intensity increases even if a plurality of types of ions among these Zn, Mg, and B are injected.
また、Zn、Mgに比較して、Bは同じ濃度でも発光強度が強くなることが分かる。したがって、注入する元素を、ある注入領域と別の注入領域で異ならせることで発光強度を変化させることができる。また、イオン注入する濃度が異なれば、発光強度が変化すると推定できる。なお、サファイア蛍光体に注入する濃度の上限は特にないが、注入量が多くなりすぎると、サファイアではなくなるので、サファイアの物性が維持できる範囲の注入量である必要はある。 Further, it can be seen that the emission intensity of B is stronger than that of Zn and Mg even at the same concentration. Therefore, the emission intensity can be changed by making the element to be injected different in one injection region and another injection region. In addition, it can be estimated that the emission intensity changes if the ion implantation concentration is different. There is no particular upper limit to the concentration to be injected into the sapphire phosphor, but if the injection amount is too large, it will no longer be sapphire, so the injection amount must be within the range in which the physical characteristics of sapphire can be maintained.
表5から分かる特性を利用し、3階調以上の階調で情報を記録するために、サファイア蛍光体に対してイオン注入を行う。イオン注入を行うサファイア蛍光体は、これまで説明した種々のサファイア蛍光体を用いることができる。 Using the characteristics shown in Table 5, ion implantation is performed on the sapphire phosphor in order to record information in gradations of 3 or more gradations. As the sapphire phosphor for ion implantation, various sapphire phosphors described above can be used.
3階調以上の階調で情報を記録する方法を図10を用いて説明する。図10では、S0において、不純物をイオン注入する。ここでの不純物は、Zn、Mg、Bのいずれか一つ、または、それらのうちの複数である。注入する濃度は適宜設定できる。 A method of recording information with three or more gradations will be described with reference to FIG. In FIG. 10, impurities are ion-implanted in S0. The impurities here are any one of Zn, Mg, and B, or a plurality of them. The concentration to be injected can be set as appropriate.
イオン注入する領域の形状は任意である。図11は、円環状にイオン注入領域30を形成した状態を説明している図である。イオン注入することで、蛍光の発光強度が強くなることから、イオン注入領域30は、蛍光増加部分と言える。このS0で作成した試料を用いて、すでに説明したS1以下を行って情報を記録する。情報読み出し方法は[2.2 情報読み出し方法]でよい。
The shape of the ion-implanted region is arbitrary. FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which the
図12には、図11に示したサファイア蛍光体を使って、S2において、図7に示した文字「D」を情報として書き込み、その情報「D」をS11で読み出した状態を示している。S0において円環状にイオン注入領域30が形成されているので、励起光を照射すると、図12に示すように、蛍光減少部分10、蛍光部分20、イオン注入領域30の3つの部分の発光強度が相互に異なる。つまり、3階調で情報が表現されている。
FIG. 12 shows a state in which the character “D” shown in FIG. 7 is written as information in S2 using the sapphire phosphor shown in FIG. 11, and the information “D” is read out in S11. Since the
図13には、これまでとは異なる形状のイオン注入領域40および蛍光減少部分11、12を示している。図13に示すイオン注入領域40は四角形である。蛍光減少部分11、12は、全体で一つの矢印を形成している。
FIG. 13 shows the
まず、注入ステップ(S0)でイオン注入領域40に不純物を注入する。S2では、これら蛍光減少部分11、12を形成するために、図13(b)に示すように、これら蛍光減少部分11、12を露出させ、他の部分をマスクした状態とする。この図13(b)に示す状態では、矢印の形状で露出している試料の表面部分は、一部は、イオン注入領域40であり、残りはイオン注入されていない領域である。
First, impurities are implanted into the
図12で示した例では、イオン注入領域30は、蛍光減少光が照射される部分とは異なる部分であったが、この図13に示すように、イオン注入領域40と蛍光減少光が照射される部分には重なりがあってもよい。蛍光減少光が照射される部分と、イオン注入領域30、40の位置、形状および大きさ、蛍光減少光が照射される部分、およびそれらの位置関係は、情報形状が表現された蛍光を発光させる範囲により、種々の変更が可能である。
In the example shown in FIG. 12, the
図13(b)に示す状態で蛍光減少光を試料全体に照射する。蛍光減少光の照射により、マスクされていない矢印形状の部分は、励起光が照射されたときの発光強度が低下する。ただし、イオン注入領域40は、イオン注入されていない領域に比較して、当初の発光強度が相対的に高い。また、励起光の照射時間を調整することで、発光強度の低下の程度を調整することができる。
The entire sample is irradiated with fluorescence-reducing light in the state shown in FIG. 13 (b). Irradiation with reduced fluorescence light reduces the emission intensity of the unmasked arrow-shaped portion when irradiated with excitation light. However, the ion-implanted
したがって、励起光の照射時間を調整すると、図13(c)に示すように、S3において情報を読み出す際、発光強度が互いに異なる2つの蛍光減少部分11、12が観測できる。その結果、図13(c)は、発光強度が、イオン注入領域40のうち蛍光減少部分12以外の部分、蛍光部分20、蛍光減少部分12、蛍光減少部分11の順に低下する、4段階の階調が得られている。この図13の例では、注入するイオンの濃度を場所により変化させることなく、4段階の階調が得られる。
Therefore, when the irradiation time of the excitation light is adjusted, as shown in FIG. 13C, when the information is read out in S3, two
このように、注入ステップ(S0)を記録ステップ(S1)の前に実行しておけば、蛍光減少光を照射することによる、励起光を照射したときの発光強度の低下と組み合わせることで、励起光を照射したときの発光強度を3階調以上にすることができる。したがって、より複雑な状態で情報を記録することができる。 In this way, if the injection step (S0) is executed before the recording step (S1), it is excited by irradiating the fluorescence-reducing light in combination with the reduction in the emission intensity when the excitation light is irradiated. The emission intensity when irradiated with light can be set to 3 gradations or more. Therefore, the information can be recorded in a more complicated state.
[4.蛍光減少光を用いない情報記録方法]
図11や表5を用いて説明したように、イオン注入をすることで、励起光を照射したときの発光強度をイオン注入領域30、40と、非イオン注入領域とで異ならせることができる。これは、イオン注入領域30、40の形状を、情報形状に基づいて定まる形状にすれば、情報が記録できることを意味する。したがって、情報書き込みステップ(S2)を実行して蛍光減少光を照射しなくても、注入ステップ(S0)を実行すれば、サファイア蛍光体を情報記録状態にすることができる。
[4. Information recording method that does not use fluorescence reduction light]
As described with reference to FIGS. 11 and 5, by ion implantation, the emission intensity when the excitation light is irradiated can be made different between the
蛍光減少光を用いないでサファイア蛍光体を情報記録状態にする情報記録方法を図14に示す。図14に示している方法は、図10からS2が取り除かれている。その他は、図10と同じである。この図14に示す各ステップを実行すると、たとえば、図11に示した円環形状が情報としてサファイア蛍光体に記録できる。 FIG. 14 shows an information recording method for putting a sapphire phosphor into an information recording state without using fluorescence-reducing light. In the method shown in FIG. 14, S2 is removed from FIG. Others are the same as in FIG. When each step shown in FIG. 14 is executed, for example, the annulus shape shown in FIG. 11 can be recorded on the sapphire phosphor as information.
情報読み出し方法は[2.2 情報読み出し方法]でよい。また、情報を消去する場合には、蛍光減少光を照射すればよい。蛍光減少光は、励起蛍光減少光でも、非励起蛍光減少光でもよい。 The information reading method may be [2.2 Information reading method]. Further, when erasing the information, it is sufficient to irradiate the fluorescence-reducing light. The fluorescence-reduced light may be excited fluorescence-reduced light or non-excited fluorescence-reduced light.
イオン注入領域も、蛍光減少光を十分に照射すれば、励起光を照射したときの蛍光の発光強度を、非イオン注入領域の発光強度と区別が困難な発光強度まで低下させることができる。蛍光減少光の照射時間は、励起光を照射しても、イオン注入領域からの発光強度がほとんどなくなるまで発光強度が低下する時間であり、この時間は予め決めておくことができる。また、実際に、励起光を照射して発光強度が十分に低くなったことを確認して、蛍光減少光の照射を終了してもよい。 If the ion-implanted region is also sufficiently irradiated with the fluorescence-reducing light, the emission intensity of fluorescence when irradiated with excitation light can be reduced to an emission intensity that is difficult to distinguish from the emission intensity of the non-ion-implanted region. The irradiation time of the fluorescence-reduced light is a time during which the emission intensity decreases until the emission intensity from the ion implantation region is almost eliminated even if the excitation light is irradiated, and this time can be determined in advance. Further, the irradiation of the fluorescence-reducing light may be terminated after actually irradiating the excitation light and confirming that the emission intensity is sufficiently low.
イオン注入領域の発光強度と非イオン注入領域の発光強度が区別困難になれば、情報を読み出すことができない。したがって、情報の秘匿性が高いと言える。 If it becomes difficult to distinguish between the emission intensity in the ion-implanted region and the emission intensity in the non-ion implantation region, information cannot be read out. Therefore, it can be said that the confidentiality of information is high.
蛍光減少光を用いない情報記録方法は、準備ステップ(S1)で照射した光、すなわち、230nmまたはそれよりも短い波長を含む光を照射することで、再び情報を読み出すことができる状態に回復する。この意味で、230nmまたはそれよりも短い波長を含む光は、回復光ということができる。 The information recording method that does not use the fluorescence reduction light recovers to a state in which information can be read again by irradiating the light irradiated in the preparation step (S1), that is, the light containing a wavelength of 230 nm or shorter. .. In this sense, light containing a wavelength of 230 nm or shorter can be called recovery light.
回復光を照射しなければ、イオン注入領域の発光強度が低下したサファイア蛍光体から情報を読み出すことはできない。このことを知らない第三者が、仮に、イオン注入領域の発光強度が低下したサファイア蛍光体を入手したとしても、サファイア蛍光体から情報を読み出すのは困難である。 Information cannot be read from the sapphire phosphor having reduced emission intensity in the ion-implanted region without irradiating with recovery light. Even if a third party who does not know this obtains a sapphire phosphor having a reduced emission intensity in the ion implantation region, it is difficult to read information from the sapphire phosphor.
一方、回復光を照射すれば再び情報を読み出すことを知っている正規の利用者は、回復光を照射して、容易、再びサファイア蛍光体から情報を読み出すことができる。 On the other hand, a legitimate user who knows that the information is read out again by irradiating the recovery light can easily read the information from the sapphire phosphor again by irradiating the recovery light.
以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。 Although the embodiments have been described above, the disclosed techniques are not limited to the above-described embodiments, the following modifications are also included in the disclosed scope, and other than the following, within a range that does not deviate from the gist. It can be implemented with various changes.
<変形例1>
前述の実施形態では、アルミナ蛍光体の例として、サファイア蛍光体を示した。つまり、アルミナは結晶であった。しかし、アモルファスのアルミナ蛍光体を用いてもよい。
<Modification example 1>
In the above-described embodiment, a sapphire phosphor is shown as an example of the alumina phosphor. That is, alumina was a crystal. However, an amorphous alumina phosphor may be used.
<変形例2>
情報形状の表現態様は、情報形状の全体を蛍光減少部分10にする態様に限られない。図8は、情報形状の輪郭部分を、蛍光減少部分10としている。また、図9は、情報形状の周囲を蛍光減少部分10としている。
<
The mode of expressing the information shape is not limited to the mode in which the entire information shape is the fluorescence-reduced
<変形例3>
準備ステップ(S1)は、励起光を照射したときの発光強度を高くするためステップであり、励起光を照射したときの発光強度が高い場合、あるいは、励起光を照射したときの発光強度を高くする必要がない場合には、準備ステップを省略することもできる。たとえば、蛍光減少光を含んでいる光である太陽光に晒された時間がそれほど長くない場合には、準備ステップを省略しても、情報を検出可能なレベルの発光強度が得られることも考えられる。
<Modification example 3>
The preparation step (S1) is a step for increasing the emission intensity when the excitation light is irradiated, and when the emission intensity when the excitation light is irradiated is high or when the excitation light is irradiated, the emission intensity is increased. If it is not necessary to do so, the preparation step can be omitted. For example, if the time of exposure to sunlight, which is light containing reduced fluorescence, is not so long, it is possible to obtain a level of emission intensity at which information can be detected even if the preparation step is omitted. Be done.
<変形例4>
図10における準備ステップ(S1)は、情報の書き込み準備であるのに対して、図14における準備ステップ(S1)は、実施内容は図10のS1と同じであるが、情報の読み出し準備であると言える。したがって、図14のS0を実行した場合、S1は、情報の読み出し前、すなわち、図6のS11を実行する前に実行してもよい。この場合、保管ステップ(S3)を実行して、情報記録状態としたサファイア蛍光体を紫外光が入らない暗所に保管する必要はない。したがって、情報記録状態としたサファイア蛍光体の保管が容易である。
<Modification example 4>
The preparation step (S1) in FIG. 10 is preparation for writing information, whereas the preparation step (S1) in FIG. 14 is the same as S1 in FIG. 10, but is preparation for reading information. It can be said that. Therefore, when S0 of FIG. 14 is executed, S1 may be executed before reading the information, that is, before executing S11 of FIG. In this case, it is not necessary to execute the storage step (S3) and store the sapphire phosphor in the information recording state in a dark place where ultraviolet light does not enter. Therefore, it is easy to store the sapphire phosphor in the information recording state.
10、11、12:蛍光減少部分、 20:蛍光部分、 30、40:イオン注入領域、 S0:イオン注入ステップ、 S1:準備ステップ、 S2:記録ステップ、 S3:保管ステップ、 S11:読み出しステップ、 S12:消去ステップ 10, 11, 12: Fluorescence reduction part, 20: Fluorescence part, 30, 40: Ion implantation region, S0: Ion implantation step, S1: Preparation step, S2: Recording step, S3: Storage step, S11: Reading step, S12 : Erase step
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