(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光物質で任意の模様を形成する一方、励起光の照射に対して相対移行させながら、発生される蛍光を検知してその模様の形成位置を検出する光学式の検知用マークであって、
表示すべきデータに対応した模様が形成されたデータ部（２１）と、
該データ部（２１）に対する励起光の照射に先だって走査される部分に形成された導入部（２０）とを備え、
データ部（２１）に対応する検出値を比較するため、対応する電気信号の大きさから自動的に比較値を設定するための導入部（２０）が、データ部（２１）において形成される模様の内で最も長い連続部分よりも十分長く連続することを特徴とする光学式の検知用マーク。  
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、通行券やテレフォンカードなどの各種プリペイドカードをはじめとする各種物品上に設ける、バーコードや文字の様なその内容を光学的に検出するための検知用マークであって、特にマークが蛍光物質をもって形成されたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種のマーク検出方法として、赤外波長領域で発光する蛍光物質を用いてマークを形成する一方、このマークに照射される光と発生される蛍光の発光中心波長が異なることを利用し、光学フィルタを用いて蛍光成分のみを入射光中から分離することによってマークの有無を判定する方法が知られる（例えば、特公昭５４−２２３２６号、特公昭６１−１８２３１号公報参照）。
【０００３】
また本出願人は以前、蛍光物質で形成したマーク上に光を間欠的に照射し、照射光の停止期間中にマークから発生する残光の有無を検出することによって、マークの形成位置を検知する方法および装置を提案した（例えば、特開平５−２０５１２号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記した方法は何れも、励起光の照射によってマークから発生する蛍光を検出器で検出することによりマーク形成位置を判定するものである。しかしながら、この検出器に入射する光量はその検出環境や条件の変化に対応して激しく変動するため、マーク位置の高い検出精度を常に維持するためには、複雑な回路処理を必要としたり、使用条件が限定されるなどの不都合があった。
【０００５】
本発明者らはかかる不都合に鑑みて考察を行なった結果、上記した蛍光を検知する方法にあっては何れも、データ部分以外から得られる情報が少ないために検出条件の変化を的確に捉えることを困難としているが、データ部の走査開始位置に先だって予備検知用のマークを設けるだけで、走査しようとするデータ部分の検知条件が容易に判定できることを知見した。
【０００６】
本発明は上記した知見に基づいてなされたものであって、データ部に先だって十分長く連続する導入部を蛍光物質をもって形成することにより、データの検知環境の変化が容易且つ的確に判断できる光学式の検知用マークを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は更に、従来のバーコードマークを反転印刷したものとすることにより、マークの作成が容易に行なえる検知用マークを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる検知用のマークは、蛍光物質で任意の模様を形成する一方、励起光の照射に対して相対移行させながら、発生される蛍光を検知してその模様の形成位置を検出する光学式のものである。
【００１０】
更に図１（ａ）〜（ｃ）にその基本的な構成を例示する如く、表示すべきデータに対応した模様を形成するデータ部２１と、該データ部２１に対する励起光の照射に先だって照射される部分に形成される導入部２０とを備えるとともに、その導入部２０が、データ部２１において形成される模様の内で最も長い連続部分よりも十分長く連続する様に形成している。
【００１１】
上記データ部２１に形成される模様を、図１（ｄ）の様な従来と略同様なバーコード仕様のものを利用する一方、複数本のバー１８により構成されるデータ部２１ｂと、そのバー１８が配設される地模様部１７とが、図１（ａ）の如く蛍光物質により反転して紙面などの任意媒体上に印刷形成されることにより、上記導入部２０が反転したデータ部２１の周囲を所定幅で包囲する様に形成されることが好ましい。
【００１３】
【作用】
上記した構成により、マーク１４に対して光を照射すると、先ず最初に導入部２０の蛍光物質が励起されて蛍光を発生する。ここで導入部２０の長さはデータ部２１における連続部分より十分長く設定されているため、その導入部２０から発生される蛍光の強度はデータ部２１に比較して十分に大きく且つ安定した状態で発生されるとともに、その検知条件ないしは環境に対応した強さを呈する。
【００１４】
更に、導入部２０はデータ部２１の走査開始位置の直近に連続して配置されているため、データ部２１と一体になってデータ部２１の全域に亘ってそのコントラストを略一定に維持する様にはたらく結果、データ部２１から放出される蛍光の強さもその全域に亘って均一な変化を行なう。
【００１５】
そこで、導入部２０における蛍光の強度を先ず検出し、その値を基準としてデータ部２１から発生される蛍光の強度を比較して行くことにより、データ部２１に形成されたマーク内容が判定されるのである。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は上記の如く、データ部２１の走査開始位置に先だって、十分長く連続する導入部２０を蛍光体層によって設けることにより、データ部２１の略全域に亘って均一なコントラストが維持され、従来のデータ検出方法あるいは装置を用いた検出と互換性を維持しながら、データの読み取り誤差を可及的に減少可能とするとともに、データの検知環境の変化が容易且つ的確に判断できる。
【００１７】
更に、検知用マークを、従来のバーコードマークを反転印刷したものとすることにより、特別なマーク作成手段を使用することなく、マークの作成が容易に行なえる。
【００１８】
更にまた、マークの導入部２０における蛍光の強度を検知し、その値からデータ部２１の判定時における比較値を作成することにより、マーク検出が環境の変化にかかわらず的確に行なえる。
【００１９】
【実施例】
以下本発明を、キャッシュカード形状のカード上に形成されたバーコード状のマークを読み取るマーク検出装置に実施した一例に基づいて更に具体的に説明するがこれに限らず、各種の物品上に設けられた文字や図形を含む各種形状のマーク情報を検出する装置においても、略同様に実施できることは勿論である。
【００２０】
本発明を実施するカード１０は、図２に示す如く、基材１１として例えば白色のポリエステルフィルムを使用し、その基材１１の上面側に、予め反射率を調整した任意の意匠の下地層１２を印刷形成する一方、下面側に磁性塗料を塗布することにより、主情報を書き換え可能に記録する磁性層１３を形成している。更に、上面側の下地層１２上に蛍光物質によるマーク１４を印刷形成し、セキュリティ用の副情報を固定可能としている。
【００２１】
上記した下地層１２上に形成されるマーク１４は、例えば赤外線領域の光１５の照射に対応して、該照射光１５の中心波長とは異なる波長の蛍光１６を発生する蛍光物質で構成される不可視状態のものであって、カード１０の長手方向と直交する細帯状のバーコード形状のマーク１４を形成し、そのマーク１４でカード発行店コードあるいは暗証番号などの所定のセキュリティ用の副情報をカード１０上に記録する様に構成している。
【００２２】
マーク１４として形成されるバーコードは、図１（ｄ）に例示する従来のバーコードにおける地模様部１７と複数本のバー１８により構成されるデータ部２１ｂとを、図１（ａ）の様に反転させたものであって、少なくとも各バー１８間に設けた間隙１９およびデータ部２１の走査方向前後を挟む導入部２０・２０ａを蛍光体層により形成している。
【００２３】
かかる構成をとることにより、データ部２１をどちらの方向から走査しても、その前後において必ず、データ部２１を構成する各バー１８および間隙１９の幅より十分長く持続する導入部２０を通過させ、データ部２１の位置を容易に検知できる様にするとともに、データ部２１の全域におけるコントラストの均一化を図り、走査開始位置における最初のバー１８ａの太さを誤って検出するのを防止可能としている。
【００２４】
なおマーク１４を構成する蛍光物質としては、例えばネオジウム（Ｎｄ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ユーロビウム（Ｅｕ）、ツリウム（Ｔｍ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）等の希土類元素単体、もしくはそれらの混合物を発光中心とし、それらの発光中心が燐酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩等の酸化物が母体に含まれる蛍光体粉末により形成することが好ましい。しかし、任意波長の光を照射することにより、残光性を有する蛍光１６を発生するものであれば、その材料を適宜変更して実施できることは勿論である。
【００２５】
本実施例では、Ｌｉ（ＮｄO.９ＹｂO.１）Ｐ4 Ｏ12の様な蛍光体を含む蛍光塗料を印刷して形成することにより、例えば波長が８００ｎｍ付近の近赤外領域の励起光を照射した時、１０００ｎｍ付近の波長でピーク値を持つ赤外領域の蛍光１６を発生するとともに、光照射を停止しても、９０〜１０％の減衰時間が４００〜６００μｓ程度の残光を発生する様に構成している。
【００２６】
本発明にかかるマーク検出装置は、図３に示す如く、上記の様にして形成されたカード１０の走行部２２と、そのカード走行部２２によって移行されるカード１０に対する光照射部２３と、光が照射された位置から放出される光２４を取り込んで電気信号に変換する光電変換部２５と、変換された電気信号中からマーク１４の形成位置に対応したマーク信号Ｓ１を出力するマーク検出部２６と、検出したマーク信号Ｓ１からカード１０上のデータ内容を判定するデータ処理部２７とを備えている。
【００２７】
カード走行部２２は、カード１０の挿入時期に対応してモータ駆動回路２８で回転駆動されるローラ２９によってカード１０の両側縁を支持しながら、例えば毎秒２００〜４００ｍｍ程度の一定速度で水平移行させることにより、カード１０の上面側に蛍光物質をもって形成されたバーコード状のマーク１４が、光照射部２３と光電変換部２５の下方位置を通過する様にしている。このモータ駆動回路２８の動作時期に関するデータはデータ処理部２７に対して送られ、マーク内容を判定するためのデータ処理の必要時期を知らせる。
【００２８】
光照射部２３は、マーク１４の検出時期に対応して所定の直流電圧を出力する発光源駆動電源３０と、その発光源駆動電源３０による通電によって所定の光１５を発生する発光源３１とから構成される。
【００２９】
発光源３１は、発光中心波長が８００ｎｍ付近の近赤外線を発生する発光ダイオードの様な発光素子３２における光放出部分に、図２に示す如く、グラスファイバー製の光ガイド３３を取り付けたものである。この光ガイド３３の先端を、カード１０の表面に対して２ｍｍあるいはそれ以下の距離にまで接近させるとともに、光ガイド３３の全体を、マーク１４の移行方向と直交する面上で且つ水平方向から４５〜６０゜の傾斜角を設けて配置している。
【００３０】
このカード１０上における光照射位置から放出される光２４を電気信号に変換する光電変換部２５は、入射した光を電流の変化に変換する検出器３４と、電流変化を電圧変化に変換したのち所定大きさに増幅する交流増幅回路３５とから構成される。
【００３１】
検出器３４は、赤外域に受光感度を有するフォトセルやフォトダイオードの様な受光素子３６における受光面上に、マーク１４から発生される蛍光１６の波長の光を選択的に通す光学フィルタ３７を介して、発光源３１側と略同様な光ガイド３８を固定したものが使用される。
【００３２】
ここで、検出器３４側の光ガイド３８の先端を発光源３１側の光ガイド３３の先端に隣接させるとともに、上記したマーク１４の移行方向と直交する面上で且つ例えば１０５〜１１５゜程度の傾斜角を設けることにより、マーク１４の表面に対する照射光１５の照射位置から発せられる反射光４２と蛍光１６を含む光２４を入射光として内部に取り込む。この取り込まれた光２４は、受光素子３６で入射光の強度に比例した図４（ｂ）に例示する様な電圧に変換するとともに、交流増幅回路３５で所定の電圧値に増幅したあと、その信号Ｓ２をマーク検出部２６に入力し、マーク位置に対応した信号を取り出す。
【００３３】
マーク検出部２６は、マーク形成位置に対応した図４（ｃ）の様なマーク信号Ｓ１を出力する比較回路３９と、該比較回路３９における比較値Ｖｃを設定する比較値設定回路４０と、マーク１４中におけるデータ部２１を判定するデータ部判定回路４１とから構成される。
【００３４】
比較値設定回路４０は、光電変換部２５から送られる電気信号Ｓ２におけるマーク１４の導入部２０に対応する部分を検出し、その導入部２０におけるレベルに比例させて比較値Ｖｃを決定して比較回路３９に入力する。それと同時に、データ部判定回路４１に向けて所定の信号Ｓ３を送り、データ部２１の検出を開始したことを知らせる。
【００３５】
データ部判定回路４１は、上記した比較回路３９に対して比較値Ｖｃと入力信号Ｓ２の比較時期を知らせるものであって、前記比較値設定回路４０から送られるスタート信号Ｓ３によりデータ部２１の走査開始を検出する一方、比較回路３９から出力される信号Ｓ１によりデータ部２１の終了を検知し、信号Ｓ４を比較回路３９に送って知らせる。
【００３６】
比較回路３９は、光電変換部２５から送られる信号Ｓ２のレベルが設定値Ｖｃを下回る時期に対応して、図４（ｃ）の様に矩形波状の信号Ｓ１を出力するものであって、かかる出力信号Ｓ１はデータ処理部２７に順次送られ、信号Ｓ１のパルス幅およびパルス間隔を測定することにより、マーク１４のデータ部２１で表現されたデータ内容を解析する。
【００３７】
次に上記したマーク検出部２６における動作を、図５に示す流れ図を用いて更に詳細に説明する。まずステップ５０で装置をスタートさせると、ステップ５１で初期設定を行なったあと、ステップ５２から始まる比較値設定工程に入る。
【００３８】
比較値設定工程では、光電変換部２５から送られる入力信号Ｓ２を微分するなどして、信号レベルが急激に立ち上がる時期をステップ５２で常時検知しておく。ここで図４における時刻ｔ１に立ち上がりが検知されると、ステップ５３でタイマーを始動して計時を開始し、ステップ５４で入力信号の立ち下がりが検出されるのを待つ。
【００３９】
信号レベルの立ち下がりが認められると、更にステップ５５でタイマーの経過時間を調べる。その時、経過時間が予め設定した時間を下回っていることが判定されると、ノイズなどの不要な信号入力と判断してステップ５２に戻る。しかし、時刻ｔ２に検出された信号レベルの立ち下がり時に、ステップ５５で設定時間の経過が認められると、例えば立ち上がりから立ち下がりまでの信号レベルにおける平均値Ｖｍを予め設定した割合で分圧した電圧値をステップ５６で比較値Ｖｃとして決定し、比較回路３９に入力する。それと同時に、ステップ５７において、データ部判定回路４１を介して比較回路３９に信号Ｓ４を送り、比較動作開始を指示する。
【００４０】
比較回路３９では、ステップ５８における比較処理工程において、入力信号Ｓ２のレベルが設定値Ｖｃを下回る期間に対応して「Ｈ」レベルの信号を、上回る期間に対応して「Ｌ」レベルの信号を各々出力することにより、本来のデータである蛍光塗料層が形成されていない箇所に対応した矩形波状のマーク信号Ｓ１が出力される。
【００４１】
かかるマーク信号Ｓ１は、同時にステップ５９において「Ｌ」レベルの持続時間が検知され、かかる時間が予め設定した時間を超えることが判定されると、マーク１４におけるデータ部２１を過ぎてもう一方の導入部２０ａに入ったことを比較回路３９に対して知らせ、比較処理工程を終了させるのである。
【００４２】
なお、上記した図１（ａ）の様に従来のコードマークにおける全体を反転させるのに代えて、図１（ｂ）の様な反転したデータ部２１あるいは図１（ｃ）の様な反転しないデータ部２１ａの前後を導入部２０・２０ａで挟んだものであってもよい。またマーク１４の走査方向が一定であるなら、導入部２０は走査の開始位置に対応させて１か所のみ設けることで足りる。また導入部２０の形状も矩形状に限らず、データ部２１との区別が可能な形状であれば、任意に変更できることは勿論である。
【００４３】
またマーク検出部２６の構成は、光電変換部２５から送られる信号Ｓ２を上記の如く順次にデータ処理していくのに代えて、一連の入力波形の変化をサンプリングしながら一旦記憶し、そのデータを上記の手順あるいは類似の手順を利用して、マーク１４の形成位置を検出することも可能である。
【００４４】
更に、上記の様に照射光１５を連続的に照射して蛍光１６を検出する場合に限らず、照射光１５を断続させることにより、蛍光１６の残光成分を利用してマーク１４の形成位置を判定する場合にも利用できることは勿論であって、蛍光１６の検出方法が限定されないことは勿論である。
【００４５】
更にまた、マーク検出装置側を固定してマーク１４を移行させるのに代えて、例えば光照射部２３と光電変換部２５を一体的な携帯型のプローブ形状とし、マーク１４側を固定して検出装置側を手動あるいは自動的に移行させる様にしてもよい。また、照射光１５を走査させ、その走査位置から放出される光を検出器３４で検出する様にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる検知用マークを従来例と対比しながら示す説明図である。
【図２】マークに対する光の照射および検知状態を示す説明図である。
【図３】マーク検出装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【図４】マークの検知状態を示す説明図である。
【図５】マーク検出部における動作の一例を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０  カード
１１  基材
１２  下地層
１３  磁性層
１４  マーク
１５  照射光
１６  蛍光
１７  地模様部
１８  バー
１９  間隙
２０  導入部
２１  データ部
２２  カード走行部
２３  光照射部
２４  入射光
２５  光電変換部
２６  マーク検出部
２７  データ処理部
２８  モータ駆動回路
２９  ローラ
３０  発光源駆動電源
３１  発光源
３２  発光素子
３３  光ガイド
３４  検出器
３５  交流増幅回路
３６  受光素子
３７  光学フィルタ
３８  光ガイド
３９  比較回路
４０  比較値設定回路
４１  データ部判定回路
４２  反射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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