(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性材料の内部に情報を形成する光情報記録体の記録方法であって、
フェムト秒レーザから出力されるレーザ光を前記光情報記録体と同じ屈折率を有する透明部材を前記光情報記録体と接するように介して前記光情報記録体の前記光透過性材料内部に集光させて前記光透過性材料の光学的性質変化を起こさせると共に、
前記光情報記録体又は前記フェムト秒レーザをＸＹ軸方向又はＸＹＺ軸方向に移動させることによって、前記光情報記録体の平坦でない部分の内部所定深さに２次元又は３次元的な前記情報を記録することを特徴とする光情報記録体の記録方法。
【請求項２】
前記透明部材は液体又は固体であることを特徴とする請求項１記載の光情報記録体の記録方法。
【請求項３】
前記固体はガラス部材であることを特徴とする請求項２記載の光情報記録体の記録方法。
【請求項４】
前記液体は液体樹脂であることを特徴とする請求項２記載の光情報記録体の記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報を記録した光透過性材料からなる光情報記録体に係り、特に、識別や偽造・変造防止に有効な商品認証体として利用することができる光情報記録体とその記録方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図８に示すように、平面状の透明ガラス基板などの被マーキング材料にレーザ光を照射してそのガラス表面の光学的性質を変化させ、この光学的性質が変化したガラスを飛ばすことによって表面に窪みを設けるなどの加工を行い、刻印を施すようにしたものがある。しかしながらこの方法は、レーザ光によるアブレーション現象を利用しているため、ガラス基板にクラックなどが発生したり、被マーキング材料の表面が微小に割れて、その微細な破片やカケラが生産工程中の商品に混入するという問題があり、これらを除去する工程が必要であった。
【０００３】
また、特開平１１−２６７８６１号には、レーザ光によるガラスの内部にマーキングを施す内容が開示されている。しかしながら、この公報に開示されている技術は、平面ガラスを前提としており、実際の様々な形状のガラス製品に対するマークの記録方法については何ら開示されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の各方法において、ガラス材料など光透過性材料の表面にクラックを生じさせない一般的な方法としては、レーザ光の強度をある値以下に下げ、マークサイズを小さくすること、および集光光学系の開口比（レンズの直径／焦点距離）を大きくして、特に表面におけるマークの成長を抑えること、などが考えられる。しかしながら、実際には、こうしたレーザ光の照射エネルギーの制御、およびレンズ位置の調整および開口比の選択などによってマークパターンの大きさおよび形状の制御を適正に行っても表面におけるクラックないし亀裂が発生していた。この原因は、表面にもともと存在している凹凸面あるいは微細な傷が中心となってクラックや亀裂が発生してしまうことや、表面に付着しているゴミがレーザ光の吸収の中心となるので、レーザ光のエネルギーを予想以上に吸収しやすい環境にあること、などが考えられる。
【０００５】
したがって、レーザ光を透明ガラス基板の内部のみへ集光させて、マーキングを行うには、予想以上に精密に制御を行う必要がある。特に、薄肉のガラス材料などにマーキングを行う場合には、従来の各種マーキング方法では実現困難であった。
【０００６】
そして、例えば、光透明材料として瓶などの様々な形状のガラス部材とした場合、その円筒面や凹凸のある底面位置のガラス部材内部に情報を記録する場合、レーザ光の屈折や反射により正確な位置及び正確な情報を記録することができないという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の発明を提供しようとするものである。
【０００８】
１．光透過性材料で形成されている光情報記録体であって、前記光情報記録体の平坦でない部分の前記光透過性材料内部の所定深さに、前記光透過性材料の光学的性質変化による２次元または３次元の情報が記録されていることを特徴とする光情報記録体。
【０００９】
２．前記情報は、製品識別情報や文字、数字、記号等からなる製品の固有情報、ＣＧＨの干渉縞のいずれかを示すものであることを特徴とする請求項１記載の光情報記録体。
【００１０】
３．光透過性材料の内部に情報を形成する光情報記録体の記録方法であって、フェムト秒レーザから出力されるレーザ光を前記光情報記録体の前記光透過性材料内部に集光させて前記光透過性材料の光学的性質変化を起こさせると共に、前記光情報記録体または前記フェムト秒レーザをＸＹ軸方向又はＸＹＺ軸方向に移動させることによって、前記光情報記録体の曲面部分の内部所定深さに２次元又は３次元的な前記情報を記録することを特徴とする光情報記録体の記録方法。
【００１１】
４．光透過性材料の内部に情報を形成する光情報記録体の記録方法であって、フェムト秒レーザから出力されるレーザ光を前記光情報記録体と同じ屈折率を有する透明部材を前記光情報記録体と接するように介して前記光情報記録体の前記光透過性材料内部に集光させて前記光透過性材料の光学的性質変化を起こさせると共に、前記光情報記録体または前記フェムト秒レーザをＸＹ軸方向又はＸＹＺ軸方向に移動させることによって、前記光情報記録体の平坦でない部分の内部所定深さに２次元又は３次元的な前記情報を記録することを特徴とする光情報記録体の記録方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の光情報記録体及びその記録方法のいくつかの実施の形態について、図面と共に説明する。本発明の光情報記録体及びその記録方法は図１に示すようにしてレーザ光１によりガラス基板２の内部に刻印（変化部３）をする方法を応用している。
【００１３】
図２において、レーザ光１のレーザ光源として、フェムト秒レーザを採用する。パルス幅が１０-15秒オーダであるフェムト秒レーザをレーザ光１の光源として用いることによって、透明ガラス製品（光透過性材料）２０の内部で屈折率の変化を生じさせることができる。すなわち、光源として、パルス幅が約１５０フェムト秒以下であるTiサファイアレーザを用い、中心波長７７５ｎｍ、パルスエネルギー８００μＪ以上を用いる。光透過性材料２０の刻印方法においては、レーザ光１を光透過性材料２０の内部の所定部位に集光することによって光の密度が高くなり、所定の破壊しきい値をこえると光学的非線形現象による吸収が起こると考えられ、この吸収にもとづき、透明ガラス製品２０などの光透過性材料２０の光学的性質が変化する現象を利用して、光透過性材料２０の内部にマーキング３０を行うものである。
【００１４】
上記レーザ光１を集光するために、例えばｆθレンズ（集光レンズ）４を用いて、光透過性材料２をレーザ光１に対して移動することにより、レーザ光１の集光部分を移動させ、例えば登録商標、製品識別情報や文字、数字、記号等の製品の固有情報、ＣＧＨ（computer generated hologram）の干渉縞を描くようにしても、同じレベル（深さ位置）にレーザ光を集光させておくことができる。
【００１５】
このようなレーザ光源とｆθレンズ４、ＸＹテーブル５、回転装置７を備えた加工装置１０を用いて、実際のガラス製品２０を加工するには、そのガラス製品２０の形状や表面性、平面性を考慮する必要がある。例えば、図２示すように、ガラス瓶２０の側面の内部に刻印をする場合には、刻印すべきガラス瓶２０をモータのついた回転軸（回転装置）７に取り付け、モータはその向きを可変できるような移動ベース（ＸＹテーブル）５に取り付けられており、移動ベース５は加工装置のメカベース６に対してＸ軸及びＹ軸方向（水平２次元方向）に移動可能に取り付けられている。そして、モータ軸７は、加工装置１０のメカベース６に対して水平になるように向きが調整されている。さらに、ガラス瓶２０の刻印面２１は常にレーザ光と垂直となるように回転軸７１を中心として回転し調整する。そして、移動ベース５による直線移動とモータ軸７による回転移動によって、図３に示すようなガラス瓶２０の円筒部分のガラス内部に円周状に並んだマーク３０などを刻印することができる。
【００１６】
さらに、集光レンズ４とレーザ光源とを図中上下方向（Ｚ軸方向）に一体駆動させ、移動ベース５と連動させて制御することにより、３次元的な画像(情報)を記録することもできる。
【００１７】
一方、ガラス瓶２０の底面のガラス内部に刻印する場合は、底面の凹凸によって屈折や光の散乱が起こるため精密な刻印ができない。本発明では、これを解決するために、例えば、図４に示すように、ガラス瓶２０の底面に一方の面を底面と同じ曲率、他方を平面にした同屈折率のガラス部材２１を当接し、それを介してレーザ光を照射するようにしている。ガラス部材２１はガラス瓶２０の底面の型から作成すればより精密に密着させることができる。こうすることにより、ガラス瓶２０の表面凹凸によるレーザ光１の屈折や散乱を防止することができ、肉圧が変化するガラス内部へ刻印することが可能になる。また、図５に示すように、ガラス瓶２０と同じ屈折率を持つ液体（例えば透明な液体樹脂等）２３を満たした容器（透明液体槽）２２内にガラス瓶２０の底面が入るようにして固定すれば、細かい凹凸までもなくすことができ、良好なマーク３０を形成することができる。
上記実施例では平坦でない光透過性材料に所定深さ内部の一定平面に記録する方法を説明してきたが、当然、平坦な光透過性材料であっても表面の凹凸の影響を防止する効果が得られることは明白である。
【００１８】
ここで、計算機を使用して設計された回折格子として計算機ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）が知られており、例えば（O plus E, 96, 11月号,p83）にその最適化手法の一例が記載されている。そして、計算機ホログラムは、所望の回折格子の回折角に対応する回折光配置情報を計算機を使用してフーリエ逆変換することで、回折格子の干渉縞に対応する位相分布を算出し、位相分布に対応する階段状段差を半導体製造技術を応用して基板上に作成して、この階段状段差を光記録媒体に転写することにより作成される。
【００１９】
また、この計算機ホログラムを有する光記録媒体及びその製造方法に関しては、特開平１０−１４３９２９号にて本出願人が開示している。また、この光記録媒体のホログラム動画作成、再生装置としては、本出願人が特願平１０−３３２０１８号にて出願している。
【００２０】
そこで、図４または図５に示した記録方法を応用して、図６に示すように、ガラス内部にレーザを照射して屈折率を変化させ、白濁した部分を位相型ＣＧＨ８として形成すれば、参照光（単色光）を照射することによって反射回折光が発生し、ホログラムとしての機能を持たせることができる。なお、図６では、ガラス部材２１または液体樹脂等２３を使用して、位相型ＣＧＨ８を形成しているが、その部分を図面上では省略している。
【００２１】
そして、例えば図７に示すように、ガラス瓶２０の側面に屈折率の異なる部分を透過位相型ＣＧＨ９として形成した場合には、刻印の部分とガラスの部分の屈折率の差によって、透過回折光が発生し、透過位相型ＣＧＨ９に記録されている情報（例えば「Ａ」という文字）を発生させることができる。
【００２２】
なお、屈折率を変化させた部分は、もとのガラスとの屈折率の差をΔｎとすれば、透過回折光を得るためには、参照光の波長をλのとき干渉縞の深さはｄは
ｄ＝λ／２Δｎ        …式（１）
で得られる。たとえばλ＝６３０um、屈折率の差を0.01程度とすれば、式（１）より干渉縞の厚みは30um程度でよいことがわかる。
【００２３】
さらに、上記各実施の形態では、ＣＧＨの例を用いて説明したが、ＣＧＨの代わりにバーコードのような色の濃淡で情報を表すようなものを刻印してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、透明材料の平面部分以外ではレーザ光の屈折や反射が生じて正確な位置への記録ができないという課題を解決したので、光透明材料としてガラス瓶などの様々な形状のガラス部材を使用した場合、その円筒面や凹凸のある底面位置の内部に情報を精密に記録することができる。
【００２５】
また、ガラス瓶の内部へ登録商標、製品識別情報や文字、数字、記号等の製品の固有情報等の情報を刻印することが可能になり、これらの情報は容易に削除することができないので、偽造や変造を不可能にすることができる。
【００２６】
さらに、ＣＧＨ（computer generated hologram）の干渉縞を作成した場合には、大きな領域を必要とすることなく画像情報をＣＧＨとして記録することができる。そして、この場合は目視ではなく機械的な情報読み取り装置によらなければ情報再生を行うことができないので、さらに偽造が困難となる。
【００２７】
この結果、利用者にとってはセキュリティ性に優れており、また、真正の商品であることを自分の目で認識できるため、光情報記録体を安心して購入することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光情報記録体の記録方法の原理を説明するための説明図である。
【図２】本発明の光情報記録体の記録方法の一実施の形態を示す説明図である。
【図３】本発明の光情報記録体の一実施の形態を示す概観図である。
【図４】本発明の光情報記録体の記録方法の他の実施の形態を示す説明図である。
【図５】本発明の光情報記録体の記録方法のさらに他の実施の形態を示す説明図である。
【図６】本発明の光情報記録体の記録方法のＣＧＨを記録する場合の一実施の形態を示す説明図である。
【図７】本発明の光情報記録体の記録方法のＣＧＨを記録する場合の他の実施の形態を示す説明図である。
【図８】従来の光情報記録体の記録方法の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  レーザ光
２  透明ガラス基板（光透過性材料）
３  変化部（マーキング）
４  集光レンズ（ｆθレンズ）
５  移動ベース（ＸＹテーブル）
６  メカベース
７  回転軸（回転装置）
８  位相型ＣＧＨ
９  透過位相型ＣＧＨ
１０  加工装置（光情報記録体記録装置）
２０  ガラス瓶（ガラス製品、光透過性材料、光情報記録体）
２１  ガラス部材（透明部材）
２２  透明液体槽
２３  液体樹脂（透明部材）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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