自動車工場の
ガロア体

ＱＲコードは、自動車生産ラインの切実な要請と非自動車部門の技術者の「世界標準の発明をしたい」という野心の微妙な混交の下、1990年代前半の日本電装（現デンソー）で開発された。

トヨタグループの生産現場では、部品名と数量の記された物理的なカンバンが発注書、納品書として行き来することで在庫を管理する。そのデータ入力を自動化するバーコード（ＮＤコード）を開発したのがデンソーだ。

バブル全盛の1990年ごろ、空前の生産台数、多様な車種・オプションに応えるため、部品も納入業者も急激に増え、ＮＤコードが限界を迎えていた。63桁の数字しか記録できなかったからだ。複数のコードを並べ、人手でスキャンする負担が無視できなくなっていた。

デンソーは当時、バーコードリーダー（読み取り装置）で圧倒的なシェアを持っていた。「バーコードをなんとかしてほしい」と西尾工場（西尾製作所）から相談を受けたのは、しかし、担当ではない原昌宏さんだった。輸出書類の文字を自動で読み取るＯＣＲ（光学的文字認識装置）を開発していた。1992年、デンソー独自の二次元コードを開発したいと上司に提案する。直線上の濃淡を読み取るバーコードと違い、画像処理のノウハウがあった。

先行する欧米の二次元コードに欠けていた、油などの汚れに強く、読み取りが速いことを最重要目標とした。特許を行使せず、誰もが自由に使えるようにすることも早い段階で決めた。1994年に規格が完成、ＱＲコードとして新聞発表する。デンソー屈指の発明の第一報を書かなかった当時の担当記者を弁護するとしたら、まだ実物がなかったからだ。翌年、安城の高棚工場でテスト機器の実地運用が始まった。

ＱＲコードの仕組み

開発されたＱＲコードはどのような仕組みで動くのか。簡単なコードを具体的に解読してみよう。

読み取りソフトウエアは、カメラから画像を取り込むと、一瞬のうちに以下のようなデータ処理を行う。

まず、画像から切り取られた格子模様からコードのバージョン（型番）を割り出す。型番は縦横に格子（セル）が21あるバージョン１から、177セルのバージョン40まである。この例では、一辺のセル数がなので、バージョンであることがわかる。

次に、このコードで使われた設定（フォーマット情報）を読み出す。フォーマット情報は、ＱＲコードの特徴である３つの正方形（切り出しシンボル）の脇に配置されている。規格で定められたリストと見比べ、白黒パターンが最も似ているものを選ぶ。一致しない場合でも許容するのは、読み誤りがあるかも知れないからだ。

この例では、設定は反転マスク、訂正レベルだと分かる。

反転マスクは、コードが読みやすくなるように適用されている一種の化粧で、データを読むためには剥ぎとらなければならない。設定にしたがってマスクで白黒を反転させると、ＱＲコードの「素顔」は以下のようになる。

最後に、右下から２行ごとに８セルずつ取り出し、二進数の数字として解釈する。

こうして得られた数が、コードに組み込まれたデータの本体だ。

しかし、話はまだ入り口なのだ。

誤り訂正機能によって修正された数は、規格に従って文字や数字に戻される。ＱＲコードでは、数字モード、英大文字・数字モード、日本語仮名漢字モード、汎用のバイトモード（８ビット）の４種類が規定されている。

以下の例では、最初の４セルがバイトモードであることを示している。それに従って、続くデータを８セル単位で解釈することになる。

バイトを文字として解釈することで「How QR code works.」という文が得られた。ＱＲコードは元データを確率で推定しない。誤読の可能性はほとんどない。

クイックレスポンス

誤り訂正と並んで重視されたのは、どの方向からも高速で情報が読み出せることだった。そのためには、画像から正しい向きで確実にコードを切り出せなければならない。機械の目にも瞬時にＱＲコードだと分かる目印は何か。５か国語の印刷物を集めて見出した結論が、黒1白1黒3白1黒1のパターンだ。不思議なことに、活字やデザインの中にこのパターンはほとんど現れない。

切り出しシンボルは、どの向きからも見ても中心部分が11311のパターンになる。右上、左上、左下の３か所しかないため、画像の中でコードがどちらを向いているか、簡単に分かる。

現在使われている読み取りソフトはもっと洗練されているが、以下のような原始的な手順でもコードは簡単に取り出すことができる。

見当違いの切り出しも、誤り訂正のおかげでＱＲコードでないことが即座に分かる。他に候補があれば、切り出し直して復号を試みるだけだ。

11311が発明の真髄であることは、読み出しの際に白黒を反転する作業があった理由にも表れている。

反転マスクには以下の８種類が規定されている。

どのマスクを選んでも解読はできるのだから、最も都合のいいものを選べばよい。その基準の一つに11311のパターンがないことがある。苦心して見つけた黄金パターンを自ら作ってしまうことを避けるのだ。

自動車工場を超えて

新聞が『情報を白黒の点の組み合わせに置き換え、バーコードの約百倍の情報量を持たせる』と生硬な表現で初代リーダー発売を紹介した1996年以降、ＱＲコードはゆっくりと自動車生産の現場に広まっていった。国際標準にも認められ、三菱電機や文具のぺんてるなど他業界でも採用された。しかし、それだけではあなたもこの記事を読んでいないだろう。

2002年のシャープの機種を皮切りに携帯電話に読み取り機能が組み込まれ、一気に普及する。当時の新聞をめくると、動物園のガイド、迷子探し、漁協の産地表示、馬券などの使用例が花開いている。表記もわずか１年ほどで『携帯電話で読むモザイク模様』から『ＱＲコード』に変わった。

エンジン工場の油汚れにも耐えるよう開発された誤り訂正機能にも、想定外の応用が現れた。最大30％の高い訂正率を逆手に取って、コードの中に企業のロゴやメッセージをデザインする広告が登場した。欧米では、メッセージのアドレスを示す油彩画だけの美術展や、角度によって異なるコードに見える立体彫刻の個展が開かれている。

スマートフォンの普及で詐欺やコンピューターウイルス攻撃に使われるセキュリティの問題も出てきた。少数民族の監視、ワクチンの接種管理、ワクチンパスポート。社会問題を象徴する役回りになった。

ＱＲコードは、日本電装が早くも1995年に商標登録出願し、デンソーウェーブがブランドを守っている。特許と異なり、登録商標には期限がない。そのような巧みな企業戦略さえ色褪せるほど、ＱＲコードは二次元コードの代名詞として世界標準になった。自動車工場を超えて、発明家の野心は達成されたのだ。

主な参考文献: 小川進「ＱＲコードの奇跡」、電子情報通信学会「通信ソサイエティマガジン2013秋号」

本文（技術解説部分を除く）は以下のコード１枚（バージョン40）に収まるように編集した。説明不足や飛躍が多いのはこのためです。