JPH09244520A - 画像記録方法および画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 情報を高密度に記録できる画像記録方法を提
供する。 【解決手段】 複数の２次元平面画像1A〜1Eを、３次元
画像空間内に略平行に階層的に配置して、記録媒体５に
ホログラフィックに記録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、画像をホログラ
フィックに記録する画像記録方法、およびこの画像記録
方法によって得られるホログラムから画像を読み取る画
像読み取り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ホログラフィによる画像の記録・再生に
おいては、参照光と物体光とを干渉させて、その干渉縞
を記録媒体に露光記録したり、あるいは計算機ホログラ
ムの手法により計算して得られる干渉縞を記録媒体に記
録してホログラムを得、そのホログラムに再生光を照射
することによって、干渉縞として記録されている画像を
再生するようにしている。かかるホログラフィでは、一
般に、３次元物体の画像を記録するようにしている。

【０００３】一方、バーコードに代表されるように、数
字データ等をコード化して、２次元平面画像情報として
記録、表示することも知られている。このようなコード
化された２次元平面画像は、印刷などにより媒体に直接
的に記録、表示できることから、商品パッケージなどに
商品情報を簡易に表示する方法として広く普及してい
る。しかし、従来のバーコードに代表されるコード化さ
れた２次元平面画像は、紙などの記録媒体上に直接的に
印刷等の方法で記録、表示され、記録内容が容易に読み
取れるため、セキュリティーが必要なデータは扱えない
という問題があると共に、黒白の縞状のパターンでコー
ド化されているため、商品のパッケージなどに表示する
場合に、外観を損ねるという問題がある。

【０００４】このような問題を解決し得るものとして、
例えば、特開平１−２１１０８８号公報には、コードデ
ータに対応する明暗パターンをホログラムに記録し、こ
のホログラムにレーザ光を照射して、再生される明暗パ
ターンを光電変換素子で受光するようにしたコードデー
タシステムが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ホログ
ラムに３次元画像を記録する場合においては、これを読
み取り光学系を用いて読み取る場合に、物体の奥行き
が、読み取り光学系の被写界深度内にないと、画像を正
確に読み取れないという問題がある。また、特開平１−
２１１０８８号公報に開示されているコードデータシス
テムにあっては、コードデータに対応する明暗パターン
を単一の２次元平面画像としてホログラムに記録するよ
うにしているため、本来、３次元画像を記録・再生でき
るホログラフィの特長を充分生かしきれず、高密度な情
報記録が期待できないという問題がある。

【０００６】この発明の第１の目的は、上述した問題点
に着目してなされたもので、情報を高密度に記録できる
画像記録方法を提供することにある。

【０００７】さらに、この発明の第２の目的は、上記の
画像記録方法によってホログラムに記録された情報を正
確に読み取り得るよう適切に構成した画像読み取り装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、この発明の画像記録方法は、複数の２次元平面
画像を、３次元画像空間内に略平行に階層的に配置し
て、記録媒体にホログラフィックに記録することを特徴
とするものである。

【０００９】さらに、上記第２の目的を達成するため、
この発明は、複数の２次元平面画像を、３次元画像空間
内に略平行に階層的に配置して、ホログラフィックに記
録したホログラムから画像を読み取る装置であって、前
記ホログラムを所定の角度でコヒーレント照明あるいは
インコヒーレント照明する照明系と、再生される複数の
２次元平面画像の中から１つの再生２次元平面画像を読
み取る２次元画像読み取り手段と、この２次元画像読み
取り手段で読み取る再生２次元平面画像を選択する画像
選択手段とを有することを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の画像記録方法におい
て、複数の２次元平面画像は、３次元画像空間内に略平
行に階層的に配置されるので、全ての２次元平面画像に
照明光を照射することができ、したがって高密度の記録
が可能となる。また、このようにして、複数の２次元平
面画像を記録媒体にホログラフィックに記録すれと、再
生時においては、記録されている複数の２次元平面画像
が、互いに交差することなく３次元的に再生されるの
で、その各々の再生２次元平面画像が、位置情報および
視差を持つことになる。したがって、読み取り時に焦点
調整および読み取り角度を変えることが可能となり、し
かも、各再生画像は２次元平面画像で、読み取り光学系
の被写界深度内に十分収まるので、従来の平面画像読み
取り装置で、所望の再生２次元平面画像を他の再生２次
元平面画像に何ら邪魔されることなく、容易かつ正確に
読み取ることが可能となる。

【００１１】また、この発明の画像読み取り装置におい
て、照明系によってホログラムを照明すると、すなわち
照明系からホログラムに再生光を照射すると、ホログラ
ムに記録されている画像が再生される。ここで、ホログ
ラムには、複数の２次元平面画像が、３次元画像空間内
に略平行に階層的に配置されてホログラフィックに記録
されているので、これら複数の再生２次元平面画像が、
互いに交差することなく３次元的に再生されることにな
る。この再生された複数の再生２次元平面画像は、画像
選択手段によりそのうちの１つが選択され、その選択さ
れた１つの再生２次元平面画像が２次元画像読み取り手
段で読み取られる。したがって、再生された各２次元平
面画像を、正確に読み取ることが可能となる。

【００１２】

【実施例】図１は、この発明の第１実施例を説明するた
めの図である。この実施例では、複数の２次元平面画像
１Ａ〜１Ｅを、３次元画像空間内に略平行に階層的に配
置し、公知のホログラフィ技術により、これら２次元平
面画像１Ａ〜１Ｅを照明光２によりコヒーレント照明し
て、その物体光３とコヒーレントな参照光４とによる干
渉縞を記録媒体５に露光記録する。ここで、２次元平面
画像１Ａ〜１Ｅは、ある間隔をもって配置されており、
隣接する画像間にも照明光が有効に進入するので、各画
像の全面を有効に照明することができ、したがって各画
像の画面全体を記録することができる。記録媒体５を干
渉縞で露光した後は、これを現像定着してホログラムを
作成する。

【００１３】このようにして作成したホログラムは、図
２に示すように、ホログラム７に、記録時における参照
光の照射方向から、コヒーレントな再生光８を照射する
ことにより、記録されている複数の画像の再生２次元平
面画像１ａ〜１ｅを得ることができる。ここで、再生２
次元平面画像１ａ〜１ｅは、３次元画像空間内に略平行
に重畳して階層的に配置され、互いに交差することな
く、位置情報および視差をもって再生されるので、読み
取り時に焦点調節および読み取り角度調節が可能とな
る。しかも、各再生画像は２次元平面画像で、読み取り
光学系の被写界深度内に収まるので、例えば、レンズお
よびＣＣＤを有する従来の画像読み取り装置により、所
望の再生２次元平面画像の全体を、他の再生２次元平面
画像に邪魔されることなく、容易に分離して読み取るこ
とが可能となる。

【００１４】図３は、この発明の第２実施例を説明する
ための図である。この実施例では、複数の２次元平面画
像１１Ａ〜１１Ｄを、読み取り方向から見て重なるよう
に、３次元画像空間内に略平行に階層的に配置し、公知
のホログラフィ技術により記録媒体１２に記録してホロ
グラムを作成する。ここで、各２次元平面画像は、例え
ば、透明シート１３に不透明散乱物質１４で描かれたも
のを用いる。したがって、複数の２次元画像１１Ａ〜１
１Ｄを、読み取り方向から見て重ねて配置しても、背面
の２次元平面画像を出た光束は前面の透明シート部分を
通るので、背面の２次元平面画像も確実に記録すること
ができる。

【００１５】このようにして作成されたホログラムは、
図４に示すように、ホログラム１５に、記録時における
参照光の照射方向から、コヒーレントな再生光１６を照
射することにより、記録されている複数の画像の再生２
次元平面画像１１ａ〜１１ｄを得ることができる。ここ
で、再生２次元平面画像１１ａ〜１１ｄは、読み取り方
向から見て重なり合って再生されるが、各々の画像は透
明部１３ａと不透明散乱部１４ａとで構成されており、
また、ホログラフィの３次元画像の視差により、再生２
次元平面画像１１ａ〜１１ｄに対する読み取り角度を変
えることで、前面の再生画像と背面の再生画像との重な
り位置を変えることができるので、各再生画像を確実に
読み取ることができる。

【００１６】図５は、この発明の第３実施例を説明する
ための図である。この実施例は、第２実施例の場合と同
様に、複数の２次元平面画像２１Ａ〜２１Ｄを、読み取
り方向から見て重なるように、３次元画像空間内に略平
行に階層的に配置し、公知のホログラフィ技術により記
録媒体２２に記録してホログラムを作成するものである
が、この実施例では、各々の画像を所定の幅を有する透
明部２３と不透明散乱部２４とをもって構成する。した
がって、この場合も、背面の２次元平面画像を出た光束
は前面の透明部２３を通るので、背面の２次元平面画像
も確実に記録することができる。

【００１７】このようにして作成されたホログラムは、
図６に示すように、ホログラム２５に、記録時における
参照光の照射方向から、コヒーレントな再生光２６を照
射することにより、記録されている複数の画像の再生２
次元平面画像２１ａ〜２１ｄを得ることができる。ここ
で、再生２次元平面画像２１ａ〜２１ｄは、読み取り方
向から見て重なり合って再生されるが、第２実施例の場
合と同様に、各々の再生画像は透明部２３ａと不透明散
乱部２４ａとで構成されており、また、ホログラフィの
３次元画像の視差により、再生２次元平面画像２１ａ〜
２１ｄに対する読み取り角度を変えることで、前面の再
生画像と背面の再生画像との重なり位置を変えることが
できるので、各再生画像を確実に読み取ることができ
る。

【００１８】なお、第３実施例において、重畳する複数
の２次元平面画像２１Ａ〜２１Ｄの隣接する画像間の間
隔Ｄｎは、図７に示すように、２次元平面画像の透明部
２３の幅ａと、不透明散乱部２４の幅ｂと、順次の２次
元平面画像２１Ａと２１Ｂとの間隔Ｄ１をそれぞれ任意
に決めたとき、

【数１】 の関係を満たすように決定するのが望ましい。

【００１９】上記の第１〜３実施例で例示したこの発明
の画像記録方法は、複数の２次元平面画像を、３次元画
像空間内に略平行に階層的に配置して、ホログラフィッ
クに記録するので、特に、２次元画像がコード化された
パターン、例えば、バーコードを記録する場合には、種
々の情報をコード化した複数枚のバーコードを記録でき
るので、高い記録密度で、セキュリティーに優れ、か
つ、外観的に美しく記録することができ、上述した従来
の問題を有効に解決することができる。

【００２０】図８は、この発明の第４実施例を示すもの
である。この実施例は、ホログラム３１に記録され、３
次元画像空間内に略平行に重畳するように再生される再
生２次元平面画像３２ａ，３２ｂ，３２ｃを、虚像とし
て読み取るものである。ホログラム３１は、半導体レー
ザ３３および照明レンズ３４により、所定の角度からコ
ヒーレント照明し、これにより再生される像を、バンド
パスフィルタ３５および結像レンズ３６を経て、撮像素
子（ＣＣＤ）３７に結像させるようにする。なお、バン
ドパスフィルタ３５は、照明光の波長に透過率のピーク
を有するものを用いる。ＣＣＤ３７は、アーム３８によ
りホログラム３１に対して３次元的に、すなわち前後、
上下、左右方向に位置調整可能に支持する。

【００２１】かかる画像読み取り装置においては、アー
ム３８によりホログラム３１からのＣＣＤ３７の距離を
一定または可変して、結像レンズ３６により焦点調節を
行うことにより、再生２次元平面画像３２ａ，３２ｂ，
３２ｃから、任意の画像を、任意の倍率に変倍して読み
取ることができる。また、アーム３８によりＣＣＤ３７
を上下左右に移動させて、読み取り角度を変えることに
より、視差によって背面の画像を読み取ることができ
る。しかも、ＣＣＤ３７に結像される像は、照明光の波
長に透過率のピークを有するバンドパスフィルタ３５に
よって、所望の再生像以外の波長の光によるノイズ光が
効果的に除去されるので、再生像のＳ／Ｎを向上するこ
とができる。

【００２２】図９は、この発明の第５実施例を説明する
ための図である。この実施例は、複数の２次元平面画像
を再生３次元画像空間内に略平行に重畳するように記録
したホログラム４１に、その背面からレーザ光４２を入
射させ、その回折光４３ａおよび４３ｂの一方をＣＣＤ
４４で受光して、実像を読み取るようにしたものであ
る。ＣＣＤ４４は、アーム４５によりホログラム４１に
対して前後方向に位置調整可能に支持する。また、ＣＣ
Ｄ４４の周囲には、ホログラム４１で回折されない０次
光４６を遮蔽する光遮蔽手段４７を設けると共に、所望
の再生２次元平面画像のみをＣＣＤ４４に入射させるた
めのシャッタ４８を、適宜移動可能に設ける。

【００２３】かかる画像読み取り装置においては、ホロ
グラム４１に対してレーザ光４２を傾けて入射させ、シ
ャッタ４８を適宜移動させることにより、ホログラム４
１から再生される複数の再生２次元平面画像から、所望
の再生２次元平面画像を選択してＣＣＤ４４で読み取る
ことができる。なお、この実施例では、再生２次元平面
画像を実像として読み取るので、結像レンズは必ずしも
必要でないが、ホログラム４１とＣＣＤ４４との間に結
像レンズを配置して、所望の再生２次元平面画像を任意
の倍率で読み取るようにすることも、勿論可能である。

【００２４】図１０Ａ，ＢおよびＣは、この発明の第６
実施例を説明するための図である。この実施例は、ホロ
グラム５１に記録され、３次元画像空間内に略平行に重
畳するように再生される再生２次元平面画像５２ａ，５
２ｂ，５２ｃを、レンズ５３およびピンホール５４を有
する共焦点光学系を経て、結像レンズ５５によりＣＣＤ
５６に選択的に結像して読み取るものである。

【００２５】すなわち、再生２次元平面画像５２ａを読
み取る場合には、図１０Ａに示すように、再生２次元平
面画像５２ａからの光線５７がピンホール５４に集光す
るようにレンズ５３を位置調整して、ピンホール５４を
経た光線５７を結像レンズ５５によりＣＣＤ５６上に結
像させる。この場合、再生２次元平面画像５２ｂからの
光線５８、および再生２次元平面画像５２ｃからの光線
５９は、ピンホール５４をほとんど通過することなく、
遮蔽される。

【００２６】同様に、再生２次元平面画像５２ｂを読み
取る場合には、図１０Ｂに示すように、再生２次元平面
画像５２ｂからの光線５８がピンホール５４に集光する
ようにレンズ５３を位置調整し、また、再生２次元平面
画像５２ｃを読み取る場合には、図１０Ｃに示すよう
に、再生２次元平面画像５２ｃからの光線５９がピンホ
ール５４に集光するようにレンズ５３を位置調整して、
それぞれピンホール５４を経た光線を結像レンズ５５に
よりＣＣＤ５６上に結像させる。

【００２７】この実施例によれば、レンズ５３およびピ
ンホール５４を有する共焦点光学系を用いているので、
所望の再生２次元平面画像からの再生光のみをＣＣＤ５
６に導くことができる。したがって、再生画像のＳ／Ｎ
を向上することができる。

【００２８】なお、上述した実施例において、ホログラ
ムから再生される複数の再生２次元平面画像を読み取る
にあたっては、一つの再生画像の読み取り終了を検知し
て、次の再生画像を選択して読み取るように、複数の再
生２次元平面画像を自動的に順次選択して読み取るよう
構成することもできる。また、以上の実施例では、コヒ
ーレントな再生光により再生されるフレネルホログラム
の例を示したが、ホログラムの再生光に白色光などのイ
ンコヒーレント光を用いるリップマンタイプのホログラ
ムを用いてもよい。

【００２９】付記 １．請求項１記載の画像記録方法において、前記複数の
２次元平面画像は、それぞれ透明部と不透明散乱部とを
有することを特徴とする画像記録方法。 ２．請求項１記載の画像記録方法において、前記複数の
２次元平面画像は、それぞれ所定の大きさの透明部を有
することを特徴とする画像記録方法。 ３．請求項２記載の画像読み取り装置において、前記ホ
ログラムに対して読み取り角度を変更する読み取り角度
変更手段を有することを特徴とする画像読み取り装置。 ４．請求項２記載の画像読み取り装置において、前記２
次元画像読み取り手段は、共焦点光学系を有することを
特徴とする画像読み取り装置。 ５．請求項２、付記項３または付記項４記載の画像読み
取り装置において、前記２次元画像読み取り手段は、結
像光学系を有することを特徴とする画像読み取り装置。 ６．請求項２、付記項３〜５のいずれか記載の画像読み
取り装置において、前記２次元画像読み取り手段は、照
明光の波長に透過率のピークを有するバンドパスフィル
タを有することを特徴とする画像読み取り装置。 ７．請求項２、付記項４〜６のいずれか記載の画像読み
取り装置において、前記２次元画像読み取り手段を前記
ホログラムに対して所定の位置に保持する保持手段を有
することを特徴とする画像読み取り装置。 ８．請求項２、付記項３〜７のいずれか記載の画像読み
取り装置において、前記２次元画像読み取り手段による
一つの再生２次元平面画像の読み取り完了を検出して、
前記画像選択手段による再生２次元平面画像の選択を次
の再生２次元平面画像に切り換えて、複数の再生２次元
平面画像を順次自動的に読み取るよう構成したことを特
徴とする画像読み取り装置。

【００３０】付記項１記載の画像記録方法によれば、各
２次元平面画像が、透明部と不透明散乱部とで構成され
ているので、画像と画像とが重なり合って配置されて
も、背面の２次元平面画像を出た光は、前面の２次元平
面画像の透明部分を通って、確実に記録することが可能
となる。また、このようにして記録されたホログラムを
再生する場合にも、同様に、背面の再生２次元平面画像
を出た光は、前面の再生２次元平面画像の透明部分を通
るので、確実に読み取ることができる。

【００３１】付記項２記載の画像記録方法によれば、各
２次元平面画像が、所定の大きさの透明部を有するの
で、画像と画像とが重なり合って配置されても、ホログ
ラフィによる３次元画像の視差により２次元平面画像に
対する角度を変えれば、前面の画像との重なり位置が変
わるので、背面の２次元平面画像を出た光束は前面の透
明部分を通ることができるので、背面の２次元平面画像
の全面を確実に記録することができる。また、このよう
にして記録されたホログラムを再生する場合にも、同様
にして、確実に読み取ることができる。

【００３２】付記項３記載の画像読み取り装置によれ
ば、読み取り角度変更手段により、ホログラムに対して
読み取り角度を変更することができるので、視差により
背面の再生２次元平面画像を読み取ることができる。

【００３３】付記項４記載の画像読み取り装置によれ
ば、２次元画像読み取り手段が共焦点光学系を有するの
で、所望の再生２次元平面画像の前後の再生２次元平面
画像からの再生光を有効にカットすることができ、した
がって読み取り画像のＳ／Ｎを向上させることができ
る。

【００３４】付記項５記載の画像読み取り装置によれ
ば、２次元画像読み取り手段が結像光学系を有するの
で、その結像作用により所望の再生２次元平面画像のみ
を、結像面に任意の倍率に変倍して結像させて読み取る
ことができる。また、結像光学系を用いれば、再生２次
平面元画像を虚像として読み取ることもできる。

【００３５】付記項６記載の画像読み取り装置によれ
ば、２次元画像読み取り手段が、照明光の波長に透過率
のピークを有するバンドパスフィルタを有するので、読
み取りに使う光以外のノイズ光を効果的に取り除くこと
ができ、したがって再生２次元平面画像のＳ／Ｎを向上
させることができる。

【００３６】付記項７記載の画像読み取り装置によれ
ば、保持手段により、２次元画像の読み取り手段をホロ
グラムに対して所定の位置に保持することができるの
で、複数の再生２次元平面画像の読み取り位置が一定に
なり、したがって所望の再生２次元平面画像を容易に選
択することができる。

【００３７】付記項８記載の画像読み取り装置によれ
ば、複数の再生２次元平面画像が順次自動的に読み取ら
れるので、これらの再生画像を実質的に同時に、効率的
に読み取ることができる。

【００３８】

【発明の効果】この発明の画像記録方法によれば、複数
の２次元平面画像を、３次元画像空間内に略平行に階層
的に配置して、記録媒体にホログラフィックに記録する
ようにしたので、情報を高密度に記録することができ
る。

【００３９】また、この発明の画像読み取り装置によれ
ば、ホログラムに記録され、再生３次元画像空間内に略
平行に重畳するように再生される複数の再生２次元平面
画像から、所望の再生２次元平面画像を画像選択手段で
選択して２次元画像読み取り手段で読み取るようにした
ので、各再生２次元平面画像を正確に読み取ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を説明するための図であ
る。

【図２】第１実施例の記録方法を適用して作成したホロ
グラムの再生方法を説明するための図である。

【図３】この発明の第２実施例を説明するための図であ
る。

【図４】第２実施例の記録方法を適用して作成したホロ
グラムの再生方法を説明するための図である。

【図５】この発明の第３実施例を説明するための図であ
る。

【図６】第３実施例の記録方法を適用して作成したホロ
グラムの再生方法を説明するための図である。

【図７】第３実施例において、重畳して記録する複数の
２次元平面画像の隣接する画像間隔の設定方法を説明す
るための図である。

【図８】この発明の第４実施例を示す図である。

【図９】同じく、第５実施例を説明するための図であ
る。

【図１０】同じく、第６実施例を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｅ，１１Ａ〜１１Ｄ，２１Ａ〜２１Ｄ ２次元
平面画像 １ａ〜１ｅ，１１ａ〜１１ｄ，２１ａ〜２１ｄ 再生２
次元平面画像 ２ 照明光 ３ 物体光 ４ 参照光 ５，１２，２２ 記録媒体 ７，１５，２５ ホログラム ８，１６，２６ 再生光 １３ 透明シート １４ 不透明散乱物質 １３ａ，２３，２３ａ 透明部 １４ａ，２４，２４ａ 不透明散乱部 ３１，４１，５１ ホログラム ３２ａ〜３２ｃ，５２ａ〜５２ｃ 再生２次元平面画像 ３３ 半導体レーザ ３４ 照明レンズ ３５ バンドパスフィルタ ３６，５５ 結像レンズ ３７，４４，５６ 撮像素子（ＣＣＤ） ３８，４５ アーム ４２ レーザ光 ４３ａ，４３ｂ 回折光 ４６ ０次光 ４７ 光遮蔽手段 ４８ シャッタ ５３レンズ ５４ ピンホール ５７，５８，５９ 光線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の２次元平面画像を、３次元画像空
   間内に略平行に階層的に配置して、記録媒体にホログラ
   フィックに記録することを特徴とする画像記録方法。
2. 【請求項２】 複数の２次元平面画像を、３次元画像空
   間内に略平行に階層的に配置して、ホログラフィックに
   記録したホログラムから画像を読み取る装置であって、 前記ホログラムを所定の角度でコヒーレント照明あるい
   はインコヒーレント照明する照明系と、 再生される複数の２次元平面画像の中から１つの再生２
   次元平面画像を読み取る２次元画像読み取り手段と、 この２次元画像読み取り手段で読み取る再生２次元平面
   画像を選択する画像選択手段とを有することを特徴とす
   る画像読み取り装置。