CN101866660A - 全息图再现和成像设备以及全息图再现和成像方法 - Google Patents

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Abstract

一种全息图再现和成像设备，包括：参考光源，其被配置为接近其上记录了全息图的全息图记录材料而排列，并且该参考光源具有多个光源的排列；参考光源驱动部分，被配置为以时分方式驱动所述多个光源；成像传感器，被配置为捕捉用来自所述参考光源的参考光照射的再现区域的图像，以及对所述图像进行光电转换；以及图像处理部分，被配置为处理来自所述成像传感器的成像信号。通过激活当所述多个光源开启时所照射的区域的成像信号来获取部分的捕捉图像，并且通过所述图像处理部分将所述部分的捕捉图像组合成再现图像。

Description

全息图再现和成像设备以及全息图再现和成像方法
技术领域
本发明涉及全息图再现和成像设备以及全息图再现和成像方法，用于再现来自全息图记录材料的已记录信息并对该信息光电转换，其中在该全息图记录材料上记录了信号光(对象光，object light)和参考光的干涉条纹。
背景技术
可以显示三维图像的全息图用于确定信用卡、身份证等的真实性。当前，使用许多通过使用干涉薄膜的表面不匀性来记录信息的浮雕型全息图。然而，存在的问题是，浮雕型全息图可以很容易伪造。另一方面，通过使用干涉薄膜中折射率的不同来记录信息的李普曼(Lippmann)型全息图非常难于伪造。这是因为使用复杂的技术来记录图像，并且也难于获得记录材料。作为李普曼型全息图的生成方法，存在其中将激光应用于对象的实景全息图以及其中基于来自多个视点的视差图像来记录信息的全息立体图。
李普曼型全息立体图的产生过程一般包括图像获取过程、包括对已获取图像的编辑处理在内的内容产生过程、全息图原始样版(original plate)制造过程以及复制(海量产生)过程。通过图像捕捉或计算机绘图来获取图像。例如通过柱面透镜将在图像编辑过程中获取的多个图像中的每个图像转化成带状图像。图像的对象光和参考光的干涉条纹顺序地记录在全息图记录介质上，作为带状元素全息图，由此制造出原始样版。全息图记录介质紧密地附着到原始样版，用激光照射，并复制全息图。
在该全息图中，例如，通过在水平方向上从不同的视点依次捕捉图像而获取的图像信息在水平方向上依次被记录，作为带状元素全息图。当观察者用双眼观看全息图时，由左眼和右眼观看的二维图像彼此稍微不同。以此方式，观察者感觉到视差，因此再现了三维图像。
如上所述，当依次记录带状元素全息图时，生成仅在水平方向上具有视差的HPO(仅水平视差)全息立体图。印刷该HPO型花费时间短，并且可以实现高图像质量记录。另外，可以将垂直视差包括在记录方法中。在水平方向和垂直方向这两者上都具有视差的全息图称为FP(全视差)型全息图。
李普曼型全息图比浮雕型全息图更难于伪造，并且适合用于确定信用卡、身份证等的真实性。另外，当可以记录诸如序列号和标识信息(ID)的附加信息时，伪造变得更加困难。因为使用印刷机逐一地生成全息图没有效率，因此存在通过接触复制来复制许多全息图的方法。
本发明的发明人提出了在复制全息图时能够在复制的同时记录附加信息的全息图复制设备和全息图复制方法。在该方法中复制的全息图可以根据视角再现全息记录的文本信息和条形码信息。记录的数据不仅由人眼识别，而且还非常有望由图像捕捉相机进行光电转换且由机器读取。例如，在确定在制造过程中记录在全息图记录材料上的附加信息是否无误地记录的所谓验证处理中，期望由生产设备中的机器读取全息图。
通过全息图的特征，期望平行光或点光源照射全息图的某部分。当多个光源照射该部分时，由多个光源再现不同的图像，并且再现了其中不同图像重叠的多个重叠图像，使得图像模糊。以类似方式，当由面光源照射该部分时，图像模糊。
另一方面，当需要从靠近表面的点倾斜地照射全息图时，平行光或点光源难于均匀地照射整个区域。实际上，LED(发光二极管)、氙气灯、卤素灯等难以成为理想的点光源，因此即使当将光轴对准透镜系统中的预定轴时，在靠近光源的区域和远离光源的区域之间也出现光量差。
当密集排列多个诸如LED的光源时，可以改善光量的不均匀性。然而，靠近多个光源中心的部分被两个光源同时照射，使得再现重叠的图像。难以从重叠的图像中正确地读取，并且出现误差或虚假识别。
公开号为No.11-258970的日本未审查专利申请描述了用于在读取元素全息图时减小由照射相邻的元素全息图的再现参考光引起的串扰的影响的方法。在公开号为No.11-258970的日本未审查专利申请中描述的该方法通过光阑(diaphragm)限制再现参考光的光通量的直径来减小串扰。
发明内容
在公开号为No.11-258970的日本未审查专利申请中描述的方法没有解决当多个LED用作光源时重叠图像的问题。另外，如在公开号为No.11-258970的日本未审查专利申请中所述，添加光阑导致光学部分的数量增加的问题。
因此，期望提供可以清晰地捕捉全息图再现图像、例如记录在全息图记录材料上的附加信息的再现图像而没有串扰的全息图再现和成像设备以及全息图再现和成像方法。
根据本发明的实施例，提供了一种全息图再现和成像设备，包括：
参考光源，其被配置为接近其上记录了全息图的全息图记录材料而排列，并且该参考光源具有多个光源的排列；
参考光源驱动部分，被配置为以时分方式驱动所述多个光源；
成像传感器，被配置为捕捉用来自所述参考光源的参考光照射的再现区域的图像，以及对所述图像进行光电转换；以及
图像处理部分，被配置为处理来自所述成像传感器的成像信号，
其中，通过激活当所述多个光源开启时所照射的区域的成像信号来获取部分的捕捉图像，并且通过所述图像处理部分将所述部分的捕捉图像组合成再现图像。
而且，根据本发明的实施例，提供了一种全息图再现和成像方法，包括以下步骤：
通过以时分的方式驱动参考光源而用参考光照射全息图记录材料，所述参考光源靠近其上记录了全息图的所述全息图记录材料排列，并且具有多个光源的排列；
通过成像传感器捕捉用来自所述参考光源的参考光照射的再现区域的图像，以及对所述图像进行光电转换；
通过激活当所述多个光源开启时所照射的区域的成像信号，获取部分的捕捉图像；以及
组合所述部分的捕捉图像以形成再现图像。
根据本发明的实施例，通过小且简单的光学系统以及低成本的装置，可以获得清晰的再现图像而没有串扰。
附图说明
图1是图示本发明实施例可以应用的复制设备的例子的配置的示意图；
图2A-2B是用于视角的一般说明的示意图；
图3是用于说明本发明实施例可以应用的复制设备中的视角的示意图；
图4A-4B是用于说明本发明实施例应用于复制设备的验证设备的例子的示意图；
图5A-5B是用于说明本发明实施例应用于复制设备的验证设备的另一例子的示意图；
图6是图示本发明实施例可以应用的复制设备的另一例子的配置的示意图；
图7是用于说明参考光源的一般驱动方法的示意图；
图8是用于说明根据本发明实施例的参考光源的时分驱动的示意图；
图9A-9B是用于说明根据本发明实施例的参考光源的时分驱动的示意图；
图10是本发明实施例的框图；
图11A-11D是用于说明根据本发明实施例的参考光源的驱动方法的时序图；
图12A-12C是图示根据本发明第一实施例的成像光学系统的第一例子的配置的示意图；
图13A-13C是图示根据本发明第一实施例的成像光学系统的第二例子的配置的示意图；
图14A-14B是图示根据本发明第二实施例的成像光学系统的第一例子的配置的示意图；
图15A-15B是图示根据本发明第二实施例的成像光学系统的第二例子的配置的示意图；
图16A-16B是图示根据本发明第二实施例的成像光学系统的第三例子的配置的示意图；
图17A-17B是图示根据本发明第二实施例的成像光学系统的第四例子的配置的示意图；和
图18A-18B是图示根据本发明第二实施例的成像光学系统的第五例子的配置的示意图。
具体实施方式
下文中，将描述实现本发明的优选实施例(在下文中称为实施例)。将按以下顺序描述实施例：
<1、第一实施例>
<2、第二实施例>
<3、第三实施例>
尽管下面描述的实施例是适合于本发明的具体例子，并且给出了技术上优选的各种限制，但是本发明的范围并不限于实施例，除非在下面的描述中提供限制本发明的陈述。
<1、第一实施例>
[复制设备的配置]
将参考图1描述本发明实施例可以应用的复制设备。复制设备将全息图从全息图原始样版复制到全息图记录介质，并且同时记录诸如序列号和识别信息的附加信息。
来自激光光源100的激光通过半波片101进入偏振分束器102。半波片101使激光的偏振面旋转90度。激光(S偏振光)被偏振分束器102反射，并且该激光通过空间滤光器103传播。来自空间滤光器103的激光(换句话说，参考光)进入准直透镜104。通过准直透镜104被转换成平行光的激光照射到具有感光材料层的全息图记录介质105和全息图原始样版106。
全息图原始样版106是例如当观察时在水平方向上具有视差的全息立体图。全息图原始样版106可以是在水平方向和垂直方向两者上都具有视差的全息立体图。另外，全息图原始样版106可以是通过用激光照射对象而生成的实景全息图。通常，用于再现三维图像的全息图可以通过将两个原始图像相组合而形成，这两个原始图像是从不同视点看到的物体的二维图像。例如，通过以带状元素全息图的形式在全息图记录介质上依次记录通过从不同视点依次捕捉对象的图像而获取的许多图像作为原始图像来生成全息立体图。
全息图记录介质105和全息图原始样版106直接附着到彼此，或经由折射率调整液体(称为折射率匹配液)而紧密地附着到彼此。在全息图记录介质105上，记录通过由全息图原始样版106衍射的光和参考光形成的干涉条纹，以及由附加信息光和参考光形成的干涉条纹。
穿过偏振分束器102的激光(P偏振光)被反射镜107反射，并进入空间滤光器108。通过空间滤光器108传播的激光被准直透镜109转换成平行光，并到达反射镜110。
由反射镜110反射的激光通过发散(diffusion)面板111进入充当空间光调制元件的液晶面板112。通过在元素全息图的宽度方向和长度方向的至少任一方向上发散来自反射镜110的激光，发散面板111加宽了复制的全息立体图的视角。由发散面板111发散的激光通过光阑(遮光板)115而变窄，并且当仅从前面观察时视角变宽。
尽管在图1中没有示出，但是液晶驱动部分、例如微计算机连接到液晶面板112。附加信息的图像通过液晶驱动部分显示在液晶面板112上。作为附加信息，使用诸对于每个全息图唯一的数字(序列号)的识别信息。偏振片113配备在液晶面板112的出射表面上。偏振面通过液晶面板112而被旋转，并且P波被转换为S波。
由液晶面板112生成的并且穿过偏振片113的附加信息光经由图像形成光学系统而进入全息图原始样版106，该图像形成光学系统由投影透镜114、光阑115和投影透镜116构成。在全息图记录介质105上记录由其中通过全息图原始样版106衍射的光和穿过全息图原始样版106的附加信息光重叠的光和入射激光形成的干涉条纹。结果，可以将附加信息记录在全息图原始样版106的全息图区域中。
[关于视角]
将参考图2描述当再现已记录的全息图记录介质105时在全息图记录介质105上的记录和视角之间的一般关系。如图2A所示，当记录时，参考光160以入射角θ1进入全息图记录介质105’，并且对象光161以入射角θ2从全息图记录介质105’的相对侧进入全息图记录介质105’。由对象光161和参考光160形成的干涉条纹记录在全息图记录介质105’上。
如图2B所示，当照明光170以入射角θ1照射到按上述方式记录了干涉条纹的全息图记录介质105’时，对象光(再现光)171以出射角θ2由全息图记录介质105’射出。结果，从在对象光171出射方向上的视点可以看到对象光。
在复制设备中，如图1所示，参考光以入射角θ1进入全息图记录介质105，附加信息光以入射角θ2进入全息图记录介质105，并且附加信息光具有±θ3的扩展角。在再现期间，如图3所示，参考光172以入射角θ1进入被复制的全息图介质105。由全息图记录介质105再现的附加信息光173具有±θ3的扩展角，其中心是θ2的出射角。换句话说，仅当视点位于中心是输出角θ2的、±θ3的角度范围内，才能够看到附加信息。
当再现被复制的全息图记录介质105时可以看见附加信息的角度的中心可以由入射角θ2设置，其中附加信息光的光轴以该入射角θ2进入到全息图记录介质105。另外，在再现期间可以看见附加信息的角度的范围可以由图像形成光学系统设置，该图像形成光学系统由投影透镜114、116和光阑115构成。
因此，全息图记录介质105具有下面所述的特征，并且通过移动视点可以相互独立地观察到全息图图像和附加信息图像。可以通过移动眼睛或移动全息图记录介质来移动视点。
当从预定角度照射时，再现了如下全息图图像，该全息图图像具有当视点在法线的左右方向上移动时的至少在水平方向上的连续视差，并具有在上下方向上控制的视角。在此情况下，可能不能控制在上下方向上的视角。
折射率调制记录在单层材料中，使得当视点在全息图记录介质的法线的上下方向和左右方向中的至少一个方向上相对移动时，再现与全息图图像不同且与之分开的另一图像(附加信息图像)。
全息图图像是其上记录了图像的全息图或全息立体图。作为从与上下方向和左右方向的至少一个方向不同的角度再现的全息图，全息图是位于深度方向上的近似不变的平面中的二维图像。位于深度方向上的近似不变的平面中的二维图像是包括识别信息的附加信息图像。
上述复制设备可以在全息图区域中记录附加信息图像(比如序列号和机器可读的条形码信息)。另外，复制设备可以防止附加信息扰乱原始全息图图像的观察，因为复制设备可以限定能够看见附加信息图像的视点的范围。
[验证设备]
在使用复制设备的全息图产生过程中，提供了所谓的检查(验证)过程，其检查记录在全息图记录材料上的附加信息是无误地记录。如图4A所示，依次执行隔膜剥离/供应处理1、ID信息记录处理2、保护膜层压处理3、UV(紫外线)加热处理4、检查处理5和膜缠绕处理6。
如图4B所示，绕辊子7缠绕记录膜，在该记录膜中，全息图记录材料22被涂覆在基膜21上，并且另外隔离物23被涂覆在全息图记录材料22上。在隔膜剥离/供应处理1中，隔离物23被隔离物卷辊8卷起。隔离物23被剥离，并且涂覆在基膜21上的全息图记录材料22(相应于图1中的全息图记录介质105)被传送到ID信息记录处理2。
在ID信息记录处理2中，通过使用全息图原始样版9(相应于图1中的全息图原始样版106)，将全息图图像记录在全息图记录材料22上，并且记录ID信息。在ID信息记录处理2中，经记录的全息图记录材料被传送到保护膜层压处理3。
在保护膜层压处理3中，从辊子10提供的透明保护膜24被层压在全息图记录材料22上。被层压了保护膜24的全息图记录材料22被传送到UV加热处理4。在UV加热处理4中，UV设备11用紫外线透过保护膜24照射全息图记录材料22。UV加热处理4具有作为固定全息图记录的固定部分的功能。在UV加热处理4中，保护膜24可附着到全息图记录材料22。
在检查处理5中，检查从UV加热处理4传送来的基膜21、全息图记录材料22和保护膜24的层压膜。换句话说，通过检查设备12检查期望的附加信息是否被成功地记录。在检查处理5中，除了附加信息之外，也可以检查全息图图像是否成功地被复制。经检查的薄膜被传送到膜缠绕处理6，并且由辊子13缠绕。
将参考图5描述将检查处理添加到产生过程的另一形式。在图5所示的产生过程中，通过使用与通过接触印刷来复制全息图的激光不同的激光，可以记录附加信息。
如图5A所示，执行接触印刷，并且在全息图由UV固定部分135固定之前记录附加信息。从图5中没有示出的辊子提供的全息图记录膜131绕辊子缠绕。全息图原始样版132附着到辊子的圆周表面。全息图原始样版132例如是水平方向连续的视差图像。在全息图原始样版132和全息图记录膜131紧密地附着到彼此的同时照射复制激光133，全息图原始样版132上的全息图被复制到全息图记录膜131上。
通过传送全息图记录膜131进行复制。复制之后，向UV固定部分135传送全息图记录膜131。在UV固定部分135之前，提供附加信息记录部分136。其上的全息图已经通过UV固定部分135而固定的全息图记录膜131被传送到检查设备137，并且检查是否合适地记录了附加信息。
在检查设备137中，提供了用于生成再现参考光以再现记录在全息图记录膜131上的附加信息的参考光源138。如图5B所示，参考光源138具有如下布置，其中多个诸如LED的点光源在与全息图记录膜131的传送方向相垂直的方向的直线上对准。从参考光源138生成的再现参考光具有与附加信息记录部分136中的记录参考光相同的波长(单波长、白光波长等)，使得可以再现附加信息，并且该再现参考光以与记录参考光相同的入射角进入全息图记录膜131。与全息存储技术中的角度复用相比，用于再现附加信息的参考光的波长和入射角的一致性不是那么严格。
当照射再现参考光时，再现记录在全息图记录膜131上的附加信息。如下面所述，通过成像传感器捕捉再现的附加信息并对其进行光电转换。通过分析由成像传感器捕捉的已捕捉图像，检查是否成功记录了附加信息。
图6图示了附加信息记录部分136的例子。由激光光源100、半波片101、偏振分束器102、空间滤光器103和准直透镜104生成的参考光进入全息图记录膜131。在与页面垂直的方向上传送全息图记录膜131。全息图记录膜131是这样的薄膜，其中感光材料被涂覆在透明的基膜上。在附加信息记录部分136中使用的激光光源100可以是脉冲激光，并且在此情况下，如果提供足够的能量用于记录，那么能够进行连续的处理而不用停止全息图记录膜131的传送。
由反射镜107反射、穿过空间滤光器108和准直透镜109并且由反射镜110反射的激光变成分支(branched)激光。分支激光以与图1示出的复制设备中相同的方式经过发散面板111进入液晶面板112。经由偏振片113、图像形成光学系统(投影透镜114、115和光阑115)和百叶窗(louver)134在全息图记录膜131上形成液晶面板112中的附加信息图像。通过提供百叶窗134，能够防止诸如反射光的不需要的光进入全息图原始样版106。可以使用透明板来代替百叶窗134。
[检查设备内的参考光源的控制]
将描述可以应用于图5中的检查设备137的根据本发明实施例的检查设备。但是，根据本发明实施例的检查设备可以应用于图4中的检查处理5。将描述当在再现期间再现附加信息时出现的问题。
如图7所示，例如，参考光源30由四个LED即LED L1、LED L2、LEDL3和LED L4(下文中简称为L1、L2、L3和L4)构成。参考光源30照射全息图记录材料。参考光具有与在记录附加信息时使用的参考光基本上相同的波长。根据二维可读成像传感器(CCD(电荷耦合器件)、CMOS(互补金属氧化物半导体)等)可以同时再现的区域，设置再现区域40。再现区域40是照射区域和成像区域两者。在再现区域40中，划分的区域R1、划分的区域R2、划分的区域R3和划分的区域R4(下文中简称为R1、R2、R3和R4)分别被L1、L2、L3和L4照射。
从R1再现例如字符“ABC”的附加信息，从R2再现例如字符“DEF”的附加信息，从R3再现例如字符“GHI”的附加信息，并且从R4再现例如字符“JKL”的附加信息。当同时由参考光源30的L1至L4照射时，通过来自多个邻近LED的参考光再现图像，产生双重重叠的图像和三重重叠的图像，并且出现全息图再现图像的模糊。
为了解决该问题，如图8所示，交替地开启和关闭每隔一个的LED。换句话说，在某个时刻，L1和L3同时开启并且L2和L4关闭，并且在下一时刻，L1和L3同时关闭并且L2和L4同时开启。在图8中，通过来自L1和L3的照射再现的图像由白色的字符表示，并且通过来自L2和L4的照射再现的图像由黑色的字符表示。
在某个时刻，如图9A所示，L1和L3同时开启并且L2和L4关闭。仅来自L1和L3的参考光分别照射到R1和R3，并且仅来自L1和L3的参考光分别照射到R2和R4。
在下一时刻，如图9B所示，L1和L3关闭并且L2和L4同时开启。仅来自L2和L4的参考光分别照射到R1和R3，并且仅来自L2和L4的参考光分别照射到R2和R4。
另外，与LED的切换同步地切换成像传感器捕捉图像的区域。具体地，在图9A中，R2和R4未被捕捉，并且在图9B中，R2和R4未被捕捉。代替控制成像传感器自身，可以使得来自成像传感器的输出信号部分地失效。每个区域由单个参考光照射，使得能够防止出现重叠的图像。
当以此方式执行全息图再现和捕捉时，通过两次捕捉操作可以获得R1和R3的全息图再现图像以及R2和R4的全息图再现图像。因为成像传感器、光源和全息图是固定的，因此图像中由全息图再现图像占据的区域也是固定的。因此，当从每个图像中裁剪必须的图像并生成合成图像时，可以获得具有高锐度(sharpness)的整个图像。作为另一方法，如果成像传感器的灵敏性对于全息图再现图像的亮度而言是足够的，则能够通过在一次图像捕捉操作中完成LED的切换而使用单个捕捉的图像捕捉期望的全息图再现图像。
尽管描述了使用四个光源的上述例子，但是可以通过使用多于四个(几十个、几百个)光源来构成例子。另外，可以任意选择同时发光的光源的数量，除非存在串扰。当光源是二维排列的并且随着光源切换而切换成像区域时，成像传感器、全息图和光源的相对位置不是必须移动。
[检查设备的信号处理电路]
如图10所示，附加信息的再现图像由成像传感器41读取，并且被光电转换。关由信号处理电路42对来自成像传感器41的输出信号执行诸如增益校正、噪音消除等的处理。来自信号处理电路42的成像信号被A/D转换器43转换成数字成像信号。
该数字成像信号被提供给图像处理电路44。与图像处理电路44相关地提供存储器45。图像处理电路44处理在存储器45中累积的数字成像信号，并且组合部分读取的图像，以获得附加信息的再现图像。另外，图像处理电路44确定是否正确地再现了预定附加信息的再现图像。来自图像处理电路44的输出信号被提供给显示部分46。显示部分46显示再现图像、确定结果(OK/NG)等。
如上所述，由来自驱动电路48的驱动信号驱动其中多个LED在直线上对准的参考光源30。来自控制器49的驱动信号被提供给驱动电路48。控制器49生成控制信号以控制构成检查设备的成像传感器41、信号处理电路42、图像处理电路44等。由控制器49执行参考光源30的切换以及与切换同步的图像捕捉操作。
图11中的时序图图示了参考光源30的驱动定时和成像传感器41的曝光定时。如图11A所示，在脉冲信号处于高电平的时段T1中，L1和L3开启。如图11C所示，在脉冲信号处于高电平的时段T2中，L2和L4开启。
在图11B中，在高电平时段T1中，由L1和L3再现的附加信息被成像传感器41捕捉，并且获得R1至R4的部分图像的成像信号。该成像信号累积在存储器45中。在图11D中，在高电平时段T2中，由L2和L4再现的附加信息被成像传感器41捕捉，并且获得R1至R4的部分图像的成像信号。该成像信号累积在存储器45中。
图像处理电路44通过组合在存储器45中累积的图像来再现附加信息的图像。再现的图像通过图像处理电路44输出到显示部分46，并且附加信息的再现图像被显示在显示部分46上。另外，由图像处理电路44从再现图像确定是否正确地再现了附加信息。在显示部分46上显示确定结果。
另外，图像处理电路44可以校正通过用发散光代替平行光来照射而产生的失真。换句话说，基于存在的失真参数，对捕捉的图像执行图像校正处理，并且执行平滑地连接在划分的区域的边界上的图像的处理。
[检查设备中的光学系统]
如图12所示，来自由在直线上相邻地对准的n个LED(L1至Ln)构成的参考光源30的参考光照射到全息图记录材料的全息图表面51，并且线性再现区域40的图像被成像传感器41捕捉。从LED到全息图表面51的光的入射角具有预定值，以再现附加信息。图12A是侧视图，图12B是正视图，并且图12C是俯视图。参考图5中的上述产生过程，在垂直于图12A的页面的方向上传送全息图表面51。换句话说，在图12的配置中，参考光进入使得参考光具有对于与传送方向垂直的方向的预定入射角。预定入射角意味着能够再现附加信息的全息图的角度。
理想地，成像光学系统应该由所谓的远心(telecentric)光学系统构建，使得再现区域40能够在其整个宽度上方以相同角度被读取。然而，在这样的远心光学系统中，使用大的透镜和大的光学系统，因此使用非远心透镜52。
来自再现区域40的光依次被反射镜53和反射镜54反射，并进入成像传感器41。使用反射镜53和反射镜54的原因在于减小光学系统的尺寸(高度)。
如上所述，驱动相邻的LED以不同时发射光。此时与切换定时同步地选择性改变成像区域，最终获得应该被读取的全部区域40的信息。为了使仅来自一个LED的光照射到再现区域40中将被捕捉的区域，不仅相邻的LED交替发光，而且三个LED中的一个LED或者四个LED中的一个LED可以发光。当使用具有壳式(shell-type)透镜的LED作为该LED时，即使不使用校准光学系统时，也可以执行具有较小失真的图像捕捉。更有效地，通过使用微透镜阵列，参考光可以照射为平行光。因为在此生成的较小失真是给定的失真，因此在图像捕捉区域的边界部分中，可以通过图像处理对捕捉的图像执行失真校正。而且，可以通过在图像捕捉之后的图像处理来校正通过每个LED再现的全息图再现图像的亮度变化。此外，取决于位置，通过改变来自LED的参考光的入射角，可以控制不改变读取角。
如果使用线性传感器作为成像传感器41，则当捕捉再现区域40中的全息图时，将全息图记录材料传送一步，并且捕捉相邻再现区域40中的全息图。通过图像处理将通过重复连续的传送操作而获得的多个线性图像组合以成为单个再现图像。通过设置线性再现区域40，能够防止沿参考光到全息图表面51的入射角与在再现区域40的短边方向上的预定值不同。但是，能够在可接受范围内增加再现区域40的宽度以形成带状区域。
图13是成像光学系统的另一例子。图13A是侧视图，图13B是正视图，并且图13C是俯视图。在图13C中，图示了再现区域40。参考图5中的上述产生过程，在垂直于图13A的页面的方向上传送全息图表面51。换句话说，在图13的配置中，参考光进入使得参考光具有对于与传送方向平行的方向的预定入射角。以与图12中示出的光学系统相同的方式，由非远心的透镜52、反射镜53和反射镜54构成的光学系统排列在成像传感器41和全息图表面51之间。
<2、第二实施例>
[成像光学系统]
将描述本发明的第二实施例。作为用于读取全息图中记录的信息的方法，当通过扫描全息图来捕捉图像时，易于捕捉高分辨率图像，因为至少在扫描方向上在相同的条件下捕捉图像。照射全息图的参考光倾斜地进入全息图，并且作为参考光，近似平行光应该以预定角度从到达全息图的光学路径中的位置均匀地照射。具体地，参考光需要从在生成全息图时参考光进入的方向进入。
图14图示了成像光学系统的第一例子。图14A是侧视图，并且图13B是正视图。来自激光光源61的激光被准直透镜62转换成平行光，并且到达到加尔瓦诺(galvano)镜63。代替加尔瓦诺镜63，可以使用诸如共振扫描仪或多边形反射镜的光学扫描执行机构(actuator)。由图14中未示出的驱动机构旋转加尔瓦诺镜63，使得镜子表面倾斜。
由加尔瓦诺镜63反射的激光穿过远心fθ透镜64以预定入射角进入全息图表面51。远心fθ透镜64具有以恒定速度扫描在图像形成表面(全息图表面51)上由加尔瓦诺镜63以恒定角速度扫描的激光的功能。
在垂直于图14A的页面的方向上传送全息图表面51。换句话说，在图14的配置中，参考光进入使得参考光具有对于与传送方向垂直的方向的预定入射角。该预定入射角意味着能够再现附加信息的全息图的角度。
远心fθ透镜65a和65b排列在全息图表面51和成像传感器41之间。由远心fθ透镜65a和65b垂直于全息图表面51读取在激光扫描的位置处的全息图再现图像。
成像传感器41的单次线扫描(single line scan)的曝光时间被设置为至少单程(one-way)扫描时间，并且执行图像捕捉以获得全部宽度的信息。当线扫描时间和曝光时间彼此不是大不相同时，例如，当曝光时间是线扫描时间的1.5倍时，一个部分可以扫描两次，而另一部分可以仅扫描一次，因此出现局部密度差。为了防止出现该问题，通过使用接近线扫描的一个周期或周期的整数倍的曝光时间来执行图像捕捉。另外，通过使图像捕捉和扫描的定时同步，可以实现图像的均匀性。
在图14的配置中，参考光由透镜64进行fθ转换，使得全息图的参考光的扫描速度变得与全息图表面上的速度近似相同。代替以上，例如，通过执行诸如加尔瓦诺镜63的扫描驱动执行机构的速度控制，可以尽可能将扫描速度控制为相同的速度。当速度变化时，照射到全息图的光量变化。为了防止图像捕捉期间速度变化消极地影响亮度的均匀性，扫描速度被设置为相同的速度。另外，当通过校准等预先获得扫描路线之间的光量差时，通过获得对于每个扫描路线的校正系数，可以通过图像处理校正全息图再现图像的亮度不均匀性。
图15是成像光学系统的第二例子。图15A是侧视图，并且图15B是正视图。在图15的配置中，在垂直于图15的页面的方向上传送全息图表面51。换句话说，在图15的配置中，参考光进入使得参考光具有对于与传送方向平行的方向的预定入射角。以与图14中所示的光学系统相同的方式，排列了由激光光源61、准直透镜62、加尔瓦诺镜63、远心fθ透镜64、65a和65b构成的光学系统。
图16图示了成像光学系统的第三例子。第三例子图示了其中不执行光扫描并且倾斜地照射预先转换成平行光的激光的例子。当使用LED代替激光光源时，难于生成完美的平行光，因此，也难于以相同的条件在整个宽度上照射光。在此情况下，通过取决于成像系统中的位置改变增益和快门速度，可以实现图像的均匀性。或者，类似于上述的第一实施例，可以通过图像处理校正全息图再现图像的亮度均匀性。
图17和18分别图示了其中使用了非远心透镜52的成像光学系统的第四例子和第五例子。理想地，成像光学系统应该通过所谓的远心光学系统配置，使得在整个宽度上方可以以相同角度执行读取。但是，在这样的远心光学系统中，使用大的透镜和大的光学系统，因此使用非远心透镜52有很大优点。即使当使用非远心透镜52时，通过构建其中参考光的入射角取决于位置而改变的光学系统，也可以控制读取角度不改变。
<3、修改的实施例>
尽管已经描述了本发明应用的具体实施例，但是本发明并不限于这些实施例，并且各种修改是可能的。例如，作为光源，可以使用激光来代替LED。另外，可以为一个光源提供多个遮光器以形成多个光源。另外，本发明的实施例可以应用于由全息立体图技术记录的图像的再现。
[参考数字和符号的描述]
2ID信息记录处理
5            检查处理
30           参考光源
40           再现区域
41           成像传感器
51           全息图表面
61           激光光源
63           加尔瓦诺镜
131          全息图记录膜
137          检查设备
138          参考光源
L1至Ln       LED
R1至Rn       区域
本申请包括与2009年4月20日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP2009-101516中的公开相关的主题，其全部内容通过引用并入此处。
本领域技术人员应该理解，取决于设计需要和其他因素，可以出现各种修改、组合、子组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等效物的范围内即可。

Claims (6)

1.一种全息图再现和成像设备，包括：
参考光源，其被配置为接近其上记录了全息图的全息图记录材料而排列，并且该参考光源具有多个光源的排列；
参考光源驱动部分，被配置为以时分方式驱动所述多个光源；
成像传感器，被配置为捕捉用来自所述参考光源的参考光照射的再现区域的图像，以及对所述图像进行光电转换；以及
图像处理部分，被配置为处理来自所述成像传感器的成像信号，
其中，通过激活当所述多个光源开启时所照射的区域的成像信号来获取部分的捕捉图像，并且通过所述图像处理部分将所述部分的捕捉图像组合成再现图像。
2.根据权利要求1所述的全息图再现和成像设备，其中，驱动所述参考光源使得所述多个光源中的多个相邻光源之一依次发光。
3.根据权利要求1所述的全息图再现和成像设备，其中，在所述全息图记录材料中，将折射率调制记录在单层材料中，使得当相对于法线在与水平方向不同的方向上移动视点时，再现与已记录图像不同且与之分开的另一图像。
4.根据权利要求1所述的全息图再现和成像设备，其中，所述多个光源的排列是一维的。
5.根据权利要求1所述的全息图再现和成像设备，其中，所述多个光源的排列是二维的。
6.一种全息图再现和成像方法，包括以下步骤：
通过以时分的方式驱动参考光源而用参考光照射全息图记录材料，所述参考光源靠近其上记录了全息图的所述全息图记录材料排列，并且具有多个光源的排列；
通过成像传感器捕捉用来自所述参考光源的参考光照射的再现区域的图像，以及对所述图像进行光电转换；
通过激活当所述多个光源开启时所照射的区域的成像信号，获取部分的捕捉图像；以及
组合所述部分的捕捉图像以形成再现图像。
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