JP3703033B2

JP3703033B2 - ホログラム再生方法

Info

Publication number: JP3703033B2
Application number: JP29703992A
Authority: JP
Inventors: 山崎哲司
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1991-11-20
Filing date: 1992-11-06
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2020-10-05
Also published as: JPH05204289A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、バーコードパターンのように平行なバー状のパターンが記録された機械読み取り可能なホログラムの再生方法に関し、特に、読み取りセンサー位置の制約が比較的小さく、読み取り精度の低下が少ないホログラム再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バーコードをホログラム化して、これにビーム径の小さい再生用レーザビームを照射して、記録されたバーコードを読み出すようにすることは、例えば特開平１−１４２７８４号において公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、記録再生するバーコードのバーの向きと、記録時の参照光及び読み取り時の再生光の入射方向との関係については、何ら検討が行われておらず、両者の間には何らかの関連付けも行われていなかった。そのため、再生されたバーコードを読み取る読み取りセンサーの配置位置の制約が大きく、その配置位置、特に、回折光進行方向配置位置にズレがあると、バーコードの読み取り精度が低下するといった問題があった。
【０００４】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バーコードパターンのように平行なバー状のパターンが記録され、読み取りセンサー位置の制約が比較的小さく、読み取り精度の低下が少ないホログラム再生方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のホログラム再生方法は、平行な複数のバー状パターンをホログラム面に略平行に結像再生するように記録されたホログラムの再生方法において、ホログラムにより再生されるバー状パターンと平行な方向の径がそれに直交する方向の径に比較して大きくなるようなホログラム面上での入射領域を有する再生光により再生することを特徴とする方法である。
【０００６】
この場合、再生光をホログラム面に対して斜めに入射させることにより再生することもできるし、また、半導体レーザからのレーザ光を再生光として用いることもできる。
【００１２】
【作用】
本発明においては、入射領域はホログラムにより再生されるバー状パターンと平行な方向の径がそれに直交する方向の径に比較して大きくなるので、ホログラムにより再生されるバー状パターンに直交する方向において、焦点深度を深くすることができ、分離分解能を向上させることができるため、より実用的なホログラム再生方法及びホログラムであり、特に、バーコードの記録再生に適したものである。
【００１３】
【実施例】
以下、図面を参照にして本発明のホログラム再生方法及びホログラムの原理と実施例について説明する。
【００１４】
図１は、本発明に基づくホログラム１を再生する様子を示す斜視図であり、このホログラム１はその面に対して角度θ（θ＜９０°）で斜めに入射する細い再生光２によって平行な複数のバー状パターン３を再生するものであり、この平行な複数のバー状パターン３を横切るように例えばラインセンサー４を配置することにより、パターン３が読み取られる。再生される各バー状パターン３は、図示したｘ−ｘ方向、すなわち、再生光２の入射面（入射光線とホログラム１の法線を含む平面）に平行な方向に向くように記録されている。
【００１５】
このように、再生光２をホログラム１の面に対して斜めに入射させるように記録する場合、再生光２は図２に示したようなホログラム１の楕円領域Ａに入射するが、楕円領域Ａの径は、再生光２の入射方向に比較的長く（長軸ａ）、入射方向に直交する方向に比較的短く（短軸ｂ）なる。バー状パターン３を結像するためにホログラム１から回折光が出る領域Ａが、このようにバー状パターン３に直交する方向に径が短い場合、焦点深度が深くなり、図３（ａ）にバー状パターン３に直交し領域Ａを横切る断面に示すように、本来の結像面Ｆから外れた面Ｆ′にラインセンサー４が配置されていても、各パターン３は分離分解して読み取られるので、読み取りエラーは防止できる。
【００１６】
これに対して、仮に、バー状パターン３を図１のｙ−ｙ方向、すなわち、再生光の入射面に直交する方向に向くように記録すると、バー状パターン３を結像するためにホログラム１から回折光が出る領域Ａが、バー状パターン３に直交する方向に径が長くなり、図３（ｂ）に示すように、焦点深度が浅くなるため、結像面Ｆから外れた面Ｆ′にラインセンサー４が位置すると、隣接するパターン３を結像する光線は相互に混合し、隣接するパターン３を分解して読み取ることができなくなり、読み取りエラーが発生してしまう。
【００１７】
また、バー状パターン３を結像するためにホログラム１から回折光が出る領域Ａを小さくすればする程焦点深度は深くなるが、再生できる線幅である分解能線幅ｄは、
ｄ＝Ｃ・λｆ／Ｄ
（ただし、λ：再生波長、ｆ：記録干渉縞の空間周波数、Ｄ：ホログラムの大きさ、Ｃ：定数）で表されるので、分解能が低下してしまう。そこで、分解能を低下させずに、焦点深度を深くするためには、領域Ａに一定以上の面積を持たせる必要がある。
【００１８】
すなわち、再生光２をホログラム面に対して斜めに入射させて平行な複数のバー状パターン３を結像再生するように記録したホログラム１においては、バー状パターン３は再生光２の入射面に交差する方向でなく、その入射面に平行に記録した方がより精度よく読み取ることができ、読み取りセンサー配置位置にデフォーカスがあっても、読み取り精度の低下が少ないホログラムになることが分る。上記においては、再生光２として平行ビームを想定していたが、発散光又は集束光により再生する場合も同様である。
【００１９】
ところで、再生光２が入射する楕円領域Ａの長軸ａと短軸ｂとの関係については、１＜ａ／ｂ≦５０の範囲であればよく、好ましくは、１．５≦ａ／ｂ≦４を満たすことが望ましい。このことは、ａ／ｂが１に近づけば、上記した本発明の楕円である効果が薄れ、５０よりも大きい値をとると、相対的にｂの値が小さくなり過ぎるてスリット状の照射パターンとなるため、このパターンによる回折ノイズの影響が大きくなり、読み取りに誤読が生じてしまうためである。また、楕円領域Ａの実際の大きさについては、１ｍｍ＜ｂ＜ａ＜（ホログラム１の大きさ）を満たすことが望ましく、ｂの値が１ｍｍよりも小さくなると、回折効率が低下し、また、ホログラム面の傷や汚れの影響により読み取りに誤読が生じてしまい、また、ａの値がホログラム１よりも大きくなると、再生光２がホログラム記録面から外れてしまい、意味がなくなってしまう。実際の例としては、ａは３ｍｍ、ｂは２ｍｍとしている。
【００２０】
また、再生光２が入射する角度θについては、１５°以上、７５°以下であればよく、１５°よりが小さいか７５°より大きいと、読み取り装置が大きくなり過ぎてしまう。好ましくは、３０°から６０°の範囲であり、最適には４５°である。
【００２１】
ところで、光源から出る光の断面が本来的に楕円になっている例えば半導体レーザを用いて平行な複数のバー状パターンを再生する場合、再生光はホログラム面に対して必ずしも斜めに入射させる必要はなく、垂直入射であってもよい。その場合は、楕円照明領域は、光の利用効率を考慮すると、その長軸方向がバー状パターンの方向の向くようにしなければならない。また、再生光２の主光線とホログラム１面の法線を含む平面と、再生結像されるバー状パターン３とホログラム１面の法線を含む平面とは、必ずしも厳密に同じでなくてもよく、相互に４５°以下の角度をなしていればよい。
【００２２】
さて、図１のホログラム１のようなホログラムを作成するには、ホログラムの種類により種々の方法があるが、反射型レリーフホログラムにより記録する場合の１例について説明する。図４に光路図を示すように、フォトレジスト等を塗布した感光板５を用い、図の面に平行なバー状パターン開口を有する開口板６に散乱板７を重ね、裏面より照明光８で照明する。開口板６からの物体光９は、レンズ１０により感光板５の背後の位置１１に開口板６のバー状パターンを結像するように進む。一方、参照光１２は、紙面に平行に、かつ、再生光２がホログラム１面となす角度θと同じ角度θで感光板５に入射し、その感光面で物体光９と干渉し、干渉縞が記録される。感光板５を現像して干渉縞をレリーフ模様にし、さらに、レリーフ面にニッケル等を厚くメッキした後、メッキ膜を剥がして金型とし、その金型のレリーフ模様を透明樹脂フィルムに転写する。そして、レリーフ模様が転写されたフィルムのレリーフ面に反射コーテングすることにより、ホログラム１が作成される。なお、図４の位置１１は、記録再生が同一波長であれば、結像再生するバー状パターン３の位置と鏡像関係の位置である。
【００２３】
なお、記録時の参照光１２とホログラム１面のなす角度と異なる角度θで再生光２をホログラム１に入射させると、バー状パターン３の位置が記録された位置と異なることになるため、サンサー４での読み取りに支障をきたし、また、入射する再生光２が、ホログラム１面の法線を中心として回転する方向にその入射方向が異なると、例えば、レリーフホログラムにおいては、その異なる角度が１８０°では、像の結像位置が異なる程度で影響は少ないものの、９０°に近づけば近づく程再生の効率が低下し、再生できなくなる。
【００２４】
以上のようなホログラム１は、例えばバーコードを記録して種々の用途に用いられる。例えば、クレジットカード、バンクカード、プリペイドカード、ＩＤカード、会員カード、免許証、身分証明書等のカード類、パスポート、保険証等の冊子類、トラベラーズチェック、商品券、入場券等の金券類、株券、国債、抵当証券等の証券類、腕時計、ネックレス、ネームプレート、指輪、イヤリング、ピアス等の身に付けるもの、等があげられる。
【００２５】
また、物品にホログラム１以外の例えば磁気記録、光記録等の機械読み取り（書き込み）可能な他の記録部も形成し、ホログラム１に記録されている情報をキー情報として、スクランブルをかけて暗号化した情報をこの他の記録部に記録してもよい。この場合は、読み出しの際にホログラム１に記録されている情報をキーとして他の記録部に記録されている情報の再現を行えばよい。
【００２６】
なお、再生光２の光源としては、半導体レーザ、ＬＥＤが大きさ等から好適であり、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、水銀灯も使用可能である。
【００２７】
以上、本発明のホログラム再生方法及びホログラムを実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のホログラム再生方法によると、入射領域はホログラムにより再生されるバー状パターンと平行な方向の径がそれに直交する方向の径に比較して大きくなるので、分解能の低下を招くことなく、バー状パターン読み取り面にデフォーカスがあっても、読み取り精度の低下が少なく、読み取りセンサー位置の制約が比較的小さい、より実用的なホログラム再生方法及びホログラムであり、特に、バーコードの記録再生に適したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくホログラムを再生する様子を示す斜視図である。
【図２】再生光のホログラムへの入射領域の形状を示す平面図である。
【図３】バー状パターンの向きに依存して再生像の分解精度が異なることを説明するための図である。
【図４】ホログラム撮影のための配置を示す光路図である。
【符号の説明】
１…ホログラム
２…再生光
３…バー状パターン
４…ラインセンサー
５…感光板
６…開口板
７…散乱板
８…照明光
９…物体光
１０…レンズ
１１…結像位置
１２…参照光
Ａ …照明領域
Ｆ …結像面
Ｆ′…デフォーカス面

Claims

平行な複数のバー状パターンをホログラム面に略平行に結像再生するように記録されたホログラムの再生方法において、ホログラムにより再生されるバー状パターンと平行な方向の径がそれに直交する方向の径に比較して大きくなるようなホログラム面上での入射領域を有する再生光により再生することを特徴とするホログラム再生方法。
再生光をホログラム面に対して斜めに入射させることにより前記ホログラムを再生することを特徴とする請求項１記載のホログラム再生方法。
半導体レーザからのレーザ光を再生光として用いることを特徴とする請求項１記載のホログラム再生方法。