JP3804450B2 - 光学情報読み取り装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報がホログラムパターンとして記録された光記録媒体から情報を読み取る光学情報読み取り装置に係り、特に、この光記録媒体に記録されている情報を簡潔な構成により読み取る光学情報読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリペイドカード、クレジットカード、キャッシュカード、証明用カード等の用途に用いる記録媒体は、この記録媒体に記録された記録内容、或いは記録媒体そのものが不正に偽造・変造されていないかどうかを識別する必要がある。
上記した記録媒体の識別を行う一つの方法として、例えばクレジットカードや銀行カード等には、偽造品や変造品ではない真正品であることを証明する為のホログラムを設けて構成したものがある。
上記のホログラムは、白色光の干渉により生成される虚像である単一ホログラム映像を視覚的に認識可能としたものである。
【０００３】
しかしながら上記した、虚像であるホログラム映像を認識するホログラムは、現状では製造者マーク等の単一ホログラム映像しか記録できないので、不正利用や偽造の防止には十分な機能を有するとは言えず、また記録可能な情報量にも限界があるものであった。
【０００４】
そこで、本出願人は先に、不正利用や偽造の防止に十分効果的なホログラムを使用する記録媒体として、ＣＧＨ（Computer Generated Hologram）を応用した光記録媒体に関する技術を特開平１０−１９８２５９号公報に開示し、また上記の光記録媒体の読み取り装置に関する技術を特開２０００−１９４７９４号公報に開示して、それぞれ提案している。
【０００５】
上記の開示技術に係る光記録媒体１０ｂ、及び光記録媒体の読み取り装置１０ａの断面図を図１０に示す。
図１０図示の光記録媒体１０ｂは、単色光１０ｃの照射に応じて生成される回折光１０ｄにより所定のパターンを実像として投影面上に投影するよう構成された少なくとも１箇所のホログラムパターン（情報記録部、ＣＧＨ）１０ｅを備えて構成されている。
【０００６】
一方、読み取り装置１０ａは、単色光１０ｃの光源である発光部１０ｇと、発光部１０ｇから出射された単色光１０ｃを光記録媒体１０ｂのＣＧＨ（１０ｅ）へ向けて反射する第１のミラー１０ｈと、ＣＧＨ（１０ｅ）から出射した回折光１０ｄを順次反射する第２のミラー１０ｉ及び第３のミラー１０ｊと、第３のミラー１０ｊから反射された回折光１０ｄにより再生像が投影されるスクリーン手段である表示窓１０ｆとを備えて構成されている。
【０００７】
上記の読み取り装置１０ａを用いて光記録媒体１０ｂの真贋判別（真正品であるか否かを判別する）を行う際には、光記録媒体１０ｂのＣＧＨ（ホログラムパターン）１０ｅに単色光１０ｃを照射して生成する回折光１０ｄを表示窓１０ｆに投影させることにより、光記録媒体１０ｂのホログラムパターン１０ｅに記録されている所定の映像パターンを再生して視認することにより、或いは図示せざる受光素子により上記の再生映像パターンを読み取って画像処理することにより、光記録媒体１０ｂの真贋を判定等を行っていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記に説明したように、従来のホログラム付クレジットカードやホログラム付キャッシュカード等の光記録媒体は、ホログラムパターンとして形成されたカードを発光する会社や銀行特有の真贋判別用パターンである虚像のホログラム映像をカードの外観上、直視により認識することによって当該カードの真贋判定を行っていた。
【０００９】
上記した虚像を直視して認識する構成のホログラムパターンは、表示面積が大きいので視認されるホログラム映像は容易に判別可能であるが、そのためにカード偽造や変造が容易となる恐れがあった。
すなわちホログラムそのものが第３者でも容易に作成可能であるので、偽造ホログラムパターンを比較的容易に製造することができ、上記の虚像直視型ホログラムを有する光記録媒体の偽造品の製造を完全に防止することは困難であった。
【００１０】
一方、先に図１０を用いて説明した、ホログラム映像を実像としてスクリーン手段上に生成するタイプである、本出願人が先に提案した光記録媒体１０ｂ、及び光記録媒体１０ｂの読み取り装置１０ａに係る構成によれば、個々のホログラムパターン１０ｅは１辺が数百μm程度の領域であるので十分に小さく、また大容量の情報を記録しておくことができるうえ、情報を読み取るためには単色光を照射して回折光を読み出す必要があるので、そのような精密な構成のＣＧＨ（ホログラムパターン）１０ｅは偽造が現実には不可能である。
従って、その種の光記録媒体１０ｂは偽造や変造を行うことが極めて困難であり不正使用を強力に防止することが出来る、という特徴を有していた。
【００１１】
しかしながら図１０図示の構成においては、読み取り装置１０ａとホログラムパターン１０ｅとの高さ方向（ホログラムパターン１０ｅ面に垂直な方向）の位置関係が正規の位置から逸脱すると、回折光１０ｄの再生像がぼやけて情報が読み取れないという欠点があるので、読み取り装置１０ａとホログラムパターン１０ｅとの相対的な位置を厳密に管理して使用しなければならず、応用範囲が限られてしまうなど実用上大きな問題を有していた。
【００１２】
そこで光記録媒体１０ｂ及び読み取り装置１０ａを実用化するに際して、例えば読み取り装置１０ａとホログラムパターン１０ｅとの間に高さを規制するための位置決め手段を設けたり、或いはその位置決め手段を設けることが出来ない場合は操作者の手により光記録媒体１０ｂを最適な位置に保持して読み取り操作を行う必要があった。
その場合、光記録媒体１０ｂを手で保持することによる手ぶれが発生したり、あるいは高さの規制を目測に頼るため、読み取り装置１０ａとホログラムパターン１０ｅとの高さ方向の位置関係が正規の位置から変動し、回折光による再生像がぼやけるなどして、情報が正しく読み取れない恐れがあった。
【００１３】
また、図１０の断面図において、ＣＧＨ（１０ｅ）を発した回折光１０ｄは、第２のミラー１０ｉと第３のミラー１０ｊとによりそれぞれ反転されて表示窓１０ｆに達し、所定の再生画像パターンを実像として生成することを先に説明した。
生成した実像は、実像の投射面とは反対方向から、すなわち表示窓１０ｆを外部から観察することとなる。
一方、光記録媒体１０ｂの再生方法としては、上記の読み取り装置１０ａを用いる正規の方法とは別に、光記録媒体１０ｂのＣＧＨ（１０ｅ）に直接レーザポインタ等を用いて単色光を照射し、照射により得られた回折光を直接壁面などの反射面に投射して、正像である回折像を得る簡易的な方法も存在する。
【００１４】
ところが、上記の説明からも容易に導かれるように、図１０図示構成による正規の再生方法により得られた再生像と、簡易的再生方法により得られた正像である再生像とは鏡像反転すなわち裏返しの関係となっており、図１０図示の読み取り装置１０ａでは逆像の再生像のみしか得る事が出来なかった。
【００１５】
ＣＧＨ（１０ｅ）の再生画像としてブランドマークやハウスマーク等の周知の出所表示を行う場合には、裏返しの像である逆像のブランドマーク等は商品やカードの品位を低下させ真正性を疑わせる恐れも有るので、偽造防止用途として用いることが困難である、という問題があった。
【００１６】
また、図１０図示構成とは詳細が異なる構成の読み取り装置１１ａ及び光記録媒体１１ｂの断面図である図１１に示すように、従来技術に係る構成において、ホログラムの保護等のためのケース１１ｋ内部に光記録媒体１１ｂを収納する構成とする場合がある。
この場合には読み取り装置１１ａとホログラム（ＣＧＨ）１１ｅとの間に上記のケース１１ｋが介在するので、ケース１１ｋ自体の製作精度のバラツキや、各種仕様の差異のために高さが異なる複数種類のケース１１ｋが存在する可能性がある。
【００１７】
光記録媒体１１ｂを収納するケース１１ｋが異なる高さ寸法を有する複数種類が存在するのであれば、読み取り装置１１ａとホログラムパターン１１ｅの高さの位置関係が個々の光記録媒体ごとに変動するので、先に説明したのと同様の理由により情報の正しい読み取りに支障をきたす、という問題があった。
【００１８】
さらに、光記録媒体１１ｂをケース１１ｋに収納する場合、以下に説明するような新たな問題が生じた。
すなわち、図１１の要部を拡大した断面図である図１２において、ケース１１ｋは光透過性を有する材質で構成されているものとする。
【００１９】
図１２からもわかるように発光部１１ｇから出射して第１のミラー１１ｈで反射された単色光１１ｃは、ＣＧＨ（１１ｅ）へ到達する前にケース１１ｋ上面で所定の反射率で反射し、その反射光１１ｍは光記録媒体１１ｂとは反対の方向へ進行する。
上記の反射光１１ｍは、条件によっては読み取り装置１１ａの光学系の迷光となり再生像の認識に影響を及ぼす、という問題があった。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記した問題点に鑑みて成されたものであり、光記録媒体が光透過性のケースに収納され、この光記録媒体のホログラムパターンに外部から単色光を照射して再生像を得る場合に、ケース表面で反射される単色光の不要光の影響を少なくして良好な再生像が得られる光学情報読み取り装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、光記録媒体に形成されたホログラムパターンからなる反射型の情報記録部に単色光を照射し、反射して得られる再生像を表示部に表示させて前記光記録媒体の真贋判別を行う光学情報読み取り装置において、前記光記録媒体を収納する光透過性の保護ケースと、前記単色光を出射する発光部と、前記光透過性の保護ケースの外部にあって、前記単色光が前記光透過性の保護ケースを介して前記光透過性の保護ケース内に収納されている前記光記録媒体を照射するように、前記単色光を反射する単色反射ミラーと、前記光透過性の保護ケースの外部にあって、前記反射型の情報記録部を照射し、前記反射型の情報記録部で反射されて得られる前記再生像を前記表示窓に表示させる回折光反転ミラー部と、前記光透過性の保護ケース表面で反射された単色光の不要光が前記表示部に到達するのを遮る遮光板と、を備えたことを特徴とする光学情報読み取り装置を提供する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の好ましい実施例につき、図１〜図９を用いて説明を行なう。
図１は本発明の実施の形態に係る第１の実施例である光学情報読み取り装置の透過斜視図、図２は図１の装置と光記録媒体の断面図、図３は図１の光学情報読み取り装置の光学配置図、図４は光記録媒体の簡易的な画像再生方法を説明する模式図、図５は図３の光学配置図において保護ケースに光記録媒体が収納された構成における光学配置図、図６は本発明の実施の形態に係る第２の実施例である光学情報読み取り装置の光学配置図、図７は本発明の実施の形態に係る第３の実施例である光学情報読み取り装置の要部断面図、図８は一般的な光学情報読み取り装置における回折像の再生の原理を説明するための図、図９は光学情報読取装置とＣＧＨとの距離が変化したときのスポット径とスポット中心間隔との変化を示す平面図及びグラフである。
前述したものと同一部分には同一符号を付しその説明を省略する。
【００２３】
まず、本発明の実施の形態に係る第１の実施例である光学情報読み取り装置１ａを、図１〜図４を用いて説明する。
【００２４】
本実施例の光学情報読み取り装置１ａの透過斜視図である図１、及び図１の装置１ａと光記録媒体１ｂの要部断面図である図２において、まず光記録媒体１ｂには、画像情報が記録された反射型ＣＧＨ（Computer Generated Hologram：情報記録部）１ｅが貼付または成型により設けられている。
【００２５】
このＣＧＨ（１ｅ）は、回折格子を含む平面内で互いに回転させて配置した複数の回折格子を組み合わせて、回折光の投射面において２次元的に明点が配置する回折像が得られるよう、コンピュータによる数値計算を用いてホログラムパターンを設計し構成したものである。
このＣＧＨ（１ｅ）の回折光からカードの真贋判別等を行うための再生画像が得られることは先に従来技術において説明した通りである。
尚、本実施例の読み取り装置１ａが用いるＣＧＨ（ホログラム）１ｅは、例えば月刊誌「ＯプラスＥ」（株式会社 新技術コミュニケーションズ発行；Ｎｏ．２０４；１９９６年１１月号）に記載された技術を用いることによって構成することが可能である。
【００２６】
図１及び図２に示す本実施例のホログラム視認装置（光学情報読み取り装置）１ａは、単色光レーザなどの所定波長の単色光を出力する発光部（発光手段）１ｇと、この発光部１ｇから出力される光ビーム（単色光）をＣＧＨ（１ｅ）へ向かう所定の方向に反射する単色光反射ミラー１ｉと、単色光の照射に応じてＣＧＨ（１ｅ）から出射された回折光を反転させて表示窓１ｆへ向けて出射する回折光反転ミラー１ｐと、反射型ＣＧＨ（１ｅ）に記録されたホログラムの画像情報を表示する表示窓１ｆと、装置の底面に設けられた反射型ＣＧＨの大きさと略等しい大きさの開口部（図２）１ｑとを含めて構成されている。
【００２７】
そして、上記の光学情報読み取り装置１ａを用いて光記録媒体１ｂの真贋判別等の動作を行う際には、光記録媒体１ｂ上にホログラム視認装置（光学情報読み取り装置）１ａを載置し、下記する如く光記録媒体１ｂの反射型ＣＧＨ（１ｅ）に記録されたホログラムの画像情報を表示窓１ｆに表示させて、視認を行うものである。
【００２８】
尚、本実施例において、上記に説明した単色光反射ミラー１ｉを設けることなく、直接所定の角度で発光部１ｇから光ビーム（単色光）をＣＧＨ（１ｅ）へ照射するよう構成してもよい。
【００２９】
上記の真贋判別動作（読み取り動作）をより具体的に、動作の順を追って説明する。
まず光学情報読み取り装置１ａに付属するスイッチ１ｓをオン状態として、発光部ドライバ回路１ｔ及びバッテリ手段１ｕを用いて発光部１ｇの駆動を開始する。
すると発光部１ｇから単色光が照射され、照射された単色光は単色光反射ミラー１ｉで反射されて筐体底部の開口部１ｑに達する。
このとき反射型ＣＧＨ（１ｅ）が開口部１ｑの直下に位置するように光記録媒体１ｂを操作者の手により位置合わせを行うと、反射型ＣＧＨ（１ｅ）で回折される１次回折光が回折光反転ミラー１ｐで画像情報が反転されつつ表示窓１ｆに投射され、表示窓１ｆには所定の再生画像情報が表示されるものである。
【００３０】
上記の光記録媒体１ｂの具体的な用途としては、クレジットカード、キャッシュカードまたは身分証明用カードなどが挙げられる。
また上記のＣＧＨ（１ｅ）は、例えば３値以上のホログラムデータを形成して所望の画像が得られるようにして複雑な画像を記録しておくことにより、光記録媒体１ｂのＣＧＨ（１ｅ）に記録されている情報は、偽造・変造を極めて困難とすることができる。
【００３１】
なお、ＣＧＨ（１ｅ）の大きさは、１辺が１００μm以上の四角形であれば上記した機能を発揮することが出来るので、その大きさは特定の大きさに限定されることはなく大小様々な所望の形態に構成し、また任意の情報を記録することが可能である。
【００３２】
上記したような、ＣＧＨの偽造困難性、記録情報の大容量、記録情報の多様性という従来技術の構成と同様の特徴に加え、本実施例の光学情報読み取り装置１ａは、下記する格別の構成を備えることにより、従来にない本実施例固有の効果を奏するものである。
【００３３】
すなわち、図１の光学情報読み取り装置１ａの光学配置図である図３に示すように、本実施例の光学情報読み取り装置１ａは、以下のような特徴的な構成をそれぞれ含むものである。
（１）表示窓１ｆの回折像投射面は、光記録媒体１ｂに設けたＣＧＨ（１ｅ）の回折面と相対向しており、かつ同一の光軸１ｖ上にほぼ連設して配置されてある点。
情報の読み取り動作時において、光学情報読取装置１ａの表示窓１ｆのほぼ真下にＣＧＨ（１ｅ）が位置するように構成したので、操作者が行うＣＧＨ（１ｅ）と光学情報読み取り装置１ａとの位置合わせ操作が従来と比較してより容易となっている。
このために再生像をより迅速に、より確実に表示窓１ｆ上に再生することが出来る。
【００３４】
（２）０次回折光１ｗが表示窓１ｆに達することが無いように、ＣＧＨ（１ｅ）に対する単色光の入射角θ1その他の光学的配置がなされている点。
単色光１ｃの入射に応じてＣＧＨ（１ｅ）より出射される回折光のうち、回折像の生成に寄与することが無い０次回折光（０次反射光）１ｗが表示窓１ｆへ到達することが無いように単色光１ｃのＣＧＨ（１ｅ）に対する入射角θ1やその他の光学的配置が設定されてあるので、０次反射光１ｗが回折像にかぶって回折像を不鮮明にするような不具合が防止されるものである。
【００３５】
（３）回折光１ｄを反転して表示窓１ｆへ向けて出射する回折光反転ミラー１ｐを有する点。
ＣＧＨ（１ｅ）から出射する回折光の中で、少なくとも１次回折光を含む回折光を表示窓１ｆへ向けて反射する回折光反転ミラー１ｐをＣＧＨ（１ｅ）と表示窓１ｆとの間に配置し、再生像を生成するための回折光が確実に表示窓１ｆへ到達するように構成してある。
また、回折光反転ミラー１ｐの位置および角度を変化させることにより、様々な入射角θ1、回折角θ2、θ3（回折角の定義は図３参照）に対応する光学情報読み取り装置を構成することが出来る。
【００３６】
（４）正像である実像が表示窓１ｆで得られるよう、回折光を表示窓１ｆへ向けて反射する回折光反転ミラー１ｐを有する点。
図３の構成のように回折光反転ミラー１ｐを特に奇数個配置することによって、光学情報読み取り装置１ａの表示窓１ｆ上で得られる実像を正像として、以下に説明するような簡易的な再生方法で再生した回折像（正像）に対して絵柄が反転しないよう構成することが可能となっている。
【００３７】
上記した光記録媒体１ｂの簡易的な再生方法とは、例えば図４に図示する如く、ＣＧＨパターン（１ｅ）に対してペン型のレーザーポインター４ａ等により単色光（レーザ光）を照射する方法で回折像を再生させる方法である。
図４の簡易的再生方法では、レーザポインタ４ａからの単色光照射に応じた回折光を、身近にある投射面、例えば壁面に投影し、生成した回折像（正像）を投射側から観察するものである。
【００３８】
回折像のそれぞれの絵柄が鏡像反転の方向が同一であることから、図４のような簡易的な再生方法と、先に図１等を用いて説明した光学情報読み取り装置１ａを用いた正規の認識方法とに共通して同一の光記録媒体１ｂを用いることが出来、従って光記録媒体１ｂの汎用性が向上するので、従来技術に係る構成と比較してさらにＣＧＨ及び光記録媒体１ｂの応用範囲を広げることが出来る。
【００３９】
以上のように本実施例の光学情報読み取り装置１ａによれば、上記した（１）〜（４）という格別な構成を有しているので、それぞれの構成による従来にない固有の効果が発揮されるものである。
すなわち光学情報読み取り装置１ａとＣＧＨ（１ｅ）との位置合わせ操作が容易であるので再生像を迅速、確実に得ることが出来、単色光の入射角や回折光の回折角が様々に異なる場合にも対応するように光学情報読み取り装置１ａを構成できるので設計の汎用性が大きく、簡易的な再生方法による再生像と、正規の読み取り装置１ａによる再生像とを反転の無い絵柄とすることが出来るので、光記録媒体１ｂの汎用性が向上するものである。
【００４０】
次に本発明の実施形態に係る第２の実施例である光学情報読み取り装置を、図５〜図６を用いて説明する。
【００４１】
先に説明した第１の実施例の光学情報読み取り装置１ａと同一の構成を有する装置の光学配置図である図５に示すように、ＣＧＨ（５ｅ）またはＣＧＨ（５ｅ）が設けられた媒体を保護する目的で、ＣＧＨ（５ｅ）又は媒体の上面を単色光が透過可能な透明なケース（保護ケース）５ｋで覆う構成とする場合があることは、先に説明した通りである。
【００４２】
このような場合、発光部１ｇからの照射光（単色光）１ｃがＣＧＨ（５ｅ）に到達する前にケース５ｋ上面で所定の反射率で反射してしまい、この反射光５ｍが直接表示窓１ｆに投影されてしまう恐れがあった。
そうするとＣＧＨの再生像と、投影されたケース上面からの反射光５ｍとが重なり、ＣＧＨの再生像の認識が困難になる恐れがあった。
【００４３】
そこで本実施例の光学情報読み取り装置では、その光学配置図である図６に示すように、回折光６ｄを遮るなどして像の再生に影響を及ぼすことの無い位置に、ケース上面からの反射光６ｍを遮るように遮光板６ｘを設けてある。
従って遮光板６ｘによって遮光がなされることにより、不要な光が表示窓６ｆに入ることがなく、ＣＧＨ再生像を良好な状態で認識することができる。
【００４４】
また、上記の構成に加えて、遮光板６ｘにおける反射光６ｍが入射する面に、反射防止コーティング等の反射防止処理を施して、遮光した反射光が迷光にならないように十分減衰させる構成としても良い。
更に、図６の構成とは異なり、従来技術に係る構成の光学読み取り装置において、保護ケースによる反射光が表示窓に達することのないように反射光を遮光する遮光板を設ける構成も考えることが出来、これもまた本発明が包含するものである。
【００４５】
次に、図７を用いて本発明の実施形態に係る第３の実施例の説明を行う。
【００４６】
本実施例の光学情報読み取り装置７ａ及び光記録媒体７ｂの要部断面図である図７に示すように、本実施例では、光記録読み取り装置７ａと、光記録媒体７ｂを収納した保護ケース７ｋとの位置決めをするために、装置側に凸部７ｓ、ケース側に凹部７ｔを設けた点に特徴がある。
本実施例によれば、上記の位置決めのための構成を設けたことにより、ＣＧＨ（７ｅ）に入射する単色光の入射位置、入射角及び回折角が正確な位置に固定されるので、ＣＧＨ（７ｅ）による再生像の認識をすばやく確実に行なうことができる。
なお位置決めを行うための図７図示構成とは異なる構成として、装置側が凹部で、ケース側が凸部としても良いことは言うまでも無い。
【００４７】
次に、光学情報読取装置とＣＧＨとの距離が変化しても、再生像を確実に認識できる様に構成した、本発明の実施形態に係る第４の実施例の光学情報読み取り装置について説明する。
【００４８】
図８は、一般的な光学情報読み取り装置における回折像の再生の原理を説明するための図である。
図８においては、発光部８ｇから出射された単色光（照射光）８ｃがＣＧＨ８ｅを照射し、生成した回折光８ｄが表示窓８ｆに達して像が再生された状態を表している。
この場合、回折光８ｄは２本のビームに分かれて回折するよう構成されており、それぞれの回折光ビームによる２つのスポットが、スポット中心間隔Ｗを挟んで表示窓上に投影されている。
実際の回折像再生にあたっては、このスポットを複数個投影させて、例えばドットパターンとして認識を行うためのパターンを描いている。図８では説明を明瞭とする目的で最小単位である２本のビームスポットのみを示したものである。
【００４９】
本発明人は、表示窓８ｆ上に表示されたスポットの径ｄとスポット中心間隔Ｗとの関係を、パターンの認識度合いとの関連から定性的に考察を行なった。その考察結果を以下に説明する。
【００５０】
図９（Ａ）は、光学情報読取装置とＣＧＨ（８ｅ）との光学的距離が変化したときの、スポット径ｄとスポット中心間隔Ｗとの変化を計算機を用いて算出した平面図である。
尚、「光学情報読み取り装置とＣＧＨ（８ｅ）との光学的距離」は、具体的には光学情報読み取り装置の対物レンズ８ｙ主平面からＣＧＨ（８ｅ）へ至る距離（図８におけるＬ２）と、ＣＧＨ（８ｅ）から光学情報読み取り装置の表示窓８ｆへ至る距離（図８におけるＬ１）との合計値を用いている。
【００５１】
図９（Ａ）において、まず光学情報読み取り装置とＣＧＨ（８ｅ）との距離が近い場合、２つの隣接するスポットが重なりパターンはぼやける（状態▲１▼）。
そして、光学情報読み取り装置とＣＧＨ（８ｅ）との距離がスポットの合焦点（ビーム断面の径が最小となる点）に近づくにつれ、スポット径ｄが小さくなり、同時にスポット中心間隔Ｗも離れていくのでスポット同士の重なりはなくなる（状態▲２▼）。
そして、合焦点ではスポット中心間隔Ｗが開き、同時にスポットの外縁部間の隙間Ｈが生じパターンもさらに鮮明になる（状態▲３▼）。
さらに光学情報読取装置の表示窓８ｆとＣＧＨ（８ｅ）との距離が遠くなるとスポット径は大きくなるが、スポット間隔Ｗは離れるので、スポット間の隙間Ｈはなくなるが、パターンはまだボケずに認識が可能である（状態▲４▼）。
距離がより大きくなると、最後にはスポット中心間隔Ｗよりもスポット径ｄがおおきくなり、スポット同士がかさなりパターンはボケてしまう。（状態▲５▼）
【００５２】
このように、光学情報読み取り装置とＣＧＨ（８ｅ）との距離が変化すると、スポット径ｄとスポット中心間隔Ｗとがそれぞれ変化し、変化した値の相互の関係がパターンの像の認識範囲に影響する事がわかる。
すなわち、各スポットの外縁部の隙間Ｈが０以上であれば、２つのスポットをそれぞれ区別して認識できるので、各スポット（ドット）から構成されるパターンは認識可能である、ということが出来る。
【００５３】
したがって、パターンが認識できる条件は、
（スポット外縁部間の隙間Ｈ）＝（スポット中心間隔Ｗ）−（スポット直径ｄ）≧０…（式２）
なる条件を満たせばよいことがわかる。
【００５４】
（式２）より自明に導かれる条件として、
ｄ≦Ｗ…（式３）
を満足するように光学情報読み取り装置及び光記録媒体を構成すれば、たとえ合焦点前後で光学情報読み取り装置とＣＧＨの距離が変化する場合でも、パターンがボケないで認識することが可能となる。
【００５５】
従来、光学情報読み取り装置に使用される光学系では焦点深度は短く、広げるにも制約があり、光学情報読み取り装置とＣＧＨの距離が大きく変動する場合、なんらかのフォーカス機構が設ける必要があった。
ところが上記に説明した本実施例の光学情報読み取り装置では、特別なフォーカス機構を設けなくても焦点深度の幅以上に、パターンの認識範囲を広げることができる。
【００５６】
次に、上記に説明した定性的な考察に基き、定量的にスポット間の外縁部隙間Ｈをスポット中心間隔Ｗとスポットの径ｄの関係による式で表すと下記のようになる。
（任意Ｘの位置でのスポット間の外縁部隙間Ｈ）
＝（スポット中心間隔Ｗ）−（スポット直径ｄ）
＝（X-L1）・tan(π・θd/180)−d0・sqrt(1+(4λ(X-L1-L2)/ π・d02)2)…（式４）
ただし、合焦点でのスポット径d0はガウシアンビームと仮定して、
d0 ＝2(4λ/π)(( L1+L2)/D)…（式５）
とする。
また、
L1 :表示窓からＣＧＨまでの距離、
L2 :ＣＧＨから発光部レンズ主平面までの距離、
θd :隣り合わせのスポットのなす角度、
λ :単色光の波長、
D :レンズ開口径。
（記号は図８参照のこと。）
【００５７】
本実施例における具体的な構成例として、上式により計算を行なった結果を、図９（Ｂ）に示す。
図９（Ｂ）のグラフにおいて、縦軸は上記したスポットの外縁部の隙間Ｈ、横軸は上記した光学情報読み取り装置とＣＧＨとの光学的距離である。
ここで各変数の具体的な数値は、L1（初期値）＝92mm、L2（初期値）＝73mm、θd＝0.13°、λ＝641nm 、Ｄ＝3mm である。
そして上記のＬ１＋Ｌ２を所定範囲内で変化させて、計算値により図９（Ｂ）のグラフを作成した。
また、実験値も測定をして、目視による像の確認もおこなったが、ほぼ計算値と一致した（図９（Ｂ）グラフ中の○印プロット）。
上記の具体的実施例の計算結果によると、隙間が存在する領域ｄ≦Ｗを満たす範囲は約35ｍｍである。一方、この場合の焦点深度はガウシアンビームと仮定した場合約4ｍｍであるので、ほぼ１０倍程度、認識可能領域が広くなっている。
すなわち本実施例の光学情報読み取り装置では、上記の第１〜第３実施例の光学情報読み取り装置、或いは従来技術に係る構成の光学情報読み取り装置において、所定範囲内で上記の（式３）が成立するように構成したので、所定範囲内で光学情報読み取り装置と光記録媒体との距離が変動しても、特別な焦点合わせ機構を設けずとも正しく情報を読み取ることが可能となり、低コストの光学情報読み取り装置を提供することが出来る。
【００５８】
上記に詳細に説明した各実施例によれば、以下のような従来に無い効果が発揮される。
まず、光学情報読取装置１ａの表示窓１ｆのほぼ真下にＣＧＨ（１ｅ）が位置するように決められた回折角に対し、反転ミラー１ｐをＣＧＨ（１ｅ）と表示窓１ｆとの間に配置したので、再生したいＣＧＨ（１ｅ）に対して読み取り装置１ａの位置を容易に合わせることが出来る効果を奏する。
【００５９】
また反転ミラー１ｐを奇数個にすることで、例えばペン型のレーザーポインター４ａで再生方法を共通化することが可能となり、ＣＧＨの用途が広がる。
ＣＧＨと光学情報読み取り装置の間に、透明な保護ケース等がある場合でも
保護ケース上面の照射光の反射を遮る遮光板を設けたので、表示窓の画像情報に影響を与えることがない。
さらにＣＧＨと保護ケースの間隔が多少変動した場合でも、特別な焦点合わせ機構なしでもピントのあった良好な画像を得られるので、安価な光学情報読み取り装置を提供できる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、光透過性の保護ケース表面で反射された単色光の不要光が表示部に到達するのを遮る遮光板を備えているので、良好な再生像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る第１の実施例である光学情報読み取り装置の透過斜視図である。
【図２】 図１の装置と光記録媒体の断面図である。
【図３】 図１の光学情報読み取り装置の光学配置図である。
【図４】 光記録媒体の簡易的な画像再生方法を説明する模式図である。
【図５】 図３の光学配置図において保護ケースに光記録媒体が収納された構成における光学配置図である。
【図６】 本発明の実施の形態に係る第２の実施例である光学情報読み取り装置の光学配置図である。
【図７】 本発明の実施の形態に係る第３の実施例である光学情報読み取り装置の要部断面図である。
【図８】 一般的な光学情報読み取り装置における回折像の再生の原理を説明するための図である。
【図９】 光学情報読み取り装置とＣＧＨとの距離が変化したときのスポット径とスポット中心間隔との変化を示す平面図及びグラフである。
【図１０】 従来技術に係る光記録媒体及び光記録媒体の読み取り装置の断面図である。
【図１１】 従来技術に係る光記録媒体及び光記録媒体の読み取り装置の断面図である。
【図１２】 図１１の要部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
１ａ 光学情報読み取り装置
１ｂ キャッシュカード、クレジットカード（光記録媒体）
１ｃ 単色光
１ｄ、６ｄ 回折光
１ｅ ＣＧＨ、ホログラムパターン（情報記録部）
１ｆ、６ｆ 表示窓（スクリーン手段）
１ｇ 発光部（照射手段）
１ｐ 回折光反転ミラー（反射手段）
６ｍ ケース上面の反射光（不要光）
ｄ スポット像（スポット光）の径
Ｗ 隣接する各スポット像（スポット光）の中心間隔
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報がホログラムパターンとして記録された光記録媒体から情報を読み取る光学情報読み取り装置に係り、特に、この光記録媒体に記録されている情報を簡潔な構成により読み取る光学情報読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリペイドカード、クレジットカード、キャッシュカード、証明用カード等の用途に用いる記録媒体は、この記録媒体に記録された記録内容、或いは記録媒体そのものが不正に偽造・変造されていないかどうかを識別する必要がある。
上記した記録媒体の識別を行う一つの方法として、例えばクレジットカードや銀行カード等には、偽造品や変造品ではない真正品であることを証明する為のホログラムを設けて構成したものがある。
上記のホログラムは、白色光の干渉により生成される虚像である単一ホログラム映像を視覚的に認識可能としたものである。
【０００３】
しかしながら上記した、虚像であるホログラム映像を認識するホログラムは、現状では製造者マーク等の単一ホログラム映像しか記録できないので、不正利用や偽造の防止には十分な機能を有するとは言えず、また記録可能な情報量にも限界があるものであった。
【０００４】
そこで、本出願人は先に、不正利用や偽造の防止に十分効果的なホログラムを使用する記録媒体として、ＣＧＨ（Computer Generated Hologram）を応用した光記録媒体に関する技術を特開平１０−１９８２５９号公報に開示し、また上記の光記録媒体の読み取り装置に関する技術を特開２０００−１９４７９４号公報に開示して、それぞれ提案している。
【０００５】
上記の開示技術に係る光記録媒体１０ｂ、及び光記録媒体の読み取り装置１０ａの断面図を図１０に示す。
図１０図示の光記録媒体１０ｂは、単色光１０ｃの照射に応じて生成される回折光１０ｄにより所定のパターンを実像として投影面上に投影するよう構成された少なくとも１箇所のホログラムパターン（情報記録部、ＣＧＨ）１０ｅを備えて構成されている。
【０００６】
一方、読み取り装置１０ａは、単色光１０ｃの光源である発光部１０ｇと、発光部１０ｇから出射された単色光１０ｃを光記録媒体１０ｂのＣＧＨ（１０ｅ）へ向けて反射する第１のミラー１０ｈと、ＣＧＨ（１０ｅ）から出射した回折光１０ｄを順次反射する第２のミラー１０ｉ及び第３のミラー１０ｊと、第３のミラー１０ｊから反射された回折光１０ｄにより再生像が投影されるスクリーン手段である表示窓１０ｆとを備えて構成されている。
【０００７】
上記の読み取り装置１０ａを用いて光記録媒体１０ｂの真贋判別（真正品であるか否かを判別する）を行う際には、光記録媒体１０ｂのＣＧＨ（ホログラムパターン）１０ｅに単色光１０ｃを照射して生成する回折光１０ｄを表示窓１０ｆに投影させることにより、光記録媒体１０ｂのホログラムパターン１０ｅに記録されている所定の映像パターンを再生して視認することにより、或いは図示せざる受光素子により上記の再生映像パターンを読み取って画像処理することにより、光記録媒体１０ｂの真贋を判定等を行っていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記に説明したように、従来のホログラム付クレジットカードやホログラム付キャッシュカード等の光記録媒体は、ホログラムパターンとして形成されたカードを発光する会社や銀行特有の真贋判別用パターンである虚像のホログラム映像をカードの外観上、直視により認識することによって当該カードの真贋判定を行っていた。
【０００９】
上記した虚像を直視して認識する構成のホログラムパターンは、表示面積が大きいので視認されるホログラム映像は容易に判別可能であるが、そのためにカード偽造や変造が容易となる恐れがあった。
すなわちホログラムそのものが第３者でも容易に作成可能であるので、偽造ホログラムパターンを比較的容易に製造することができ、上記の虚像直視型ホログラムを有する光記録媒体の偽造品の製造を完全に防止することは困難であった。
【００１０】
一方、先に図１０を用いて説明した、ホログラム映像を実像としてスクリーン手段上に生成するタイプである、本出願人が先に提案した光記録媒体１０ｂ、及び光記録媒体１０ｂの読み取り装置１０ａに係る構成によれば、個々のホログラムパターン１０ｅは１辺が数百μm程度の領域であるので十分に小さく、また大容量の情報を記録しておくことができるうえ、情報を読み取るためには単色光を照射して回折光を読み出す必要があるので、そのような精密な構成のＣＧＨ（ホログラムパターン）１０ｅは偽造が現実には不可能である。
従って、その種の光記録媒体１０ｂは偽造や変造を行うことが極めて困難であり不正使用を強力に防止することが出来る、という特徴を有していた。
【００１１】
しかしながら図１０図示の構成においては、読み取り装置１０ａとホログラムパターン１０ｅとの高さ方向（ホログラムパターン１０ｅ面に垂直な方向）の位置関係が正規の位置から逸脱すると、回折光１０ｄの再生像がぼやけて情報が読み取れないという欠点があるので、読み取り装置１０ａとホログラムパターン１０ｅとの相対的な位置を厳密に管理して使用しなければならず、応用範囲が限られてしまうなど実用上大きな問題を有していた。
【００１２】
そこで光記録媒体１０ｂ及び読み取り装置１０ａを実用化するに際して、例えば読み取り装置１０ａとホログラムパターン１０ｅとの間に高さを規制するための位置決め手段を設けたり、或いはその位置決め手段を設けることが出来ない場合は操作者の手により光記録媒体１０ｂを最適な位置に保持して読み取り操作を行う必要があった。
その場合、光記録媒体１０ｂを手で保持することによる手ぶれが発生したり、あるいは高さの規制を目測に頼るため、読み取り装置１０ａとホログラムパターン１０ｅとの高さ方向の位置関係が正規の位置から変動し、回折光による再生像がぼやけるなどして、情報が正しく読み取れない恐れがあった。
【００１３】
また、図１０の断面図において、ＣＧＨ（１０ｅ）を発した回折光１０ｄは、第２のミラー１０ｉと第３のミラー１０ｊとによりそれぞれ反転されて表示窓１０ｆに達し、所定の再生画像パターンを実像として生成することを先に説明した。
生成した実像は、実像の投射面とは反対方向から、すなわち表示窓１０ｆを外部から観察することとなる。
一方、光記録媒体１０ｂの再生方法としては、上記の読み取り装置１０ａを用いる正規の方法とは別に、光記録媒体１０ｂのＣＧＨ（１０ｅ）に直接レーザポインタ等を用いて単色光を照射し、照射により得られた回折光を直接壁面などの反射面に投射して、正像である回折像を得る簡易的な方法も存在する。
【００１４】
ところが、上記の説明からも容易に導かれるように、図１０図示構成による正規の再生方法により得られた再生像と、簡易的再生方法により得られた正像である再生像とは鏡像反転すなわち裏返しの関係となっており、図１０図示の読み取り装置１０ａでは逆像の再生像のみしか得る事が出来なかった。
【００１５】
ＣＧＨ（１０ｅ）の再生画像としてブランドマークやハウスマーク等の周知の出所表示を行う場合には、裏返しの像である逆像のブランドマーク等は商品やカードの品位を低下させ真正性を疑わせる恐れも有るので、偽造防止用途として用いることが困難である、という問題があった。
【００１６】
また、図１０図示構成とは詳細が異なる構成の読み取り装置１１ａ及び光記録媒体１１ｂの断面図である図１１に示すように、従来技術に係る構成において、ホログラムの保護等のためのケース１１ｋ内部に光記録媒体１１ｂを収納する構成とする場合がある。
この場合には読み取り装置１１ａとホログラム（ＣＧＨ）１１ｅとの間に上記のケース１１ｋが介在するので、ケース１１ｋ自体の製作精度のバラツキや、各種仕様の差異のために高さが異なる複数種類のケース１１ｋが存在する可能性がある。
【００１７】
光記録媒体１１ｂを収納するケース１１ｋが異なる高さ寸法を有する複数種類が存在するのであれば、読み取り装置１１ａとホログラムパターン１１ｅの高さの位置関係が個々の光記録媒体ごとに変動するので、先に説明したのと同様の理由により情報の正しい読み取りに支障をきたす、という問題があった。
【００１８】
さらに、光記録媒体１１ｂをケース１１ｋに収納する場合、以下に説明するような新たな問題が生じた。
すなわち、図１１の要部を拡大した断面図である図１２において、ケース１１ｋは光透過性を有する材質で構成されているものとする。
【００１９】
図１２からもわかるように発光部１１ｇから出射して第１のミラー１１ｈで反射された単色光１１ｃは、ＣＧＨ（１１ｅ）へ到達する前にケース１１ｋ上面で所定の反射率で反射し、その反射光１１ｍは光記録媒体１１ｂとは反対の方向へ進行する。
上記の反射光１１ｍは、条件によっては読み取り装置１１ａの光学系の迷光となり再生像の認識に影響を及ぼす、という問題があった。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記した問題点に鑑みて成されたものであり、光記録媒体が光透過性のケースに収納され、この光記録媒体のホログラムパターンに外部から単色光を照射して再生像を得る場合に、ケース表面で反射される単色光の不要光の影響を少なくして良好な再生像が得られる光学情報読み取り装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、光記録媒体に形成されたホログラムパターンからなる反射型の情報記録部に単色光を照射し、反射して得られる再生像を表示部に表示させて前記光記録媒体の真贋判別を行う光学情報読み取り装置において、前記光記録媒体を収納する光透過性の保護ケースと、前記単色光を出射する発光部と、前記光透過性の保護ケースの外部にあって、前記単色光が前記光透過性の保護ケースを介して前記光透過性の保護ケース内に収納されている前記光記録媒体を照射するように、前記単色光を反射する単色反射ミラーと、前記光透過性の保護ケースの外部にあって、前記反射型の情報記録部を照射し、前記反射型の情報記録部で反射されて得られる前記再生像を前記表示窓に表示させる回折光反転ミラー部と、前記光透過性の保護ケース表面で反射された単色光の不要光が前記表示部に到達するのを遮る遮光板と、を備えたことを特徴とする光学情報読み取り装置を提供する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の好ましい実施例につき、図１〜図９を用いて説明を行なう。
図１は本発明の実施の形態に係る第１の実施例である光学情報読み取り装置の透過斜視図、図２は図１の装置と光記録媒体の断面図、図３は図１の光学情報読み取り装置の光学配置図、図４は光記録媒体の簡易的な画像再生方法を説明する模式図、図５は図３の光学配置図において保護ケースに光記録媒体が収納された構成における光学配置図、図６は本発明の実施の形態に係る第２の実施例である光学情報読み取り装置の光学配置図、図７は本発明の実施の形態に係る第３の実施例である光学情報読み取り装置の要部断面図、図８は一般的な光学情報読み取り装置における回折像の再生の原理を説明するための図、図９は光学情報読取装置とＣＧＨとの距離が変化したときのスポット径とスポット中心間隔との変化を示す平面図及びグラフである。
前述したものと同一部分には同一符号を付しその説明を省略する。
【００２３】
まず、本発明の実施の形態に係る第１の実施例である光学情報読み取り装置１ａを、図１〜図４を用いて説明する。
【００２４】
本実施例の光学情報読み取り装置１ａの透過斜視図である図１、及び図１の装置１ａと光記録媒体１ｂの要部断面図である図２において、まず光記録媒体１ｂには、画像情報が記録された反射型ＣＧＨ（Computer Generated Hologram：情報記録部）１ｅが貼付または成型により設けられている。
【００２５】
このＣＧＨ（１ｅ）は、回折格子を含む平面内で互いに回転させて配置した複数の回折格子を組み合わせて、回折光の投射面において２次元的に明点が配置する回折像が得られるよう、コンピュータによる数値計算を用いてホログラムパターンを設計し構成したものである。
このＣＧＨ（１ｅ）の回折光からカードの真贋判別等を行うための再生画像が得られることは先に従来技術において説明した通りである。
尚、本実施例の読み取り装置１ａが用いるＣＧＨ（ホログラム）１ｅは、例えば月刊誌「ＯプラスＥ」（株式会社 新技術コミュニケーションズ発行；Ｎｏ．２０４；１９９６年１１月号）に記載された技術を用いることによって構成することが可能である。
【００２６】
図１及び図２に示す本実施例のホログラム視認装置（光学情報読み取り装置）１ａは、単色光レーザなどの所定波長の単色光を出力する発光部（発光手段）１ｇと、この発光部１ｇから出力される光ビーム（単色光）をＣＧＨ（１ｅ）へ向かう所定の方向に反射する単色光反射ミラー１ｉと、単色光の照射に応じてＣＧＨ（１ｅ）から出射された回折光を反転させて表示窓１ｆへ向けて出射する回折光反転ミラー１ｐと、反射型ＣＧＨ（１ｅ）に記録されたホログラムの画像情報を表示する表示窓１ｆと、装置の底面に設けられた反射型ＣＧＨの大きさと略等しい大きさの開口部（図２）１ｑとを含めて構成されている。
【００２７】
そして、上記の光学情報読み取り装置１ａを用いて光記録媒体１ｂの真贋判別等の動作を行う際には、光記録媒体１ｂ上にホログラム視認装置（光学情報読み取り装置）１ａを載置し、下記する如く光記録媒体１ｂの反射型ＣＧＨ（１ｅ）に記録されたホログラムの画像情報を表示窓１ｆに表示させて、視認を行うものである。
【００２８】
尚、本実施例において、上記に説明した単色光反射ミラー１ｉを設けることなく、直接所定の角度で発光部１ｇから光ビーム（単色光）をＣＧＨ（１ｅ）へ照射するよう構成してもよい。
【００２９】
上記の真贋判別動作（読み取り動作）をより具体的に、動作の順を追って説明する。
まず光学情報読み取り装置１ａに付属するスイッチ１ｓをオン状態として、発光部ドライバ回路１ｔ及びバッテリ手段１ｕを用いて発光部１ｇの駆動を開始する。
すると発光部１ｇから単色光が照射され、照射された単色光は単色光反射ミラー１ｉで反射されて筐体底部の開口部１ｑに達する。
このとき反射型ＣＧＨ（１ｅ）が開口部１ｑの直下に位置するように光記録媒体１ｂを操作者の手により位置合わせを行うと、反射型ＣＧＨ（１ｅ）で回折される１次回折光が回折光反転ミラー１ｐで画像情報が反転されつつ表示窓１ｆに投射され、表示窓１ｆには所定の再生画像情報が表示されるものである。
【００３０】
上記の光記録媒体１ｂの具体的な用途としては、クレジットカード、キャッシュカードまたは身分証明用カードなどが挙げられる。
また上記のＣＧＨ（１ｅ）は、例えば３値以上のホログラムデータを形成して所望の画像が得られるようにして複雑な画像を記録しておくことにより、光記録媒体１ｂのＣＧＨ（１ｅ）に記録されている情報は、偽造・変造を極めて困難とすることができる。
【００３１】
なお、ＣＧＨ（１ｅ）の大きさは、１辺が１００μm以上の四角形であれば上記した機能を発揮することが出来るので、その大きさは特定の大きさに限定されることはなく大小様々な所望の形態に構成し、また任意の情報を記録することが可能である。
【００３２】
上記したような、ＣＧＨの偽造困難性、記録情報の大容量、記録情報の多様性という従来技術の構成と同様の特徴に加え、本実施例の光学情報読み取り装置１ａは、下記する格別の構成を備えることにより、従来にない本実施例固有の効果を奏するものである。
【００３３】
すなわち、図１の光学情報読み取り装置１ａの光学配置図である図３に示すように、本実施例の光学情報読み取り装置１ａは、以下のような特徴的な構成をそれぞれ含むものである。
（１）表示窓１ｆの回折像投射面は、光記録媒体１ｂに設けたＣＧＨ（１ｅ）の回折面と相対向しており、かつ同一の光軸１ｖ上にほぼ連設して配置されてある点。
情報の読み取り動作時において、光学情報読取装置１ａの表示窓１ｆのほぼ真下にＣＧＨ（１ｅ）が位置するように構成したので、操作者が行うＣＧＨ（１ｅ）と光学情報読み取り装置１ａとの位置合わせ操作が従来と比較してより容易となっている。
このために再生像をより迅速に、より確実に表示窓１ｆ上に再生することが出来る。
【００３４】
（２）０次回折光１ｗが表示窓１ｆに達することが無いように、ＣＧＨ（１ｅ）に対する単色光の入射角θ1その他の光学的配置がなされている点。
単色光１ｃの入射に応じてＣＧＨ（１ｅ）より出射される回折光のうち、回折像の生成に寄与することが無い０次回折光（０次反射光）１ｗが表示窓１ｆへ到達することが無いように単色光１ｃのＣＧＨ（１ｅ）に対する入射角θ1やその他の光学的配置が設定されてあるので、０次反射光１ｗが回折像にかぶって回折像を不鮮明にするような不具合が防止されるものである。
【００３５】
（３）回折光１ｄを反転して表示窓１ｆへ向けて出射する回折光反転ミラー１ｐを有する点。
ＣＧＨ（１ｅ）から出射する回折光の中で、少なくとも１次回折光を含む回折光を表示窓１ｆへ向けて反射する回折光反転ミラー１ｐをＣＧＨ（１ｅ）と表示窓１ｆとの間に配置し、再生像を生成するための回折光が確実に表示窓１ｆへ到達するように構成してある。
また、回折光反転ミラー１ｐの位置および角度を変化させることにより、様々な入射角θ1、回折角θ2、θ3（回折角の定義は図３参照）に対応する光学情報読み取り装置を構成することが出来る。
【００３６】
（４）正像である実像が表示窓１ｆで得られるよう、回折光を表示窓１ｆへ向けて反射する回折光反転ミラー１ｐを有する点。
図３の構成のように回折光反転ミラー１ｐを特に奇数個配置することによって、光学情報読み取り装置１ａの表示窓１ｆ上で得られる実像を正像として、以下に説明するような簡易的な再生方法で再生した回折像（正像）に対して絵柄が反転しないよう構成することが可能となっている。
【００３７】
上記した光記録媒体１ｂの簡易的な再生方法とは、例えば図４に図示する如く、ＣＧＨパターン（１ｅ）に対してペン型のレーザーポインター４ａ等により単色光（レーザ光）を照射する方法で回折像を再生させる方法である。
図４の簡易的再生方法では、レーザポインタ４ａからの単色光照射に応じた回折光を、身近にある投射面、例えば壁面に投影し、生成した回折像（正像）を投射側から観察するものである。
【００３８】
回折像のそれぞれの絵柄が鏡像反転の方向が同一であることから、図４のような簡易的な再生方法と、先に図１等を用いて説明した光学情報読み取り装置１ａを用いた正規の認識方法とに共通して同一の光記録媒体１ｂを用いることが出来、従って光記録媒体１ｂの汎用性が向上するので、従来技術に係る構成と比較してさらにＣＧＨ及び光記録媒体１ｂの応用範囲を広げることが出来る。
【００３９】
以上のように本実施例の光学情報読み取り装置１ａによれば、上記した（１）〜（４）という格別な構成を有しているので、それぞれの構成による従来にない固有の効果が発揮されるものである。
すなわち光学情報読み取り装置１ａとＣＧＨ（１ｅ）との位置合わせ操作が容易であるので再生像を迅速、確実に得ることが出来、単色光の入射角や回折光の回折角が様々に異なる場合にも対応するように光学情報読み取り装置１ａを構成できるので設計の汎用性が大きく、簡易的な再生方法による再生像と、正規の読み取り装置１ａによる再生像とを反転の無い絵柄とすることが出来るので、光記録媒体１ｂの汎用性が向上するものである。
【００４０】
次に本発明の実施形態に係る第２の実施例である光学情報読み取り装置を、図５〜図６を用いて説明する。
【００４１】
先に説明した第１の実施例の光学情報読み取り装置１ａと同一の構成を有する装置の光学配置図である図５に示すように、ＣＧＨ（５ｅ）またはＣＧＨ（５ｅ）が設けられた媒体を保護する目的で、ＣＧＨ（５ｅ）又は媒体の上面を単色光が透過可能な透明なケース（保護ケース）５ｋで覆う構成とする場合があることは、先に説明した通りである。
【００４２】
このような場合、発光部１ｇからの照射光（単色光）１ｃがＣＧＨ（５ｅ）に到達する前にケース５ｋ上面で所定の反射率で反射してしまい、この反射光５ｍが直接表示窓１ｆに投影されてしまう恐れがあった。
そうするとＣＧＨの再生像と、投影されたケース上面からの反射光５ｍとが重なり、ＣＧＨの再生像の認識が困難になる恐れがあった。
【００４３】
そこで本実施例の光学情報読み取り装置では、その光学配置図である図６に示すように、回折光６ｄを遮るなどして像の再生に影響を及ぼすことの無い位置に、ケース上面からの反射光６ｍを遮るように遮光板６ｘを設けてある。
従って遮光板６ｘによって遮光がなされることにより、不要な光が表示窓６ｆに入ることがなく、ＣＧＨ再生像を良好な状態で認識することができる。
【００４４】
また、上記の構成に加えて、遮光板６ｘにおける反射光６ｍが入射する面に、反射防止コーティング等の反射防止処理を施して、遮光した反射光が迷光にならないように十分減衰させる構成としても良い。
更に、図６の構成とは異なり、従来技術に係る構成の光学読み取り装置において、保護ケースによる反射光が表示窓に達することのないように反射光を遮光する遮光板を設ける構成も考えることが出来、これもまた本発明が包含するものである。
【００４５】
次に、図７を用いて本発明の実施形態に係る第３の実施例の説明を行う。
【００４６】
本実施例の光学情報読み取り装置７ａ及び光記録媒体７ｂの要部断面図である図７に示すように、本実施例では、光記録読み取り装置７ａと、光記録媒体７ｂを収納した保護ケース７ｋとの位置決めをするために、装置側に凸部７ｓ、ケース側に凹部７ｔを設けた点に特徴がある。
本実施例によれば、上記の位置決めのための構成を設けたことにより、ＣＧＨ（７ｅ）に入射する単色光の入射位置、入射角及び回折角が正確な位置に固定されるので、ＣＧＨ（７ｅ）による再生像の認識をすばやく確実に行なうことができる。
なお位置決めを行うための図７図示構成とは異なる構成として、装置側が凹部で、ケース側が凸部としても良いことは言うまでも無い。
【００４７】
次に、光学情報読取装置とＣＧＨとの距離が変化しても、再生像を確実に認識できる様に構成した、本発明の実施形態に係る第４の実施例の光学情報読み取り装置について説明する。
【００４８】
図８は、一般的な光学情報読み取り装置における回折像の再生の原理を説明するための図である。
図８においては、発光部８ｇから出射された単色光（照射光）８ｃがＣＧＨ８ｅを照射し、生成した回折光８ｄが表示窓８ｆに達して像が再生された状態を表している。
この場合、回折光８ｄは２本のビームに分かれて回折するよう構成されており、それぞれの回折光ビームによる２つのスポットが、スポット中心間隔Ｗを挟んで表示窓上に投影されている。
実際の回折像再生にあたっては、このスポットを複数個投影させて、例えばドットパターンとして認識を行うためのパターンを描いている。図８では説明を明瞭とする目的で最小単位である２本のビームスポットのみを示したものである。
【００４９】
本発明人は、表示窓８ｆ上に表示されたスポットの径ｄとスポット中心間隔Ｗとの関係を、パターンの認識度合いとの関連から定性的に考察を行なった。その考察結果を以下に説明する。
【００５０】
図９（Ａ）は、光学情報読取装置とＣＧＨ（８ｅ）との光学的距離が変化したときの、スポット径ｄとスポット中心間隔Ｗとの変化を計算機を用いて算出した平面図である。
尚、「光学情報読み取り装置とＣＧＨ（８ｅ）との光学的距離」は、具体的には光学情報読み取り装置の対物レンズ８ｙ主平面からＣＧＨ（８ｅ）へ至る距離（図８におけるＬ２）と、ＣＧＨ（８ｅ）から光学情報読み取り装置の表示窓８ｆへ至る距離（図８におけるＬ１）との合計値を用いている。
【００５１】
図９（Ａ）において、まず光学情報読み取り装置とＣＧＨ（８ｅ）との距離が近い場合、２つの隣接するスポットが重なりパターンはぼやける（状態▲１▼）。
そして、光学情報読み取り装置とＣＧＨ（８ｅ）との距離がスポットの合焦点（ビーム断面の径が最小となる点）に近づくにつれ、スポット径ｄが小さくなり、同時にスポット中心間隔Ｗも離れていくのでスポット同士の重なりはなくなる（状態▲２▼）。
そして、合焦点ではスポット中心間隔Ｗが開き、同時にスポットの外縁部間の隙間Ｈが生じパターンもさらに鮮明になる（状態▲３▼）。
さらに光学情報読取装置の表示窓８ｆとＣＧＨ（８ｅ）との距離が遠くなるとスポット径は大きくなるが、スポット間隔Ｗは離れるので、スポット間の隙間Ｈはなくなるが、パターンはまだボケずに認識が可能である（状態▲４▼）。
距離がより大きくなると、最後にはスポット中心間隔Ｗよりもスポット径ｄがおおきくなり、スポット同士がかさなりパターンはボケてしまう。（状態▲５▼）
【００５２】
このように、光学情報読み取り装置とＣＧＨ（８ｅ）との距離が変化すると、スポット径ｄとスポット中心間隔Ｗとがそれぞれ変化し、変化した値の相互の関係がパターンの像の認識範囲に影響する事がわかる。
すなわち、各スポットの外縁部の隙間Ｈが０以上であれば、２つのスポットをそれぞれ区別して認識できるので、各スポット（ドット）から構成されるパターンは認識可能である、ということが出来る。
【００５３】
したがって、パターンが認識できる条件は、
（スポット外縁部間の隙間Ｈ）＝（スポット中心間隔Ｗ）−（スポット直径ｄ）≧０…（式２）
なる条件を満たせばよいことがわかる。
【００５４】
（式２）より自明に導かれる条件として、
ｄ≦Ｗ…（式３）
を満足するように光学情報読み取り装置及び光記録媒体を構成すれば、たとえ合焦点前後で光学情報読み取り装置とＣＧＨの距離が変化する場合でも、パターンがボケないで認識することが可能となる。
【００５５】
従来、光学情報読み取り装置に使用される光学系では焦点深度は短く、広げるにも制約があり、光学情報読み取り装置とＣＧＨの距離が大きく変動する場合、なんらかのフォーカス機構が設ける必要があった。
ところが上記に説明した本実施例の光学情報読み取り装置では、特別なフォーカス機構を設けなくても焦点深度の幅以上に、パターンの認識範囲を広げることができる。
【００５６】
次に、上記に説明した定性的な考察に基き、定量的にスポット間の外縁部隙間Ｈをスポット中心間隔Ｗとスポットの径ｄの関係による式で表すと下記のようになる。
（任意Ｘの位置でのスポット間の外縁部隙間Ｈ）
＝（スポット中心間隔Ｗ）−（スポット直径ｄ）
＝（X-L1）・tan(π・θd/180)−d0・sqrt(1+(4λ(X-L1-L2)/ π・d02)2)…（式４）
ただし、合焦点でのスポット径d0はガウシアンビームと仮定して、
d0 ＝2(4λ/π)(( L1+L2)/D)…（式５）
とする。
また、
L1 :表示窓からＣＧＨまでの距離、
L2 :ＣＧＨから発光部レンズ主平面までの距離、
θd :隣り合わせのスポットのなす角度、
λ :単色光の波長、
D :レンズ開口径。
（記号は図８参照のこと。）
【００５７】
本実施例における具体的な構成例として、上式により計算を行なった結果を、図９（Ｂ）に示す。
図９（Ｂ）のグラフにおいて、縦軸は上記したスポットの外縁部の隙間Ｈ、横軸は上記した光学情報読み取り装置とＣＧＨとの光学的距離である。
ここで各変数の具体的な数値は、L1（初期値）＝92mm、L2（初期値）＝73mm、θd＝0.13°、λ＝641nm 、Ｄ＝3mm である。
そして上記のＬ１＋Ｌ２を所定範囲内で変化させて、計算値により図９（Ｂ）のグラフを作成した。
また、実験値も測定をして、目視による像の確認もおこなったが、ほぼ計算値と一致した（図９（Ｂ）グラフ中の○印プロット）。
上記の具体的実施例の計算結果によると、隙間が存在する領域ｄ≦Ｗを満たす範囲は約35ｍｍである。一方、この場合の焦点深度はガウシアンビームと仮定した場合約4ｍｍであるので、ほぼ１０倍程度、認識可能領域が広くなっている。
すなわち本実施例の光学情報読み取り装置では、上記の第１〜第３実施例の光学情報読み取り装置、或いは従来技術に係る構成の光学情報読み取り装置において、所定範囲内で上記の（式３）が成立するように構成したので、所定範囲内で光学情報読み取り装置と光記録媒体との距離が変動しても、特別な焦点合わせ機構を設けずとも正しく情報を読み取ることが可能となり、低コストの光学情報読み取り装置を提供することが出来る。
【００５８】
上記に詳細に説明した各実施例によれば、以下のような従来に無い効果が発揮される。
まず、光学情報読取装置１ａの表示窓１ｆのほぼ真下にＣＧＨ（１ｅ）が位置するように決められた回折角に対し、反転ミラー１ｐをＣＧＨ（１ｅ）と表示窓１ｆとの間に配置したので、再生したいＣＧＨ（１ｅ）に対して読み取り装置１ａの位置を容易に合わせることが出来る効果を奏する。
【００５９】
また反転ミラー１ｐを奇数個にすることで、例えばペン型のレーザーポインター４ａで再生方法を共通化することが可能となり、ＣＧＨの用途が広がる。
ＣＧＨと光学情報読み取り装置の間に、透明な保護ケース等がある場合でも
保護ケース上面の照射光の反射を遮る遮光板を設けたので、表示窓の画像情報に影響を与えることがない。
さらにＣＧＨと保護ケースの間隔が多少変動した場合でも、特別な焦点合わせ機構なしでもピントのあった良好な画像を得られるので、安価な光学情報読み取り装置を提供できる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、光透過性の保護ケース表面で反射された単色光の不要光が表示部に到達するのを遮る遮光板を備えているので、良好な再生像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る第１の実施例である光学情報読み取り装置の透過斜視図である。
【図２】 図１の装置と光記録媒体の断面図である。
【図３】 図１の光学情報読み取り装置の光学配置図である。
【図４】 光記録媒体の簡易的な画像再生方法を説明する模式図である。
【図５】 図３の光学配置図において保護ケースに光記録媒体が収納された構成における光学配置図である。
【図６】 本発明の実施の形態に係る第２の実施例である光学情報読み取り装置の光学配置図である。
【図７】 本発明の実施の形態に係る第３の実施例である光学情報読み取り装置の要部断面図である。
【図８】 一般的な光学情報読み取り装置における回折像の再生の原理を説明するための図である。
【図９】 光学情報読み取り装置とＣＧＨとの距離が変化したときのスポット径とスポット中心間隔との変化を示す平面図及びグラフである。
【図１０】 従来技術に係る光記録媒体及び光記録媒体の読み取り装置の断面図である。
【図１１】 従来技術に係る光記録媒体及び光記録媒体の読み取り装置の断面図である。
【図１２】 図１１の要部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
１ａ 光学情報読み取り装置
１ｂ キャッシュカード、クレジットカード（光記録媒体）
１ｃ 単色光
１ｄ、６ｄ 回折光
１ｅ ＣＧＨ、ホログラムパターン（情報記録部）
１ｆ、６ｆ 表示窓（スクリーン手段）
１ｇ 発光部（照射手段）
１ｐ 回折光反転ミラー（反射手段）
６ｍ ケース上面の反射光（不要光）
ｄ スポット像（スポット光）の径
Ｗ 隣接する各スポット像（スポット光）の中心間隔
Claims (1)
- 光記録媒体に形成されたホログラムパターンからなる反射型の情報記録部に単色光を照射し、反射して得られる再生像を表示部に表示させて前記光記録媒体の真贋判別を行う光学情報読み取り装置において、
前記光記録媒体を収納する光透過性の保護ケースと、
前記単色光を出射する発光部と、
前記光透過性の保護ケースの外部にあって、前記単色光が前記光透過性の保護ケースを介して前記光透過性の保護ケース内に収納されている前記光記録媒体を照射するように、前記単色光を反射する単色反射ミラーと、
前記光透過性の保護ケースの外部にあって、前記反射型の情報記録部を照射し、前記反射型の情報記録部で反射されて得られる前記再生像を前記表示窓に表示させる回折光反転ミラー部と、
前記光透過性の保護ケース表面で反射された単色光の不要光が前記表示部に到達するのを遮る遮光板と、
を備えたことを特徴とする光学情報読み取り装置。
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