JP4055100B2 - 光記録媒体の再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報を表すホログラムパターンが所定の方向に所定のピッチで配列された光記録媒体の再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
種々のカードが利用されているが、プリペイドカードやクレジットカード、証明用カードなどとして、従来の磁気記録媒体を用いたものが容易に偽造、改ざんされ得ることから、これに代るものとしてカード型の光記録媒体が注目され、その中でもホログラムを用いたものが偽造・改ざんに有効であるとして特に重視されている。
【０００３】
そこで、本出願人は、特開平１０−１４３６０３号公報に示されるように複数のホログラムパターンをＣＧＨ（コンピュータ・ジェネレイテッド・ホログラム）として１つの基板に配列した光記録媒体を提案している。この光記録媒体では、情報を表す複数のホログラムパターンがＸ方向の複数の行とＹ方向の複数の列に沿って２次元的に配列されている。かかる光記録媒体から記録データを読み出すには、光記録媒体をＸ方向に搬送するとともに、Ｙ方向に配列された複数のホログラムパターンにそれぞれ複数の光線を同時に照射して、その透過回折光あるいは反射回折光により投影される光線のパターンや、あるいは投影される再生画像を二次元ＣＣＤにより記録データを読み出している。
【０００４】
しかしながら、データの記録密度を高くするために、ＣＧＨは、例えば１００〜３００μｍ角、あるいはそれ以下の大きさとして構成されるので、光線を正確に各ＣＧＨに照射し、かつ透過回折光や反射回折光を二次元ＣＣＤにより撮像して読み取るときの読取りタイミングを正確なものとしないと、ＣＧＨを高速かつ効率的に読み出すことができない。
【０００５】
そこで、本出願人はＣＧＨの読取り精度を向上させるために、先の出願（特願平１０−２３００３４号）において、情報を表す情報ＣＧＨに加えて、搬送中にこの情報ＣＧＨを読み取るタイミング信号を生成するための制御ＣＧＨを光記録媒体に記録する方法を提案している。図９はこの先の出願において提案した従来例の光記録媒体を示している。ここで、
Ｘ方向：光記録媒体の搬送方向（長方形のカードの長手方向、ＣＧＨの行方向）
Ｙ方向：Ｙ方向の複数のＣＧＨを分割光学系により同時に読み出す方向（長方形のカードの幅方向、ＣＧＨの列方向）
とする。
【０００６】
図９は一例として、４行のデータＣＧＨ（情報ＣＧＨ）１２と、この情報ＣＧＨ１２をＸ方向に読み取るタイミング信号を生成するためにＸ方向に配列された１列分の制御ＣＧＨ１３（図のＡ、Ｂ、以下、１３Ａ、１３Ｂという）を示し、情報ＣＧＨ１２に対し制御ＣＧＨ１３Ａ、１３Ｂは横幅が倍の長方形で形成されている。制御ＣＧＨ１３Ａ、１３Ｂは回折特性が異なり、Ｘ方向に交互にかつ境界が接触するように配列されている。制御ＣＧＨ１３Ａ、１３Ｂは、情報ＣＧＨ１２のＸ方向の中心においてＣＣＤカメラの露光タイミング信号を生成するために、その境界が情報ＣＧＨ１２のＸ方向の中心と一致するように配列されている。
【０００７】
そして、ＣＣＤカメラ方式の読取り装置により、ＣＧＨ１２、１３の深さに応じた波長の光をＹ方向に５列分のスポット光に分割し、各スポット光を同時に、Ｘ方向に搬送中の光記録媒体上に照射すると、５列分の情報ＣＧＨ１２と制御ＣＧＨ１３から回折光が同時に発生する。そして、２個の受光素子ＰＤ−Ａ、ＰＤ−Ｂによりそれぞれ奇数番目の制御ＣＧＨ１３Ａ、偶数番目の制御ＣＧＨ１３Ｂの回折光を受光すると、図１０に示すようにスポット光が奇数番目の制御ＣＧＨ１３Ａの中心位置にあるときに受光素子ＰＤ−Ａの検出信号Ａ（Ａｃｈ出力）が最大となるとともに、受光素子ＰＤ−Ｂの検出信号Ｂ（Ｂｃｈ出力）が最小となる。また、スポット光が偶数番目の制御ＣＧＨ１３Ｂの中心位置にあるときに受光素子ＰＤ−Ａの検出信号Ａが最小となるとともに、受光素子ＰＤ−Ｂの検出信号Ｂが最大となる。
【０００８】
したがって、この差分（Ａ−Ｂ）は、制御ＣＧＨ１３Ａ、１３Ｂの境界（Ａ＝Ｂのとき）でゼロクロスするサインカーブ（交流）となる。そして、このサインカーブをゼロクロス点で２値化してこの２値化信号の立ち上がり及び立ち下がりでシステムクロックをラッチすることにより、制御ＣＧＨ１３の境界毎（すなわち情報ＣＧＨ１２の中心毎）に発生するＣＣＤカメラの露光タイミング信号を生成することができる。したがって、Ｘ方向に対して制御ＣＧＨ１３の境界と情報ＣＧＨ１２の中心が一致しているので、情報ＣＧＨ１２の中心からＣＣＤの露光を開始することができる。なお、ＣＣＤは４つのスポット光により同時に照射された４列分の情報ＣＧＨ１２の回折光を１画面で撮像する。
【０００９】
また、ＣＭＯＳカメラはＣＣＤと比較して、単一電源で駆動することができ、周辺回路も少なく、ローコストであるが、内部に取り込み用のレジスタが設けられておらず、図８に示すように取り込み開始信号（スタート信号）から各ピクセルを順次露光して出力するので、制御ＣＧＨ１３Ａ、１３Ｂの境界は情報ＣＧＨ１２の中心ではなく、Ｘ方向先端に設けられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、制御ＣＧＨ１３を設けてこれを読み取ることにより情報ＣＧＨ１２の読取りタイミング信号を生成するので、制御ＣＧＨ１３を媒体に形成する必要があり、また、制御ＣＧＨ１３を読み取るための受光素子が必要になり、さらに、制御ＣＧＨ１３の読取り不良が発生すると情報ＣＧＨ１２を読み取ることができないという問題点がある。
【００１１】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、情報ＣＧＨの読取りタイミング信号を生成するための制御ＣＧＨを媒体に設けることなく情報ＣＧＨを確実に読み取ることができる光記録媒体の再生装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、ホログラムパターンをその配列方向に沿って走査してホログラムパターンのピッチより短い周期で画面毎に読み取り、各画面の光量に基づいてホログラムパターンの略中心を撮像した画面を選択するようにしたものである。
【００１３】
すなわち本発明によれば、情報を表す複数のホログラムパターンが所定の方向に所定のピッチで配列された光記録媒体の再生装置であって、
前記ホログラムパターンをその配列方向に沿って走査して前記ピッチより短い周期で画面毎に読み取る二次元読み取り手段と、
前記読み取り手段により読み取られた画面毎の光量に基づいて、前記ホログラムパターンの略中心を撮像した画面を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された画面に基づいて前記ホログラムパターンを認識する認識手段とを、
有する光記録媒体の再生装置が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の光記録媒体の再生装置の実施の形態を説明する。図１は本発明に係る光記録媒体を示す構成図、図２は本発明に係る再生装置の一実施形態の読取り光学系を示す構成図、図３は図２の再生装置のＣＣＤカメラのキャプチャタイミングを示す説明図、図４はＣＧＨと読取りスポット光を示す説明図、図５は読み取り、再生処理を示す説明図、図６は本発明に係る再生装置の一実施形態を示すブロック図、図７は図６の制御、演算部の処理を説明するためのフローチャートである。
【００１５】
図１は一例として、Ｘ方向に並んだデータＣＧＨ（情報ＣＧＨ）１２がＹ（列）方向に３行配列された光記録媒体１０を示し、また、データＣＧＨ１２はＸ方向に対してはその長さの２倍のピッチで離間して配列されている。従来例のような制御ＣＧＨ１３は設けられていない。
【００１６】
このような光記録媒体１０は、図２に示す読取り光学系の不図示の挿入口にセットされると搬送系１１０により検出、Ｘ方向に搬送されて所定の読取り位置で停止する。この読取り位置の上には、データＣＧＨ１２を読み取るための光学系ユニット１２０がＸ方向に移動可能に配置され、光学系ユニット１２０はレーザビーム照射装置１２１と二次元電子撮像素子１２２が取り付けられている。
【００１７】
レーザビーム照射装置１２１は光記録媒体１０上のデータＣＧＨ１２に対してレーザビームを入射角度ｉで斜めに照射するように配置され、また、３つのレーザビームスポット光をそれぞれ３行のデータＣＧＨ１２に対して同時に照射するように構成されている。二次元電子撮像素子１２２はデータＣＧＨ１２により角度ａで回折されたレーザビームが角度ｉ＋θで入射するように斜めに配置されている。また、レーザビーム照射装置１２１と二次元電子撮像素子１２２は、光軸の角度が（９０°−ｉ）±ａになるように配置されている。そして、３つのレーザビームスポット光により列方向の３個のデータＣＧＨ１２を同時に走査するとともに、光学系ユニット１２０を行方向に移動させることによりデータＣＧＨ１２を行方向に走査する。
【００１８】
図３は二次元電子撮像素子１２２が一例として、１２８×１２８ピクセルのＣＣＤの場合のキャプチャタイミングを示している。ＣＣＤは公知のように全ピクセルを同時に露光して電荷を蓄積し、この電荷を１ピクセル毎に内部レジスタにより転送する。したがって、図４中のＡで示すようにデータＣＧＨ１２のＸ方向の中心で露光することによりデータＣＧＨ１２を確実に撮像することができるが、図４中のＢで示すようにＸ方向に隣接する２つのデータＣＧＨ１２の間で露光すると、クロストークによりデータＣＧＨ１２を確実に撮像することができない。
【００１９】
図５は説明を簡略化するために、３列のデータＣＧＨ１２の内、１列分（ＣＧＨ１、ＣＧＨ２、ＣＧＨ３）をＸ方向に順次走査して撮像した場合を示している。この例では、ＣＧＨ１、ＣＧＨ２、ＣＧＨ３からはそれぞれ画面の左上、右上、右下において３つのスポット画像が得られる。また、各３つのスポット画像の配列はＬ形であるが、配列方向は異なって撮像される。
【００２０】
ＣＧＨ１、ＣＧＨ２、ＣＧＨ３をＸ方向に順次走査して撮像した場合、スポット光がＣＧＨ１、ＣＧＨ２の間に位置するときに撮像した画面（Ｎ−４枚目）は、２つのＣＧＨ１、ＣＧＨ２による暗い画像となり、次いでスポット光がＣＧＨ１、ＣＧＨ２の間よりＣＧＨ２側に移動した画面（Ｎ−３枚目）は、ＣＧＨ１の画像が更に暗くなるとともにＣＧＨ２の画像がやや明るくなる。次いでスポット光がＣＧＨ２の中心に位置するときに撮像した画面（Ｎ−２枚目）は、ＣＧＨ１の画像が完全に消えてＣＧＨ２の画像が最大値となり、次いでスポット光がＣＧＨ３側に移動したときに撮像した画面（Ｎ−１枚目）は、２つのＣＧＨ２、ＣＧＨ３によるやや暗い画像となる。
【００２１】
ここで、アナログ信号をＡ／Ｄ変換する場合、リファレンス電圧Ｖrefより高い信号レベルは全て最大値（８ビットの場合には２５５）に変換され、また、リファレンス電圧Ｖrefが異なるとＡ／Ｄ変換値も異なる。したがって、リファレンス電圧Ｖrefを比較的高くすると、スポット光がＣＧＨの間に位置するときに撮像した画面（Ｎ−４枚目、Ｎ−３枚目、Ｎ−１枚目）では各ピクセル値の合計は比較的小さくなり、他方、スポット光がＣＧＨの中心に位置するときに撮像した画面（Ｎ−２枚目）では各ピクセル値の合計は最大となる。
【００２２】
これに対し、リファレンス電圧Ｖrefを比較的低くすると、スポット光がＣＧＨの間に位置するときに撮像した画面（Ｎ−４枚目、Ｎ−３枚目、Ｎ−１枚目）では各ピクセル値の合計は比較的大きくなり、他方、スポット光がＣＧＨの中心に位置するときに撮像した画面（Ｎ−２枚目）では各ピクセル値の合計は最小となる。そこで、本実施形態では、後者のようにリファレンス電圧Ｖrefを比較的低くして、画面上の各ピクセル値の合計が最小となる画面、すなわちスポット光がＣＧＨの中心に位置するときに撮像した画面（Ｎ−２枚目）を選択する。
【００２３】
次に図６、図７を参照して再生装置について説明する。図６において、二次元電子撮像素子１２２は制御、演算部１からのスタート信号が入力されると撮像を開始して読取り信号をＡ／Ｄ変換器２に出力し、Ａ／Ｄ変換器２はこの信号を上記の比較的低いリファレンス電圧Ｖrefを基準として各ピクセルのアナログ信号をＡ／Ｄ変換する。この各ピクセル値は画面毎に記憶装置３に格納され、記憶装置３には５画面分が格納される。なお、二次元電子撮像素子１２２がＣＣＤカメラの場合、ＣＣＤカメラは図３に示すように１画面の全ピクセルを同時に露光させるが、全ピクセルを読み出す時間は、例えばＮＴＳＣ方式の場合には１／６０秒、ＰＡＬ方式の場合には１／５０秒である。
【００２４】
制御、演算部１は図７に詳しく示すように、記憶装置３に格納されているピクセル値を読み出して、記憶装置４上で各画面（Ｎ）の全ピクセル値の合計ＳＵＭ（Ｎ）を求め、前後の画面の合計ＳＵＭの差分ＣＭＰに基づいてスポット光がＣＧＨの中心に位置するときに撮像した画面のピクセル値を記憶装置３から選択する。そして、認識部５はこの選択された画面のピクセル値に基づいてデータＣＧＨ１２を認識する。
【００２５】
図７を参照して制御、演算部１の処理を説明する。まず、記憶装置３、４に格納されているピクセル値をリセットし、また、画像キャプチャをスタートする（ステップＳ１、Ｓ２）。次いでＡ／Ｄ変換されたピクセル値を記憶装置３に格納し、このとき、記憶装置３には最新の５画面分のピクセル値を格納する（ステップＳ３）。これに並行して、４枚の画面Ｎ−４、Ｎ−３、Ｎ−２、Ｎ−１の全ピクセル値の合計ＳＵＭ（Ｎ−４）、ＳＵＭ（Ｎ−３）、ＳＵＭ（Ｎ−２）、ＳＵＭ（Ｎ−１）を求めて記憶装置４に格納し（ステップＳ４）、次いで以下のように４枚の画面の合計ＳＵＭの差分ＣＭＰを求める（ステップＳ５）。
ＣＭＰ１＝ＳＵＭ（Ｎ−４）−ＳＵＭ（Ｎ−３）
ＣＭＰ２＝ＳＵＭ（Ｎ−３）−ＳＵＭ（Ｎ−２）
ＣＭＰ３＝ＳＵＭ（Ｎ−２）−ＳＵＭ（Ｎ−１）
ＣＭＰ４＝ＳＵＭ（Ｎ−１）−ＳＵＭ（Ｎ−３）
【００２６】
ここで、ＣＭＰ１，ＣＭＰ２，ＣＭＰ３＞０の場合には前後の画面において合計ＳＵＭが小さくなる場合であり、逆にＣＭＰ１，ＣＭＰ２，ＣＭＰ３＞０でない場合には前後の画面において合計ＳＵＭが大きくなる場合である。また、二次元電子撮像素子１２２が同時露光方式のＣＣＤカメラの場合、Ｘ方向の走査速度を比較的速くすることができるのでＣＭＰ４＜０となる。そこでＣＭＰ１，ＣＭＰ２＞０，ＣＭＰ３，ＣＭＰ４＜０か否かを判断して（ステップＳ６）、ＮＯの場合にはステップＳ２を介してステップＳ３、Ｓ４に戻り、他方、ＹＥＳの場合にはステップＳ７に進んでＮ−２枚目の画面のピクセル値を記憶装置３から選択的に読み出して認識部５に転送する。そして、認識部５はこのＮ−２枚目の画面の認識処理を行う（ステップＳ８）。
【００２７】
なお、上記実施形態では、二次元電子撮像素子１２２がＣＣＤの場合について説明したが、代わりにＣＭＯＳカメラの場合にも適用することができる。ただし、ＣＭＯＳカメラは図８に示すように、取り込み開始信号（スタート信号）から各ピクセルを順次露光して出力するので、全ピクセルの露光時間が１つのＣＧＨ１２の大きさ内になるように、ＣＣＤの場合よりＸ方向の走査速度を遅くする必要がある。
【００２８】
また、上記実施形態では、ホログラムパターンの略中心を撮像していない画面Ｎ−４、Ｎ−３、Ｎ−１のＡ／Ｄ変換値がホログラムパターンの略中心を撮像した画面Ｎ−２より大きくなるような比較的低いリファレンス電圧ＶrefでＡ／Ｄ変換したが、代わりにホログラムパターンの略中心を撮像した画面Ｎ−２の方のＡ／Ｄ変換値が大きくなるような比較的高いリファレンス電圧ＶrefでＡ／Ｄ変換し、画面毎に各ピクセルの合計値を算出して、合計値が最大となる画面を選択するようにしてもよい。
【００２９】
本発明によれば、特許請求の範囲の欄に記載された発明の他に、次のような発明が提供される。
（１）請求項１記載の光記録媒体の再生装置において、
前記読み取り手段により読み取られた各ピクセルのアナログ信号を、ホログラムパターンの略中心を撮像していない画面のＡ／Ｄ変換値がホログラムパターンの略中心を撮像した画面より大きくなるような基準電圧でＡ／Ｄ変換し、画面毎に各ピクセルのＡ／Ｄ変換値の合計値を算出して、合計値が最小となる画面を選択することを特徴とする光記録媒体の再生装置。
（２）上記（１）の光記録媒体の再生装置において、
画面毎の合計値の差分に基づいてホログラムパターンの略中心を撮像した画面を選択することを特徴とする光記録媒体の再生装置。
（３）上記（１）、（２）の光記録媒体の再生装置において、
前の画面Ｎ−３の合計値が次の画面Ｎ−１の合計値より小さい画面Ｎ−２を選択することを特徴とする光記録媒体の再生装置。
（４）請求項１記載の光記録媒体の再生装置において、
前記読み取り手段により読み取られた各ピクセルのアナログ信号を、ホログラムパターンの略中心を撮像した画面のＡ／Ｄ変換値がホログラムパターンの略中心を撮像していない画面より大きくなるような基準電圧でＡ／Ｄ変換し、画面毎に各ピクセルのＡ／Ｄ変換値の合計値を算出して、合計値が最大となる画面を選択することを特徴とする光記録媒体の再生装置。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ホログラムパターンをその配列方向に沿って走査してホログラムパターンのピッチより短い周期で画面毎に読み取り、各画面の光量に基づいてホログラムパターンの略中心を撮像した画面を選択するようにしたので、読取りタイミング信号を生成するための制御ＣＧＨを媒体に設けることなく情報ＣＧＨを確実に読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光記録媒体を示す構成図である。
【図２】本発明に係る再生装置の一実施形態の読取り光学系を示す構成図である。
【図３】図２の再生装置のＣＣＤカメラのキャプチャタイミングを示す説明図である。
【図４】ＣＧＨと読取りスポット光を示す説明図である。
【図５】読み取り、再生処理を示す説明図である。
【図６】本発明に係る再生装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図７】図６の制御、演算部の処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】ＣＭＯＳカメラのキャプチャタイミングを示す説明図である。
【図９】従来の光記録媒体を示す構成図である。
【図１０】従来の再生装置の読取りタイミング信号生成処理を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 制御、演算部（選択手段）
２ Ａ／Ｄ変換器
３，４ 記憶装置
５ 認識部（認識手段）
１０ 記録媒体
１２ データＣＧＨ
１２１ レーザビーム照射装置
１２２ 二次元電子撮像素子（レーザビーム照射装置１２１とともに読み取り手段を構成する。）

Claims (1)

1. 情報を表す複数のホログラムパターンが所定の方向に所定のピッチで配列された光記録媒体の再生装置であって、
   前記ホログラムパターンをその配列方向に沿って走査して前記ピッチより短い周期で画面毎に読み取る二次元読み取り手段と、
   前記読み取り手段により読み取られた画面毎の光量に基づいて、前記ホログラムパターンの略中心を撮像した画面を選択する選択手段と、
   前記選択手段により選択された画面に基づいて前記ホログラムパターンを認識する認識手段とを、
   有する光記録媒体の再生装置。

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